Chińska Tama Trzech Przełomów to ogromna bariera na rzece Jangcy. Ilość betonu, którą wykorzystano do jej budowy, wystarczyłaby, aby wypełnić siedem stadionów Wembley, zużyta stal mogłaby posłużyć do wzniesienia ośmiu Empire State Buildings, a turbiny tamy mogłyby samodzielnie zasilić Filipiny. Ale tego lata największa elektrownia na świecie była wyjątkowo cicha.

Pod koniec sierpnia woda po obu stronach zapory była nieruchoma. Nie było śladu białej mgiełki, która zwykle unosi się z przelewu, ani ryku wody wydobywającej się z turbin. Upalne temperatury i susza w górze rzeki zredukowały poziom w zbiorniku do absolutnego minimum, drastycznie zmniejszając zdolność elektrowni do wytwarzania energii elektrycznej.

Kryzys hydroenergetyczny

Problemy chińskiej megatamy są częścią globalnego kryzysu hydroenergetycznego, który jest pogłębiany przez globalne ocieplenie. Od Kalifornii, po Niemcy fale upałów i susze obniżyły poziom rzek, które zasilają zbiorniki. W tym roku do września produkcja hydroelektrowni w Europie spadła o 75 terawatogodzin. To więcej niż roczne zużycie w Grecji. W zeszłym miesiącu w Chinach produkcja energii w elektrowniach wodnych spadła o 30 proc. W USA oczekuje się, że we wrześniu i październiku produkcja zmniejszy się do najniższego poziomu od sześciu lat.

Zmusza to przedsiębiorstwa użyteczności publicznej do ponownego rozważenia tradycyjnej roli hydroenergetyki jako niezawodnego i natychmiastowego źródła zielonej energii. Tamy są największym na świecie źródłem czystej energii, ale ekstremalne warunki pogodowe sprawiają, że są mniej skuteczne w walce ze zmianami klimatycznymi.

Problem polega na tym, że istnieje niewiele alternatyw odnawialnych, tak elastycznych lub rozpowszechnionych. Na całym świecie energia wodna wytwarza więcej energii elektrycznej niż energia jądrowa i więcej niż energia wiatrowa i słoneczna razem wzięte. W krajach takich jak Norwegia i Brazylia tamy wytwarzają ponad połowę całkowitej energii elektrycznej. Co więcej, duże zapory były historycznie bardziej niezawodne, wytwarzając energię średnio przez około 42 proc. czasu, w porównaniu z 25 proc. dla wiatru i 12 proc. dla energii słonecznej - wynika z danych BloombergNEF.

Operatorzy sieci mogą wykorzystywać je jako źródło dyspozycyjne, takie, które można niemal natychmiast włączyć, gdy jest to potrzebne, podobnie jak węgiel lub gaz. No chyba, że poziom wody jest zbyt niski, wtedy elektrownie nie są  już tak dyspozycyjne.

Świat wysycha

Xizhou Zhou, dyrektor zarządzający ds. energii i odnawialnych źródeł energii w S&P Global Commodity Insights uważa, że coraz częściej występujące susze w obliczu zmian klimatycznych zaczną ograniczać dostępność i możliwość dysponowania zbiornikami wodnymi oraz obniżą współczynnik pojemności w miejscach takich jak południowo-zachodnie Chiny i zachodnie Stany Zjednoczone. Jego zdaniem wpłynie to zarówno na dochody generowane przez zapory, jak i na niezawodność sieci, które zasilają.

Najgorsza susza od 1200 lat, która w tym roku nawiedziła Zachód Stanów Zjednoczonych oznacza, że wyschnięte zbiorniki mogą wyprodukować tylko połowę energii, którą normalnie dostarczają do Kalifornii, co zwiększa ryzyko wystąpienia przerw w dostawie prądu w całym stanie. Ogólnokrajowa produkcja energii wodnej spadła we wrześniu do 17,06 terawatogodzin, a z prognoz Energy Information Administration wynika, że w październiku spodziewany jest dalszy spadek do najniższego poziomu od września 2016 r.

W Europie we wrześniu wyschnięte rzeki zmniejszyły produkcję w hydroelektrowniach do najniższego poziomu od co najmniej 2015 r., według think tanku Ember. Zmusiło to przedsiębiorstwa użyteczności publicznej do większego polegania na węglu i gazie, zużywając zapasy paliwa, które kontynent stara się zachować, aby uniknąć zimowego załamania energetycznego spowodowanego przerwami w dostawach z Rosji.

W Brazylii, gdzie energia wodna zazwyczaj stanowi ponad 60 proc. energii elektrycznej, susza w zeszłym roku niemal doprowadziła kraj do racjonowania energii i zmusiła do polegania na zwiększonym imporcie od sąsiadów z Urugwaju i Argentyny lub do kupowania drogich paliw kopalnych, aby zrekompensować deficyt.

Operatorzy muszą również mieć na uwadze to, że z wody korzystają też inni użytkownicy. Duże tamy zapewniają nawadnianie upraw, zaopatrzenie miast w wodę i żeglugę dla statków. Przykładowo głównym celem zapory Trzech Przełomów było kontrolowanie corocznych powodzi Jangcy, które okresowo niszczyły miasta i farmy w dole rzeki. Tego lata, gdy susza zmniejszyła dopływ wody do rzeki, zapora musiała zatrzymać wystarczającą ilość wody, aby utrzymać szlak żeglugowy do Chongqing, największego miasta w środkowych Chinach, które znajduje się prawie 2000 kilometrów od morza.

