水力発電の本質的な未来は、干ばつ、洪水、気候変動によって曇っています

水力発電は不可欠です2 パウエル湖の水位は、XNUMX年にわたる干ばつの中で低下しています。 峡谷の壁にある白い「バスタブリング」は衰退を示しています。 ジャスティンサリバン/ゲッティイメージズ

国内最大の貯水池のXNUMXつであるパウエル湖の水は、西部の干ばつの中で非常に低くなり、連邦当局は 緊急措置に訴える グレンキャニオンダムでの水力発電の停止を避けるため。

に電力を供給するアリゾナダム XNUMXつの州、問題を抱えているのは米国の水力発電所だけではありません。

同じくコロラド川にある象徴的なフーバーダムには、 その水の流れと発電量を減らしました。 カリフォルニア州は、2021年に水位が低かったため、オロビルダムの水力発電所をXNUMXか月間閉鎖しました。 同じことが起こる可能性があると警告した 2022インチ

北東部では、別の種類の気候変動の問題が水力発電ダムに影響を及ぼしています。一度に降雨量が多すぎます。

米国には2,100以上の運用があります 水力発電ダム、ほぼすべての州に場所があります。 それらは、地域の電力網で重要な役割を果たします。 しかし、ほとんどは、今日直面しているのとは異なる気候の下で、過去XNUMX世紀に建てられました。

世界の気温が上昇し、気候が変化し続けるにつれて、水をめぐる競争が激化し、地域内および米国の電力網全体で水力供給を管理する方法を進化させる必要があります。 We 研究 エンジニアとしてのシステムレベルでの国内の水力発電。 変化する気候の中で、国内で最も古い再生可能エネルギー源のXNUMXつについて理解するためのXNUMXつの重要な事柄がここにあります。

水力発電は他の発電所ではできないことを行うことができます

水力発電は貢献します 全発電量の6%から7% 米国では、しかしそれは米国の電力網を管理するための重要なリソースです。

すばやくオンとオフを切り替えることができるため、水力発電が役立ちます 分ごとの需要と供給の変化を制御する。 また、電力網にも役立ちます すぐに跳ね返る 停電が発生したとき。 水力発電は、米国の電力網設備の約40%を占めており、 停電部分的には、発電に必要な燃料がタービンの後ろの貯水池に保持されている水であるためです。

また、 巨大なバッテリーとして機能します グリッド用。 米国には40以上のポンプ式水力発電所があり、水を上り坂で貯水池に汲み上げ、後でタービンに送って必要に応じて発電します。


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したがって、水力発電は発電のごく一部を占めていますが、これらのダムは米国の電力供給を維持するために不可欠です。

気候変動は、さまざまな地域でさまざまな方法で水力発電に影響を与えます

世界的に、干ばつはすでに水力発電を減少させています 世代。 どうやって 気候変動は水力発電に影響を与える 米国では、今後は各工場の場所に大きく依存します。

融雪が河川の流れに影響を与える地域では、雨として降雪が増える冬には水力ポテンシャルが増加し、夏には積雪量が少なくなると水力ポテンシャルが低下すると予想されます。 メルトウォーター。 このパターンは、米国西部の多くで発生すると予想されており、複数年にわたる干ばつが悪化する可能性があります。 水力発電の生産を減らす、いくらに応じて ストレージ容量 貯水池があります。

北東部には別の課題があります。 そこでは、洪水を引き起こす可能性のある極端な降水量があります 増加すると予想さ。 より多くの雨は発電の可能性を高める可能性があり、 より多くの既存のダムを改造することについての議論 水力発電を行う。 しかし、そこにある多くのダムは洪水調節にも使用されているので、余分なものを生産する機会があります エネルギー そのため、オーバーフローチャネルから水が放出された場合、降雨量の増加が失われる可能性があります。

米国南部では、 降水量の減少と干ばつの激化 水力発電の減少につながる可能性が高いと予想されます。

一部のグリッドオペレーターは、より大きな課題に直面しています

これらの変更が国の電力網に与える影響は、電力網の各部分がどのように管理されているかによって異なります。

バランシングオーソリティとして知られる機関は、地域の電力需給をリアルタイムで管理します。

水力発電に関する最大の均衡機関は、北西部のボンヌビル電力事業局です。 主にワシントン、オレゴン、アイダホの83,000のダムで、年間約59メガワット時の電力を生成できます。 グランドクーリーダムコンプレックスだけでも十分な電力を生み出すことができます 1.8百万世帯.

このエリアの多く 同様の気候を共有し、気候変動を経験します 将来的にもほぼ同じように。 これは、地域の干ばつや雪のない年が、ボンヌビル電力事業の多くの水力発電所に同時に打撃を与える可能性があることを意味します。 研究者は、この地域の気候が水力発電に影響を与えることを発見しました リスクと機会の両方を提示する 夏の管理の課題を増やすだけでなく、冬の電力不足を減らすことにより、送電網事業者のために。

水力発電は不可欠です5 バランス調整当局とそれぞれの水力発電所の数。 ローレン・デニス, BY-ND CC

中西部では、それは別の話です。 Midcontinent Independent System Operator(MISO)は、ミネソタ州北部からルイジアナ州まで、ボンネビルより176%広い地域に50の水力発電所を持っています。

その水力発電所は異なる時期に異なる気候と地域の影響を経験する可能性が高いため、MISOと同様に幅広い事業者は、ある地域の水力不足と他の地域の発電とのバランスをとる能力を持っています。

これらの地域の気候への影響を理解することは、電力供給の計画とグリッドのセキュリティの保護にとってますます重要になっています。

より多くの変化が来ています

水力発電の将来に影響を与える要因は気候変動だけではありません。 競合する要求 すでに影響力 水が発電または灌漑や飲用などの他の用途に割り当てられているかどうか。

法律と水の配分も時間とともに変化し、貯水池を介した水の管理方法を変え、水力発電に影響を与えます。 再生可能エネルギーの増加と、エネルギー貯蔵のためにいくつかのダムや貯水池を使用する可能性も、方程式を変える可能性があります。

米国の電力網全体での水力発電の重要性は、ほとんどのダムがここにとどまる可能性が高いことを意味しますが、気候変動はこれらのプラントの使用方法と管理方法を変更します。会話

著者について

ケイトリングレイディ、ロック倫理研究所の土木環境工学および研究員の助教授、 ペンシルベニア州立大学 及び ローレン・デニス、博士号土木工学と気候科学の学生、 ペンシルベニア州立大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.


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