لا يقتصر الأمر على السدود فحسب ، بل إن الجفاف الغربي يهدد قطاع الطاقة بأكمله

يتطلب الأمر الكثير من الماء لتوليد الطاقة.

من التوربينات الدوارة إلى التكسير الهيدروليكي إلى تكرير الوقود ، يعد تدفق المياه أمرًا بالغ الأهمية لتدفق الإلكترونات والحرارة. حوالي 40 في المائة من عمليات سحب المياه - المياه المأخوذة من المياه الجوفية أو المصادر السطحية - في الولايات المتحدة تذهب نحو إنتاج الطاقة. يتم استخدام الغالبية العظمى من هذه الحصة لتبريد محطات الطاقة. في المقابل ، يتطلب الأمر طاقة لاستخراج المياه وتنقيتها ونقلها وتوصيلها.

لذلك عندما ترتفع درجات الحرارة وتنخفض مستويات المياه ، يتقلص قطاع الطاقة بشدة. تظهر عواقب نقص المياه الآن في أجزاء من الغرب الأمريكي ، حيث أدى الجفاف الممتد لعقود من الزمان إلى حدوث تخفيضات جذرية في توليد الطاقة الكهرومائية. في الوقت نفسه ، دفعت الحرارة الاستثنائية الطلب على الطاقة إلى مستويات قياسية. مع تغير المناخ ، سوف تتصاعد هذه الضغوط.

حذر برنامج الأمم المتحدة للبيئة هذا الشهر من أنه إذا استمرت ظروف الجفاف ، فإن أكبر خزانين لتوليد الطاقة الكهرومائية في الولايات المتحدة - بحيرة ميد وبحيرة باول - يمكن أن يصل في النهاية إلى "حالة تجمع ميت" ، حيث تنخفض مستويات المياه بدرجة لا تسمح بالتدفق في اتجاه مجرى النهر. تزود بحيرة ميد بالوقود في سد هوفر ، الذي تبلغ طاقته الكهربية 2000 ميغاواط ، بينما تقود بحيرة باول المولدات التي تصل ذروتها إلى 1300 ميغاواط في سد غلين كانيون.

 



 

 

 

 

تعاني محطات توليد الطاقة عبر مساحات شاسعة من غرب الولايات المتحدة من ظروف الجفاف.

نظام معلومات الجفاف الوطني المتكامل

 

قال كاميل كاليمليم توتون ، مفوض مكتب الاستصلاح ، للكونجرس في يونيو: "إمدادات المياه للزراعة ، ومصايد الأسماك ، والنظم البيئية ، والصناعة ، والمدن ، والطاقة لم تعد مستقرة نظرًا لتغير المناخ البشري".

مع انخفاض إنتاج الطاقة الكهرومائية في الأشهر الأخيرة ، تملأ محطات الغاز الطبيعي الفراغ في الولايات المتحدة ، مما يؤدي إلى المزيد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري التي تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة كوكب الأرض.

هذه ليست مجرد مشكلة في الولايات المتحدة. يتسبب الطقس القاسي في جميع أنحاء العالم ، الذي تفاقم بسبب تغير المناخ ، في جميع أنواع الضغوط على شبكات الكهرباء. اضطرت فرنسا إلى الحد من إنتاج محطاتها للطاقة النووية لأن المياه التي تستخدمها للتبريد ارتفعت درجة حرارتها أكثر من اللازم. تلقت المحطات النووية الفرنسية أيضًا مخصصات لتصريف المياه الأكثر سخونة إلى الأنهار لتلبية الطلب على الطاقة. يهدد انخفاض منسوب المياه في نهر الراين بتعطيل شحنات الفحم والبنزين في ألمانيا.

مع استمرار ارتفاع متوسط ​​درجات الحرارة ، ستشهد أجزاء كثيرة من العالم زيادة في الطلب على الطاقة وإمدادات محدودة ، مع اعتبار الماء العامل الرئيسي في كلا جانبي المعادلة.

النبأ السار هو أن قطاع الطاقة يتعلم أن يفعل المزيد بمياه أقل. في الولايات المتحدة ، انخفض إجمالي استخدام المياه لكل وحدة طاقة في السنوات الأخيرة. لكن هذا الاتجاه يجب أن يتسارع من أجل الحفاظ على هدوء الناس وانزعاجهم في عالم أكثر دفئًا.

