Planlegge en positiv naturvei til en bærekraftig energifremtid

Den forestående FNs klimakonferanse (COP27), som skal holdes i Egypt i november, fokuserer oppmerksomheten på veiene som trengs for å nå globale klimamål. En rask avkarbonisering av økonomier er sentralt for å stabilisere klimaet, inkludert oppnåelse av netto nullkraftsystemer innen 2050. Men med at verden også står overfor en natur-/biodiversitetskrise og streber etter å nå et sett med utviklingsmål, må disse veiene ta hensyn til deres innvirkning på samfunn og økosystemer; stabilisering av klimaet bør strebe etter å være i samsvar med å opprettholde jordens livsstøttesystemer.

Flere av anslagene for hva som trengs for å oppnå kraftsystemer i samsvar med 1.5° C klimamål har en dobling av den globale vannkraftkapasiteten, slik som de fra Internasjonalt energibyrå (IEA) og International Renewable Energy Agency (IRENA). Selv om det er en mindre proporsjonal økning enn andre fornybare energikilder som vind- og solenergi, som anslås å øke mer enn tjuedobling, representerer en dobling av global vannkraftkapasitet likevel en dramatisk utvidelse av stor infrastruktur som vil påvirke verdens elver – og de mangfoldige fordeler de gir til samfunn og økonomier fra ferskvannsfiskerier som mater hundrevis av millioner til flomdemping og stabile deltaer.

Bare en tredjedel av verdens største elver forblir frittflytende – og en dobling av den globale vannkraftkapasiteten vil føre til oppdemming av omtrent halvparten av disse, samtidig som det genereres mindre enn 2 % av den nødvendige fornybare produksjonen i 2050.

Nesten alle nye energiprosjekter, inkludert vind og sol, vil forårsake noen negative konsekvenser, men tap av en stor økosystemtype – store, frittflytende elver – i den skalaen vil ha store avveininger for mennesker og natur på globalt nivå. Som sådan fortjener vannkraftutbygging spesielt nøye planlegging og beslutningstaking. Her undersøker jeg noen store problemstillinger som er relevante for evaluering av vannkraft, inkludert problemstillinger som ofte blir misforstått.

Liten vannkraft antas ofte å være bærekraftig eller lav påvirkning, men det er ofte ikke tilfelle. Liten vannkraft er ikke konsekvent definert (f.eks. klassifiserer noen land "liten vannkraft" som alt opp til 50 MW), men er ofte kategorisert som prosjekter under 10 MW. Fordi prosjekter av den størrelsen ofte antas å ha mindre påvirkninger på miljøet, mottar små vannkraftprosjekter ofte insentiver eller subsidier og/eller nyter godt av begrenset miljøgjennomgang. Spredningen av små vannkraftdammer kan imidlertid forårsake betydelige kumulative konsekvenser. Videre kan selv et lite prosjekt på et spesielt dårlig sted forårsake overraskende store negative konsekvenser.

Vannkraft i elveløp presenteres også ofte for å ha begrensede negative konsekvenser, men noen av demningene som har størst innvirkning på elver, er renner-av-elve-dammer. Dammer i elveløp lagrer ikke vann over lengre perioder; mengden vann som strømmer inn i prosjektet er den samme som mengden som renner ut av prosjektet – i hvert fall på daglig basis. Imidlertid kan elveløpsprosjekter lagre i løpet av en dag når de opererer for "hydropeaking", og lagrer vann hele dagen og slipper det ut i løpet av noen timer med høy etterspørsel. Denne driftsmåten kan forårsake store negative påvirkninger på nedstrøms elveøkosystemer. Fordi elvedammer ikke har store lagringsreservoarer, forårsaker de ikke noen av de store konsekvensene for mennesker og elver knyttet til store lagringsreservoarer, inkludert storskala forskyvning av samfunn og forstyrrelser i sesongmessige mønstre av elvestrømning. Men disse forskjellene fører for ofte til mer omfattende generaliseringer om at elveløpsprosjekter ikke har innvirkning på elver – eller selv at elvevannskraft ikke krever en demning. Mens noen elveløpsprosjekter ikke inkluderer en demning over hele kanalen, krever mange store elveløpsprosjekter en demning som deler opp en elvekanal (se bildet nedenfor). Denne upassende generaliseringen blir spesielt problematisk når tilhengere av et prosjekt peker på at dets elveløpsstatus er kortfattet for å argumentere for at det vil ha minimale konsekvenser. Den "haste generaliseringen" ble brukt av talsmenn for Xayaboury-dammen ved Mekong-elven, som har store innvirkninger på både fiskevandring og fangst av sediment som trengs av nedstrømsdeltaet.

