Hidroelektrinių pritaikymo galimybės

Hidroenergijos gamyba iš esmės priklauso nuo vandens prieinamumo, todėl jai daro poveikį klimato kaitos poveikis vandens baseinams, daugiausia dviem (priešingais) būdais. Dėl klimato kaitos gali pritrūkti vandens, todėl gali sumažėti upių srautai ir vandens kaupimasis užtvankose, taigi ir vandens kiekis, kuris gali tekėti per turbinas arba upių jėgaines elektros energijai gaminti. Priešingai, dėl klimato kaitos gali padažnėti ir suintensyvėti ekstremalūs krituliai ir paspartėti sniego tirpsmas, todėl gali padidėti potvynių rizika. Kai kuriose ES vietovėse vandens trūkumo problemos bus opesnės, o kitose – atsiras staigi vandens gausa: paprastai sausros kelia didelę grėsmę daugumoje regionų, išskyrus Šiaurės Europą, o dabar kartą per šimtmetį pasitaikantys potvyniai bus dažnesni visuose pagrindiniuose Europos upių baseinuose (EAA,2016). Tačiau šie du reiškiniai gali pasireikšti visoje Europoje, o kintant klimatui jų dažnumas gali kisti.

Šis numatomų hidrometeorologinių pokyčių visoje Europoje kintamumas yra čia aptartos pirmosios prisitaikymo galimybės pagrindas. Prisitaikymo prie klimato kaitos požiūriu labai svarbu, kad komunalinės įmonės, eksploatuojančios hidroelektrines, išsamiai suprastų būsimas sąlygas, kuriomis kiekviena elektrinė veiks. Klimato kaita lems sezoninius vandens rato svyravimus, ilgesnius sausus burtus, kurių metu vandens trūks mažiau nei įprastai, ankstyvą sniego tirpimą kalnų šlaituose pavasarį ir todėl ankstyvą didelių tirpstančio vandens srautų atsiradimą, taip pat pagreitintą ledynų tirpimą, dėl kurio iš pradžių padidės vandens prieinamumas, o vėliau pablogės vandens prieinamumas. Nesant srautų valdymo pradinės grandies infrastruktūrų, ankstyvi ir gausesni šaltinių srautai gali kelti problemų upių vagose veikiančioms jėgainėms, nes gali atsirasti elektros energijos gamybos ir paklausos neatitikimas.

Dėl visų šių reiškinių reikės nuodugniai peržiūrėti hidroelektrinių eksploatavimo, techninės priežiūros ir galbūt atsparumo klimato kaitai didinimo inžinerinių intervencijų planavimą. Be to, tikslūs scenarijai bus labai svarbūs siekiant rasti bendrus sprendimus konkuruojantiems naudojimo būdams vandens trūkumo laikotarpiais, padedant įvertinti faktinius poreikius ir tikėtiną įvairių naudotojų, ne tik elektros energijos įmonių, poreikių laiką: ūkininkai, žuvininkystė, naudojimasis gyvenamosiomis patalpomis, vandens transportas, poilsis ir t. t. Taigi pirmoji prisitaikymo galimybė yra parengti didelės skiriamosios gebos klimato ir hidrometeorologinius scenarijus kiekvienai užtvankos vietai ir upės baseinui, kuriam jie priklauso, taip, kad jie būtų lengvai prieinami ir suprantami elektros energijos įmonių vadovybei ir visiems kitiems baseino naudotojams. Šiuo tikslu gali būti sukurtos konkrečios su klimatu susijusios paslaugos, kad būtų galima prieinama forma pateikti tikslias atitinkamų rodiklių prognozes.

Kai kuriais atvejais numatomos klimato sąlygos gali reikšti, kad planuojamos veiklos peržiūros gali nepakakti ir kad infrastruktūros pritaikymas gali būti tinkamas. Tai ypač pasakytina apie tuos atvejus, kai numatoma, kad daugės ekstremalių kritulių, dėl kurių užtvankų vietose kils daugiau potvynių. Neigiamas užtvankų užtvindymo poveikis apima perpildymą, atjungimus, įrangos sugadinimą ir neigiamą poveikį tolesniems naudotojams. Staigus vandens perteklius dėl potvynių turi būti saugiai išleidžiamas, kad būtų kuo labiau sumažinta žala įrenginiui ir pasroviui esančioms ekosistemoms bei žmonių infrastruktūrai ir veiklai. Ekstremalūs krituliai taip pat gali sukelti hidrometeorologinį poveikį, pvz., nuošliaužas ar pernelyg didelį dumblą, dėl kurio gali sumažėti rezervuare esančio vandens kiekis ir (arba) užkimšti vandens išleidimo sistemą.

