Den økende klimarisikoen ved en klimaløsning

Selv som en glohet, tørr sommer blekner mot vinteren, spekteret av tørken har nektet å forlate scenen. Mens tørke er definert som mangel på vannressurser –som karakterisert av de historisk lave nivåene av Mississippi-elven forrige måned– det kan lett metastasere som mangel på elektrisitet. Vann er "drivstoffet" for vannkraft, fortsatt den ledende kilden til fornybar elektrisitet generert på planeten, og en tørke er som en embargo på dette drivstoffet.

Vannforvaltere på Colorado River bare advarte om et truende «dommedagsscenario».” hvor fortsatt tørke ville stoppe elektrisitetsproduksjonen ved Glen Canyon Dam. Det scenariet har allerede kommet for Kariba Dam, det nest største vannkraftprosjektet i Sør-Afrika, som gir mer enn halvparten av elektrisiteten som brukes av Zambia og Zimbabwe. Karibas reservoar – bygget i 1959 er det verdens største reservoar etter volum-er ved laveste nivå i sin historie, noe som resulterer i ekstrem strømbrudd til Zimbabwe og strømrasjonering i Zambia.

Fordi vannkriser blir energikriser, er de nå også kriser for klimatiltak. For å bidra til å oppnå avkarbonisering av energi som er sentralt for å nå klimamålene, planlegger mange land en dramatisk utvidelse av vannkraft, og globale energibyråer spå om en dobling av den globale kapasiteten innen 2050. Men på grunn av nivået av klimaendringer som allerede er bakt inn, vil tørkedrevne embargoer på vannkrafts vanndrivstoff sannsynligvis bli hyppigere og mer utbredt i de kommende tiårene.

Med andre ord, en av de mest utpekte løsningene på klimakrisen blir mindre pålitelige på grunn av de negative virkningene fra klimaendringene som allerede er i gang. Den kompliserte virkeligheten har viktige implikasjoner for hvordan vi forvalter eksisterende vann- og energisystemer, og for klimaendringene som kommer ut av den nylig avsluttede FNs klimakonferanse (COP27).

Denne siste sommeren, Europa og Kina utholdt historisk tørke som senket elver og drenerte reservoarer som vannkraftsystemer bruker til å generere elektrisitet. Vannkraft gir 80 % av elektrisiteten til Kinas Sichuan-provins og utvidet tørke halvert generasjonen. En hetebølge forsterket utfordringen, så samtidig som produksjonen gikk ned, økte etterspørselen etter elektrisitet til klimaanlegg: elektrisitetsetterspørselen i Sichuan var opp 25 % sammenlignet med samme periode i 2021. Som et resultat ble titusenvis av kommersielle forbrukere i Sichuan bedt om å legge ned ti dager i august.

I Europa drev tørken ned vannkraftproduksjonen Italia, Østerrike, Spania og Portugal.

Det sørvestlige USA ser ut til å endre seg mot et generelt tørrere klima, som signaliserer langsiktige utfordringer for både vannforsyning og vannkraft. Vannkraftdammer ved Coloradoelven gir strøm til 5 millioner mennesker, og reservoarene deres har gått ned i flere tiår. Bureau of Reclamation rapporterte at det er en nesten én av tre sjanser for at reservoarnivåene faller så lavt innen 2024 at dens 1.3 gigawatt Glen Canyon Dam vil slutte å generere. Lenger nede i Coloradoelven har tørken avtatt årlig generasjon fra Hoover Dam med 22 % ettersom reservoaret også synker mot nivået "dødt basseng" (ingen generasjon).

California får normalt omtrent 13 % av sin elektrisitet fra vannkraft, men i løpet av en tørke som gikk ned til bare 6 %. Dette nivået av reduksjon utgjør utfordringer for steder som California og Europa, men med diversifiserte rutenett kan de tilpasse seg. Hva med land der vannkraft dominerer nettet? En tørke i 2015 reduserte vannkraftproduksjonen i Zambia i samme grad som i California, bortsett fra vannkraft leverer nesten all Zambias elektrisitet! Det betyr at tørke forårsaket nasjonal elektrisitet generasjon til å gå ned med 40 %, forårsaker rullende strømbrudd og enorme økonomiske forstyrrelser. Dette året ser ut til å bli verre.

