Plotio Llwybr Natur Bositif I Ddyfodol Ynni Cynaliadwy

Mae Cynhadledd Newid Hinsawdd y Cenhedloedd Unedig (COP27), sydd i'w chynnal yn yr Aifft ym mis Tachwedd, yn canolbwyntio sylw ar y llwybrau sydd eu hangen i gyrraedd targedau hinsawdd byd-eang. Mae datgarboneiddio cyflym o economïau yn ganolog i sefydlogi'r hinsawdd, gan gynnwys cyflawni systemau pŵer sero net erbyn 2050. Ond gyda'r byd hefyd yn wynebu argyfwng natur/bioamrywiaeth ac yn ymdrechu i gyflawni set o nodau datblygu, rhaid i'r llwybrau hyn gynnwys eu heffaith ar cymunedau ac ecosystemau; dylai sefydlogi'r hinsawdd ymdrechu i fod yn gyson â chynnal systemau cynnal bywyd y Ddaear.

Mae nifer o'r rhagamcanion ar gyfer yr hyn sydd ei angen i gyflawni systemau pŵer yn gyson â'r 1.5° Mae targed hinsawdd C yn cynnwys dyblu gallu ynni dŵr byd-eang, fel y rhai o'r Asiantaeth Ynni Rhyngwladol (IEA) a'r Asiantaeth Ynni Adnewyddadwy Rhyngwladol (IRENA). Er bod hynny'n gynnydd cyfrannol llai nag ynni adnewyddadwy arall fel gwynt a solar ffotofoltäig, y rhagwelir y bydd yn cynyddu fwy nag ugain gwaith, mae dyblu capasiti ynni dŵr byd-eang serch hynny yn cynrychioli ehangiad dramatig o seilwaith mawr a fydd yn effeithio ar afonydd y byd - a'r amrywiol. buddion y maent yn eu darparu i gymdeithasau ac economïau o bysgodfeydd dŵr croyw sy'n bwydo cannoedd o filiynau i liniaru llifogydd a deltas sefydlog.

Dim ond traean o afonydd mwyaf y byd sy'n parhau i lifo'n rhydd – a byddai dyblu capasiti ynni dŵr byd-eang yn arwain at argaenu tua hanner y rheini, tra’n cynhyrchu llai na 2% o’r ynni adnewyddadwy sydd ei angen yn 2050.

Bydd bron pob prosiect ynni newydd, gan gynnwys gwynt a solar, yn achosi rhai effeithiau negyddol, ond bydd colledion o fath mawr o ecosystem—afonydd mawr sy’n llifo’n rhydd—ar y raddfa honno. yn cael cyfaddawdau mawr i bobl a natur ar lefel fyd-eang. Fel y cyfryw, mae ehangu ynni dŵr yn haeddu cynllunio a gwneud penderfyniadau arbennig o ofalus. Yma, rwy’n archwilio rhai materion mawr sy’n berthnasol ar gyfer gwerthuso ynni dŵr, gan gynnwys materion sy’n cael eu camddeall yn aml.

Tybir yn aml fod ynni dŵr bach yn gynaliadwy neu’n cael effaith isel, ond nid felly y mae yn aml. Nid yw ynni dŵr bach yn cael ei ddiffinio'n gyson (ee, mae rhai gwledydd yn dosbarthu 'pŵer dŵr bach' fel unrhyw beth hyd at 50 MW) ond yn aml caiff ei gategoreiddio fel prosiectau llai na 10 MW. Oherwydd y tybir yn aml y bydd prosiectau o'r maint hwnnw'n cael mân effeithiau ar yr amgylchedd, mae prosiectau ynni dŵr bach yn aml yn cael cymhellion neu gymorthdaliadau a/neu'n elwa ar adolygiad amgylcheddol cyfyngedig. Fodd bynnag, gall toreth o argaeau ynni dŵr bach achosi effeithiau cronnol sylweddol. Ymhellach, gall hyd yn oed prosiect bach mewn lleoliad arbennig o wael achosi effeithiau negyddol rhyfeddol o fawr.

