Lake Powells vattennivå har sjunkit under två decenniers torka. Den vita "badkarsringen" på kanjonens väggar markerar nedgången. Justin Sullivan / Getty Images
Vattnet i Lake Powell, en av landets största reservoarer, har sjunkit så lågt i den västra torkan att federala tjänstemän är tillgripa nödåtgärder för att undvika att stänga av vattenkraften vid Glen Canyon Dam.
Arizonadammen, som ger el till sju stater, är inte det enda amerikanska vattenkraftverket i trubbel.
Den ikoniska Hoover Dam, också vid Coloradofloden, har minskat sitt vattenflöde och kraftproduktion. Kalifornien stängde ett vattenkraftverk vid Oroville Dam i fem månader på grund av låga vattennivåer 2021, och tjänstemän har varnade för att samma sak kunde hända i 2022.
I nordost har en annan typ av klimatförändringsproblem påverkat vattenkraftsdammar – för mycket nederbörd på en gång.
USA har över 2,100 XNUMX i drift hydroelektriska dammar, med platser i nästan alla stater. De spelar viktiga roller i sina regionala elnät. Men de flesta byggdes under det senaste århundradet under ett annat klimat än de möter idag.
När de globala temperaturerna stiger och klimatet fortsätter att förändras kommer konkurrensen om vatten att öka, och hur vattenkraftsförsörjningen hanteras inom regioner och över elnätet i USA kommer att behöva utvecklas. We studera nationens vattenkraftproduktion på systemnivå som ingenjörer. Här är tre viktiga saker att förstå om en av landets äldsta källor till förnybar energi i ett föränderligt klimat.
Vattenkraft kan göra saker som andra kraftverk inte kan
Vattenkraft bidrar 6 % till 7 % av all elproduktion i USA, men det är en avgörande resurs för att hantera de amerikanska elnäten.
Eftersom den snabbt kan slås på och av kan vattenkraft hjälpa till kontrollera utbud och efterfrågan från minut till minut. Det kan också hjälpa elnät snabbt studsa tillbaka när strömavbrott inträffar. Vattenkraft utgör cirka 40 % av USA:s elnätsanläggningar som kan startas utan extra strömförsörjning under en mörkläggning, delvis för att bränslet som behövs för att generera kraft helt enkelt är vattnet som hålls i reservoaren bakom turbinen.
Dessutom kan det också fungera som ett gigantiskt batteri för nätet. USA har över 40 pumpade vattenkraftverk, som pumpar vatten uppför i en reservoar och senare skickar det genom turbiner för att generera elektricitet efter behov.
Så även om vattenkraft representerar en liten del av produktionen, är dessa dammar viktiga för att hålla den amerikanska strömförsörjningen flytande.
Klimatförändringarna påverkar vattenkraften på olika sätt i olika regioner
Globalt har torkan redan minskat vattenkraften generering. På vilket sätt klimatförändringarna påverkar vattenkraften i USA kommer framöver till stor del att bero på varje anläggnings plats.
I områden där snösmältning påverkar flodflödet förväntas vattenkraftspotentialen öka på vintern, när mer snö faller som regn, men sedan minska på sommaren när mindre snöpackning återstår att bli. smältvatten. Detta mönster förväntas uppstå i stora delar av västra USA, tillsammans med förvärrade fleråriga torka som kan minska viss vattenkraftproduktion, beroende på hur mycket lagringskapacitet reservoaren har.
Nordost har en annan utmaning. Där finns extrem nederbörd som kan orsaka översvämningar förväntas öka. Mer regn kan öka kraftproduktionspotentialen, och det finns diskussioner om att bygga om fler befintliga dammar att producera vattenkraft. Men eftersom många dammar där också används för översvämningskontroll, möjlighet att producera extra energi från att ökande nederbörd kan gå förlorad om vatten släpps ut genom en bräddkanal.
I södra USA, minskande nederbörd och intensifierad torka förväntas, vilket sannolikt kommer att resultera i minskad vattenkraftproduktion.
Vissa nätoperatörer står inför större utmaningar
Effekten av dessa förändringar på landets elnät kommer att bero på hur varje del av nätet sköts.