Mens miljøvurderinger av vannkraftdammer ofte fokuserer på lokale forhold, kan negative effekter faktisk manifestere seg selv hundrevis av kilometer unna en demning. Når vannkraftdammer blokkerer bevegelsen av vandrende fisk, kan de forårsake negative påvirkninger på økosystemer over et helt elvebasseng, både oppstrøms og nedstrøms demningen. Og fordi trekkfisk ofte er blant de viktigste bidragsyterne til ferskvannsfiskeri, betyr dette negative konsekvenser for mennesker, til og med noen som bor hundrevis av kilometer fra et demningssted. Vannkraftdammer har vært en primær bidragsyter til dramatiske globale tap av vandrende fisk, som har falt med 76% siden 1970, med høyprofilerte eksempler som Columbia- og Mekong-elvene. En annen langdistansepåvirkning er sediment. En elv er mer enn en strøm av vann, den er også en strøm av sediment, som silt og sand. Elver deponerer dette sedimentet når de kommer ut i havet, og skaper et delta. Deltaer kan være ekstremt produktive – både for jordbruk og fiskeri – og mer enn 500 millioner mennesker bor nå på deltaer rundt om i verden, inkludert de i Nilen, Ganges, Mekong og Yangtze. Men når en elv kommer inn i et reservoar, avtar strømmen betraktelig, og mye av sedimentet faller ut og "fanges" bak demningen. Reservoarer fanger nå omtrent en fjerdedel av den globale årlige fluksen av sediment—silt og sand som ellers ville bidra til å opprettholde deltaer i møte med erosjon og havnivåstigning. Noen viktige deltaer, som Nilen, har nå mistet mer enn 90 % av sedimentforsyningen og synker nå og krymper. Dermed kan vannkraftdammer ha store konsekvenser for nøkkelressurser på tvers av store vassdrag, bl.a globalt viktige matforsyninger, men altfor ofte fokuserer miljøvurderingen av vannkraftprosjekter først og fremst på lokale påvirkninger.

Fiskepassasje rundt demninger har sjelden dempet de negative virkningene av demninger på vandrende fisk. Fiskepassasje, for eksempel fisketrapper eller til og med heiser, er et vanlig avbøtende krav for dammer. Fiskepassasjen ble opprinnelig utviklet på elver som hadde kraftige svømmende og hoppende fiskearter, som laks, men passasjestrukturer legges nå til demninger i store tropiske elver – som Mekong eller sideelver til Amazonas – selv om det er svært begrenset data eller eksempler på hvordan fiskepassasje fungerer i disse elvene. EN 2012 gjennomgang av alle fagfellevurderte studier på fiskepassasjeytelse fant at fiskepassasje fungerte langt bedre for laks enn for andre typer fisk; i gjennomsnitt har strukturer en suksessrate på 62 % for laks som svømmer oppstrøms. Dette tallet kan virke høyt, men de fleste fisker må navigere flere demninger på rad; selv med den relativt høye suksessraten på 62 % ved hver dam, ville mindre enn en fjerdedel av laksen lykkes med å passere tre demninger. For ikke-laks var suksessraten 21 % – selv med bare to demninger vil bare 4 % av migrerende fisk lykkes (se nedenfor). Videre krever de fleste fisk også nedstrøms migrasjon, i det minste for larve- eller settefisk, og nedstrøms passasjehastighet er ofte enda lavere.

