Udviklingslandene planlægger en dramatisk udvidelse af vandkraftproduktionen på grund af deres desperate behov for elektricitet og kunstvanding. Det er også en strategisk beslutning om at bruge deres egne ressourcer. Næst efter atomkraft i forhold til at levere kulstoffattig, langsigtet pålidelig grundlastproduktion er vandkraft en fremragende måde at øge energiproduktionen på uden at pantsætte dit lands fremtid til et andet lands fossile brændstofforsyninger.
Over 600 vandkraftdæmninger er i øjeblikket under opførelse, og over 3 000 er planlagt i den nærmeste fremtid. De fleste af disse anlæg befinder sig i Asien og Latinamerika (Vox.com). Dette vil fordoble mængden af vandkraft i verden (se figuren nedenfor).
Denne mængde vandkraft vil kræve ca. 3 billioner dollars i investeringer og producere ca. 60 billioner kWh elektricitet ved midten af århundredet. Det vil give vand til kunstvanding og tilstrækkelig strøm til at løfte næsten en milliard mennesker ud af den dybeste fattigdom. Og med så meget vandkraft vil man undgå, at 50 milliarder tons kulstofemissioner kommer ud i atmosfæren.
Hvem ville ikke elske det?
Udviklingslandene planlægger at udvide vandkraftproduktionen dramatisk i deres … desperate behov for elektricitet og kunstvanding og som en strategisk beslutning om at bruge deres egne ressourcer til at levere kulstoffattig, langsigtet pålidelig grundlastproduktion. Men der er skjulte omkostninger for planeten og mange af dens borgeres levebrød, som skal afbødes. Ellers er vi ude i flere utilsigtede konsekvenser. Her ses McNary-dæmningen langs Columbia-floden på grænsen mellem Washington og Oregon. Kilde: DOE EERE
Men der er en anden side af denne historie. En dramatisk udvidelse af vandkraftværker, især i tropiske områder, hvor mange af disse udviklingslande befinder sig, vil også påvirke flodøkosystemerne dramatisk. Der er endda spørgsmål om de kulstoffattige aspekter af vandkraft, selv om de er overdrevne.
Søgningen efter billig strøm kan meget vel dæmme op for de fleste af de vigtige floder på denne planet.
Vandkraftdæmninger kan skade fiskearter i floderne, hvoraf de fleste allerede er truede eller i fare. Faktisk er ferskvandsfisk en af de mest truede grupper af hvirveldyr på Jorden. Tab af disse fisk, selv lokalt, kan skade samfund og økonomier, der er afhængige af floden. Da de fleste af disse samfund også er fattige og oplever en hurtig befolkningstilvækst, bliver dette en dobbelt ulykke.
Top: Over 600 store vandkraftværker er i øjeblikket under opførelse (blå prikker – 17 %) … og over 3 000 er planlagt i den nærmeste fremtid (røde prikker – 83 %), hovedsagelig i Asien og Latinamerika. En sådan vækst i vandkraftværker ville give vandingsvand og strøm nok til at bringe næsten en milliard mennesker ud af den dybeste fattigdom og ville undgå 50 milliarder tons kulstofemissioner i midten af århundredet. Bemærk, at der ikke er planlagt nogen i USA eller Vesteuropa, hvor de fleste eksisterende anlæg er placeret. Nederst: Nedenfor: Eksisterende vandkraftdæmninger. Kilde: Christiane Zarfl et al, Aquatic Sciences (DOI: 10.1007/s00027-014-0377-0)
Ved fiskenes første tilgang til en vandkraftdæmning stiger trykket i det dybere vand bag dæmningen. Fiskene går derefter ind i et trækrør eller svømmer under en låge, hvor der sker en hurtig dekompression og en vandstigning. Hastigheden overstiger ofte den hastighed, hvormed fiskene kan holde kontrol over deres egen svømning, hvilket kaster dem rundt og slår dem ind i genstande, vægge eller andre fisk. De bliver pillet ned, mens de bliver slæbt gennem systemet.
Endeligt kommer fisken ind i floden nedstrøms dæmningen, hvor stærke hvirvler og voldsom opblanding af forskelligt vand forårsager forskydningsspændinger, der kan rive skæl og finner af eller forårsage døden.
Fysiske skader som følge af hurtige ændringer i trykket kaldes barometertraumer eller barotraumer (se figuren barotraumer nedenfor). Hurtig dekompression kan trække indre organer som f.eks. tarme, spiserør, mave og svømmeblærer ud. Deres øjne kan springe ud.
Tænk på Arnold Schwarzeneggers barotraume i slutningen af Total Recall, da han blev kastet ud på Mars’ overflade for at dø af dekompression i den tynde atmosfære.
