science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Milieuramp of sleutel tot een schone energietoekomst? Een nieuwe draai aan waterkracht

Krediet:CC0 Publiek Domein

Steve Lowe staarde in een gapende kuil in het hart van de woestijn van Californië, pas op dat de verschroeiende wind hem niet over de rand laat vallen.

De put was ooit een bruisende ijzermijn, het karnen van erts dat per spoor naar een nabijgelegen Kaiser Steel-fabriek werd verscheept. Toen de staalproductie afnam, Los Angeles County probeerde de verlaten mijn in een enorme stortplaats te veranderen. Natuurbeschermers hopen dat het gebied ooit deel zal gaan uitmaken van Joshua Tree National Park. die het aan drie kanten omringt.

Lowe heeft een radicaal andere visie.

Met steun van NextEra Energy - 's werelds grootste exploitant van zonne- en windparken - werkt hij aan het vullen van twee mijnputten met miljarden gallons water, het creëren van een gigantische "pumped storage"-fabriek waarvan hij zegt dat het Californië zou helpen meer van zijn energie uit hernieuwbare bronnen te halen, en minder uit fossiele brandstoffen.

Lowe's project, bekend als de Adelaarsberg, is geen uitschieter. Door het hele land, bedrijven haasten zich om soortgelijke faciliteiten te bouwen als aanvulling op zonne- en windparken.

Die plannen stuiten op zorgen van milieuactivisten, die van zon en wind houden, maar meestal tegen het bouwen van nieuwe dammen zijn, een kenmerk van veel projecten voor pompopslag. Critici hebben gezegd dat sommige van de voorgestelde faciliteiten schilderachtige canyons zouden overstromen, vrijstromende stukken rivier onderbreken en vissen en dieren in het wild schaden.

Bij de Adelaarsberg, een van de vele verlaten mijnputten zou worden gevuld met water, uit de grond gepompt. Wanneer nabijgelegen zonneparken het elektriciteitsnet overspoelen met goedkope elektriciteit, Lowe's bedrijf zou die energie - die anders verloren zou gaan - gebruiken om water bergopwaarts te pompen, naar een hogere put.

Als er niet genoeg zonne-energie op het net is - na zonsondergang, of misschien na enkele dagen van bewolkt weer - het water zou door de zwaartekracht terug naar de lagere put kunnen stromen, door een ondergrondse krachtcentrale gaan en elektriciteit opwekken.

"Het is zo'n natuurlijke oplossing voor de integratie van zonne-energie, ' zei Lowie.

De Eagle Mountain-fabriek zou geen rivieren onderbreken of een ongerept landschap vernietigen. Maar milieuactivisten zeggen dat de $ 2,5 miljard faciliteit te veel water uit de grond zou halen in een van de droogste delen van Californië. en verleng een geschiedenis van industrialisatie op slechts enkele kilometers van een van Amerika's meest bezochte nationale parken.

Lowe verwerpt die argumenten, Hij zei dat zijn voorstel ronde na ronde van milieuonderzoek heeft overleefd en slechts een klein deel van de ondergrondse watervoerende laag zou afvoeren.

Het lot van het project kan afhangen van een vraag zonder eenvoudig antwoord:hoeveel milieuopoffering is acceptabel - of zelfs noodzakelijk - in de strijd tegen klimaatverandering?

Pompopslaginstallaties worden al tientallen jaren commercieel gebruikt, met ongeveer 40 faciliteiten die momenteel in de Verenigde Staten actief zijn. De meeste werden gebouwd als begeleiders van kerncentrales, 's nachts goedkope energie opzuigen en vervolgens overdag of 's avonds elektriciteit opwekken, wanneer de vraag - en de prijzen - hoger zijn.

Nu vervormt hernieuwbare energie de dynamiek van het elektriciteitsnet. Pompopslaginstallaties worden geëxploiteerd op manieren waarvoor ze niet zijn ontworpen, fietsen op en neer gedurende de dag om de grillen van de wind en de zon te evenaren. Ontwikkelaars zien behoefte aan een nieuw soort pompopslag, ontworpen voor de behoeften van de 21e eeuw.

De Federal Energy Regulatory Commission heeft sinds 2014 aanvragen ontvangen of goedgekeurd voor ten minste 51 gigawatt pompopslag, meer dan twee keer zoveel capaciteit als in de Verenigde Staten.