Vannkraft er ikke lenger den laveste fornybare produksjonsteknologien. I løpet av de siste tiårene har vindkostnadene falt med omtrent en tredjedel og kostnadene for solenergi har falt med 90 % – og disse kostnadsreduksjonene ser ut til å fortsette. I mellomtiden, gjennomsnittskostnaden for vannkraft har økt noe det siste tiåret, slik at landvind nå har blitt den laveste gjennomsnittskostnaden blant fornybar.. Selv om den gjennomsnittlige kostnaden fortsatt er litt høyere enn vannkraft, prosjekterer solenergi nå satte konsekvent rekorden for laveste energiprosjekt.

Vannkraft har den høyeste frekvensen av forsinkelser og kostnadsoverskridelser blant store infrastrukturprosjekter. En studie fra EY fant at 80 prosent av vannkraftprosjektene opplevde kostnadsoverskridelser med en gjennomsnittlig overskridelse på 60 prosent. Begge disse andelene var de høyeste blant typene av store infrastrukturprosjekter i deres studie, inkludert fossile og kjernekraftverk, vannprosjekter og havvindprosjekter. Studien fant også at 60 prosent av vannkraftprosjektene opplevde forsinkelser med en gjennomsnittlig forsinkelse på nesten tre år, kun overskredet av kullprosjekter som hadde litt lengre gjennomsnittlige forsinkelser.

Vannkraft kan gi solid energiproduksjon eller lagring til støtte for variable fornybare energikilder som vind og sol...

Vind og sol er allerede den ledende formen for ny generasjon som legges til hvert år, og prognoser ser for seg lavkarbonnett der vind og sol er de dominerende generasjonsformene. Men stabile nett vil trenge mer enn vind og sol, de vil også trenge en kombinasjon av fast generasjon og lagring som vil balansere rutenett i perioder – fra minutter til uker – når tilgjengeligheten til disse ressursene synker. I mange nett er vannkraft blant teknologiene som kan gi fast energi. Én type vannkraft – pumpet lagringsvannkraft (PSH) – er for tiden den dominerende formen for lagring i bruksskala på nett (omtrent 95 %). I et PSH-prosjekt pumpes vann oppover når det er rikelig med kraft og lagres i et øvre reservoar. Når det er behov for strøm, renner vannet tilbake nedoverbakke til det nedre reservoaret, og genererer strøm til nettet.

…men disse tjenestene kan ofte tilbys uten ytterligere tap av frittflytende elver. Forskning fokusert på alternativer for nettutvidelse har vist at land ofte kan møte fremtidig etterspørsel etter elektrisitet med lavkarbonalternativer som unngår nye demninger på frittflytende elver, enten gjennom større investeringer i vind og sol som erstatning for vannkraft med store negative påvirkninger eller gjennom forsiktig lokalisering av ny vannkraft som unngår damutvikling på store frittflytende elver eller i verneområder. Videre kan de to reservoarene i et pumpet lagringsprosjekt bygges på steder borte fra elver og sykle vannet frem og tilbake mellom dem. Forskere fra Australian National University kartla 530,000 steder rundt om i verden med passende topografi for å støtte off-kanal pumpet lagring, med bare en liten brøkdel som trengs for å gi tilstrekkelig lagring for fornybare-dominerte nett rundt om i verden. Eksisterende reservoarer eller andre funksjoner som f.eks forlatte gruvegroper kan også brukes i pumpelagringsprosjekter.

