지속 가능한 에너지 미래를 향한 자연의 긍정적인 길

27월 이집트에서 열릴 예정인 유엔기후변화회의(COP2050)는 지구 기후 목표를 달성하는 데 필요한 경로에 관심을 집중합니다. 경제의 급속한 탈탄소화는 XNUMX년까지 순 제로 전력 시스템 달성을 포함하여 기후 안정화의 핵심입니다. 그러나 세계가 자연/생물다양성 위기에 직면하고 일련의 개발 목표를 달성하기 위해 노력하고 있는 상황에서 이러한 경로는 환경에 미치는 영향을 고려해야 합니다. 커뮤니티 및 생태계; 기후를 안정화하는 것은 지구의 생명 유지 시스템을 유지하는 것과 일치하도록 노력해야 합니다.

1.5와 일치하는 전력 시스템을 달성하는 데 필요한 몇 가지 예측° C 기후 목표는 전 세계 수력 발전 용량을 두 배로 늘리는 것을 특징으로 합니다. 국제 에너지기구 (IEA) 및 국제 신 재생 에너지기구 (IEA) (아이레나). 이는 XNUMX배 이상 증가할 것으로 예상되는 풍력 및 태양광 발전과 같은 다른 재생 가능 에너지보다 적은 비율이지만, 그럼에도 불구하고 전 세계 수력 발전 용량의 XNUMX배는 전 세계 강에 영향을 미칠 주요 기반 시설의 극적인 확장을 의미합니다. 홍수 완화 및 안정적인 삼각주를 위해 수억 명에게 먹이를 주는 민물 어업에서 사회와 경제에 제공하는 혜택.

세계에서 가장 큰 강의 XNUMX분의 XNUMX만이 자유롭게 흐르고 있습니다. – 그리고 전 세계 수력 발전 용량이 두 배로 증가하면 그 중 약 절반이 댐핑되는 반면, 2년에 필요한 재생 가능 발전의 2050%.

풍력과 태양열을 포함한 거의 모든 새로운 에너지 프로젝트는 일부 부정적인 영향을 미칠 것이지만, 그 규모에서 주요 생태계 유형인 크고 자유롭게 흐르는 강이 손실됩니다. 사람과 자연에 대한 중대한 절충안이 있을 것입니다. 글로벌 수준에서. 따라서 수력 발전 확장은 특히 신중한 계획과 의사 결정이 필요합니다. 여기에서는 자주 오해되는 문제를 포함하여 수력 발전 평가와 관련된 몇 가지 주요 문제를 검토합니다.

소규모 수력 발전은 종종 지속 가능하거나 영향이 적은 것으로 가정되며, 하지만 그렇지 않은 경우가 많다. 소수력 발전은 일관되게 정의되지 않지만(예: 일부 국가에서는 '소규모 수력 발전'을 최대 50MW로 분류) 종종 10MW 미만 프로젝트로 분류됩니다. 그러한 규모의 프로젝트는 종종 환경에 미미한 영향을 미치는 것으로 가정되기 때문에 소규모 수력 발전 프로젝트는 종종 인센티브 또는 보조금을 받고 제한된 환경 검토의 혜택을 받습니다. 그러나 소규모 수력발전 댐의 확산은 상당한 누적 영향을 초래할 수 있습니다. 더욱이, 특히 열악한 위치에 있는 작은 프로젝트라도 놀라울 정도로 큰 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

Run-of-River 수력 발전은 종종 제한된 부정적인 영향을 미치는 것으로 제시됩니다. 그러나 강에 가장 큰 영향을 미치는 댐 중 일부는 유수 댐입니다.. 유수 댐은 오랜 기간 동안 물을 저장하지 않습니다. 프로젝트로 유입되는 물의 양은 적어도 매일 프로젝트에서 유출되는 양과 동일합니다. 그러나 유역 프로젝트는 하루 종일 물을 저장했다가 최대 수요가 있는 몇 시간 동안 방류하는 "하이드로피킹(hydropeaking)"을 위해 운영되는 경우 하루 안에 저장할 수 있습니다. 이러한 운영 방식은 하류 하천 생태계에 중대한 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 유수 댐에는 대규모 저장 저수지가 없기 때문에 대규모 저장 저수지와 관련된 사람과 강에 대규모 커뮤니티 이동 및 계절적 강 흐름 패턴의 중단을 포함하여 주요 영향을 일으키지 않습니다. 그러나 이러한 차이는 종종 강 유역 프로젝트가 강에 영향을 미치지 않는다는 보다 포괄적인 일반화로 이어집니다. 강 유역의 수력 발전에도 댐이 필요하지 않습니다.. 일부 강 유역 프로젝트에는 전체 수로에 댐이 포함되지 않지만 많은 대규모 유수 프로젝트에는 강 수로를 조각화하는 댐이 필요합니다(아래 사진 참조). 이 부적절한 일반화는 프로젝트 지지자가 최소한의 영향을 미칠 것이라고 주장하기 위해 프로젝트의 강변 상태를 약칭으로 지적할 때 특히 문제가 됩니다. 그 "성급한 일반화"는 메콩 강의 Xayaboury 댐의 지지자들에 의해 채택되었는데, 이는 어류 이동과 하류 삼각주에 필요한 퇴적물의 포획 모두에 큰 영향을 미치고 있습니다.

