Waterkracht is 's werelds belangrijkste bron van hernieuwbare energie, het produceren van maar liefst 16 procent van de wereldwijde energievoorziening. Maar waterkracht is niet zonder milieukosten, vooral als het gaat om het land dat is verdronken onder reservoirs of wordt opgeslokt door wegen en hoogspanningsleidingen die zijn aangelegd voor een waterkrachtproject. Nutsvoorzieningen, een team van Noorse onderzoekers heeft een innovatieve manier ontwikkeld om te beschrijven hoeveel land er nodig is om een ​​kilowattuur elektriciteit op te wekken uit waterkracht. Het doel is om het voor beleidsmakers en bedrijven gemakkelijker te maken om de milieueffecten van huidige waterkrachtcentrales en betrokken bij investeringen in nieuwe waterkrachtcentrales te beoordelen.

"Sommige waterkrachtreservoirs zien er in eerste instantie misschien natuurlijk uit. ze zijn door mensen beïnvloed, en als het land is overstroomd voor hun schepping, dit kan gevolgen hebben voor terrestrische ecosystemen, " zei Martin Dorber, een promovendus aan het Industrial Ecology Programme van de Norwegian University of Science and Technology (NTNU).

Er is brede overeenstemming dat het verhogen van de hoeveelheid elektriciteit die de wereld haalt uit hernieuwbare energie zoals waterkracht, de sleutel is tot het bestrijden van de wereldwijde klimaatverandering. Het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) onderzoekt deze kwestie in een speciaal rapport over hernieuwbare energiebronnen en klimaatverandering. De organisatie zegt dat overheden en de industrie de milieugevolgen van waterkracht op de lange termijn moeten opnemen in huidige en toekomstige projecten. Op die manier, ze kunnen de compromissen op milieugebied identificeren die het gevolg zullen zijn van de uitbreiding van de waterkrachtproductie.

Dorber en zijn collega's Francesca Verones van NTNU's Industrial Ecology Programme, en Roel May van het Noorse Instituut voor Natuuronderzoek realiseerden zich dat ze de perfecte tool hadden om de milieueffecten van waterkrachtproductie te kwantificeren. Het is een analysetool genaamd Life Cycle Assessment (LCA). LCA geeft onderzoekers een methodologie om alle milieueffecten van een product of proces tijdens zijn levenscyclus te bekijken. Dat betekent dat ze helemaal bij het begin beginnen, van de productie van de onderdelen van het artikel, tot wanneer het product of proces is gemaakt en in gebruik is, en tot slot tot wanneer het niet meer in gebruik is en wordt gerecycled of anderszins wordt verwijderd. Het idee is om een ​​beeld te geven van de totale milieukost van iets.

Als voorbeeld, als je een levenscyclusanalyse van een bierblikje zou doen, je zou alles moeten weten, te beginnen met de milieukosten van de winning van de grondstof (bauxiet), verzenden om te worden gemaakt in aluminium, het maken van het blikje zelf, en wat er nodig is om het te recyclen nadat het is gebruikt. Het is ingewikkeld, maar onderzoekers van NTNU's Industrial Ecology Program hebben deze aanpak geperfectioneerd voor honderden verschillende producten en processen.

Een van de mogelijke milieueffecten van de ontwikkeling van waterkracht is wat het kan doen voor de biodiversiteit. Het kan de zoetwaterhabitat veranderen, de waterkwaliteit verslechteren, en landgebruik veranderen door land te laten overstromen voor reservoirs, en van de bouw van de dam en de hoogspanningslijnen en toegangswegen die het project nodig heeft. De onderzoekers realiseerden zich dat er nog niet genoeg informatie beschikbaar is om LCA in staat te stellen al deze effecten van waterkracht te beoordelen. dus besloten ze zich te concentreren op één belangrijk onderwerp:landgebruik en verandering in landgebruik.

"Landgebruik en verandering in landgebruik is een belangrijk probleem, aangezien het een van de grootste oorzaken is van het verlies aan biodiversiteit, omdat het leidt tot verlies en degradatie van leefgebied voor veel soorten, ' zei Dorber.

Overstromende natuurlijke meren

De eerste stap voor de onderzoekers was het uitvoeren van een zogenaamde levenscyclusinventarisatie, door uit te zoeken hoeveel land er wordt gebruikt om een ​​kilowattuur elektriciteit te produceren. Aangezien Noorwegen tot de top 10 van waterkrachtproducenten ter wereld behoort, met meer dan 95 procent van alle binnenlandse elektriciteitsproductie uit waterkracht, de onderzoekers realiseerden zich dat ze een inventaris moesten maken die specifiek is voor Noorwegen.

Er zijn databases die deze informatie proberen te verstrekken, maar de grootste daarvan had alleen informatie over de productie van waterkracht voor Zwitserland en Brazilië. En geen van de databases hield rekening met het wateroppervlak van een natuurlijk meer dat mogelijk was overstroomd om het waterreservoir te maken, aldus de onderzoekers. "De meeste Noorse waterkrachtreservoirs worden gecreëerd door natuurlijke meren in beslag te nemen, "Zei Dorber. "Dus als we de informatie toepassen uit de databases die geen rekening houden met het wateroppervlak van een natuurlijk meer, dat zou leiden tot een grove overschatting van de milieu-impact."