Byråer som kallas balansmyndigheter hanterar sin regions elförsörjning och efterfrågan i realtid.
Den största balanseringsmyndigheten när det gäller vattenkraftsproduktion är Bonneville Power Administration i nordvästra. Den kan generera cirka 83,000 59 megawattimmar el årligen över XNUMX dammar, främst i Washington, Oregon och Idaho. Enbart Grand Coulee Dam-komplexet kan producera tillräckligt med kraft för 1.8 miljoner hem.
Mycket av detta område delar ett liknande klimat och kommer att uppleva klimatförändringar ungefär på samma sätt i framtiden. Det betyder att en regional torka eller snöfritt år kan drabba många av Bonneville Power Administrations vattenkraftsproducenter samtidigt. Forskare har funnit att denna regions klimat påverkar vattenkraften utgör både en risk och möjlighet för nätoperatörer genom att öka sommarens ledningsutmaningar men också minska vinterbristen på el.
Balansmyndigheter och antalet vattenkraftverk i varje. Lauren Dennis, CC BY-ND
I Mellanvästern är det en annan historia. Midcontinent Independent System Operator, eller MISO, har 176 vattenkraftverk över ett område som är 50 % större än Bonnevilles, från norra Minnesota till Louisiana.
Eftersom dess vattenkraftverk är mer benägna att uppleva olika klimat och regionala effekter vid olika tidpunkter, har MISO och liknande breda operatörer förmågan att balansera ut vattenkraftsunderskott i ett område med produktion i andra områden.
Att förstå dessa regionala klimateffekter blir allt viktigare för planering av elförsörjning och för att skydda nätsäkerheten, eftersom balanserande myndigheter arbetar tillsammans för att hålla lamporna tända.
Mer förändring kommer
Klimatförändringarna är inte den enda faktorn som kommer att påverka vattenkraftens framtid. Konkurrerande krav redan påverkar om vatten avsätts för elproduktion eller andra användningar som bevattning och dricka.
Lagar och vattentilldelning förändras också över tiden och förändrar hur vatten hanteras genom reservoarer, vilket påverkar vattenkraften. Ökningen av förnybar energi och möjligheten att använda vissa dammar och reservoarer för energilagring kan också förändra ekvationen.
Betydelsen av vattenkraft över det amerikanska elnätet betyder att de flesta dammar sannolikt kommer att stanna, men klimatförändringarna kommer att förändra hur dessa anläggningar används och hanteras.
Om författaren
Caitlin Grady, biträdande professor i civil- och miljöteknik och forskningsassistent vid Rock Ethics Institute, Penn State och Lauren Dennis, Ph.D. Student i samhällsbyggnad och klimatvetenskap, Penn State
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Relaterade böcker:
Framtiden vi väljer: överleva klimatkrisen
av Christiana Figueres och Tom Rivett-Carnac
Författarna, som spelade nyckelroller i Parisavtalet om klimatförändringar, erbjuder insikter och strategier för att hantera klimatkrisen, inklusive individuella och kollektiva åtgärder.
Klicka för mer info eller för att beställa
Den obebodliga jorden: livet efter uppvärmningen
av David Wallace-Wells
Den här boken utforskar de potentiella konsekvenserna av okontrollerade klimatförändringar, inklusive massutrotning, mat- och vattenbrist och politisk instabilitet.
Klicka för mer info eller för att beställa
Framtidsministeriet: En roman
av Kim Stanley Robinson
Den här romanen föreställer en nära framtidsvärld som brottas med effekterna av klimatförändringar och erbjuder en vision för hur samhället kan förändras för att hantera krisen.
Klicka för mer info eller för att beställa
Under a White Sky: The Nature of the Future
av Elizabeth Kolbert
Författaren utforskar den mänskliga påverkan på naturen, inklusive klimatförändringar, och potentialen för tekniska lösningar för att hantera miljöutmaningar.
Klicka för mer info eller för att beställa
Drawdown: Den mest omfattande planen som någonsin föreslagits för att omvända global uppvärmning
redigerad av Paul Hawken
Den här boken presenterar en omfattande plan för att hantera klimatförändringar, inklusive lösningar från en rad sektorer som energi, jordbruk och transport.