Mae ynni dŵr rhediad yr afon hefyd yn aml yn cael ei gyflwyno fel un sydd ag effeithiau negyddol cyfyngedig, ond mae rhai o'r argaeau sydd â'r effeithiau mwyaf ar afonydd yn argaeau rhediad-o-afon. Nid yw argaeau rhediad afon yn storio dŵr am gyfnodau hir o amser; mae swm y dŵr sy'n llifo i mewn i'r prosiect yr un fath â'r swm sy'n llifo allan o'r prosiect - o leiaf yn ddyddiol. Fodd bynnag, gall prosiectau rhediad yr afon storio o fewn diwrnod pan fyddant yn gweithredu ar gyfer “dŵr brig,” gan storio dŵr trwy gydol y dydd a'i ryddhau yn ystod ychydig oriau o alw brig. Gall y dull gweithredu hwn achosi effeithiau negyddol mawr ar ecosystemau afonydd i lawr yr afon. Gan nad oes gan argaeau rhediad yr afon gronfeydd storio mawr, nid ydynt yn achosi rhai o'r effeithiau mawr ar bobl ac afonydd sy'n gysylltiedig â chronfeydd dŵr storio mawr, gan gynnwys dadleoli cymunedau ar raddfa fawr ac amhariadau ar batrymau llif afonydd tymhorol. Ond mae’r gwahaniaethau hyn yn rhy aml yn arwain at gyffredinoli mwy ysgubol nad yw prosiectau rhediad afonydd yn effeithio ar afonydd – neu hyd yn oed nad oes angen argae ar gyfer ynni dŵr rhediad yr afon. Er nad yw rhai prosiectau rhediad afon yn cynnwys argae ar draws y sianel gyfan, mae llawer o brosiectau rhediad afon mawr angen argae sy'n darnio sianel afon (gweler y llun isod). Daw'r cyffredinoli amhriodol hwn yn arbennig o broblematig pan fydd cynigwyr prosiect yn cyfeirio at ei statws rhediad afon fel llaw-fer am ddadlau na fydd yn cael fawr ddim effeithiau. Defnyddiwyd y “cyffredinoli brysiog” hwnnw gan gynigwyr Argae Xayaboury ar Afon Mekong, sy’n cael effeithiau mawr ar ymfudiad pysgod a dal gwaddod sydd ei angen ar y delta i lawr yr afon.

Er bod adolygiadau amgylcheddol o argaeau ynni dŵr yn aml yn canolbwyntio ar amodau lleol, gall effeithiau negyddol amlygu hyd yn oed gannoedd o gilometrau i ffwrdd o argae. Pan fydd argaeau ynni dŵr yn rhwystro symudiad pysgod mudol, gallant achosi effeithiau negyddol ar ecosystemau ar draws basn afon cyfan, i fyny'r afon ac i lawr yr afon o'r argae. Ac oherwydd bod pysgod mudol yn aml ymhlith y cyfranwyr pwysicaf at bysgodfeydd dŵr croyw, mae hyn yn golygu effeithiau negyddol ar bobl, hyd yn oed rhai a allai fyw cannoedd o gilometrau o safle argae. Mae argaeau ynni dŵr wedi bod yn brif gyfrannwr i golledion byd-eang dramatig o bysgod mudol, sydd wedi wedi gostwng 76% ers 1970, gydag enghreifftiau proffil uchel fel afonydd Columbia a Mekong. Ail effaith pellter hir yw gwaddod. Mae afon yn fwy na llif dŵr, mae hefyd yn llif gwaddod, fel silt a thywod. Mae afonydd yn dyddodi'r gwaddod hwn pan fyddant yn mynd i mewn i'r cefnfor, gan greu delta. Gall delta fod yn hynod gynhyrchiol - ar gyfer amaethyddiaeth a physgodfeydd - ac mae mwy na 500 miliwn o bobl bellach yn byw ar ddeltâu ledled y byd, gan gynnwys rhai'r Nîl, Ganges, Mekong a Yangtze. Fodd bynnag, pan fydd afon yn mynd i mewn i gronfa ddŵr, mae’r cerrynt yn arafu’n sylweddol, ac mae llawer o’r gwaddod yn gollwng ac yn “dal” y tu ôl i’r argae. Mae cronfeydd dŵr bellach yn dal tua chwarter y llif gwaddod blynyddol byd-eang—silt a thywod a fyddai fel arall yn helpu i gynnal deltas yn wyneb erydiad a chynnydd yn lefel y môr. Mae rhai deltas allweddol, fel y Nîl, bellach wedi colli mwy na 90% o'u cyflenwad gwaddod ac maent bellach yn suddo ac yn crebachu. Felly, gall argaeau ynni dŵr gael effeithiau mawr ar adnoddau allweddol ar draws basnau afonydd mawr, gan gynnwys cyflenwadau bwyd o bwysigrwydd byd-eang, ond, yn rhy aml, mae adolygiad amgylcheddol o brosiectau ynni dŵr yn canolbwyntio'n bennaf ar effeithiau lleol.