Ikke alle globale scenarier forenlig med klimamål inkluderer en dobling av vannkraft. Selv om flere fremtredende organisasjoner (f.eks. IEA og IRENA) som modellerer hvordan fremtidige kraftsystemer kan være i samsvar med klimamål inkluderer en dobling av global vannkraftkapasitet, er det ikke alle slike scenarier som gjør det. For eksempel, mens IEA- og IRENA-modellene inkluderer minst 1200 GW ny vannkraftkapasitet innen 2050, er blant scenariene brukt av Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) som er i samsvar med 1.5° C-målet, omtrent en fjerdedel av dem inkluderte mindre enn 500 GW ny vannkraft. På samme måte En jordklima modell, også i samsvar med 1.5° C-målet, inkluderer bare rundt 300 GW ny vannkraft innen 2050.

Vannkraftproduksjon kan utvides uten nye demninger Kraftsystemer kan legge til vannkraftproduksjon uten å legge til nye vannkraftdammer på to primære måter: (1) ettermontering av eksisterende vannkraftprosjekter med moderne turbiner og annet utstyr; og (2) å legge turbiner til ikke-drevne demninger. EN studie fra det amerikanske energidepartementet fant at med de riktige økonomiske insentiver på plass, kunne disse to tilnærmingene tilføre 11 GW vannkraft til den amerikanske vannkraftflåten, en økning på 14 % fra dagens kapasitet. Hvis lignende potensial var tilgjengelig i andre land rundt om i verden, representerer det mer enn halvparten av den ekstra globale vannkraftkapasiteten inkludert i En jordklima modell innen 2050. Videre kan det å legge til "flytende solenergi"-prosjekter på reservoarene bak vannkraftdammer, som dekker bare 10 % av overflaten deres. 4,000 GW ny kapasitet, i stand til å generere omtrent dobbelt så mye kraft som det genereres fra all vannkraft i dag.

Vannkraft er sårbar for klimaendringer, og understreker verdien av diversifiserte nett. Jeg var hovedforfatter på en studie som fant at innen 2050 vil 61 prosent av alle globale vannkraftdammer være i bassenger med svært høy eller ekstrem risiko for tørke, flom eller begge deler. Innen 2050 vil 1 av 5 eksisterende vannkraftdammer være i områder med høy flomrisiko på grunn av klimaendringer, opp fra 1 av 25 i dag. EN studere i Natur Climate Change spådd at opptil tre fjerdedeler av vannkraftprosjekter over hele verden vil ha redusert produksjon på grunn av klimadrevne endringer i hydrologi ved midten av dette århundret. Land som er svært avhengige av vannkraft er sårbare for tørke, og i mange regioner vil denne risikoen øke. For eksempel gir vannkraft nesten all elektrisitet til Zambia og en tørke i 2016 i det sørlige Afrika førte til at Zambias nasjonale elektrisitetsproduksjon gikk ned med 40%, forårsaker enorme økonomiske forstyrrelser og tap. Denne sårbarheten understreker verdien av diversifiserte generasjonskilder innen nett.

Vannkraft er ikke alltid omstridt, felles grunnlag kan finnes. Mens naturvernorganisasjoner og vannkraftsektoren ofte har hatt et omstridt forhold, kan man finne felles grunnlag. For eksempel, i USA dannet representanter for vannkraftsektoren, inkludert National Hydropower Association (NHA), og flere naturvernorganisasjoner en "Uvanlig dialog for vannkraft” (full avsløring: Jeg representerte min organisasjon, World Wildlife Fund-US, i denne dialogen). Deltakerne i Uncommon Dialogue var enige om at vannkraft hadde en nøkkelrolle i en bærekraftig energifremtid og at beskyttelse og restaurering av elver i USA bør prioriteres. Uncommon Dialogue-deltakerne støttet lovgivning i samsvar med den delte visjonen, og infrastrukturloven, som ble undertegnet i loven i fjor, inkluderte 2.3 milliarder dollar for å øke vannkraftkapasiteten uten å legge til nye demninger (gjennom ettermontering og drift av ikke-drevne demninger) og for fjerning av aldrende demninger for å gjenopprette elver og forbedre offentlig sikkerhet.