Het probleem is, er is minimale informatie beschikbaar over de grootte van de meren die zijn overstroomd om de 1289 waterkrachtreservoirs van Noorwegen te creëren. Dus vonden de onderzoekers een manier om in te schatten wat de oorspronkelijke grootte van het meer zou zijn geweest - door satellietbeelden te gebruiken.

Gelukkig, de onderzoekers hadden toegang tot twee uitstekende informatiebronnen om hun schattingen te maken. De eerste waren metingen van de werkelijke reservoiroppervlakken op hun hoogst gereguleerde waterpeil, verstrekt door het Noorse Directoraat Waterbronnen en Energie (NVE). De tweede was gratis, downloadbare satellietbeelden van de NASA-USGS Global Land Survey dataset, waar ze afbeeldingen uit 1972-1983 gebruikten voor Noorwegen. De onderzoekers gebruikten indien nodig ook luchtfoto's van een internetportaal genaamd Norge i Bilder, die al in 1937 luchtfoto's voor Noorwegen levert.

De data van de afbeeldingen zijn belangrijk, omdat de onderzoekers het land moesten kunnen zien voordat de waterkrachtprojecten werden gebouwd. Dat betekende dat ze alleen wateroppervlakken konden beoordelen vóór de bouw van dammen voor waterkrachtcentrales gebouwd op of na 1937 voor het gebied dat wordt bestreken door de luchtfoto's, en voor dammen gebouwd op of na 1972 voor het gebied dat wordt bestreken door de Landsat-foto's. Als resultaat, ze konden alleen berekenen hoeveel land er was overstroomd voor in totaal 184 waterkrachtreservoirs.

Om verschillende redenen, ze waren niet in staat om gegevens te gebruiken voor 77 reservoirs waarvoor ze landoppervlakinformatie hadden. Uiteindelijk, ze waren in staat om de landbezetting te berekenen door reservoirs die tussen 1981 en 2010 ongeveer 20 procent van de totale gemiddelde jaarlijkse waterkrachtelektriciteit in Noorwegen leverden. "Door het overstroomde landoppervlak te delen door de jaarlijkse elektriciteitsproductie van elk waterkrachtreservoir, we hebben locatiespecifieke netto grondbezettingswaarden berekend voor de Life Cycle Inventory, "Zei Dorber. "Hoewel het buiten het bestek van dit werk valt, onze aanpak is een cruciale stap in de richting van het kwantificeren van de effecten van de productie van elektriciteit uit waterkracht op de biodiversiteit voor levenscyclusanalyse."

Dorber wijst erop dat hun aanpak zou kunnen worden toegepast door andere landen die meer wilden weten over de effecten van waterkracht op het milieu, omdat de Landsat-gegevens de hele wereld bestrijken en vrij beschikbaar zijn. En toen ze de Noorse informatie die ze hadden gegenereerd vergeleken met de waterkrachtinformatie die ze hadden uit Zwitserland en Brazilië, ze zagen hoe verschillend de effecten zijn in de verschillende landen.

"De gemiddelde landbezetting in onze studie voor alle waterkrachtcentrales die we hebben bekeken, is 0,027 m2·jr/kWh en is groter dan de bestaande 0,004 m2·jr/kWh in de database voor Zwitserland, "Zei Dorber. "Echter, toen we de grondbezettingswaarde aanpasten om onzekerheden aan te pakken, het gecorrigeerde gemiddelde landgebruik (0,007 m2·jr/kWh) is lager dan onze gemiddelde grondbezetting (0,027 m2·jr/kWh) en ligt dus dichter bij de bestaande 0,004 m2·jr/kWh in de Ecoinvent-database."

Als u weet hoeveel land er werd ingenomen toen een dam werd gebouwd, kan dit ook helpen om te berekenen hoeveel water er gemiddeld verloren gaat door verdamping. die aquatische ecosystemen kunnen aantasten door de hoeveelheid water die vrijkomt uit de dam te verminderen. En omdat de aanleg van waterkrachtreservoirs leidt tot een aanvankelijke toename van de uitstoot van broeikasgassen door de afbraak van organisch materiaal dat door het reservoir is overstroomd of in het reservoir is gespoeld, de informatie kan ook worden gebruikt om het netto waterverbruik en de netto broeikasgasemissies voor de Life Cycle Inventory te berekenen, zei Dorber.

"We hebben aangetoond dat teledetectiegegevens kunnen worden gebruikt om de verandering in landgebruik veroorzaakt door waterkrachtreservoirs te kwantificeren. Tegelijkertijd laten onze resultaten zien dat de verandering in landgebruik verschilt tussen waterkrachtreservoirs, "Zei Dorber. "Daarom, een meer reservoirspecifieke beoordeling van veranderingen in landgebruik is een belangrijk onderdeel dat nodig is om de potentiële milieueffecten in verband met waterkrachtreservoirs te kwantificeren."