Anaml y mae llwybr pysgod o amgylch argaeau wedi lliniaru effeithiau negyddol argaeau ar bysgod mudol. Mae llwybr pysgod, fel ysgolion pysgod neu hyd yn oed codwyr, yn ofyniad lliniaru cyffredin ar gyfer argaeau. Datblygwyd llwybr pysgod yn wreiddiol ar afonydd a oedd â rhywogaethau pysgod pwerus yn nofio ac yn neidio, fel eogiaid, ond mae strwythurau tramwy bellach yn cael eu hychwanegu at argaeau ar afonydd trofannol mawr - fel y Mekong neu lednentydd i'r Amazon - er bod y data'n gyfyngedig iawn. neu enghreifftiau o sut mae llwybr pysgod yn gweithio yn yr afonydd hyn. A Adolygiad 2012 o'r holl astudiaethau a adolygwyd gan gymheiriaid ar berfformiad llwybrau pysgod wedi canfod bod llwybr pysgod yn gweithio'n llawer gwell i eog nag ar gyfer mathau eraill o bysgod; ar gyfartaledd, mae gan strwythurau gyfradd llwyddiant o 62% ar gyfer eogiaid yn nofio i fyny'r afon. Dichon fod y rhif hwnw yn ymddangos yn uchel, ond rhaid i'r rhan fwyaf o bysgod fordwyo i argaeau lluosog yn olynol ; hyd yn oed gyda chyfradd llwyddiant cymharol uchel o 62% ym mhob argae, byddai llai na chwarter yr eogiaid yn pasio tri argae yn llwyddiannus. Ar gyfer rhai nad ydynt yn eogiaid, y gyfradd llwyddiant oedd 21% - hyd yn oed gyda dim ond dwy argae, dim ond 4% o bysgod mudol fydd yn llwyddiannus (gweler isod). Ymhellach, mae angen mudo i lawr yr afon ar y rhan fwyaf o bysgod hefyd, o leiaf ar gyfer larfau neu bysgod ifanc, ac mae'r gyfradd tramwyo i lawr yr afon yn aml hyd yn oed yn is.

Nid ynni dŵr yw'r dechnoleg cynhyrchu adnewyddadwy cost isaf bellach. Yn ystod y degawdau diwethaf, mae cost gwynt wedi gostwng tua thraean a chost solar wedi gostwng 90% - ac mae'n debygol y bydd y gostyngiadau hyn mewn costau yn parhau. Yn y cyfamser, mae cost gyfartalog ynni dŵr wedi cynyddu rhywfaint dros y degawd diwethaf, fel bod gwynt ar y tir bellach wedi dod yn gost gyfartalog isaf ymhlith ynni adnewyddadwy. Er bod ei gost gyfartalog yn dal i fod ychydig yn uwch nag ynni dŵr, prosiectau solar nawr gosod y record yn gyson ar gyfer prosiect ynni cost isaf.

Mae gan ynni dŵr yr amlder uchaf o oedi a gorwario costau ymhlith prosiectau seilwaith mawr. Canfu astudiaeth gan EY fod 80 y cant o brosiectau ynni dŵr wedi profi gorwariant cost gyda gorwariant cyfartalog o 60 y cant. Roedd y ddwy gyfran hyn yr uchaf ymhlith y mathau o brosiectau seilwaith mawr yn eu hastudiaeth, gan gynnwys gweithfeydd ynni niwclear a ffosil, prosiectau dŵr a phrosiectau gwynt ar y môr. Canfu'r astudiaeth hefyd fod 60 y cant o brosiectau ynni dŵr wedi profi oedi gydag oedi cyfartalog o bron i dair blynedd, a dim ond prosiectau glo a oedd ag oedi cyfartalog ychydig yn hirach yn uwch na hynny.

Gall ynni dŵr ddarparu cynhyrchu neu storio ynni cadarn i gefnogi ynni adnewyddadwy amrywiol fel gwynt a solar….