De voorstellen omvatten een reeks controversiële nieuwe dammen in de oostelijke Sierra van Californië, sinds geannuleerd door de ontwikkelaar; een plan om twee reservoirs buiten Las Vegas te bouwen en ze te vullen met water uit de Colorado-rivier; en een vestiging in Montana, gesteund door milieugroeperingen, dat zou gebruik maken van elektriciteitsleidingen die momenteel door een kolencentrale worden gebruikt.

Ongeveer tweederde van de voorgestelde capaciteit bevindt zich in het Westen, een geografische inslag die deels wordt aangedreven door de agressieve doelstellingen voor schone energie van Californië en de enorme vraag naar energie.

"De laatste jaren is het echt in een stroomversnelling geraakt, vooral het laatste jaar " zei Matthew Shapiro, algemeen directeur van Gridflex Energy, die negen pompopslagprojecten heeft voorgesteld, waaronder een in Kern County in Zuid-Californië. "Je hebt zoveel meer nutsbedrijven en staten die gaan met koolstofarme doelen en plannen met een hoge mate van hernieuwbare energie."

Wetgevers in Maine, Nevada, New Mexico, New York en Washington hebben vorig jaar wetten aangenomen die doelen stellen van 100% schone energie tegen het midden van de eeuw, voortbouwend op eerdere 100%-wetten in Californië en Hawaï. Er is een gelijkaardige stortvloed aan verplichtingen geweest tussen nutsbedrijven buiten die staten, met grote energieleveranciers in Arizona, Michigan, Minnesota, North Carolina en Virginia beloven tegen 2050 of eerder een CO2-uitstoot van netto nul te bereiken.

Wind- en zonne-energie breiden zich ook snel uit in staten zonder mandaten, gedreven door dalende kosten.

Naarmate het land overgaat van fossiele brandstoffen, de belangrijkste uitdaging zal zijn om ervoor te zorgen dat er voldoende elektriciteit op het net is als de zon niet schijnt en de wind niet waait.

Direct, Californië vervangt een groot deel van de zonne-energie die het elke avond verliest door aardgas te verbranden, die minder koolstofvervuiling produceert dan steenkool, maar nog steeds een planeetverwarmende fossiele brandstof is. Gepompte opslag, voorstanders zeggen, is een van de vele technologieën die de rol van gascentrales kunnen vervullen.

Pompopslaginstallaties zijn duurder om te bouwen dan lithium-ionbatterijen, waarvan de kosten de afgelopen tien jaar met 87% zijn gedaald. Maar batterijen slaan doorgaans maar een paar uur aan elektriciteit op. Ze zullen niet veel helpen tijdens meerdaagse periodes wanneer de zon achter wolken verdwijnt en de wind zwakker wordt.

Pompopslagfaciliteiten kunnen veel langer op volle capaciteit elektriciteit opwekken - 18 uur, in het geval van Eagle Mountain.

"Als we onze afhankelijkheid van gasbronnen in onze vloot gaan verminderen, we hebben iets nodig dat langer meegaat, " zei Mark Rothleder, een vice-president bij de California Independent System Operator, die toezicht houdt op het elektriciteitsnet voor het grootste deel van de staat.

Rothleder wees op een recente ervaring op het Hawaiiaanse eiland Kauai. In juli 2019, een combinatie van netproblemen en slecht weer, waaronder een storing in de grootste gasfabriek van het eiland, onderhoud aan waterkrachtcentrales en verschillende bewolkte dagen die de productie van zonne-energie beperkten, dwongen het lokale nutsbedrijf om stroomuitval te implementeren.

"Ze hadden niet de opslag voor een langere periode, ' zei Rothleder.

Tot voor kort, Californische regelgevers hadden in de nabije toekomst geen behoefte aan meer pompopslag verwacht. Dat veranderde vorige maand, toen de Public Utilities Commission een planningsdocument uitbracht waarin bijna 1 000 megawatt aan nieuwe pompopslag – of andere duurzame energiebanktechnologieën – in 2026.