Yra keletas inžinerinių variantų, kurie gali būti taikomi užtvankos išsiliejimui valdyti, kurie iš esmės gali būti suskirstyti į išsiliejimus, uždaras sistemas ir saugiklių kištukus.

Išsiliejimo takai gali būti įvairių konstrukcinių formų, kuriomis siekiama saugiai išsklaidyti išleidžiamo vandens energiją, kartu užtikrinant norimą nuotėkio tūrį. Jie gali veikti automatiškai, kai vanduo užtvankoje pasiekia tam tikrą lygį, arba gali būti sujungti su vartais, kurie nukreipia vandens srautą į išsiliejimą. Dizaino formos apima latakų išsiliejimo takus, pakopinius išsiliejimo takus, varpo ir burnos išsiliejimo takus, sifono išsiliejimo takus, ogee keteras, šoninius kanalus, labirinto išsiliejimo takus ir fortepijono raktų slenksčius (PKW). Konkrečių išsiliejimo kelių tipų suderinamumą su užtvanka lemia užtvankos techninės savybės ir aplinkinės teritorijos orografija bei hidrologija: tai reiškia, kad ne visos išsiliejimo sistemos yra suderinamos su visomis užtvankomis.

Vamzdinės sistemos – tai prie užtvankos sienos arba aplink varpo žiočių išsiliejimo kanalus įrengti vartai, kuriuos galima atidaryti siekiant valdyti rezervuaro vandens lygį ir visų pirma išleisti pasroviui vandens perteklių užtvindymo atveju. Vėlgi, jie gali būti sujungti su išsiliejimais, kad saugiai išsklaidytų išleidžiamo vandens kinetinę energiją. Jie įrengti daugelyje esamų užtvankų, skirtų srautams valdyti. Prisotintos sistemos gali sugesti dėl per didelio potvynio.

Saugiklių kaiščiai yra ardomos žemės užtvankos dalys, skirtos išplauti iš anksto nustatytomis užtvindymo sąlygomis. Iš esmės jie veikia kaip buferiai, kurie sugeria ir sulėtina perpildymą ir gali būti paaukoti, nes jų atstatymo išlaidos yra tik nedidelė išlaidų dalis, kurią reikėtų išlaikyti, jei būtų pažeista pagrindinė užtvanka. Jie gali būti įrengiami tik esant tinkamoms geografinėms ir geologinėms vietos ypatybėms ir suderinamoms pasroviui esančioms sąlygoms (pvz., balnelis tinkamu atstumu nuo pagrindinės užtvankos išilgai rezervuaro krašto, kad būtų išleistas perteklinis vanduo; tvirtas akmens pagrindas kištukui, kad atlaikytų eroziją; kanalas perpildymui nuo kištuko saugiai nukreipti į pagrindinę upę, kad būtų apsaugoti pasroviui esantys statiniai).

Paprastai išsiliejimo takai ir vartų sistemos gali būti įrengiami tik užtvankos statybos etape, todėl modifikavimas paprastai nėra išeitis. Tai netaikoma saugiklių kištukams ir PKW sistemoms. „Climate-ADAPT“ atvejo tyrime dėl potvynių rizikos valdymo Prancūzijos hidroelektrinėse aptariami PKW privalumai ir trūkumai. PKW turi tam tikrų akivaizdžių pranašumų, palyginti su tradiciniais išsiliejimo kanalais ir uždaromis sistemomis, pavyzdžiui, galimybė įrengti juos kaip modifikuotus įrenginius esamose užtvankose, taip pat tai, kad jie užtikrina laisvą išsiliejimą, nevaržomi didžiausių pajėgumų apribojimų, todėl gali susidoroti su dideliu srautu ir dirbti saugesnėmis sąlygomis nei uždarose sistemose, ir visiškai automatiniu būdu, kuriam nereikia žmogaus įsikišimo.

Ekstremalus infrastruktūros pritaikymo variantas yra augalų pajėgumų didinimas statant didesnes užtvankas. Tai gali būti prasminga tam tikromis aplinkybėmis, kai numatoma, kad artimiausioje ateityje vandens nuotėkis labai padidės ir bus pakankamai ilgas, kad būtų galima susigrąžinti investicines išlaidas. Taip gali būti tuo atveju, kai tikimasi didelių ledynų tirpimo, kaip Islandijos atvejo tyrime. Tačiau šios galimybės taikymas ES tikriausiai yra labai ribotas dėl labai skirtingų hidrometeorologinių ir glaciologinių sąlygų.