كيف يؤدي الجفاف إلى تجفيف إنتاج الطاقة

يستخدم قطاع الطاقة المياه بشكل مختلف عن المنازل والمزارع والمصانع ، لأنه بينما يتطلب الكثير ، لا يتم استخدام الكثير من هذه المياه بل تعود إلى الخزانات والأنهار والبحيرات. يمكن للسد أن يطلق الماء لتدوير التوربينات لتوليد الكهرباء ويمكن استخدام هذه المياه مرة أخرى بواسطة سد آخر في اتجاه مجرى النهر ، على سبيل المثال.

في الولايات المتحدة ، 90 في المائة من الكهرباء تأتي من محطات الطاقة الحرارية. يستخدمون الوقود - الفحم ، والغاز ، والنووي - لغلي الماء وتحويله إلى بخار لتدوير التوربين الذي يحول المولد. يتم احتواء هذا الماء في حلقة مغلقة. ومع ذلك ، لتكثيف البخار ، غالبًا ما تعتمد هذه النباتات على مصادر المياه لتبرد. تستخدم معظم محطات الطاقة الأمريكية أيضًا حلقة مغلقة للتبريد ، وإعادة تدوير المياه بأقل قدر من الفاقد ، ولكن 36 في المائة من المحطات تستخدم التبريد "مرة واحدة" ، حيث تأخذ المياه من مصدر ثم تصريفها مرة أخرى في البحيرة أو النهر أو المحيط انه يأتي من.

"ال [thermal] قالت بريدجيت سكانلون ، كبيرة الباحثين في مكتب الجيولوجيا الاقتصادية بجامعة تكساس أوستن ، إن محطات الطاقة قد تسحب الكثير من المياه ، لكنها تعيد 98 في المائة منها بدرجة حرارة أعلى. "إنهم لا" يستهلكون "كثيرًا."

لا تتطلب محطات الفحم والغاز والنووية بالضرورة مياه عذبة ، ويمكنها الاعتماد على المياه قليلة الملوحة أو مصادر أخرى غير صالحة للشرب. بهذه الطريقة ، لا يتعين عليهم التنافس مع المدن والمزارع للحصول على المياه العذبة.

لكن الجفاف لا يزال يؤثر على توليد الطاقة بشكل مباشر بعدة طرق. بالنسبة لمحطات الطاقة الكهرومائية ، فإن انخفاض مستويات المياه في الخزان يعني أن هناك طاقة أقل متاحة لإنتاج الكهرباء. الخزانات مثل بحيرة باول ، خلف سد غلين كانيون ، تخزن الكثير من المياه بحيث يمكنها الاستمرار في توفير طاقة ثابتة حتى خلال سنوات الجفاف. لكن التجفيف طويل الأمد عبر الولايات المتحدة الغربية نجح في شرب هذه الاحتياطيات.

 

 

 



تقع بحيرة باول ، التي تم حجزها بواسطة سد غلين كانيون على نهر كولورادو ، عند مستويات مياه منخفضة قياسية.

قال جوردان كيرن ، الأستاذ المساعد للغابات والموارد البيئية في جامعة ولاية كارولينا الشمالية: "هذه خزانات كبيرة جدًا لدرجة أن الأمر يستغرق عدة سنوات من الجفاف لإحداث تأثير كبير في إنتاج الطاقة الكهرومائية ، لكن هذا بدأ يحدث". "هناك قلق ، ليس هذا الصيف ، ولكن من المحتمل في الصيف المقبل والمضي قدمًا ، من أن مستويات المياه قد تكون منخفضة جدًا لدرجة أن سد هوفر قد لا يكون قادرًا على إنتاج الكهرباء."

