نیروگاه‌های برق‌آبی و آینده انرژی پاک

پروژه‌های عظیم نیروگاه‌های برق‌آبی به دلیل آسیب رساندن به طبیعت و محیط زیست عموما مورد انتقاد قرار می‌گیرند. سوالی که در این مقاله به آن می‌پردازیم این است که واقعاً نیروگاه‌های برق‌آبی در انتقال انرژی پاک و آینده انرژی آبی چه نقشی می‌توانند ایفا کنند؟

انرژی برق‌آبی تا حد زیادی بزرگترین منبع برق تجدیدپذیر در سطح جهان است و پیش بینی می شود در دهه‌های آینده رشد زیادی داشته باشد. با این حال، برخی از محققان، آینده انرژی برق‌آبی را زیر سوال برده اند، زیرا نگران هستند که تأثیرات منفی نیروگاه‌های برق‌آبی بر تغییرات آب و هوایی از تاثیرات مثبت آن بیشتر باشد.

مطالعات نشان می‌دهد که برخی از نیروگاه‌های برق‌آبی می‌توانند انتشار گازهای گلخانه‌ای زیادی داشه باشند. تا حدی که میزان انتششار این نیروگاه‌ها با نیروگاه‌های سوخت فسیلی قابل مقایسه است! این مسئله نیز به فهرست طولانی دیگر مشکلات مرتبط نیروگاه‌های برق‌آبی اضافه می‌شود. تأثیر منفی بر جریان رودخانه و اکوسیستم‌ها و جابجایی مردم محلی نیز دو مسئله مهم در فهرست مشکلات نیروگاه‌های برق‌آبی هستند. بسیاری از کشورها و موسسات توسعه آب را به عنوان راهی کم کربن برای تامین تقاضای فزاینده برق در جهان تبلیغ می کنند، اما آیا انرژی برق‌آبی می تواند خود را از این اتهامات تبرئه کند و به عنوان یک انرژی تجدیدپذیر و پاک شناخته شود؟

هزاران سال است که از آب به عنوان یک منبع انرژی در دسترس استفاده می‌شود. آب همچنین یکی از اولین اشکال انرژی مکانیکی مورد استفاده در کارخانه‌ها بوده است.

رابی رابیچاد، کارشناس انرژی‌های تجدیدپذیر در موسسه منابع جهانی، یک سازمان غیرانتفاعی مستقر در ایالات متحده، می‌گوید: « از گذشته‌های دور و زمانی که مردم از انرژی مکانیکی برای آسیاب غلات و کارخانه‌های نساجی (در اواسط و اواخر دهه 1800) استفاده می‌کردند، انرژی ‌آبی به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر شناخته می‌شد. حتی زمانی که ما شروع به تولید برق کردیم، نیروگاه‌های برق‌آبی (در دهه 1890 تا 1940 ) در هر جا که آب در دسترس بود پیشرو بودند و اولین رقیب زغال سنگ به شمار می‌آمدند.»

انرژی آبی همچنان بزرگ‌ترین منبع برق تجدیدپذیر است و حدود 16 درصد از انرژی جهانی را در سال 2019 تامین کرده است( تقریباً سه برابر تولید برق بادی و شش برابر انرژی خورشیدی). البته شایان ذکر است که بسیاری از گروه‌های زیست‌محیطی، نیروگاه‌های برق‌آبی بزرگ را به دلیل اثرات منفی اکولوژیکی آن، یک منبع واقعاً تجدیدپذیر نمی‌دانند.

تولید برق از آب از سال 2000 تا کنون حدود دو سوم برابر افزایش یافته است و انتظار می‌رود که برای چندین دهه بزرگ‌ترین منبع انرژی تجدیدپذیر باقی بماند. حدود 1000 سد در دست ساخت هستند که عمدتاً در آسیا قرار دارند و آژانس بین‌المللی انرژی  انتظار دارد میزان تولید انرژی برق آبی تا سال 2040، 50 درصد دیگر افزایش یابد. با این حال، رشد سریع اخیر در انرژی بادی و خورشیدی به این معنی است که سهم نیروگاه‌های برق‌آبی از برق تجدیدپذیر در آینده کمتر خواهد بود. آژانس بین المللی انرژی می‌گوید برای اولین بار تا سال 2024 سهم نیروگاه‌های برق‌آبی در تولید انرژی تجدید پذیر به زیر 50 درصد می‌رسد.

