Tările în curs de dezvoltare plănuiesc să extindă în mod dramatic producția de energie hidroelectrică, având nevoie disperată de electricitate și irigații. Este, de asemenea, o decizie strategică de a-și folosi propriile resurse. Aflată pe locul doi, după energia nucleară, în ceea ce privește generarea unei sarcini de bază fiabile pe termen lung și cu emisii reduse de dioxid de carbon, energia hidroelectrică este o modalitate excelentă de a crește producția de energie fără a ipoteca viitorul țării dvs. față de rezervele de combustibili fosili ale unei alte țări.
Peste șase sute de baraje hidroelectrice sunt în prezent în construcție și peste 3.000 sunt planificate pentru viitorul apropiat. Cele mai multe dintre aceste șantiere se află în Asia și America Latină (Vox.com). Acest lucru ar dubla cantitatea de energie hidroelectrică din lume (a se vedea figura de mai jos).
Această cantitate de energie hidroelectrică va necesita investiții de aproximativ 3 trilioane de dolari și va produce aproximativ 60 de trilioane de kWhs de energie electrică până la jumătatea secolului. Aceasta ar furniza apă pentru irigații și suficientă energie pentru a scoate aproape un miliard de oameni din sărăcia abjectă. Și această cantitate de energie hidroelectrică ar evita intrarea în atmosferă a 50 de miliarde de tone de emisii de carbon.
Cui nu i-ar plăcea acest lucru?
Țările în curs de dezvoltare plănuiesc să extindă în mod dramatic producția de energie hidroelectrică din cauza… nevoii lor disperate de energie electrică și de irigații și ca o decizie strategică de a-și folosi propriile resurse pentru a asigura o producție de bază cu emisii reduse de carbon și fiabilă pe termen lung. Dar există costuri ascunse pentru planetă și pentru multe dintre mijloacele de trai ale cetățenilor săi care trebuie atenuate. Altfel, ne așteaptă alte consecințe nedorite. În imagine este barajul McNary de-a lungul râului Columbia, la granița dintre Washington și Oregon. Sursa: DOE EERE
Dar există și o altă față a acestei povești. O expansiune dramatică a hidrocentralelor, în special în regiunile tropicale, unde se află multe dintre aceste țări în curs de dezvoltare, va afecta, de asemenea, în mod dramatic ecosistemele râurilor. Există chiar și întrebări cu privire la aspectele cu emisii reduse de dioxid de carbon ale energiei hidroelectrice, deși acestea sunt exagerate.
Cercetarea de energie ieftină ar putea foarte bine să barajeze majoritatea râurilor importante de pe această planetă.
Barajele hidroelectrice pot dăuna speciilor de pești de râu, dintre care cele mai multe sunt deja pe cale de dispariție sau în pericol. De fapt, peștii de apă dulce sunt unul dintre cele mai periclitate grupuri de vertebrate de pe Pământ. Pierderea acestor pești, chiar și la nivel local, poate dăuna societăților și economiilor care depind de râu. Având în vedere că majoritatea acestor societăți sunt, de asemenea, sărace și se confruntă cu o creștere rapidă a populației, acest lucru devine o dublă lovitură.
Top: Peste șase sute de baraje hidroelectrice mari sunt în prezent în construcție (puncte albastre – 17%)… și peste 3.000 sunt planificate pentru viitorul apropiat (puncte roșii – 83%), majoritatea în Asia și America Latină. O astfel de creștere a hidrocentralelor ar furniza apă pentru irigații și energie suficientă pentru a scoate din sărăcie aproape un miliard de oameni și ar evita 50 de miliarde de tone de emisii de carbon până la jumătatea secolului. Observați că niciuna nu este planificată în Statele Unite sau în Europa de Vest, unde se află în prezent majoritatea centralelor existente. Jos: Barajele hidroelectrice existente. Sursa: Christiane Zarfl et al, Aquatic Sciences (DOI: 10.1007/s00027-014-0377-0)
În timpul apropierii inițiale a peștilor de un baraj hidroenergetic, presiunea crește în apa care se adâncește în spatele barajului. Peștii intră apoi într-un tub de tragere sau înoată pe sub o poartă, unde are loc o decompresie rapidă și un val de apă. Viteza depășește adesea viteza cu care peștii își pot păstra controlul asupra propriului înot, aruncându-i și lovindu-i de obiecte, pereți sau alți pești. Ei sunt loviți în timp ce sunt târâți prin sistem.
În cele din urmă, peștele intră în râul din aval de baraj, unde vârtejurile puternice și amestecul violent al diferitelor ape provoacă tensiuni de forfecare care pot smulge solzii și înotătoarele sau pot provoca moartea.
Dăunele fizice care rezultă din schimbările rapide de presiune sunt denumite traume barometrice sau barotraume (a se vedea figura barotrauma de mai jos). Descompunerea rapidă poate smulge organele interne, cum ar fi intestinele, esofagul, stomacul și veziculele de înot. Ochii le pot ieși din orbite.
Gândiți-vă la barotrauma lui Arnold Schwarzenegger de la sfârșitul filmului Total Recall, când a fost aruncat pe suprafața marțiană pentru a muri din cauza decompresiei în atmosfera subțire a acesteia.