Het was Lowe's vader die er voor het eerst van droomde om de verlaten Eagle Mountain-mijn te gebruiken om waterkracht op te wekken. In het begin van de jaren negentig, Art Lowe werd door een bevriende ingenieur over de woestijn van Californië gevlogen. Kijkend naar Eagle Mountain, de vriend merkte op dat de enorme putten perfect zouden zijn voor gepompte opslag.

Art Lowe liep met het idee mee. Hij stierf in 2009 maar zijn zoon Steve nam de mantel over, het verkrijgen van een federale licentie voor een 1, 300 megawatt-project en later de verkoop van een meerderheidsbelang in het bedrijf dat zijn vader begon, Eagle Crest Energy Co., naar NextEra. De in Florida gevestigde energiegigant bezit vier nabijgelegen zonneparken in de woestijn ten oosten van Palm Springs, langs Interstate 10.

Zoals zijn vader, Lowe denkt dat de site perfect is voor pompopslag. De reservoirs zijn al gebouwd, de bouwkosten met honderden miljoenen dollars verminderen. Het landschap is sterk verstoord door decennia van industriële mijnbouw.

Alice Karel, een expert op het gebied van woestijnschildpadden en langdurig biologisch adviseur voor Eagle Crest, om het zo te zeggen:"Dit lijkt een goed gebruik van twee grote gaten in de grond."

Natuurbeschermingsgroepen konden het niet meer oneens zijn.

Ze zeggen dat het plan van Eagle Crest om bijna 8 miljard gallons grondwater in zijn reservoirs te pompen, plus nog eens een half miljard gallons per jaar om water te vervangen dat verloren is gegaan door verdamping, kan schade toebrengen aan planten en dieren in het wild die afhankelijk zijn van grondwater - een claim die door de ontwikkelaar wordt betwist. Critici maken zich ook zorgen dat het project het voor dikhoornschapen moeilijker kan maken om van en naar de bergketens in Joshua Tree National Park te migreren. en zou raven kunnen aantrekken die op jonge woestijnschildpadden jagen.

Het debat over het oppompen van grondwater is bijzonder hevig geweest gezien de locatie van het project in de hete, droge Colorado-woestijn, evenals de aanhoudende klimaatcrisis die leidt tot extremere droogtes in Californië en in het Westen.

Joshua Tree-functionarissen zeggen dat ze het eens zijn met Eagle Crest dat ontspringt in het nationale park, die dienen als oases voor dieren in het wild, worden gevoed door ondiep grondwater, niet de diepere watervoerende laag van Chuckwalla Valley die Eagle Crest van plan is aan te boren. Maar natuurbeschermers zijn sceptisch.

Chris Clarke, een programmamanager voor de National Parks Conservation Association, wees op recent onderzoek in een ander deel van de woestijn van Californië, waar Cadiz Inc. grondwater hoopt op te pompen en aan steden te verkopen. Een studie gefinancierd door tegenstanders van Cadiz wees uit dat een kritieke bron op het oppervlak in "hydraulische communicatie" stond met de ondergrondse watervoerende laag.

In het Adelaarsgebergte, "Er is niet echt een grondige analyse van de feitelijke hydrologie van de regio, ' zei Clarke.

Gevechten over energieprojecten zijn niets nieuws in het zuidwesten van de woestijn, de thuisbasis van enkele van de grootste en meest spectaculaire intacte natuurlijke landschappen van het land. Voorstellen voor zonne- en windparken hebben milieugroeperingen gedwongen te bepalen welke projecten het waard zijn om te steunen als bolwerken tegen klimaatverandering en welke te veel schade zouden aanrichten.

De Eagle Mountain-landen maakten oorspronkelijk deel uit van het Joshua Tree National Monument, de voorloper van het huidige nationale park. Maar het Congres verwijderde ze in 1950 om de weg vrij te maken voor grootschalige ijzerwinning. Veel natuurbeschermers vinden dat het land had moeten worden teruggegeven aan het park toen de mijnbouw stopte.

Het debat is gemigreerd naar Sacramento, waar NextEra in 2018 en 2019 wetgeving ondersteunde die eng gericht leek op het helpen van Eagle Crest bij het ondertekenen van een koper voor de elektriciteit die het project zou genereren. NextEra voerde aan tegen wetgevers dat de sterk gereguleerde energiemarkt van Californië mogelijk niet is uitgerust om een ​​dergelijk groot project gefinancierd en gebouwd te krijgen.