به طور خلاصه، در حالی که خورشید و باد به دلیل کاهش هزینه و رشد سریع خود، ابرستاره‌های انرژی تجدیدپذیر در قرن بیست و یکم هستند، انرژی برق‌آبی تا حد زیادی بزرگ‌ترین منبع کلی انرژی تجدیدپذیر است و برای مدتی نیز اوضاع به همین شکل باقی خواهد ماند. آژانس بین المللی انرژی پیش بینی می‌کند که نیروگاه‌های برق‌آبی  16 درصد از تولید برق جهان در سال 2025 را به خود اختصاص دهند.

چین در تولید برق در جهان پیشتاز است و پس از آن کانادا، برزیل، ایالات متحده، روسیه، هند و نروژ که همگی تولیدکنندگان بزرگ هستند، قرار دارند. انرژی آبی از بسیاری جهات به ویژه در توزیع جغرافیایی با خورشید و باد متفاوت است. اکثر سدها نیز برای انرژی آبی استفاده نمی شوند، بلکه برای ذخیره آب یا محافظت در برابر سیل استفاده می‌شوند. این قابلیت ذخیره سازی یک تفاوت کلیدی بین انرژی‌های آبی، بادی و خورشیدی است.

مارک مولیگان، کارشناس آب از کینگز کالج لندن می‌گوید: «نیروی برق‌آبی مانند یک باتری بزرگ است، شما می‌توانید نیرو را به شکل آب ذخیره کنید. و سپس می‌توانید هر زمان که می‌خواهید آب را رها کنید و بر اساس تقاضا و میزان نیاز خود برق تولید کنید.»

طرفداران انرژی آبی می‌گویند که این قابلیت ذخیره سازی آب، آن را به شریک ایده آلی برای انرژی متغیر و ناپایدار بادی و خورشیدی تبدیل می‌کند. زمانی که برق اضافی در دسترس است، آب را می‌توان از یک سد به داخل مخزن پمپ کرد و در صورت نیاز آزاد کرد. انرژی آبی ذخیره‌سازی شده 94 درصد از ذخیره انرژی جهان را تأمین می‌کند، حتی اگر این نسبت با افزایش ظرفیت باتری‌های لیتیوم یونی به طور پیوسته در حال کاهش باشد.

در مورد اینکه آیا نیروگاه‌های برق‌آبی بزرگ می‌توانند نقش کمتری در تولید انرژی جهانی داشته باشند، سخنان زیادی وجود دارد. به عنوان مثال یک مطالعه نشان داد که جایگزینی تمام نیروگاه‌های آبی در ایالات متحده با برق خورشیدی، تنها 13 درصد از فضای مخازن موجود را اشغال می‌کند.

آخرین گزارش آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر در مورد هزینه‌های تولید انرژی تجدیدپذیر نشان می‌دهد که هزینه کلی تولید انرژی از آب کمی کمتر از باد و خورشید است. این گزارش نشان داد که هزینه میانگین وزنی جهانی پروژه‌های برق آبی تازه راه‌اندازی شده در سال 2019، 0.047 دلار است که در مقایسه با 0.053 دلار در هر کیلووات ساعت برای باد خشکی، 0.115 دلار در هر کیلووات ساعت برای باد ساحلی و 0.068 دلار برای هر کیلووات ساعت انرژی خورشیدی کمی کمتر است.

با این حال، در حالی که هزینه‌های باد و خورشید سال به سال کاهش می‌یابد، در سطح جهانی، به دلیل افزایش هزینه‌های نصب، به‌ویژه در آسیا، هزینه‌های انرژی آبی بین سال‌های 2000 تا 2019،  27 درصد افزایش یافته است. گزارش آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر با اشاره به اینکه نه دهم ظرفیت آبی راه اندازی شده در سال 2019 ارزان تر از ارزان‌ترین گزینه جدید سوخت فسیلی است، گفت که این اختلاف قیمت احتمالاً به دلیل قرار گرفتن پروژه‌ها در محل‌های چالش برانگیزتر اتفاق افتاده است.