持続可能なエネルギーの未来への自然に前向きな道筋を描く

27 月にエジプトで開催される国連気候変動会議 (COP2050) では、地球規模の気候目標を達成するために必要な道筋に注目が集まっています。 経済の急速な脱炭素化は、XNUMX 年までに正味ゼロ電力システムを達成するなど、気候を安定させる上で重要です。しかし、世界は自然/生物多様性の危機にも直面しており、一連の開発目標の達成に向けて努力しているため、これらの経路は環境への影響を考慮に入れる必要があります。コミュニティと生態系; 気候を安定させることは、地球の生命維持システムを維持することと一致するように努めるべきです。

1.5° C気候目標は、世界の水力発電容量をXNUMX倍にすることを特徴としています。 国際エネルギー機関 （IEA）と 国際再生可能エネルギー機関 （イレナ）。 これは、XNUMX 倍以上に増加すると予測されている風力発電や太陽光発電などの他の再生可能エネルギーに比べて比例的な増加率は小さいですが、世界の水力発電容量が XNUMX 倍になることは、世界の河川や多様な河川に影響を与える主要なインフラストラクチャの劇的な拡大を表しています。数億人を養う淡水漁業から洪水の緩和と安定した三角州に至るまで、それらが社会と経済にもたらす利益。

世界最大の川のうち、自由に流れる川は XNUMX 分の XNUMX にすぎない – そして、世界の水力発電容量が XNUMX 倍になると、その約半分が堰き止められ、発電量は 2 年に必要な再生可能エネルギーの 2050%.

風力や太陽光を含むほぼすべての新エネルギー プロジェクトは、何らかの悪影響をもたらしますが、その規模では主要な生態系タイプ (大規模で自由に流れる河川) が失われます。 人と自然にとって大きなトレードオフがある グローバルレベルで。 そのため、水力発電の拡張は、特に慎重な計画と意思決定に値します。 ここでは、しばしば誤解されている問題を含め、水力発電の評価に関連するいくつかの主要な問題を検討します。

小水力発電は、持続可能または影響が少ないと想定されることがよくあります。 しかし、そうではない場合が多い. 小水力発電は一貫して定義されているわけではありませんが (たとえば、「小水力発電」を 50 MW までのものとして分類している国もあります)、10 MW 未満のプロジェクトとして分類されることがよくあります。 その規模のプロジェクトは環境への影響が小さいと想定されることが多いため、小規模な水力発電プロジェクトはインセンティブや補助金を受け取り、限られた環境レビューの恩恵を受けることがよくあります。 ただし、小規模な水力発電ダムの急増は、かなりの累積的な影響を引き起こす可能性があります。 さらに、特に劣悪な場所での小さなプロジェクトでも、驚くほど大きな悪影響をもたらす可能性があります。

流れ込み式の水力発電は、限定的なマイナスの影響を与えるものとして提示されることもよくあります。 しかし、河川への影響が最も大きいダムのいくつかは流れ込みダムです。. 流れ込みダムは水を長期間貯留しません。 プロジェクトに流入する水の量は、少なくとも毎日、プロジェクトから流出する量と同じです。 ただし、流れ込みプロジェクトは、「ハイドロピーキング」のために動作する場合、XNUMX 日のうちに貯水できます。つまり、XNUMX 日を通して水を貯留し、ピーク需要の数時間に放出します。 この操作モードは、下流の河川生態系に大きな悪影響を与える可能性があります。 流れ込み式ダムには大きな貯水池がないため、集落の大規模な移動や河川の流れの季節的パターンの混乱など、大規模な貯水池に関連する人々や河川に大きな影響を与えることはありません。 しかし、これらの違いはあまりにも多くの場合、流れ込みプロジェクトは河川に影響を及ぼさないというより広範な一般化につながります。 流れ込み式の水力発電でさえ、ダムは必要ありません. 一部のラン オブ リバー プロジェクトでは、チャネル全体にダムが含まれていませんが、多くの大規模なラン オブ リバー プロジェクトでは、河川チャネルを分割するダムが必要です (下の写真を参照)。 この不適切な一般化は、プロジェクトの支持者がプロジェクトの影響が最小限であると主張するための簡単な方法としてその流れの状態を指摘する場合に特に問題になります。 その「性急な一般化」は、魚の回遊と下流のデルタが必要とする堆積物の捕獲の両方に大きな影響を与えているメコン川のザヤブリ ダムの支持者によって採用されました。