수력 발전 댐에 대한 환경 검토는 종종 ​​지역 조건에 초점을 맞추지만 부정적인 영향은 실제로 댐에서 수백 킬로미터 떨어진 곳에서도 나타날 수 있습니다. 수력 발전 댐이 철새의 이동을 차단하면 댐의 상류와 하류 모두 강 유역 전체의 생태계에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 그리고 철새는 민물 어업에 가장 중요한 기여자 중 하나이기 때문에 댐 부지에서 수백 킬로미터 떨어진 곳에 사는 사람들에게도 부정적인 영향을 미칩니다. 수력발전 댐이 주요 기여자 전 세계적으로 철새의 극적인 손실로 76 이후 1970 % 감소, Columbia 및 Mekong 강과 같은 유명 사례가 있습니다. 두 번째 장거리 영향은 퇴적물입니다. 강은 물의 흐름이 아니라 미사 및 모래와 같은 퇴적물의 흐름이기도 합니다. 강은 바다에 들어갈 때 이 퇴적물을 퇴적시켜 삼각주를 만듭니다. 삼각주는 농업과 어업 모두에서 매우 생산적일 수 있으며, 현재 나일강, 갠지스강, 메콩강 및 양쯔강을 포함하여 전 세계 삼각주에 500억 명 이상의 사람들이 살고 있습니다. 그러나 강이 저수지에 들어가면 흐름이 상당히 느려지고 많은 퇴적물이 떨어지고 댐 뒤에 "갇히게" 됩니다. 저수지는 이제 전 세계 연간 퇴적물의 약 XNUMX/XNUMX을 포착합니다.침식과 해수면 상승에 직면하여 삼각주를 유지하는 데 도움이 될 미사 및 모래. 나일강과 같은 일부 주요 삼각주는 현재 퇴적물 공급량의 90% 이상을 잃었으며 현재 가라앉고 줄어들고 있습니다. 따라서 수력발전 댐은 다음을 포함한 대규모 강 유역의 주요 자원에 큰 영향을 미칠 수 있습니다 세계적으로 중요한 식량 공급, 그러나 너무 자주 수력발전 프로젝트의 환경 검토는 주로 지역적 영향에 초점을 맞춥니다.

댐 주변의 물고기 통행은 철새에 대한 댐의 ​​부정적인 영향을 거의 완화하지 못했습니다. 물고기 사다리 또는 엘리베이터와 같은 물고기 통로는 댐의 일반적인 완화 요구 사항입니다. 물고기 통로는 원래 연어와 같이 강력한 수영 및 도약 물고기 종을 가진 강에서 개발되었지만 현재 매우 제한된 데이터가 있지만 메콩 ​​강이나 아마존 지류와 같은 큰 열대 강에 있는 댐에 통로 구조가 추가되고 있습니다. 또는 이 강에서 물고기 통로가 작동하는 방법의 예. ㅏ 어류 통과 성능에 대한 모든 동료 검토 연구의 2012년 검토 물고기 통로가 다른 유형의 물고기보다 연어에 훨씬 더 효과적이라는 것을 발견했습니다. 평균적으로 구조물은 상류에서 수영하는 연어의 성공률이 62%입니다. 그 숫자가 높아 보일 수 있지만 대부분의 물고기는 여러 개의 댐을 연속적으로 탐색해야 합니다. 각 댐에서 62%라는 비교적 높은 성공률에도 불구하고 연어의 21분의 4 미만이 XNUMX개의 댐을 성공적으로 통과했습니다. 연어가 아닌 경우 성공률은 XNUMX%였습니다. XNUMX개의 댐만 있어도 이동하는 물고기의 XNUMX%만 성공합니다(아래 참조). 또한, 대부분의 어류는 적어도 유생이나 어린 어류의 경우 하류로 이동해야 하며 하류 통과율은 훨씬 더 낮은 경우가 많습니다.