Jezioro Mead, zbiornik za tamą Hoovera na rzece Kolorado w zachodnich Stanach Zjednoczonych, zapewnia 90 proc. zaopatrzenia w wodę Las Vegas, a także zasila miasta takie jak Los Angeles i nawadnia setki tysięcy akrów upraw. Tymczasem tego lata poziom wody w jeziorze był rak niski, że odsłonił duże fragmenty dna, na którym odkopano ludzkie kości, co wszczęło policyjne śledztwo.

Chiny - zaporowa potęga

Żaden kraj nie zbudował jednak więcej zapór niż Chiny. W Syczuanie, prowincji wielkości Niemiec, w sierpniu najgorsza od co najmniej 60 lat susza zmniejszyła produkcję energii o 50 proc. W tym czasie zapotrzebowanie na klimatyzację wzrosło, aby przeciwdziałać fali upałów. Urzędnicy musieli wyłączyć zasilanie w wielu lokalnych fabrykach na prawie dwa tygodnie, zakłócając dostawy gigantom produkcyjnym, w tym Apple Inc. i Tesla Inc.

Nawet po zakończeniu suszy w Syczuanie pod koniec sierpnia jej skutki się utrzymują. W sąsiedniej prowincji Yunnan huty aluminium są zmuszone do pracy ze zmniejszoną wydajnością, aby oszczędzać energię i dać zbiornikom szansę na uzupełnienie przed suchszymi miesiącami zimowymi, kiedy zapotrzebowanie na energię wzrośnie. Aby sprostać niedoborowi energii, Chiny musiały w większym stopniu polegać na jej brudnych źródłach - węglu i gazie, mimo że globalne ceny paliw osiągnęły rekordowe poziomy.

„Przedłużająca się poważna susza, jaką widzieliśmy w tym roku, może mieć wyniszczający efekt” – powiedział David Fishman, analityk z The Lantau Group z siedzibą w Szanghaju. Fishman powiedział też, że uzupełnienie zbiorników do stanu gotowość ponownego generowania energii wymaga coraz więcej czasu.

Kraje, które borykają się z mniej niezawodnymi źródłami energii z turbin wodnych, mogą zainwestować w energię jądrową lub magazynowanie energii dla wiatru i słońca. Inną opcją jest zbudowanie większej liczby linii energetycznych, aby rozłożyć obciążenie na więcej źródeł zasilania w różnych regionach.

Pływające panele słoneczne na zbiornikach wodnych również mogą pomóc, generując energię w słoneczny dzień i spowalniając parowanie, powiedział Lei Xie, kierownik ds. polityki energetycznej w Międzynarodowym Stowarzyszeniu Energetyki Wodnej. „Połączenie energii wodnej z energią słoneczną działa dobrze”, powiedziała, a chiński rząd zastosował strategię zwiększenia elastyczności instalacji wodnych.

Jednak ekstremalne warunki pogodowe mogą mieć wpływ na wszystkie źródła czystej energii. Pożary lasów i burze piaskowe zaciemniają panele słoneczne, a spadające temperatury zimą mogą zamrażać turbiny wiatrowe. Susza w Europie ograniczyła produkcję elektrowni jądrowych, które do chłodzenia wykorzystują wodę z rzek.

Troska o niezawodność zapór w miarę ocieplania się planety potęguje rosnący opór wobec nowych projektów hydroenergetycznych w wielu krajach. Tamy były obwiniane za zakłócanie ekosystemów, utratę terenów podmokłych i wymieranie gatunków wodnych. Wielkie projekty wypierają miejscową ludność, by zrobić miejsce dla zbiorników wodnych. W przypadku Trzech Przełomów ponad 1,3 miliona ludzi musiało zmienić miejsce zamieszkania.

Magazyn energii

Oznacza to, że hydroenergetyka prawdopodobnie nie utrzyma przez długi czas wiodącej roli w czystej energii. BloombergNEF spodziewa się 18-proc. wzrostu globalnej mocy elektrowni wodnych od chwili obecnej do 2050 r., w porównaniu z ponad 8-krotnym wzrostem energii słonecznej i co najmniej 3-krotnym wzrostem energii wiatrowej.

W rzeczywistości rozwój hydrotechniczny może ewoluować do roli magazynu energii, czyli elektrowni szczytowo-pompowych, techniki która kiedyś była niszową w branży. W takim rozwiązaniu woda wpychana jest z powrotem do zbiornika w czasie nadmiernego wytwarzania energii elektrycznej, a następnie spływa w dół przez turbiny, gdy zapotrzebowanie na energię rośnie. Technologia ta może być połączona z przerywaną energią wiatrową i słoneczną, aby zapewnić bezemisyjną energię elektryczną przez całą dobę. Według stowarzyszenia hydroenergetycznego, ponieważ systemy pompowe działają w obiegu zamkniętym, to są mniej narażone na susze.

Chiny mogą rozwinąć 270 gigawatów takich projektów do 2025 r., według czołowego państwowego wykonawcy tam. Dla porównania krajowe plany przewiduję dodanie 60 gigawatów tradycyjnej hydroenergetyki w tym samym okresie.

Kłopoty z wodą podkreślają trudności w zbudowaniu solidnej sieci energii odnawialnej w celu zastąpienia paliw kopalnych, zwłaszcza w krajach rozwijających się, które również muszą zmagać się z gwałtownie rosnącym zapotrzebowaniem na energię elektryczną w miarę wzrostu zużycia na mieszkańca. Jednocześnie problemy związane z suszą podkreślają potrzebę przyspieszenia wysiłków na rzecz ograniczenia wzrostu temperatur, ponieważ koszty transformacji energetycznej rosną, powiedział Li Shuo, analityk w Greenpeace.