水电也会排碳!研究指出新建水电站选址时应尽量避开浅水型河
减少温室气体排放、大力发展清洁能源是实现碳中和战略目标的重要途径。水电作为目前占比最大的“清洁”能源,具有开发潜力巨大、技术高度成熟和供电灵活稳定等特点。然而,近期越来越多研究表明,水电站在其蓄水发电过程中并非不产生任何碳排放,相反,其也会排放大量的CO2、CH4等温室气体(GHGs)。
近日,中科院地理资源所李明旭博士在何念鹏研究员带领下,探讨了温室气体减排背景下全球水电站发展的权衡问题。
经过采用蒙特卡洛模拟方法系统评估了全球现存水电站(n=1221)的GHGs排放通量、碳排放强度(单位发电量的GHGs排放量)以及关键影响因素之后,研究结果表明,全球现存水电站GHGs排放总量约为0.26 Pg CO2 eq. yr-1,约占人为源GHGs总排放的0.7%;全球水电站碳强度约为63.0 kg CO2eq.MWh-1,显著低于煤、石油和天然气等传统能源,但略高于太阳能、风能和核能等。
研究指出,在全球尺度上,水电整体仍是相对“清洁”、低GHGs排放的。然而,聚焦到单个水电站碳强度分析时,以联合国公布的2030可持续发展目标参考值(80 kg CO2eq.MWh-1)为清洁能源基准,现存水电站中超过44%无法达标。无法达标的水电站主要来自于以下两类:蓄水深度低于20m的浅水型和叶绿素浓度超过7μg L-1的富营养化水电站。
这表明水电站的水体富营养化问题急需得到关注。
记者注意到,此前曾有气候科学家调查位于亚马逊流域的巴西第二大、全球第四大的水力发电Belo Monte水坝的水力发电厂时,发现水库冒出大量温室气体。经研究,与兴建水坝前相比,该水电厂温室气体排放量增加了3倍。主要是由于水坝兴建后会导致水位上升,淹没周围的旱地,而原本的植被就会在水下腐烂,土壤中的有机物也会分解,导致温室气体排放量增加。
李明旭、何念鹏还结合相关数据集,将全球在建和规划中的水电站(n=3490)纳入分析,发现未来全球水电站GHGs总排放将增加42.0%以上,整体碳强度将显著增加至131.5 kg CO2eq.MWh-1,超过66.4%的水电站难以满足2030可持续发展目标之“清洁能源”标准。同时,针对未来水体富营养化指标的情景分析表明,即使不考虑在建和规划中的这些水电站,如果现存水电站水体叶绿素浓度上升一倍,水电整体碳排放强度将无法达标。
为了减少相关碳排放,在未来水电站应如何进行日常管理?新建水电站又应考虑哪些因素?
李明旭建议,未来水电发展应高度重视水电站库区GHGs排放问题以降低整体碳排放强度,加强日常管理预防水体富营养化。同时,新建水电站选址时应尽量避开浅水型河。
相关研究近期在线发表于国际著名学术期刊《Renewable and Sustainable Energy Reviews》。
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