수력 발전은 더 이상 가장 저렴한 재생 가능 발전 기술이 아닙니다. 지난 수십 년 동안 풍력 비용은 약 90/XNUMX, 태양열 비용은 XNUMX% 감소했으며 이러한 비용 절감은 계속될 것으로 보입니다. 한편, 수력 발전의 평균 비용은 지난 XNUMX년 동안 다소 증가하여 육상 풍력은 이제 재생 가능 에너지 중에서 가장 낮은 평균 비용이 되었습니다.. 평균 비용은 여전히 ​​수력 발전보다 약간 높지만 태양광 프로젝트는 현재 최저 비용 에너지 프로젝트에 대한 기록을 지속적으로 수립.

수력발전은 대규모 기반시설 프로젝트 중 지연과 비용 초과의 빈도가 가장 높습니다. EY의 연구에 따르면 수력 발전 프로젝트의 80%가 비용 초과를 경험했으며 평균 초과 비용은 60%였습니다. 이 두 비율은 모두 화석 및 원자력 발전소, 물 프로젝트 및 해상 풍력 프로젝트를 포함한 대규모 기반 시설 프로젝트 유형 중에서 가장 높았습니다. 이 연구는 또한 수력 발전 프로젝트의 60%가 평균 지연이 거의 XNUMX년으로 지연된 것을 발견했으며, 평균 지연이 약간 더 긴 석탄 프로젝트만 이를 초과했습니다.

수력 발전은 풍력 및 태양열과 같은 가변 재생 에너지를 지원하는 확고한 에너지 생성 또는 저장을 제공할 수 있습니다.

풍력과 태양광은 이미 매년 추가되는 신세대의 주요 형태이며 풍력과 태양광이 주요 발전 형태인 저탄소 그리드를 구상하고 있습니다. 하지만 안정적인 그리드는 풍력과 태양열보다 더 많은 것을 필요로 할 것이며, 또한 확고한 발전의 조합이 필요할 것입니다. 몇 분에서 몇 주 사이에 해당 리소스의 가용성이 떨어지는 기간 동안 그리드의 균형을 유지하는 스토리지가 있습니다. 많은 그리드에서 수력발전은 확고한 에너지를 제공할 수 있는 기술 중 하나입니다. 수력 발전의 한 유형인 양수 저장 수력 발전(PSH)은 현재 그리드에서 유틸리티 규모 저장의 지배적인 형태입니다(약 95%). PSH 프로젝트에서는 전력이 충분할 때 물을 위쪽으로 펌핑하여 상부 저수지에 저장합니다. 전력이 필요할 때 물은 아래쪽 저수지로 다시 흘러 그리드에 전기를 생성합니다.

… 그러나 이러한 서비스는 자유롭게 흐르는 강의 추가 손실 없이 제공될 수 있습니다. 그리드 확장 옵션에 초점을 맞춘 연구에 따르면 국가는 자유롭게 흐르는 강의 새로운 댐을 피하는 저탄소 옵션으로 미래의 전력 수요를 충족할 수 있습니다. 수력 발전을 대체하기 위해 풍력 및 태양열에 대한 더 많은 투자 큰 부정적인 영향을 미치거나 새로운 수력 발전의 신중한 부지 선정 그것은 주요 자유 흐름 강 또는 보호 지역에서 댐 개발을 피합니다. 또한 양수 저장 프로젝트의 두 저수지는 강에서 멀리 떨어진 위치에 건설할 수 있으며 강 사이에서 물을 순환시킬 수 있습니다. 호주 국립 대학교의 연구원들이 지도를 작성했습니다. 전 세계의 530,000 지역 전 세계의 재생 가능 전력망에 충분한 저장 공간을 제공하는 데 필요한 작은 부분으로 오프 채널 펌핑 저장을 지원하는 적절한 지형. 기존 저수지 또는 다음과 같은 기타 기능 버려진 광산 구덩이 양수 저장 프로젝트에도 사용할 수 있습니다.