بالنسبة للمحطات الحرارية ، تعني حالات الجفاف أن هناك كمية أقل من المياه بشكل عام ، بما في ذلك مصادر المياه الهامشية التي يمكن استخدامها. يتفاقم هذا أثناء موجات الحرارة ، حيث ترتفع درجات حرارة الماء وانخفاض مستويات المياه تسمح للمصادر بالتسخين بشكل أسرع. الاعتماد على المياه الأكثر سخونة يجعل محطات الطاقة تعمل بكفاءة أقل ، مما يقلل من كمية الكهرباء التي يمكن أن تنتجها. تقوم محطات الطاقة بتسخين المياه التي تستخدمها للتبريد قبل إعادتها إلى المصدر. يمكن أن يؤدي ضخ الكثير من هذه المياه الساخنة إلى الطبيعة إلى الإضرار بالحياة البرية ، ولهذا السبب تنظم وكالة حماية البيئة هذا "التلوث الحراري". أثناء موجات الحرارة ، تواجه محطات توليد الطاقة قيودًا على كمية المياه التي يمكنها إعادتها إلى الطبيعة ، أو يجب أن تحصل على تصاريح خاصة لمواصلة العمل كالمعتاد.

كما يعيق الجفاف إنتاج الوقود من أجل الطاقة. يتطلب التكسير الهيدروليكي ، وهو التقنية التي توفر أكبر قدر من النفط والغاز في الولايات المتحدة ، كميات هائلة من المياه التي يتم ضخها تحت الأرض لتكسير الصخور وإطلاق الوقود الأحفوري. في المتوسط ​​، يستخدم بئر التكسير حوالي 4 ملايين جالون من الماء. يستخدم تكرير النفط أيضًا الكثير من الماء: فهو يتطلب 1.5 برميل من الماء لمعالجة برميل واحد من النفط الخام.

مع وجود كمية أقل من المياه ، تصبح كل عمليات الطاقة هذه أكثر صعوبة وتكلفة.

ومع ذلك ، لم تشهد الولايات المتحدة الغربية حتى الآن انقطاعات كبيرة في الكهرباء أو إغلاق محطات مثل تلك التي حدثت في أوروبا هذا الصيف. السبب الرئيسي هو أن المنطقة شاسعة ، حيث يوجد مئات من محطات الطاقة المتصلة عبر شبكة طاقة ضخمة ، بما في ذلك أكثر من 600 سد لتوليد الطاقة الكهرومائية. في حين أن العديد من محطات الطاقة تواجه نقصًا في الإنتاج نتيجة للجفاف ، هناك ما يكفي من المولدات الأخرى التي يمكنها سد الفجوة ، ومن الأسهل بكثير تحويل الكهرباء في جميع أنحاء البلاد بدلاً من المياه.

قال شون تورنر ، مصمم نماذج الموارد المائية في مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني: "إن فقدان هذه المشاريع لا يعني إطفاء الأضواء للناس العاديين".

وبينما تنخفض بعض الأحواض مثل نهر كولورادو ، فإن مناطق أخرى مثل شمال غرب المحيط الهادئ لديها فائض من المياه هذا العام ، مدعومًا بتساقط الثلوج بقوة في الشتاء الماضي. وقد ساعد ذلك في تعزيز الطاقة الكهرومائية من المنطقة إلى مستويات أعلى من المتوسط. قال تورنر: "إذا التقطت صورة شاملة للطاقة المائية على الغرب بأكمله ، فإن القصة تختلف عما قد تفكر فيه إذا نظرت فقط إلى تلك الحالات المعزولة حيث يكون للجفاف تأثيره حقًا".

حفر بئر لتزويد موقع تكسير في وادي سان جواكين بولاية كاليفورنيا بالمياه.

ومع ذلك ، كان الوضع أكثر صعوبة في ولاية تكساس. يتم تغطية جزء كبير من الولاية بشبكة الكهرباء الخاصة بها والتي لا تندمج إلى حد كبير في الشبكة الأوسع عبر الغرب. نتيجة لذلك ، لا تستطيع تكساس شراء الطاقة بسهولة من أي مكان آخر ، وعليها أن تلبي طلبها داخل حدودها. أدى الجفاف المقترن بالطلب القياسي هذا الصيف إلى قيام شركة ERCOT ، مشغل الشبكة بالولاية ، بإصدار طلبات إلى سكان تكساس للحفاظ على الكهرباء والمياه.

