乾旱、洪水和氣候變化籠罩著水電的重要未來

水電是必不可少的2 5 18 在長達兩年的干旱中,鮑威爾湖的水位一直在下降。 峽谷牆壁上的白色“浴缸環”標誌著衰落。 Justin Sullivan / Getty Images

鮑威爾湖是美國最大的水庫之一,在西部乾旱中的水位下降得如此之低,以至於聯邦官員都在 採取緊急措施 以避免關閉格倫峽谷大壩的水力發電。

亞利桑那大壩,為 七個州,並不是唯一陷入困境的美國水力發電廠。

同樣位於科羅拉多河上的標誌性胡佛水壩 減少了水流量和發電量. 由於 2021 年的低水位,加利福尼亞州關閉了奧羅維爾大壩的一座水電站五個月,官員們已經 警告同樣的事情可能發生 在2022。

在東北部,一種不同類型的氣候變化問題影響了水電大壩——一次降雨過多。

美國有超過 2,100 個運營 水電大壩,幾乎在每個州都有地點。 它們在其區域電網中發揮著重要作用。 但大多數都是在上個世紀建造的,氣候與今天不同。

隨著全球氣溫上升和氣候持續變化,對水資源的競爭將加劇,美國各地區和跨電網的水電供應管理方式將不得不發展。 We 研究 作為工程師,國家的水電生產在系統層面上。 以下是關於氣候變化中美國最古老的可再生能源之一需要了解的三個關鍵事項。

水電可以做其他發電廠做不到的事情

水電貢獻力量 佔所有發電量的 6% 至 7% 在美國,但它是管理美國電網的重要資源。

因為它可以快速打開和關閉,水力發電可以提供幫助 控制每分鐘的供需變化. 它還可以幫助電網 迅速反彈 發生停電時。 水電約占美國電網設施的 40%,在 燈火管制,部分原因是發電所需的燃料只是渦輪機後面水庫中的水。

此外,它還可以 作為一個巨大的電池 為網格。 美國有 40 多座抽水電站,它們將水抽到上坡的水庫中,然後通過渦輪機根據需要發電。


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因此,雖然水力發電只佔發電量的一小部分,但這些水壩是保持美國電力供應暢通的組成部分。

氣候變化在不同地區以不同方式影響水電

在全球範圍內,乾旱已經減少了水電 。 怎麼樣 氣候變化影響水電 在美國,未來將在很大程度上取決於每個工廠的位置。

在融雪影響河流流量的地區,水電潛力預計會在冬季增加,因為降雪更多,但在夏季減少積雪時,水電潛力會減少。 融水. 預計這種模式將發生在美國西部的大部分地區,以及可能會加劇的多年干旱 減少一些水電生產,取決於多少 存儲容量 水庫有。

東北地區面臨著不同的挑戰。 那裡有可能導致洪水的極端降水 預期增加. 更多的降雨可以增加發電潛力,並且有 關於改造更多現有大壩的討論 生產水電。 但由於那裡的許多水壩也用於防洪,因此有機會生產額外的 能源 如果水通過溢流通道釋放,那麼增加的降雨量可能會流失。

在美國南部, 降水減少和乾旱加劇 預計,這可能會導致水電產量下降。

一些電網運營商面臨更大的挑戰

這些變化對國家電網的影響將取決於電網各部分的管理方式。

被稱為平衡機構的機構實時管理其地區的電力供應和需求。

就水力發電而言,最大的平衡機構是西北部的邦納維爾電力管理局。 它每年可以通過 83,000 座水壩(主要位於華盛頓、俄勒岡州和愛達荷州)產生約 59 兆瓦時的電力。 僅大古力大壩綜合體就可以產生足夠的電力 1.8百萬家庭.

這個區域的大部分 氣候相似,將經歷氣候變化 將來也會以同樣的方式。 這意味著地區性乾旱或無雪年可能同時襲擊邦納維爾電力管理局的許多水電生產商。 研究人員發現,該地區的氣候對水電的影響 風險和機遇並存 為電網運營商增加夏季管理挑戰,同時減少冬季電力短缺。

水電是必不可少的 5 18 平衡當局和每個地方的水電站數量。 勞倫丹尼斯, CC BY-ND

在中西部,情況就不同了。 從明尼蘇達州北部到路易斯安那州,中大陸獨立系統運營商 (MISO) 擁有 176 座水電站,其面積比 Bonneville 大 50%。

由於其水電站更有可能在不同時間經歷不同的氣候和區域影響,MISO 和類似的廣泛運營商有能力平衡一個地區的水電不足與其他地區的發電量。

了解這些區域氣候影響對於電力供應規劃和保護電網安全越來越重要,因為平衡當局共同努力保持照明。

更多變化即將到來

氣候變化並不是影響水電未來的唯一因素。 競爭需求 已經影響 水是否用於發電或其他用途,如灌溉和飲用。

法律和水資源分配也會隨著時間的推移而發生變化,並改變通過水庫管理水的方式,從而影響水電。 可再生能源的增加以及使用一些水壩和水庫進行能源儲存的潛力也可能會改變這一等式。

水電在美國電網中的重要性意味著大多數水壩可能會留在這裡,但氣候變化將改變這些水電站的使用和管理方式。談話

關於作者

凱特琳·格雷迪, 土木與環境工程助理教授和岩石倫理研究所研究助理, 賓夕法尼亞州立大學勞倫丹尼斯, 博士土木工程和氣候科學專業的學生, 賓夕法尼亞州立大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.


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