Гидроэнергетика является важным источником электроэнергии во многих местах планеты. Она обеспечивает 24% мировых потребностей в электроэнергии. В России доля гидроэлектроэнергетики составляет около 18%, в США — от 7 до 12%, Бразилия и Норвегия почти полностью зависят от нее. Гидроэнергетика и гидроэлектроэнергия Гидроэнергетика — это использование воды для активации движущихся частей, которые в свою очередь могут приводить в движение мельницу, ирригационную систему или электрическую турбину (в последнем случаем мы можем использовать термин гидроэлектроэнергия). Чаще всего гидроэлектроэнергия вырабатывается, когда вода задерживается плотиной, спускается по водопроводу через турбину, а затем сбрасывается в реку внизу. Вода одновременно выталкивается под давлением из резервуара сверху и притягивается силой тяжести, эта энергия вращает турбину, соединенную с генератором, вырабатывающим электричество. Более редкие русловые гидроэлектростанции также имеют плотину, но за ней нет водохранилища. Турбины приводятся в движение речной водой, протекающей мимо них с естественной скоростью. Производство электроэнергии зависит от естественного водного цикла пополнения водного резервуара, что делает этот процесс возобновляемым без необходимости использования ископаемого топлива. Использование ископаемого топлива связано с множеством экологических проблем: например, добыча нефти из битуминозных песков приводит к загрязнению воздуха; гидроразрыв при добыче природного газа приводит к загрязнению воды; сжигание ископаемого топлива сопровождается выбросами парниковых газов, вызывающим изменение климата. Поэтому мы рассматриваем возобновляемые источники энергии как альтернативу ископаемому топливу. Однако, как и все источники энергии, возобновляемые или нет, гидроэлектроэнергия сопряжена с экологическими издержками. Многие мигрирующие виды рыб плавают вверх и вниз по рекам — это важная часть их жизненного цикла. Проходные рыбы, такие как лосось, сельдь или атлантический осетр, идут вверх по реке на нерест, а молодые рыбы плывут вниз по реке к морю. Катадромные рыбы, такие как американский угорь, проводят большую часть жизни реках и уплывают в океан для размножения, а угри, вылупившись из икринок, позже возвращаются в пресную воду. Плотины блокируют дорогу всем этим рыбам. Некоторые плотины оборудованы рыбными лестницами или другими приспособлениями, позволяющими им безопасно проходить препятствие. Эффективность этих структур под вопросом, однако они постоянно совершенствуется. Изменение режима пополнения водоемов. Плотины могут сдерживать большие объемы воды, возникающие в результате весеннего таяния или проливных дождей. Это плюс для людей, живущих внизу по течению, но это также приводит к «голоданию» реки, препятствуя обновлению среды обитания водной флоры и фауны. Чтобы компенсировать этот недостаток, власти периодически сбрасывают большие объемы воды в реку Колорадо, что положительно отражается на растительности вдоль реки. Температурная и кислородная модуляция. В зависимости от конструкции плотины вода, сбрасываемая ниже по течению, часто поступает из более глубоких частей водохранилища. Следовательно, эта вода одинаково холодная в течение всего года. Это отрицательно сказывается на водных организмах, приспособленных к широким сезонным колебаниям температуры воды. Кроме того, в этой воде содержится мало кислорода, что может привести к смерти обитателей реки. Чтобы избежать этого, в воду часто подмешивают кислород. Испарение. Водохранилища увеличивают площадь поверхности реки, тем самым увеличивая количество испаряющейся воды. В жарких регионах потери более чем ощутимы: от испарения из водохранилища теряется больше воды, чем используется для бытового потребления. Когда вода испаряется, соли никуда не деваются, поэтому их концентрация растет, особенно ниже по течению, что наносит вред водным организмам. Загрязнение ртутью. Ртуть распространяется ветром от угольных электростанций и оседает на растительности. При создании новых резервуаров для водоемов растения затапливаются, и осевшая на них ртуть оказывается под водой, а далее в результате химической реакции превращается в метилртуть. Метилртуть становится все более концентрированной по мере продвижения вверх по пищевой цепочке (процесс называется биомагнификацией). Те, кто употребляет в пищу хищную рыбу, в том числе и люди, подвергаются воздействию опасных концентраций токсичного соединения. Выбросы метана. Резервуары часто насыщаются питательными веществами, поступающими из разлагающейся растительности или близлежащих сельскохозяйственных полей. Эти вещества потребляются водорослями и микроорганизмами, которые, в свою очередь, выделяют большое количество метана — мощного парникового газа. Эта проблема еще недостаточно изучена, чтобы оценить ее истинные масштабы. Преимущества Борьба с наводнениями. Уровень воды в водохранилище может быть понижен в ожидании сильного дождя или таяния снегов, что позволяет людям, живущим ниже по течению, продолжать нормальную жизнедеятельность, не опасаясь природного катаклизма. Отдых и досуг. Большие водоемы часто используются для развлекательных мероприятий, таких как рыбалка и катание на лодках. Альтернатива ископаемому топливу. При производстве гидроэлектроэнергии выделяется меньше парниковых газов, чем при сжигании ископаемого топлива. Гидроэлектроэнергия позволяет больше полагаться на внутренние ресурсы вместо покупки ископаемого топлива за рубежом, где экологические нормы менее строги. Решение проблем Поскольку экономические выгоды от старых плотин уменьшаются, в то время как экологические издержки растут, мы наблюдаем увеличение количества демонтированных или выведенных из эксплуатации плотин. Удаление плотин позволяет ученым наблюдать за тем, как восстанавливаются естественные процессы в реках. Многие из описанных здесь экологических проблем связаны с крупномасштабными гидроэнергетическими проектами. Также существует множество мелких проектов (часто называемых «микрогидро»), в которых разумно размещенные небольшие турбины используют потоки умеренного объема воды в производстве электроэнергии для нужд отдельного дома или района. При разумном подходе такие проекты почти не оказывают негативного влияния на окружающую среду. По материалам статьи «Environmental Costs of Hydroelectricity» Treehugger