Skader, som fisk, der passerer vandkraftværker, pådrager sig, omfatter bl.a. at de bliver stødt mod genstande i det … voldsomme vand og barotraumer – trykinducerede skader som f.eks. at trække en del af fiskens indre ud, som her ses som emboli (bobler) i øjet på en ung Chinooklaks, da dens øjne sprang ud. Ved hurtig dekomprimering kan fiskens svømmeblære, der bruges til at opretholde flydeevnen, sprænges, og gassen kan trænge ind i organer, væv og i dette tilfælde i øjet. Credit: PNNL Ecology Group
Sværhedsgraden af disse skadelige virkninger afgøres af:
– driftshøjden eller højdeforskellen i vandet foran og bagved dæmningen
– anlæggets udformning
– stedets hydrologi
– den enkelte fiskearts individuelle tolerance
– kendskabet til disse virkninger bør gøre det muligt for os at designe bedre fiskevenlige vandkraftdæmninger. Dette emne undersøges nu seriøst.
Richard Brown og hans medarbejdere på Pacific Northwest National Laboratory studerer barotraumer nøje. Brown bemærker, at svømmeblærer er et særligt almindeligt målorgan, da der er masser af luft i dem. Og de fleste fisk har svømmeblærer. To af de få undtagelser er lampretter og haglfisk.
Arter som laks har en enkelt reproduktiv episode i floden, inden de dør. Så det eneste livsstadie, der kan blive påvirket af passage nedstrøms, er unge laks. Andre fisk, som ørred, passerer turbiner mere end én gang, når de vandrer tilbage til havet efter gydning og bevæger sig frem og tilbage i floden.
Et andet problem vedrører ifølge Brown et al, 2014, store flodsletter i Sydøstasien, Sydamerika og Australien, hvor æg- og larvedrift er en almindelig del af mange fisks liv og øger sandsynligheden for at støde på dæmninger. Selv i Nordamerika kan æg, larver og små ungfisk af walleye og stør drive over lange afstande, og deres skrøbelighed gør dem meget modtagelige for barotraumer.
“Forståelse af økologien og tidspunktet for larvedrift samt tidspunktet for første oppustning af svømmeblæren i en fisks liv vil være afgørende for forståelsen af deres modtagelighed over for barotraumer.”
Ved kendskab til dæmningernes hydraulik og unge fisks biologi, livscyklus og udvikling vil det være muligt at konstruere bedre dæmninger til vandkraftværker. Turbiner kan ændres for at undgå hurtige, store trykændringer. Dette vil også bidrage til at mindske slid på selve turbinerne. Alternative ruter gennem systemet for fisk, uden at der skal omledes meget vand, vil give fisk mulighed for bedre at overleve denne spidsrod.
Men afbødningsmulighederne er dyre. Og det vides ikke, om udviklingslandene har råd til dem eller om de vil vælge at gennemføre dem. Langs vores egen Columbia-floden her i det nordvestlige Stillehav er der siden 1950 blevet brugt mere end 7 milliarder dollars på at redde laksearter ved at øge bestanden, bygge fiskegange som f.eks. stiger eller trapper, screene vandingsafledninger, rehabilitere levesteder og sørge for passage nedstrøms. Alligevel er vi stadig afhængige af klækkeriproduktion langs floden for at redde disse arter fra udryddelse.
De nuværende løsninger i USA er imidlertid i høj grad blevet udviklet til laks og kan måske ikke overføres godt til forskellige ferskvandsarter forskellige steder i verden.
Dæmninger i tropiske områder udgør en anden udfordring end tempererede områder. Fisk i mange tropiske flodsletter er tilpasset ekstraordinære ændringer mellem våde og tørre sæsoner. Reproduktion og vækst optimeres i den våde sæson, hvor store vandstrømme skaber gyde-, opvækst- og fødehabitater for både voksne og unge fisk.
I den tørre sæson gør fuldstændig udtørring eller dannelse af en række nødvandingspuljer det vanskeligt at finde overlevelsesegnede levesteder. I begge tilfælde er en høj konnektivitet mellem levestederne afgørende for at muliggøre fri bevægelighed for fisk inden for og mellem flod- og flodlejehabitater.
Det er let at forestille sig, hvor vanskeligt det er at designe en vandkraftdæmning i disse økosystemer, der kan bevare de korrekte sæsonbestemte våde og tørre forhold og fungere samtidig med, at den tillader fri bevægelighed mellem de forskellige levesteder.
Det er derfor vigtigt, at vi i den udviklede verden hjælper med at uddanne de regeringer, der ønsker at bygge vandkraftdæmninger, og at vi leverer nye fiskevenlige designs, der, hvis de vedtages, vil blive ledsaget af økonomiske incitamenter fra Verdensbanken og FN.
Hvis verden skal fordoble sin vandkraftproduktion, må vi hellere gøre den sikker. Og det kan vi.
I modsat fald kan omkostningerne for planeten og dens indbyggere blive større, end vi har råd til.
Post-post note: En artikel, der netop i dag er offentliggjort i American Institute of Physics’ Review of Scientific Instruments, beskriver en syntetisk fisk, Sensor Fish, som er en lille rørformet anordning fyldt med sensorer, der analyserer de fysiske belastninger, som fiskene oplever under denne spidsrod gennem vandkraftdæmninger, og som vil give data, der er vigtige for udformningen af mere fiskevenlige dæmninger.