Mae gwynt a solar eisoes yn brif ffurf ar gynhyrchu newydd bob blwyddyn ac mae rhagolygon yn rhagweld gridiau carbon isel lle mai gwynt a solar yw'r prif fathau o gynhyrchu. Ond bydd angen mwy na gwynt a solar ar gridiau sefydlog, bydd angen rhywfaint o gyfuniad o gynhyrchu cadarn arnynt hefyd a storfa a fydd yn cydbwyso gridiau yn ystod cyfnodau—o funudau i wythnosau—pan fydd yr adnoddau hynny ar gael yn gostwng. Mewn llawer o gridiau, mae ynni dŵr ymhlith y technolegau a all ddarparu ynni cadarn. Ar hyn o bryd, un math o ynni dŵr—pŵer dŵr storio pwmp (PSH)—yw’r ffurf amlycaf o storio ar raddfa cyfleustodau ar gridiau (tua 95%). Mewn prosiect PSH, mae dŵr yn cael ei bwmpio i fyny'r allt pan fydd digon o bŵer a'i storio mewn cronfa ddŵr uchaf. Pan fo angen pŵer, mae'r dŵr yn llifo yn ôl i lawr yr allt i'r gronfa ddŵr isaf, gan gynhyrchu trydan ar gyfer y grid.

…ond yn aml gellir darparu'r gwasanaethau hyn heb golli rhagor o afonydd sy'n llifo'n rhydd. Mae ymchwil sy’n canolbwyntio ar opsiynau ar gyfer ehangu’r grid wedi dangos y gall gwledydd yn aml fodloni’r galw am drydan yn y dyfodol gydag opsiynau carbon isel sy’n osgoi argaeau newydd ar afonydd sy’n llifo’n rhydd, naill ai drwy mwy o fuddsoddiad mewn gwynt a solar i gymryd lle ynni dŵr gydag effeithiau negyddol mawr neu drwodd lleoli ynni dŵr newydd yn ofalus sy'n osgoi datblygu argaeau ar afonydd mawr sy'n llifo'n rhydd neu mewn ardaloedd gwarchodedig. Ymhellach, gellir adeiladu dwy gronfa ddŵr prosiect storio pwmp mewn lleoliadau i ffwrdd o afonydd a beicio'r dŵr yn ôl ac ymlaen rhyngddynt. Mapiodd ymchwilwyr o Brifysgol Genedlaethol Awstralia 530,000 o leoliadau ledled y byd gyda'r dopograffeg briodol i gefnogi storfa bwmpio oddi ar y sianel, gyda dim ond cyfran fach sydd ei angen i ddarparu storfa ddigonol ar gyfer gridiau adnewyddadwy ledled y byd. Cronfeydd dŵr presennol neu nodweddion eraill megis pyllau glo segur gellir ei ddefnyddio hefyd mewn prosiectau storio pwmp.

Nid yw pob senario byd-eang sy'n gyson â thargedau hinsawdd yn cynnwys dyblu ynni dŵr. Er bod sawl sefydliad amlwg (ee, IEA ac IRENA) sy'n modelu sut y gall systemau pŵer yn y dyfodol fod yn gyson â thargedau hinsawdd yn cynnwys dyblu capasiti ynni dŵr byd-eang, nid yw pob senario o'r fath yn gwneud hynny. Er enghraifft, er bod modelau’r IEA ac IRENA yn cynnwys o leiaf 1200 GW o gapasiti ynni dŵr newydd erbyn 2050, ymhlith y senarios a ddefnyddir gan y Panel Rhynglywodraethol ar Newid yn yr Hinsawdd (IPCC) sy’n gyson â’r 1.5° Targed C, roedd tua chwarter ohonynt yn cynnwys llai na 500 GW o ynni dŵr newydd. Yn yr un modd, mae'r Model Un Hinsawdd Daear, hefyd yn gyson â'r 1.5° Targed C, yn cynnwys dim ond tua 300 GW o ynni dŵr newydd erbyn 2050.

