Hidroelektrik santralleri için adaptasyon seçenekleri

Hidroelektrik üretimi, tanımı gereği, suyun mevcudiyetine bağlıdır ve bu nedenle iklim değişikliğinin su havzaları üzerindeki etkilerinden, esas olarak iki (karşıt) yoldan etkilenir. İklim değişikliği su kıtlığına neden olabilir, bu da daha düşük nehir akışlarına ve barajlara daha düşük su birikimine ve dolayısıyla elektrik üretmek için türbinlerden veya nehir tesislerinden geçebilecek daha düşük miktarda suya yol açabilir. Tersine, iklim değişikliği aşırı yağış olaylarının sıklığını ve yoğunluğunu artırabilir ve kar erimesini hızlandırarak sel riskinin artmasına neden olabilir. AB'deki bazı yerler su kıtlığı sorunlarına ve diğerleri ani su bolluğuna daha yatkın olacaktır: Tipik olarak kuraklıkların kuzey Avrupa dışındaki çoğu bölgede ciddi bir tehdit olması beklenmektedir ve şu anda yüzyılda bir görülen seller tüm büyük Avrupa nehir havzalarında daha sık olacaktır (AÇA,2016). Bununla birlikte, her iki fenomen de değişen bir iklimde değişen frekanslarla tüm Avrupa'da ortaya çıkabilir.

Avrupa'da beklenen hidro-meteorolojik değişikliklerin bu değişkenliği, burada tartışılan ilk adaptasyon seçeneğinin gerekçesidir. İklim değişikliğine uyum perspektifinde, hidroelektrik santrallerini işleten kamu hizmetlerinin, her bir tesisin faaliyet göstereceği gelecekteki koşullar hakkında ayrıntılı bir anlayış elde etmesi çok önemlidir. İklim değişikliği, su çemberinin mevsimsel olarak değişmesine, suyun normalden daha kıt olacağı daha uzun kuru büyülere, ilkbaharda dağ yamaçlarında karların daha erken çözülmesine ve dolayısıyla büyük eriyen su girişlerinin daha erken ortaya çıkmasına ve buzulların hızlandırılmış erimesine neden olacaktır. su mevcudiyetinde ilk artış ve ardından su mevcudiyetinin kötüleşmesi. Yukarı akış kontrol altyapılarının yokluğunda, erken ve daha bol bahar akışları, elektrik üretimi ve talep arasında bir uyumsuzluğa neden olarak, nehirden akan tesisler için sorunlu olabilir.

Tüm bu fenomenler hidroelektrik santrallerinin planlanmasında kapsamlı bir revizyon gerektirecektir. işletme, bakım ve muhtemelen iklim geçirmezlik mühendisliği müdahaleleri. Ayrıca, su kıtlığı dönemlerinde rakip kullanımlar için ortak çözümler bulmak için, gerçek ihtiyaçların ve elektrik hizmetlerinin yanı sıra çeşitli kullanıcıların taleplerinin olası zamanlamasının ölçülmesine yardımcı olarak doğru senaryolar anahtar olacaktır: çiftçiler, balıkçılık, konut kullanımı, su taşımacılığı, rekreasyon vb. Bu nedenle, ilk adaptasyon seçeneği, her bir baraj alanı ve ait oldukları nehir havzası için yüksek çözünürlüklü iklimsel ve hidro-meteorolojik senaryolar oluşturmaktır., elektrik hizmetleri yönetimi ve havzadaki diğer tüm kullanıcılar tarafından kolayca erişilebilecek ve anlaşılabilecek şekilde. Bu amaçla, ilgili göstergelerin erişilebilir bir formatta doğru projeksiyonlarını sağlamak için belirli iklim hizmetleri tasarlanabilir.

Bazı durumlarda, öngörülen iklim koşulları, planlanan faaliyetlerin revizyonunun yeterli olmayabileceğini ve altyapı adaptasyonunun uygun olabileceğini düşündürebilir. Bu, özellikle aşırı yağış olaylarının artmasının beklendiği ve baraj alanlarında taşkınların artmasına neden olan durumdur. Baraj taşkınlarının olumsuz etkileri arasında aşırı yükleme, kesintiler, ekipmana verilen hasar ve olumsuz aşağı yöndeki etkiler bulunur. Sel nedeniyle ani su bolluğu, tesise ve aşağı akış ekosistemlerine ve insan altyapılarına ve faaliyetlerine verilen zararları en aza indirmek için güvenli bir şekilde boşaltılmalıdır. Aşırı yağış olayları, heyelanlar veya aşırı siltleme gibi hidro-meteorolojik etkileri de tetikleyebilir, bu da bir rezervuar içindeki su için mevcut hacmi azaltabilir ve / veya su tahliye sistemini tıkayabilir.