Leziunile suferite de peștii care trec de barajele hidroelectrice includ lovirea de obiecte în apele… violente și barotrauma – vătămări induse de presiune, cum ar fi scoaterea unei părți din interiorul peștelui, văzută aici ca embolie (bule) în ochiul unui somon Chinook tânăr, în timp ce ochii săi au ieșit afară. Atunci când se decomprimă rapid, vezica de înot a peștelui, folosită pentru menținerea flotabilității, se poate rupe și gazul poate pătrunde în organe, țesuturi și, în acest caz, în ochi. Credit: PNNL Ecology Group
Gravitatea acestor efecte nocive este decisă de:
– capul de operare sau diferența de înălțime a apelor din fața și din spatele barajului
– proiectarea instalației
– hidrologia sitului
– toleranța individuală a fiecărei specii de pești
Cunoașterea acestor efecte ar trebui să ne permită să proiectăm baraje hidroenergetice mai prietenoase cu peștii. Acest subiect este acum studiat serios.
Richard Brown și colaboratorii de la Pacific Northwest National Laboratory studiază îndeaproape barotrauma. Brown noteazăvăzduhul de înot este un organ țintă deosebit de comun, deoarece are mult aer în el. Și majoritatea peștilor au vezici de înot. Două dintre puținele excepții sunt lampreii și peștii-cârtiță.
Specii precum somonul au un singur episod de reproducere în râu înainte de moarte. Așadar, singurul stadiu de viață care poate fi afectat de trecerea în aval este cel al somonului juvenil. Alți pești, cum ar fi păstrăvul, trec prin turbine de mai multe ori pe măsură ce migrează înapoi în ocean după reproducere și se deplasează înainte și înapoi în cadrul râului.
O altă problemă, conform Brown et al, 2014, implică râurile mari din zonele inundabile din Asia de Sud-Est, America de Sud și Australia, unde derivarea ouălor și a larvelor este o parte obișnuită a vieții multor pești și crește probabilitatea de a întâlni baraje. Chiar și în America de Nord, ouăle, larvele și puietul mic de somn și de sturion pot pluti în derivă pe distanțe lungi, iar fragilitatea lor îi face foarte sensibili la barotraumatisme.
„Înțelegerea ecologiei și a momentului de derivă a larvelor, precum și a momentului primei umflături a vezicii natatorii în viața unui pește, va fi esențială pentru înțelegerea susceptibilității lor la barotraumatisme.”
Cunoașterea hidraulicii barajelor și a biologiei, a ciclurilor de viață și a dezvoltării peștilor tineri, va permite o mai bună proiectare a barajelor hidroelectrice. Turbinele pot fi modificate pentru a evita schimbările rapide și mari de presiune. Acest lucru va contribui, de asemenea, la reducerea uzurii turbinelor în sine. Traseele alternative de traversare a sistemului de către pești, fără a devia multă apă, vor permite peștilor să supraviețuiască mai bine acestei mănuși.
Dar opțiunile de atenuare sunt costisitoare. Și nu se știe dacă țările în curs de dezvoltare și le pot permite sau dacă vor alege să le pună în aplicare. De-a lungul propriului nostru râu Columbia, aici, în nord-vestul Pacificului, mai mult de 7 miliarde de dolari au fost cheltuite din 1950 încoace pentru eforturile de salvare a speciilor de somonprin ameliorarea stocurilor, construirea de pasarele de pescuit, cum ar fi scări sau trepte, filtrarea devierilor de irigații, reabilitarea habitatului și asigurarea trecerii în aval. Chiar și așa, încă ne bazăm pe producția din crescătorii de-a lungul râului pentru a salva aceste specii de la dispariție.
Cu toate acestea, soluțiile actuale din Statele Unite au fost dezvoltate în mare parte pentru somon și s-ar putea să nu se transfere bine la diverse specii de apă dulce din diferite locații din întreaga lume.
Barajele din regiunile tropicale prezintă o provocare diferită față de zonele temperate. Peștii din multe râuri tropicale de câmpie inundabilă sunt adaptați la schimbări extraordinare între sezoanele umede și uscate. Reproducerea și creșterea sunt optimizate în timpul sezonului umed, când debitele uriașe de apă generează habitate de reproducere, de creștere și de hrănire atât pentru peștii adulți, cât și pentru cei tineri.
În timpul sezonului uscat, secarea completă sau generarea unei serii de bazine de refugiu face dificilă găsirea unui habitat supraviețuitor. În ambele cazuri, conectivitatea ridicată a habitatelor este esențială pentru a permite libera circulație a peștilor în interiorul și între habitatele râurilor și ale câmpiilor inundabile.
Este ușor de imaginat dificultatea de a proiecta un baraj hidroelectric în aceste ecosisteme care să poată păstra condițiile sezoniere umede și uscate corecte și să funcționeze permițând în același timp libera circulație între diferitele habitate.
De aceea, este esențial ca noi, cei din lumea dezvoltată, să ajutăm la educarea acelor guverne care doresc să construiască baraje hidroelectrice și să oferim noi modele prietenoase cu peștii care, dacă vor fi adoptate, vor veni cu stimulente economice din partea Băncii Mondiale și a Națiunilor Unite.
Dacă lumea își va dubla producția hidroelectrică, ar fi bine să o facem în siguranță. Și putem.
În caz contrar, costurile pentru planetă și locuitorii săi ar putea fi mai mari decât ne putem permite.
Nota post-post: O lucrare publicată chiar astăzi în revista Review of Scientific Instruments a Institutului American de Fizică, descrie un pește sintetic, peștele-senzor, care este un mic dispozitiv tubular umplut cu senzori care analizează solicitările fizice la care sunt supuși peștii în timpul acestei curse prin barajele hidroelectrice și va furniza date esențiale pentru proiectarea unor baraje mai prietenoase cu peștii.
.