Планировочный подход позволяет совместить переход на чистую энергию с защитой речных экосистем

Гидроэнергетика часто считается краеугольным камнем глобального энергетического перехода благодаря своей способности обеспечивать надежное, экономически эффективное производство электроэнергии и гибкость для балансировки переменных источников, таких как солнечная и ветровая энергия. Однако у этих преимуществ есть необратимое последствие: задержка наносов в водохранилищах.

Для решения этой задачи исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) разработали новый подход к планированию, который объединяет моделирование речных наносов с анализом энергосистемы. Их интегрированная структура планирования «вода-наносы-энергия» позволяет лицам, принимающим решения, оценивать, как различные комбинации ГЭС, солнечных, ветровых электростанций и систем хранения энергии влияют как на затраты в энергосистеме, так и на транспортировку наносов. Работа опубликована в журнале Nature Sustainability.

Напряжение между развитием ГЭС и необходимостью сохранения речных наносов особенно очевидно в бассейне реки Меконг, где проекты гидроэнергетики быстро расширяются. Крупные плотины могут сократить объем наносов, достигающих дельты Меконга, примерно на 75%. Дельта, являющаяся домом для миллионов людей и «рисовой чашей» региона, зависит от этого стабильного поступления наносов. Без них сельхозугодья сократятся, урожайность риса снизится, а береговая эрозия ускорится.

Используя новую модель, исследователи выявили две широкие категории плотин: с относительно низким воздействием на поступление наносов («низко-влиятельные») и с непропорционально высоким воздействием («высоко-влиятельные»). Исследование показало, что приоритизация низко-влиятельных плотин может значительно ограничить потерю наносов, при этом обеспечивая экономию затрат на энергию в масштабах всей системы.

Моделирование показало, что замена 19 высоко-влиятельных плотин альтернативными возобновляемыми источниками, такими как солнечная и ветровая энергия, вместе с накопителями энергии, может сохранить до 98% поступления наносов в дельту Меконга. Связанное с этим увеличение затрат невелико: расходы энергосистемы, по прогнозам, вырастут всего на 4–6% в период с 2020 по 2050 год. При учете экономической ценности наносов для сельского хозяйства и рыболовства большая часть этих дополнительных затрат компенсируется.

«Речные наносы, в основном песок, ил и глина, нельзя сразу заменить, если они утрачены, — отметил руководитель исследования, доцент Хэ Сяоган. — Наше исследование показывает, что стратегическая оптимизация может помочь минимизировать воздействие энергетического перехода на эту природную основу».

Исследователи также подчеркивают важность укрепления регионального сотрудничества в области обмена электроэнергией для смягчения компромиссов. Расширение трансграничных передающих мощностей позволяет низко-влиятельной гидроэнергетике и переменным ВИЭ дополнять друг друга, снижая затраты и повышая надежность энергосистемы в масштабах всего бассейна. Такой подход применим не только к бассейну Меконга, но и к другим речным бассейнам по всему миру.