Gall cynhyrchu ynni dŵr ehangu heb argaeau newydd Gall systemau pŵer ychwanegu cynhyrchu ynni dŵr heb ychwanegu argaeau ynni dŵr newydd mewn dwy brif ffordd: (1) ôl-osod prosiectau ynni dŵr presennol gyda thyrbinau modern ac offer arall; a (2) ychwanegu tyrbinau at argaeau di-bwer. A astudiaeth gan Adran Ynni yr UD Canfuwyd, gyda'r cymhellion ariannol cywir ar waith, y gallai'r ddau ddull hynny ychwanegu 11 GW o ynni dŵr at fflyd ynni dŵr yr Unol Daleithiau, sef cynnydd o 14% o'r capasiti heddiw. Pe bai potensial tebyg ar gael mewn gwledydd eraill ledled y byd, mae hynny'n cynrychioli mwy na hanner y capasiti ynni dŵr byd-eang ychwanegol sydd wedi'i gynnwys yn y Model Un Hinsawdd Daear erbyn 2050. Ymhellach, gallai ychwanegu prosiectau “solar nofiol” ar y cronfeydd dŵr y tu ôl i argaeau ynni dŵr, sy'n gorchuddio dim ond 10% o'u harwyneb, ychwanegu 4,000 GW o gapasiti newydd, sy'n gallu cynhyrchu tua dwywaith cymaint o bŵer ag sy'n cael ei gynhyrchu o bob ynni dŵr heddiw.

Mae ynni dŵr yn agored i newid yn yr hinsawdd, gan bwysleisio gwerth gridiau amrywiol. Roeddwn yn awdur arweiniol ar astudiaeth a ganfu, erbyn 2050, y bydd 61 y cant o’r holl argaeau ynni dŵr byd-eang mewn basnau gyda risg uchel iawn neu eithafol o sychder, llifogydd neu’r ddau. Erbyn 2050, bydd 1 o bob 5 o argaeau ynni dŵr presennol mewn ardaloedd risg uchel o lifogydd oherwydd newid yn yr hinsawdd, i fyny o 1 mewn 25 heddiw. A astudio yn Newid yn yr Hinsawdd Natur rhagfynegwyd y bydd hyd at dri chwarter y prosiectau ynni dŵr ledled y byd wedi lleihau cynhyrchiant oherwydd newidiadau yn yr hinsawdd mewn hydroleg erbyn canol y ganrif hon. Mae gwledydd sy’n ddibynnol iawn ar ynni dŵr yn agored i sychder ac, mewn llawer o ranbarthau, bydd y risg hon yn cynyddu. Er enghraifft, mae ynni dŵr yn darparu bron y cyfan o'r trydan ar gyfer Zambia a sychder 2016 yn ne Affrica achosi i gynhyrchu trydan cenedlaethol Zambia ostwng 40%, gan achosi aflonyddwch a cholledion economaidd aruthrol. Mae'r bregusrwydd hwn yn pwysleisio gwerth ffynonellau cynhyrchu amrywiol o fewn gridiau.

Nid yw ynni dŵr bob amser yn ddadleuol, gellir dod o hyd i dir cyffredin. Er bod sefydliadau cadwraeth a’r sector ynni dŵr yn aml wedi cael perthynas ddadleuol, gellir dod o hyd i dir cyffredin. Er enghraifft, yn yr Unol Daleithiau, ffurfiodd cynrychiolwyr y sector ynni dŵr, gan gynnwys y Gymdeithas Ynni Dŵr Genedlaethol (NHA), a sawl sefydliad cadwraeth “Deialog Anghyffredin ar gyfer Ynni Dŵr” (datgeliad llawn: cynrychiolais fy sefydliad, World Wildlife Fund-US, yn y ddeialog hon). Cytunodd y rhai a gymerodd ran yn y Deialog Anghyffredin fod gan ynni dŵr rôl allweddol mewn dyfodol ynni cynaliadwy ac y dylai diogelu ac adfer afonydd yn yr Unol Daleithiau fod yn flaenoriaeth. Roedd cyfranogwyr y Deialog Anghyffredin yn cefnogi deddfwriaeth a oedd yn gyson â’r weledigaeth a rennir honno ac roedd y Bil Seilwaith, a lofnodwyd yn gyfraith y llynedd, yn cynnwys US$2.3 biliwn ar gyfer cynyddu capasiti ynni dŵr heb ychwanegu argaeau newydd. (trwy ôl-ffitio a phweru argaeau nad ydynt yn cael eu pweru) ac ar gyfer symud argaeau sy'n heneiddio i adfer afonydd a gwella diogelwch y cyhoedd.