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13/9/21

水电水库的碳排放:事实与神话

经过多年的不确定性,围绕水电碳足迹的科学现在比以往任何时候都更加清晰,betway必威手机客户端 (IHA) 高级可持续betway必威手机客户端专家 Alain Kilajian 和联合国教科文组织全球环境变化教席研究助理 Sara Mercier-Blais 写道。魁北克大学蒙特利尔分校(UQAM)。  

Alain 和 Sara 是 G-res Tool 团队的成员,该团队是一个多方利益相关者研究项目,着眼于世界各地水电站的碳排放。在这个博客中,他们着眼于最新的科学,以解决有关水电排放的常见问题和常见误解,尤其是大坝建造的水库。  


我们需要水电来应对气候变化和减少全球碳排放。对或错?

真的。全球应对气候变化行动的核心是减少碳排放。对于能源部门来说,这意味着快速转向和增加可再生和低碳能源,如太阳能、风能和水力发电。  

通过取代煤炭和天然气热电厂,这些低碳替代品提供了抵消大量排放到大气中的能力。今天,水电的灵活性和存储能力是应对气候变化不可或缺的一部分,因为它们与可变的可再生能源结合时可以帮助稳定能源生产,例如当由于缺乏阳光或风而无法使用太阳能和风能时。  

IHA 关于水电碳足迹的情况说明书 了解通过使用可再生水力发电而不是化石燃料,估计可以在全球范围内避免多少排放。  

水电中值排放强度与风能和太阳能等其他可再生能源相当。 对或错?

真的。任何能源的排放强度是指每生产单位能源所排放的温室气体量(主要以 gCO2-eq/kWh 表示)。使用 G-res 工具对近 500 个全球水电水库进行的研究betway必威手机客户端,水电的中值为 23 gCO2-eq/kWh,这与政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 估计的 24 克二氧化碳当量/千瓦时.

当我们将该值与其他能源进行比较时,只有核电和风电的平均生命周期温室气体排放强度低于水电,均约为 12 gCO2-eq/kWh。对于太阳能,该值为 48 gCO2-eq/kWh。对于天然气和煤炭,值为 490 和 820 gCO2-eq/kWh 分别。

当然,这只是一个中值。在一些罕见和极端的情况下,水电站水库已被证明会产生明显更高的排放量,而其他水电站的排放量接近于零或可以充当碳汇。

水电站不释放温室气体 (GHG) 排放. 对或错?

错误的。长期以来,人们认为内陆水域(换言之,河流、湖泊和人工水库)不会释放温室气体排放,而只是充当陆地和海洋之间输送碳的管道。

我们现在知道内陆水域实际上是 温室气体产生的来源.湖泊和河流排放的二氧化碳总量与海洋吸收的二氧化碳一样多。按平方米计算,湖泊的活跃度是海洋的 80 倍,是陆地景观的 30 倍。水库是人工湖,也是温室气体转化的源头。  

最新的知识表明,实际上,尽管普遍认为,水电站确实会排放温室气体。排放主要来自将有机物分解为温室气体的微生物过程。还应注意,水库中的碳处理可以通过两种方式进行,排放和吸收排放。这就解释了为什么在有限数量的情况下,水库可以充当 碳汇.

水电储存项目往往比径流式发电厂排放更多的排放物。 对或错?

真的。蓄水工程和径流工程的主要区别在于水库的创建。一个蓄水项目需要一个水库来储存水,以便在需要电力时使用,而一个利用河流自然流动产生能量的河流发电厂没有蓄水或蓄水最少。

水库建成后,陆地环境被淹没并转变为水生环境。这种洪水对系统的温室气体排放有多种影响。

首先,当新土地被淹没时,更多的碳(主要来自被淹没的土壤)可转化为温室气体排放。其次,随着水流变慢并开始在水库中积聚,水生细菌有更多时间将可用碳转化为温室气体排放。更多的碳和更多的时间等于更多的排放。

最后,水在水库中停留的时间越长(即它的停留时间),它就越倾向于在表面升温但在底部附近保持低温。这种温度梯度可以产生我们称之为 跃层 它充当小分子(如 CO2 和 CH4)的物理屏障。在温跃层上方,您将拥有充足的含氧水,其中碳可以与大气中的氧气混合以产生二氧化碳。在温跃层下方,您可以有一个缺氧环境(无氧),在那里碳转化为 CH4,并且由于它充当屏障,在储层较深部分产生的 CH4 会留在那里。因此,如果项目的取水口位于温跃层下方,CH4 将通过涡轮机向下游释放——我们称之为 脱气.  