Baraj dökülmelerini yönetmek için uygulanabilecek, temel olarak dökülme yollarına, kapılı sistemlere ve sigorta fişlerine ayrılabilen bir dizi mühendislik seçeneği vardır.

Dökülme yolları, istenen çıkış hacimlerini sağlarken boşaltılan suyun enerjisini güvenli bir şekilde dağıtmayı amaçlayan çeşitli tasarım şekillerine sahip olabilir. Barajdaki su belirli bir seviyeye ulaştığında otomatik olarak çalışabilir veya su akışını dökülme yoluna yönlendiren kapılar ile birleştirilebilir. Tasarım şekilleri arasında oluk dökülme yolları, basamaklı dökülme yolları, çan ağızlı dökülme yolları, sifon dökülme yolları, ogee tepeleri, yan kanallar, labirent dökülme yolları ve piyano anahtarları (PKW) bulunur. Bir barajın teknik özellikleri ve çevredeki alanın orografisi ve hidrolojisi, belirli dökülme yolu tiplerinin barajla uyumluluğunu belirler: Bu, tüm döküntü sistemlerinin tüm barajlarla uyumlu olmadığı anlamına gelir.

Kapılı sistemler, baraj duvarı boyunca veya çan ağzı dökülme yollarının etrafına monte edilmiş, rezervuarın su seviyesini yönetmek ve özellikle de sel durumunda aşırı su hacmini serbest bırakmak için açılabilen bir dizi kapıdır. Yine, boşaltılan suyun kinetik enerjisini güvenli bir şekilde dağıtmak için dökülme yolları ile birleştirilebilirler. Akış yönetimi için mevcut birçok barajda yer almaktadırlar. Aşırı taşkın nedeniyle doygunluk durumlarında kapılı sistemler arızalanabilir.

Sigorta fişleri, önceden belirlenmiş sel koşullarında yıkanmak üzere tasarlanmış bir toprak barajının aşınabilir bölümleridir. Temel olarak taşmayı emen ve yavaşlatan tamponlar gibi davranırlar ve feda edilebilirler çünkü onları yeniden inşa etme maliyeti, ana baraj hasar görürse sürdürülmesi gereken maliyetlerin sadece küçük bir kısmıdır. Sadece sahanın uygun coğrafi ve jeolojik özelliklerinin ve uyumlu aşağı akış koşullarının varlığında monte edilebilirler (örneğin, fazla suyu boşaltmak için rezervuarın kenarı boyunca ana barajdan makul bir mesafede bir eyer; erozyona dayanmak için fiş için sağlam bir kaya temeli; aşağı akış yapılarını korumak için taşmayı fişten ana nehre güvenli bir şekilde yönlendiren bir kanal).

Genellikle, dökülme yollarının ve kapı sistemlerinin montajı sadece baraj yapım aşamasında gerçekleşebilir, bu nedenle güçlendirme genellikle bir seçenek değildir. Bu, sigorta fişleri ve PKW sistemleri için geçerli değildir. Fransız hidroelektrik santralleri için sel riski yönetimi üzerine bir Climate-ADAPT vaka çalışması, PKW'lerin artılarını ve eksilerini tartışıyor. PKW'lar, mevcut barajlarda güçlendirme olarak kurulumun fizibilitesi ve maksimum kapasite sınırları ile sınırlandırılmadan serbest akışlı bir dökülme yolu sağlamaları, böylece yüksek akış seviyeleriyle başa çıkabilmeleri ve kapılı sistemlerden daha güvenli koşullarda çalışabilmeleri gibi geleneksel dökülme yollarına ve kapılı sistemlere kıyasla bazı açık avantajlara sahiptir. ve insan müdahalesi gerektirmeyen tamamen otomatik bir şekilde.

Aşırı bir altyapı adaptasyon seçeneği, daha büyük barajlar inşa ederek tesis kapasitesinin genişletilmesidir. Bu, yakın gelecekte su akışında büyük bir artışın gerçekleşmesinin beklendiği ve yatırım maliyetlerinin geri kazanılmasına izin verecek kadar uzun olduğu belirli durumlarda mantıklı olabilir. İzlanda'dan bir vaka çalışmasında olduğu gibi, büyük buzulların erimesinin beklendiği durum bu olabilir. Bununla birlikte, bu seçeneğin AB'ye uygulanabilirliği, çok farklı hidro-meteorolojik ve buzulolojik koşullar nedeniyle muhtemelen çok sınırlıdır.