기후 목표와 일치하는 모든 글로벌 시나리오가 수력 발전의 두 배를 포함하는 것은 아닙니다. 미래 전력 시스템이 기후 목표와 일치할 수 있는 방법을 모델링하는 여러 저명한 조직(예: IEA 및 IRENA)에는 전 세계 수력 발전 용량이 두 배로 증가하는 것이 포함되지만 모든 시나리오가 그런 것은 아닙니다. 예를 들어, IEA 및 IRENA 모델에는 1200년까지 최소 2050GW의 새로운 수력 발전 용량이 포함되지만 기후 변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)에서 사용하는 시나리오 중 1.5° C 목표, 그 중 약 500/XNUMX은 XNUMXGW 미만의 새로운 수력 발전을 포함했습니다. 유사하게, 하나의 지구 기후 모델, 또한 1.5와 일치° C 목표는 300년까지 약 2050GW의 새로운 수력 발전만 포함합니다.

수력 발전은 새로운 댐 없이 확장할 수 있습니다 전력 시스템은 수력 발전을 추가할 수 있습니다. 두 가지 주요 방법으로 새로운 수력발전 댐을 추가하지 않고: (1) 기존 수력발전 프로젝트를 현대식 터빈 및 기타 장비로 개조합니다. (2) 무동력 댐에 터빈을 추가하는 것. ㅏ 미국 에너지부의 연구 적절한 재정적 인센티브가 있는 경우 이 두 가지 접근 방식이 미국 수력 발전 설비에 11GW의 수력 발전을 추가할 수 있음을 발견했습니다. 이는 현재 용량보다 14% 증가한 것입니다. 전 세계의 다른 국가에서도 유사한 잠재력을 사용할 수 있다면 이는 계획에 포함된 추가 전 세계 수력 발전 용량의 절반 이상을 나타냅니다. 하나의 지구 기후 모델 또한, 수력발전 댐 뒤의 저수지에 표면의 2050%만 덮는 "떠다니는 태양열" 프로젝트를 추가하면 4,000GW의 새로운 용량, 오늘날 모든 수력 발전에서 생성되는 전력의 약 XNUMX배를 생성할 수 있습니다.

수력 발전은 다양한 그리드의 가치를 강조하면서 기후 변화에 취약합니다. 난 그냥 연구의 주 저자 그 결과 2050년까지 전 세계 수력 발전 댐의 61%가 가뭄, 홍수 또는 두 가지 모두에 대한 위험이 매우 높거나 극도로 높은 유역에 있을 것이라고 밝혔습니다. 2050년까지 기존 수력발전 댐 1개 중 5개가 기후 변화로 인해 홍수 위험이 높은 지역에 위치하게 될 것이며, 이는 현재의 1개 중 25개에서 증가한 수치입니다. ㅏ 에서 공부하다 자연 기후 변화 전 세계 수력 발전 프로젝트의 최대 2016/XNUMX이 금세기 중반까지 기후에 따른 수문학의 변화로 인해 발전량이 감소할 것이라고 예측했습니다. 수력 발전에 크게 의존하는 국가는 가뭄에 취약하며 많은 지역에서 이러한 위험이 증가할 것입니다. 예를 들어, 수력 발전은 잠비아의 거의 모든 전력을 공급하고 남아프리카의 XNUMX년 가뭄 잠비아의 국가 전력 생산량이 40분의 XNUMX 감소%, 막대한 경제적 혼란과 손실을 초래합니다. 이 취약점은 그리드 내에서 다양한 발전 소스의 가치를 강조합니다.

수력 발전은 항상 논쟁의 여지가 있는 것은 아니며 공통점을 찾을 수 있습니다. 환경 보호 단체와 수력 발전 부문은 종종 논쟁의 여지가 있지만 공통점을 찾을 수 있습니다. 예를 들어, 미국에서는 NHA(National Hydropower Association)를 비롯한 수력 발전 부문 대표와 여러 보존 단체가 “수력 발전에 대한 드문 대화"(전체 공개: 나는 이 대화에서 내 조직인 World Wildlife Fund-US를 대표했습니다). Uncommon Dialogue의 참가자들은 수력 발전이 지속 가능한 에너지 미래에 핵심적인 역할을 하며 미국의 하천 보호와 복원이 우선 순위가 되어야 한다는 데 동의했습니다. Uncommon Dialogue 참가자들은 공유된 비전과 일치하는 법안을 지지했으며 작년에 법안에 서명한 Infrastructure Bill에는 새로운 댐을 추가하지 않고 수력 발전 용량을 늘리는 데 2.3억 달러가 포함되었습니다. (개조 및 무동력 댐 전원 공급을 통해) 하천을 복원하고 공공 안전을 개선하기 위해 노후된 댐을 제거합니다.