脱气是与水库相关的四种排放途径之一。其他三个包括 CH4 鼓泡、CO2 扩散和 CH4 扩散。虽然径流式植物可能仍具有与不同途径相关的不同排放,但由于径流式植物在水中的停留时间较短且被蓄水的土地数量较少,这些排放量往往低于蓄水项目。

所有热带水库的排放量都很高。 对或错?

错误的。它是众所周知的并且 记录在案 由于年平均气温较高,热带地区的水库温室气体排放量往往较高。这创造了所有热带水库都有高排放的神话。  

温度只是影响水库碳足迹的众多因素之一。水在水库中停留的时间、淹没土壤中的碳含量以及水库浅水区的数量都会影响水电站水库的温室气体排放情况。  

例如,热带地区一个大型但非常深的水库产生大量能源,每单位产生的能源最有可能具有低碳足迹。  

清除蓄水区的植被显着减少了水库排放。对或错?

错误的。虽然大多数人认为被淹的树木和植被是蓄水区的主要碳来源,但事实并非如此。大多数碳实际上来自土壤,更具体地说是土壤的顶部 10 厘米。  

主要原因是来自地上生物量的碳比土壤中可用的碳更难被细菌分解。一个明显的例子是法属圭亚那的 Petit Saut 水库,那里被淹的树木在蓄水 30 年后仍在收获。有时,被淹没的森林甚至可以为水库中的鱼类提供重要的栖息地。

已记录清除植被以改善水库中的水质。但要使清算有效,则需要处理所有材料。这带来了自身的挑战,因为燃烧(最常考虑的选项)具有非常显着的影响,而出口生物质实际上并不可行,尤其是对于大型水库。  

现场采样是估算水电排放的唯一方法。对或错?

错误的。随着在 科学理解 以及与水库温室气体排放相关的数据可用性,我们现在拥有无需直接前往现场即可预测排放的知识。  

一个例子是 GHG Reservoir (G-res) 工具。这 G-res 工具 使用由该领域专家创建的概念框架,该框架将最新科学整合到在线界面中,以估算水库的温室气体排放量。此类工具可帮助水电公司和研究人员估算和报告水库的温室气体净排放量,而无需进行昂贵的现场采样活动。它们在预可行性阶段特别有价值,作为避免高排放项目的筛选工具。  

水电项目建成后,不可能减少水库排放。对或错?

错误的。尽管在项目的设计阶段实施碳减排措施更容易,但水电所有者可以通过一些创新的方式减少水库排放,即使在项目建成后也是如此。  

下面是几个例子:

  • 改变操作水平。 浅滩面积是影响水库温室气体排放的多重因素之一。更多的沿海等于更多的 CH4 生产,这等于更多的温室气体排放。在某些情况下,改变操作水平可以减少浅滩面积,从而减少水库的温室气体排放量。
  • 安装曝气装置.可以安装曝气装置以增加水中的溶解氧并减少下游释放的 CH4 量。
  • 在温跃层上方添加辅助摄入量.随着时间的推移,水电运营商通常需要翻新他们的资产。任何重大翻新项目都提供了在温跃层上方添加二次进水口(或多级进水口)的机会,以通过涡轮机循环含氧水并减少脱气量。
  • 将甲烷排放转化为能源。 A 研究性学习 探索了从水库中回收生物甲烷释放并将其转化为潜在能源的可能性。他们建议回收的甲烷可以直接泵送到大型消费中心,在当地储存并由燃气轮机燃烧以发电或净化以用于运输。该方法既减少了排放,又提供了额外的能源生产来源。  

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