水力発電用ダムの環境レビューは、多くの場合、地域の条件に焦点を当てていますが、実際には、ダムから数百キロ離れた場所でも悪影響が現れる可能性があります。 水力発電ダムが回遊魚の移動を妨げると、ダムの上流と下流の両方で、河川流域全体の生態系に悪影響を与える可能性があります。 また、回遊魚は淡水漁業にとって最も重要な役割を果たしていることが多いため、ダム サイトから何百キロも離れた場所に住む人でさえも、人々に悪影響を及ぼします。 水力発電ダムが主な貢献者である 回遊魚の劇的な世界的損失に、 76以降1970％減少しました、コロンビア川やメコン川などの有名な例があります。 500 つ目の長距離衝突は堆積物です。 川は水の流れだけでなく、シルトや砂などの土砂の流れでもあります。 川が海に流れ込むと、この堆積物が堆積し、デルタが形成されます。 デルタは、農業と漁業の両方で非常に生産的であり、現在、ナイル川、ガンジス川、メコン川、長江など、世界中のデルタ地帯に XNUMX 億人以上の人々が住んでいます。 しかし、川が貯水池に入ると流れがかなり遅くなり、堆積物の多くが落ちてダムの後ろに「閉じ込められ」ます。 貯水池は現在、世界の年間堆積物フラックスの約 XNUMX 分の XNUMX を捕らえています。侵食や海面上昇に直面してもデルタを維持するのに役立つシルトと砂。 ナイル川などの一部の重要なデルタでは、現在、堆積物供給の 90% 以上が失われ、沈下と縮小が進んでいます。 したがって、水力発電ダムは、次のような大規模な河川流域全体の主要な資源に大きな影響を与える可能性があります。 世界的に重要な食糧供給、 しかし、あまりにも多くの場合、水力発電プロジェクトの環境レビューは、主に地域への影響に焦点を当てています。

ダム周辺の魚の通過は、回遊魚に対するダムの悪影響を軽減することはめったにありません。 魚道やエレベーターなどの魚の通路は、ダムの一般的な緩和要件です。 魚道は元々、サケなどの強力な泳ぎや跳躍をする魚種がいる川で開発されましたが、データは非常に限られていますが、メコン川やアマゾンへの支流など、熱帯の大河川のダムに通路構造が追加されています。またはこれらの川で魚の通路がどのように機能するかの例。 あ 2012年、魚の通路性能に関するすべての査読済み研究のレビュー 魚の通過は、他の種類の魚よりもサーモンの方がはるかにうまく機能することがわかりました。 平均して、構造物はサケが上流に泳ぐのに 62% の成功率を持っています。 その数は多いように見えるかもしれませんが、ほとんどの魚は複数のダムを続けて移動する必要があります。 各ダムで 62% という比較的高い成功率があっても、21 つのダムをうまく通過できるサケは 4 分の XNUMX 未満です。 サケ以外の場合、成功率は XNUMX% でした。ダムが XNUMX つしかなくても、回遊魚の成功率は XNUMX% にすぎません (以下を参照)。 さらに、ほとんどの魚は、少なくとも幼魚または稚魚の場合、下流への移動も必要とし、下流の通過率はしばしばさらに低くなります。

水力発電は、もはや最低コストの再生可能発電技術ではありません。 過去数十年間で、風力発電のコストは約 90 分の XNUMX、太陽光発電のコストは XNUMX% 低下しました。これらのコスト削減は今後も続く可能性が高いようです。 その間、 水力発電の平均コストは過去 XNUMX 年間でいくらか上昇しており、陸上風力発電は現在、再生可能エネルギーの中で最も低い平均コストになっています。. その平均コストはまだ水力発電よりわずかに高いですが、太陽光発電プロジェクトは現在 最低コストのエネルギー プロジェクトの記録を一貫して設定.

水力発電は、大規模なインフラ プロジェクトの中で、遅延とコスト超過の頻度が最も高くなります。 EY の調査によると、水力発電プロジェクトの 80% でコスト超過が発生し、平均超過率は 60% でした。 これらの割合はいずれも、化石発電所、原子力発電所、水プロジェクト、洋上風力プロジェクトなど、大規模なインフラ プロジェクトの中で最も高かった。 また、この調査では、水力発電プロジェクトの 60% が平均 XNUMX 年近くの遅延を経験しており、平均遅延がわずかに長い石炭プロジェクトだけがそれを上回っていることもわかりました。

水力発電は、風力や太陽光などの変動する再生可能エネルギーをサポートするために、安定したエネルギーの生成または貯蔵を提供できます….

風力と太陽光は、毎年追加される新しい発電の主要な形態であり、予測では、風力と太陽光が主要な発電形態である低炭素グリッドが想定されています。 しかし 安定した送電網には、風力発電や太陽光発電だけでなく、安定した発電の組み合わせも必要です。 そして、それらのリソースの可用性が低下する期間 (数分から数週間) の間、グリッドのバランスを取るストレージ。 多くの送電網において、水力発電は安定したエネルギーを提供できる技術の 95 つです。 水力発電の XNUMX つのタイプである揚水式水力発電 (PSH) は、現在、グリッド上の実用規模の貯蔵の主要な形式です (約 XNUMX%)。 PSH プロジェクトでは、電力が十分にあるときに水を丘の上に汲み上げ、上部の貯水池に貯めます。 電力が必要になると、水は丘を下って下部の貯水池に戻り、送電網に電力を供給します。

