6 Milieukosten (en 3 voordelen) van waterkracht

Waterkracht is in veel regio's van de wereld een belangrijke energiebron en levert 24% van de wereldwijde elektriciteitsbehoefte. Brazilië en Noorwegen vertrouwen bijna uitsluitend op waterkracht. In de Verenigde Staten wordt 7 tot 12% van alle elektriciteit opgewekt door waterkracht; de staten die er het meest van afhankelijk zijn, zijn Washington, Oregon, Californië en New York.

Waterkracht is wanneer water wordt gebruikt om bewegende delen te activeren, die op hun beurt een molen, een irrigatiesysteem of een elektrische turbine kunnen bedienen (in welk geval we de term hydro-elektriciteit kunnen gebruiken). Meestal wordt hydro-elektriciteit geproduceerd wanneer water wordt tegengehouden door een dam, leidde een penstock door een turbine en werd vervolgens losgelaten in de rivier beneden. Het water wordt zowel door de druk van het reservoir erboven geduwd als door de zwaartekracht getrokken, en die energie spint een turbine die is gekoppeld aan een generator die elektriciteit produceert. De zeldzamere waterkrachtcentrales hebben ook een dam, maar geen reservoir erachter; turbines worden verplaatst door het rivierwater dat er langs stroomt met het natuurlijke debiet.

Uiteindelijk is de opwekking van elektriciteit afhankelijk van de natuurlijke watercyclus om het reservoir bij te vullen, waardoor het een hernieuwbaar proces wordt zonder dat er fossiele brandstof nodig is. Ons gebruik van fossiele brandstoffen gaat gepaard met een veelheid aan milieuproblemen: bijvoorbeeld de winning van olie uit teerzanden veroorzaakt luchtverontreiniging; fracking want aardgas wordt geassocieerd met waterverontreiniging; de verbranding van fossiele brandstoffen produceert klimaatverandering-opwekkend broeikasgasemissies. We kijken daarom naar bronnen van hernieuwbare energie als schone alternatieven voor fossiele brandstoffen. Maar zoals alle energiebronnen, al dan niet hernieuwbaar, zijn er milieukosten verbonden aan waterkracht. Hier volgt een overzicht van enkele van die kosten, samen met enkele voordelen.

• Barrière voor vissen. Veel trekkende vissoorten zwemmen de rivieren op en af ​​om hun levenscyclus te voltooien. Anadrome vissen, zoals zalm, elft of Atlantische steur, stroomopwaarts om te paaien, en jonge vissen zwemmen de rivier af om de zee te bereiken. Catadrome vissen, zoals de Amerikaanse paling, leven in de rivieren totdat ze naar de oceaan zwemmen om te broeden, en de jonge palingen (glasaaltjes) komen terug naar zoet water nadat ze zijn uitgekomen. Dammen blokkeren duidelijk de doorgang van deze vissen. Sommige dammen zijn uitgerust met visladders of andere apparaten om ze ongedeerd te laten passeren. De effectiviteit van deze structuren is vrij variabel maar verbetert.
• Veranderingen in het overstromingsregime. Dammen kunnen grote, plotselinge hoeveelheden water bufferen na het smelten van de lente of zware regenval. Dat kan een goede zaak zijn voor stroomafwaartse gemeenschappen (zie Voordelen hieronder), maar het verhongert de rivier ook van een periodieke toestroom van sediment en voorkomt dat de natuurlijke hoge stromen regelmatig opnieuw worden gecorrigeerd voor de rivierbedding, waardoor het leefgebied voor water wordt vernieuwd leven. Om deze ecologische processen na te bootsen, laten autoriteiten periodiek grote hoeveelheden water langs de Colorado-rivier vrij, met positieve effecten op de inheemse vegetatie langs de rivier.
• Temperatuur- en zuurstofmodulatie. Afhankelijk van het ontwerp van de dam komt stroomafwaarts vrijgekomen water vaak uit de diepere delen van het reservoir. Dat water heeft daardoor het hele jaar door vrijwel dezelfde koude temperatuur. Dit heeft een negatief effect op het waterleven, aangepast aan grote seizoensgebonden variaties in watertemperatuur. Evenzo kan een laag zuurstofgehalte in het vrijkomende water het waterleven stroomafwaarts doden, maar het probleem kan worden verlicht door lucht in het water bij de uitlaat te mengen.
• Verdamping. Reservoirs vergroten het oppervlak van een rivier, waardoor er meer water verloren gaat door verdamping. In warme, zonnige streken zijn de verliezen enorm: er gaat meer water verloren door verdamping van het reservoir dan voor huishoudelijk gebruik. Wanneer water verdampt, blijven opgeloste zouten achter, waardoor het zoutgehalte stroomafwaarts toeneemt en het waterleven wordt geschaad.
• Verontreiniging met kwik. Kwik wordt afgezet op vegetatie lange afstanden stroomafwaarts van kolencentrales. Bij het aanleggen van nieuwe reservoirs komt het kwik in de nu ondergedompelde vegetatie vrij en wordt door bacteriën omgezet in methylkwik. Dit methylkwik wordt steeds geconcentreerder naarmate het door de voedselketen beweegt (een proces dat biomagnificatie wordt genoemd). Consumenten van roofvissen, inclusief mensen, worden vervolgens blootgesteld aan gevaarlijke concentraties van de giftige stof.
• Methaanemissies. Reservoirs raken vaak verzadigd met voedingsstoffen die afkomstig zijn van ontbindende vegetatie of nabijgelegen landbouwvelden. Deze voedingsstoffen worden verbruikt door algen en micro-organismen die op hun beurt grote hoeveelheden methaan, een krachtig broeikasgas, afgeven. Dit probleem is nog niet voldoende bestudeerd om de ware omvang ervan te begrijpen.