Disse eksemplene viser hvordan tørke kan avdekke sårbarheter i energi- og økonomiske systemer som i dag er avhengige av vannkraft. Det som virkelig bør fange oppmerksomheten vår er fremtidsprognoser: at global vannkraft vil dobles for å bidra til å unngå klimaendringer, men også at fremtiden vil se mer tørke og vannmangel på grunn av virkningene fra klimaendringer som nå er uunngåelige (minimering av fremtidig oppvarming er avgjørende for å unngå enda større forstyrrelser).

De International Energy Agency prosjekter som sørlige Afrika vil møte økt tørkerisiko på grunn av klimaendringer, med tilhørende forstyrrelser i vannkraften. I tillegg til periodisk tørke, vil klimaendringer gjøre Zambia tørrere totalt sett, med nedgang i gjennomsnittlig elvestrømning og 20 % reduksjon i vannkraftproduksjon.

Denne økende risikoen er ikke begrenset til Afrika. En nylig studere i Natur Climate Change fant at, selv under det mest optimistiske klimascenarioet, er mer enn 60 % av eksisterende vannkraftprosjekter i "regioner der det forventes betydelige reduksjoner i strømming" innen 2050, og stiger til 74 % av prosjektene med større oppvarming. jeg var hovedforfatter på en studie som fant at omtrent en tredjedel av globale vannkraftprosjekter er i regioner som antas å ha økt risiko for vannmangel. De to studiene identifiserte lignende regioner med størst risiko, og begge pekte på Kina, det sørvestlige USA, Mexico, Sør-Europa og Midtøsten.

I mellomtiden er en fjerdedel av alle planlagte vannkraftdammer i regioner med middels til svært høye nivåer av vannmangelrisiko.

Disse nåværende og økende risikoene for tørke og vannmangel bør informere om planene for å takle klimaendringer, inkludert de som kommer fra COP27. Land bør planlegge sine lavkarbonkraftsystemer for nivået av tørke- og knapphetsrisiko som allerede er "bakt inn" og/eller sannsynligvis under gjeldende baner. Konsekvensene av tørke på nett i det sørlige Afrika illustrerer sårbarheten på systemnivå til kraftsystemer som er svært avhengige av en kilde som er så utsatt for klimaforstyrrelser

Diversifisering av produksjonskilder og klimaresistens bør bli hovedmål for energiplanleggere. For eksempel opererer solcellepaneler generelt nær sin toppkapasitet under varme, solrike tørkeperioder når andre generasjonskilder er stresset (bortsett fra vannkraftdammer, kan atomkraftverk og termiske anlegg også se produksjonen begrenset under tørke pga. utarming av kjølevann kilder).

Vannkraft er ofte foreslått som en måte å stabilisere nett som er sterkt avhengig av fornybar energi som vind og sol, som svinger basert på variabler som vær og dag-natt-syklus. Pumpet lagring vannkraft–som løfter vann fra et nedre reservoar til et øvre reservoar "batteri" klar til å generere ved behov – kan gi den samme tjenesten, med både lavere risiko fra tørke og knapphet, samt generelt langt lavere negative konsekvenser for elver, fiskerier og lokalsamfunn sammenlignet med til konvensjonell vannkraft.

Vannkraft har en rolle i å løse klimautfordringen, men det er viktig å forstå at vannkraft i seg selv er langt mer sårbar for klimadrevne forstyrrelser sammenlignet med andre fornybare energikilder som vind og sol. Diversifiserte lavkarbonnett gir større motstandskraft i møte med skiftende klima og hydrologi – og vi trenger ny regjeringspolitikk, kraftplanlegging og økonomiske strømmer for å støtte deres fremtidige utvikling.