في حين أن الشبكة صامدة حتى الآن ، فإن خطر الجفاف على إنتاج الطاقة يتزايد فقط ، ويتفاقم بسبب تغير المناخ.

قالت كيلي توومي ساندرز ، الأستاذة المشاركة في الهندسة المدنية والبيئية بجامعة جنوب كاليفورنيا ، في رسالة بالبريد الإلكتروني: "في المستقبل ، سيستمر الجفاف وموجات الحرارة الشديدة في الضغط على مولدات الكهرباء ، وخاصة الطاقة الكهرومائية والمنشآت الحرارية الكبيرة".

الطريق الطويل المليء بالغبار لتقليل الشعور بالعطش للطاقة

لحسن الحظ ، هناك طرق لاستخدام كميات أقل من المياه لإنتاج الطاقة. في الولايات المتحدة ، انخفضت كمية المياه اللازمة للطاقة من 14،928 جالونًا لكل ميغاواط / ساعة في عام 2015 إلى 11،857 لكل ميجاوات / ساعة في عام 2020. ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى التحول نحو محطات تعمل بالغاز الطبيعي وتوليد الكهرباء بشكل أكثر كفاءة وتتطلب كميات أقل من المياه من أجل تبريد. كما أدى انتشار طاقة الرياح والطاقة الشمسية ، وكلاهما يتطلب الحد الأدنى من المياه ، إلى تقليل الطلب على المياه.

تستخدم بعض محطات الطاقة الآن التبريد الجاف ، وهي تقنية تتطلب مياه أقل بنسبة 95 في المائة من الطرق التقليدية. المفاضلات هي أن أنظمة التبريد الجاف أكثر تكلفة للتركيب وتتطلب المزيد من الطاقة للتشغيل ، مما يجعل محطات توليد الطاقة أقل كفاءة. لذا فإن نظام التبريد الجاف في محطة توليد الطاقة بالفحم أو الغاز قد ينتهي به الأمر إلى توفير المياه ولكنه يؤدي إلى المزيد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

 

تستخدم معظم محطات توليد الطاقة في الولايات المتحدة حلقة مغلقة من الماء للتبريد ، لكن عددًا متزايدًا يستخدم تقنية التبريد الجاف.

إدارة معلومات الطاقة الأمريكية

ومع ذلك ، للاستعداد حقًا لمستقبل أكثر سخونة وجفافًا ، سيتعين على المخططين التفكير والعمل خارج محطات الطاقة الفردية. يحتاج الغرب إلى مزيج متنوع من مصادر الطاقة لضمان أن نقاط القوة لدى أحدهم يمكن أن تعوض نقاط ضعف الآخر.

يتطلب إعداد قطاع الطاقة لمواجهة نقص المياه في المستقبل أيضًا إعادة التفكير في بعض السياسات التي ساعدت في خلق هذا الوضع. المياه في حوض نهر كولورادو مشتتة بشكل سيئ ، مع ادعاءات مائية أكثر من المياه التي يجب أن تدور حولها ، مما يخلق نظامًا يمكن أن يؤدي إلى استنفاد المياه بشكل أسرع.

من ناحية الطلب ، توجد العديد من المناطق الأسرع نموًا في الولايات المتحدة في أماكن تواجه إجهادًا مائيًا شديدًا ودرجات حرارة أعلى.

 



يتزايد عدد السكان بسرعة في جنوب غرب الولايات المتحدة ، وهي منطقة تواجه أيضًا إجهادًا مائيًا.

مكتب تعداد الولايات المتحدة

سيتطلب التخفيف من هذا الارتفاع في الطلب أنظمة تبريد أكثر كفاءة ، وتخطيطًا حضريًا مصممًا لتقليل الحرارة ، والحفاظ على المياه بشكل أكثر صرامة.

بخلاف ذلك ، فإن الغرب مهيأ لمزيد من النقص في إمدادات الطاقة الذي تفاقم بسبب قيود المياه والطلب المتزايد على الطاقة من المناطق الأكثر سخونة ، خاصة على طول نهر كولورادو الجاف.

قال تورنر: "بدون تغيير كبير في إدارة المياه والطلب من الحوض ، من المحتمل أن يستمر هذا النوع من الوضع في الظهور".