隨著風(fēng)能和太陽能價格的下降，人們很容易忘記全球三分之二的可再生能源來自于水電。但是，水力發(fā)電的未來與成本和有時可疑的環(huán)境后果混在一起。 事實(shí)上，大多數(shù)水壩并不是為了水力發(fā)電而建。它們有助于阻止洪水，為農(nóng)場和家庭供水，但它們并不發(fā)電，尤其是在發(fā)展中國家。挪威科技大學(xué)（NTNU）的土木工程師Tor Haakon Bakken表示，歐洲近一半的大壩主要用于水力發(fā)電，但只有不到六分之一的亞洲大壩和十分之一的非洲大壩產(chǎn)生大量電力。
Bakken等一些研究人員把這種大壩視為機(jī)會。他是少數(shù)提議通過在大壩底部安裝渦輪機(jī)來改造舊的、不發(fā)電的大壩的研究人員之一。他認(rèn)為，這將在不增加生態(tài)負(fù)擔(dān)的情況下創(chuàng)造電力。
Bakken的研究小組和他的一個研究生Nora Rydland Fjøsne在理論上為西班牙南部的許多大壩做了這樣的模擬。他們的研究發(fā)現(xiàn)，在許多情況下，改造是一種經(jīng)濟(jì)上可行的方法。
Bakken希望水電開發(fā)商在重新建造之前考慮改造。他說：“我認(rèn)為，就西班牙的情況而言，我們已經(jīng)證明，這在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是可行的選擇。而且我認(rèn)為在其他許多地方也是如此。”
即使是發(fā)電的大壩也可以進(jìn)行有效的改造。巴西能源研究辦公室估計(jì)，更新老化的水電站可以增加3至11千兆瓦的發(fā)電能力--超過巴西現(xiàn)有的87千兆瓦水電基地。同時，美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的科學(xué)家們建議將水庫作為浮動太陽能電池板的床，他們認(rèn)為理論上可以產(chǎn)生數(shù)兆瓦的電力。
但是，如果確實(shí)需要建造新的水電設(shè)施，其他科學(xué)家認(rèn)為最好的行動方案是保持小規(guī)模：集中精力建立所謂的徑流式水電站，盡量保持河流及其環(huán)境條件的完整性。
"這種渦輪機(jī)，你不需要淹沒大片區(qū)域，"密歇根大學(xué)的能源系統(tǒng)研究員Michael Craig說，他以前是NREL的。
Craig和他的一些來自NREL和私營部門的Natel能源公司的同事在加利福尼亞的一條河上模擬了一連串的河道大壩，所有這些大壩都是相連的，因此可以很容易地控制。他們發(fā)現(xiàn)，這種方法和改造大壩一樣，在經(jīng)濟(jì)上是可行的。
環(huán)境保護(hù)基金的氣候科學(xué)家Ilissa Ocko說：“設(shè)施越小，你能得到的能源就越多，我認(rèn)為這絕對是一個偉大的戰(zhàn)略。”
糾正舊水壩的進(jìn)程
古老的水壩可以防止洪水和供水，但它們也可以使上游的無數(shù)社區(qū)流離失所，并限制下游的河流流量。這些水壩對依靠河流為生的農(nóng)村和原住民造成了極大的傷害。
此外，一些水壩產(chǎn)生的溫室氣體數(shù)量驚人。科學(xué)家們現(xiàn)在知道，罪魁禍?zhǔn)渍沁@些水庫--以及被困在下面的生物物質(zhì)。Ocko說：“你基本上是在淹沒整個地區(qū)，那里有所有這些植被，現(xiàn)在只是在水下分解。”
其結(jié)果是什么?溫室氣體。在二氧化碳的基礎(chǔ)上，它可以產(chǎn)生甲烷，雖然在大氣中的持續(xù)時間不長，但在變暖方面更有效力。表面積較大的水庫，以及水溫較高的水庫，如赤道附近的水庫，特別容易產(chǎn)生大量的甲烷。
以巴西的亞馬遜地區(qū)為例。圣保羅大學(xué)地球化學(xué)家Dailson José Bertassoli, Jr.說：“在過去的幾十年里，巴西靠近消費(fèi)市場的所有水電擴(kuò)張潛力都已耗盡，亞馬遜地區(qū)成為新的前沿陣地。”
但是，亞馬遜地區(qū)的許多水壩在產(chǎn)生溫室氣體的能力方面與化石燃料工廠相當(dāng)。西部非洲的對應(yīng)水壩也是如此。事實(shí)上，環(huán)境保護(hù)基金的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在他們考察的全球1500個水電站中，有近7%的水電站每單位能源的溫室氣體排放量超過了化石燃料電站。
這是避免建造新大壩的充分理由，而應(yīng)著眼于我們擁有的東西。Bertassoli說：“就環(huán)境影響而言，關(guān)注那些已經(jīng)不在其自然條件下的地區(qū)是有意義的。”
面對其不斷增加的環(huán)境成本，氣候科學(xué)家認(rèn)為水力發(fā)電仍有未來，但有一個注意事項(xiàng)：關(guān)鍵是要盡量減少那些大型的、產(chǎn)生溫室氣體的水壩的未來。
"我絕不會說我們應(yīng)該遠(yuǎn)離水電。從氣候的角度來看，我認(rèn)為我們需要所有我們能得到的解決方案。"Ocko說。但是，她補(bǔ)充說，"我們不能做一個假設(shè)，并把它放到像太陽能和風(fēng)能一樣的可再生能源的桶里。它不是。"