• Overstromingsbeheer. Reservoirniveaus kunnen worden verlaagd in afwachting van hevige regen of sneeuwsmelting, waardoor de gemeenschappen stroomafwaarts van gevaarlijke rivierniveaus worden gebufferd.
• Recreatie. Grote stuwmeren worden vaak gebruikt voor recreatieve activiteiten zoals vissen en varen.
• Alternatief voor fossiele brandstoffen. Bij de productie van waterkracht komt een lagere netto hoeveelheid broeikasgassen vrij dan bij fossiele brandstoffen. Als onderdeel van een portfolio van energiebronnen, maakt hydro-elektriciteit een grotere afhankelijkheid van huishoudelijk gebruik mogelijk energie, in tegenstelling tot fossiele brandstoffen die in het buitenland worden gewonnen, op locaties met een minder streng milieu regelgeving.

Omdat de economische voordelen van oudere dammen afnemen terwijl de milieukosten stijgen, zien we een toename van de ontmanteling en verwijdering van dammen. Deze damverwijderingen zijn spectaculair, maar bovenal stellen ze wetenschappers in staat om te observeren hoe natuurlijke processen langs de rivieren worden hersteld.

Veel van de hier beschreven milieuproblemen houden verband met grootschalige waterkrachtprojecten. Er is een groot aantal zeer kleinschalige projecten (vaak "micro-hydro" genoemd) waar oordeelkundig geplaatste kleine turbines gebruiken stromen met een laag volume om elektriciteit te produceren voor een enkel huis of een buurt. Deze projecten hebben weinig milieu-impact als ze goed zijn ontworpen.

• Filho, Geraldo Lucio Tiago, Ivan Felipe Silva dos Santos en Regina Mambeli Barros. "Kostenraming van kleine waterkrachtcentrales op basis van de aspectfactor." Beoordelingen over hernieuwbare en duurzame energie 77 (2017): 229–38. Afdrukken.
• Forsund, Finn R. 'Waterkrachteconomie.' Springer, 2007.
• Hancock, Kathleen J en Benjamin K Sovacool. "Internationale politieke economie en hernieuwbare energie: waterkracht en de hulpbronnenvloek." International Studies Review 20.4 (2018): 615–32. Afdrukken.
• Johansson, Per-Olov en Bengt Kriström. "Economie en sociale kosten van waterkracht." Umeå, Zweden: Department of Economics, Umeå University, 2018. Afdrukken.
• , eds. "Moderne kosten-batenanalyse van waterkrachtconflicten." Cheltenham, VK: Edward Elgar, 2011.
• , eds. "The Economics of Evaluating Water Projects: Hydroelectricity Versus Other Uses." Springer, 2012.