Critici wierpen tegen dat als het project zo nuttig en kosteneffectief was als NextEra beweerde, het bedrijf zou geen problemen hebben om een ​​koper te vinden.

Beide rekeningen gingen niet vooruit. Maar natuurbeschermers vrezen dat er nog een poging komt. Ze kijken naar Assembly Bill 2255, die werd geïntroduceerd door raadslid Susan Eggman, D-Stockton, maar moet nog worden ingevuld met gedetailleerde taal.

Asked whether the legislation will be a vehicle to support Eagle Mountain, Eggman's chief of staff, David Stammerjohan, said the lawmaker is working to craft "a technology-neutral bill that focuses on the need for long-duration storage, that is not project-specific."

Door het hele land, projects like Eagle Mountain are sparking debate.

Last spring, the Federal Energy Regulatory Commission denied a preliminary permit for a facility that would have been built partly within West Virginia's Monongahela National Forest. The proposal faced criticism from groups including Friends of Blackwater, which circulated a petition saying the project would "dam a tier 3 trout stream, impact sensitive species, and disturb the iconic Blackwater Canyon."

Another controversial project is in Arizona, where Pumped Hydro Storage LLC has proposed damming the Little Colorado River just outside Grand Canyon National Park. The Grand Canyon Trust, a private nonprofit, says the project would flood a sacred Hopi tribal site, threaten the endangered humpback chub and industrialize a remote hiking trail.

Pumped Hydro Storage co-founder Steve Irwin said the company is working on a revamped proposal that involves damming a side canyon of the Little Colorado, rather than the river itself. That would make the company's facility a "closed loop" plant that doesn't interrupt natural waterways, although it would still disrupt a relatively undisturbed landscape.

Environmentalists point to other technologies that might keep the lights on during the absence of sunlight and wind.

Several California utilities signed contracts earlier this year for geothermal power plants, which can generate climate-friendly electricity around the clock. Los Angeles is investigating whether it can use underground salt caverns in Utah to bank clean energy in the form of compressed air or renewable hydrogen. The U.S. Navy recently eased its opposition to floating wind farms off California's Central Coast, potentially helping the state access offshore winds that blow more consistently than onshore gusts.

The Nature Conservancy, an environmental nonprofit, released a report last year examining how California might satisfy its appetite for clean energy without destroying sensitive lands. The report detailed 61 scenarios for meeting the state's long-term goal of reducing planet-warming emissions 80% by 2050.

Pumped storage "contributes a relatively small amount in those scenarios, and it's not present in all scenarios, " said Erica Brand, director of the Nature Conservancy's California energy program.

And to the extent new pumped storage is needed, existing dams could fill at least some of the need. The Los Angeles Department of Water and Power is working on a pumped storage project at Lake Mead outside Las Vegas, and the San Diego County Water Authority hopes to utilize San Vicente Reservoir for a similar project.

Pumped storage "has a role to play. But when it comes to specific projects, it's all about impacts, " Brand said.

Joshua Tree National Park officials once hoped to see the Eagle Mountain lands returned to the park. Lately, Hoewel, they're more focused on limiting the potential harm to natural ecosystems. They're working with Eagle Crest on an agreement to study the genetics and health of bighorn sheep that move through the company's lands.

Figuring out how to handle Eagle Mountain hasn't been easy for David Smith, Joshua Tree's superintendent. He's worried about what might happen to bighorn sheep and desert tortoises if the facility is built. But he's also worried about climate change, which threatens to wipe out Joshua Tree's namesake species across most of the park.

Fires are also taking a toll on Joshua trees. Smith said those blazes are fueled by invasive grasses, whose growth is supported by smog blowing in from Los Angeles. That smog comes from the same cars, trucks and power plants that spew planet-warming gases.

If a project like Eagle Mountain can help renewable energy sources replace fossil fuels, Smith can see the merit in it.

"The idea of depleting a finite resource, even one we're not using, goes against what my job is as a park manager, " Smith said, referring to the groundwater that Eagle Crest plans to pump. "But at the same time, I'm seeing a real threat because of fires, and because of climate change."

"It's really, really tough, " hij zei.

©2020 Los Angeles Times
Gedistribueerd door Tribune Content Agency, LLC.