…しかし、これらのサービスは、多くの場合、自由に流れる河川をさらに失うことなく提供できます。 送電網拡張の選択肢に焦点を当てた調査によると、各国は多くの場合、自由に流れる川に新たなダムを建設せず、低炭素の選択肢で将来の電力需要に対応できることが示されています。 水力発電に代わる風力発電と太陽光発電への投資拡大 大きな負の影響を伴う、または 新しい水力発電所の慎重な配置 自由に流れる主要な河川または保護地域でのダム開発を回避します。 さらに、揚水式貯水池プロジェクトの XNUMX つの貯水池は、川から離れた場所に建設し、それらの間で水を循環させることができます。 オーストラリア国立大学の研究者によるマッピング 世界中の530,000の場所 オフチャネルの揚水式貯留をサポートする適切な地形を備えており、世界中の再生可能エネルギーが優勢なグリッドに十分な貯留を提供するために必要な量はごくわずかです。 既存の貯水池またはその他の機能 放棄された採掘場 揚水プロジェクトでも使用できます。

気候目標と一致するすべての世界的なシナリオに、水力発電の倍増が含まれているわけではありません。 将来の電力システムが気候目標とどのように一致するかをモデル化しているいくつかの著名な組織 (IEA や IRENA など) には、世界の水力発電容量の倍増が含まれていますが、そのようなシナリオのすべてが含まれているわけではありません。 たとえば、IEA と IRENA のモデルには、1200 年までに少なくとも 2050 GW の新しい水力発電容量が含まれていますが、気候変動に関する政府間パネル (IPCC) が使用するシナリオの中で、1.5° C の目標であり、その約 500 分の XNUMX には XNUMX GW 未満の新しい水力発電が含まれていました。 同様に、 一地球気候モデル、これも 1.5​​ と一致します。° C 目標には、300 年までに約 2050 GW の新規水力発電のみが含まれます。

水力発電は、新しいダムなしで拡張できます 電力システムは水力発電を追加できます (1) 既存の水力発電プロジェクトを最新のタービンやその他の機器で改造する。 (2) 動力のないダムにタービンを追加する。 あ 米国エネルギー省による調査 適切な金銭的インセンティブがあれば、これら 11 つのアプローチにより、米国の水力発電設備に 14 GW の水力発電を追加できることがわかりました。これは、現在の容量から XNUMX% 増加します。 同様の可能性が世界中の他の国で利用可能であるとすれば、それは世界の水力発電容量の半分以上に相当します。 一地球気候モデル さらに、水力発電ダムの背後にある貯水池に「浮体式太陽光」プロジェクトを追加し、表面のわずか 2050% をカバーするだけで、 4,000 GW の新しい容量現在のすべての水力発電の約 XNUMX 倍の電力を生成できます。

水力発電は気候変動の影響を受けやすく、多様なグリッドの価値が強調されています。 私はでした 研究の筆頭著者 その結果、2050 年までに、世界の水力発電ダムの 61% が、干ばつ、洪水、またはその両方のリスクが非常に高い、または極端な流域にあることがわかりました。 2050 年までに、既存の水力発電ダムの 1 つに 5 つが、現在の 1 つに 25 つから増加して、気候変動のために洪水リスクの高い地域に置かれることになります。 あ 勉強する 自然の気候変動 世界の水力発電プロジェクトの 2016 分の XNUMX までが、今世紀半ばまでに、気候に起因する水​​文学の変化により発電量が減少すると予測されています。 水力発電への依存度が高い国は干ばつの影響を受けやすく、多くの地域でこのリスクが増大します。 たとえば、ザンビアでは水力発電がほぼすべての電力を供給しており、XNUMX 年のアフリカ南部の干ばつでは ザンビアの全国発電量を 40 減少させた%、莫大な経済的混乱と損失を引き起こします。 この脆弱性は、グリッド内の多様な電源の価値を強調しています。

水力発電は常に論争の的となるわけではなく、共通の基盤を見つけることができます。 自然保護団体と水力発電部門はしばしば論争の的となる関係にありましたが、共通点を見つけることができます。 たとえば、米国では、全米水力発電協会 (NHA) を含む水力発電セクターの代表者と、いくつかの保護団体が「水力発電の珍しい対話」 (完全な開示: 私は、このダイアログで私の組織である世界自然保護基金 (World Wildlife Fund-US) を代表しました)。 Uncommon Dialogue の参加者は、水力発電が持続可能なエネルギーの未来において重要な役割を果たしており、米国の河川の保護と回復が優先事項であるべきであることに同意しました。 Uncommon Dialogue の参加者は、共通のビジョンに沿った法案を支持し、昨年署名されたインフラストラクチャ法案には、新しいダムを追加せずに水力発電容量を増やすための 2.3 億ドルが含まれていました。 （改造と動力のないダムへの動力供給を通じて）、老朽化し​​たダムを撤去して河川を再生し、公共の安全を向上させる。