Авторы исследования рассмотрели 351 предлагаемый гидроэнергетический проект в бассейне Амазонки. Их результаты свидетельствуют о том, что гидрологические сдвиги к середине века приведут к сокращению выработки гидроэнергии во многих местах. Поскольку сток рек становится все более изменчивым, а выработка гидроэнергии снижается, ожидается, что альтернативные источники энергии, такие как солнечная энергия и ветер, станут еще более важными.

Соавтор Стивен Гамильтон, специалист по экосистемным исследованиям из Института изучения экосистем Кэри, объясняет: "Гидроэнергетические проекты в бассейне Амазонки рассчитаны на работу в режимах стока, основанных на исторических уровнях рек. Изменение климата нарушает эти закономерности, а это означает, что многие существующие и предлагаемые проекты вряд ли будут столь же эффективными в будущих условиях".

Используя несколько сценариев изменения климата, определенных МГЭИК, команда смоделировала изменения осадков и речного стока в континентальном масштабе, чтобы увидеть, где и как производство гидроэнергии, вероятно, изменится. Они также оценили изменения в затратах на энергию, сравнив затраты на гидроэнергетику с солнечной и ветровой энергией в регионе Амазонки.

Изменения в осадках и стоке в масштабе континента, которые влияют на речной сток, были оценены с использованием моделей общей циркуляции, которые используют климатические данные для прогнозирования будущих тенденций осадков. Входные данные включают информацию о температуре воздуха, влажности, скорости ветра, солнечной радиации, давлении и осадках. Выходная мощность на предлагаемых участках плотин оценивалась с использованием информации о максимальных и минимальных речных стоках на каждом участке как в текущих, так и в будущих климатических условиях.

"Выровненная стоимость энергии" (LCOE) - цена за единицу энергии, необходимая для безубыточности проекта по производству энергии, - использовалась для определения того, как изменение климата повлияет на стоимость энергии и осуществимость проекта. LCOE учитывает затраты на строительство, эксплуатацию и техническое обслуживание предлагаемых энергетических установок. Команда выполнила прогнозы по текущему, промежуточному и наихудшему сценариям изменения климата. Они также сравнили прогнозируемые затраты на гидроэнергетику с затратами на реализацию проектов ветровой или солнечной энергетики.

Они обнаружили, что к середине века речной сток на предполагаемых участках плотин по всему бассейну Амазонки, по прогнозам, сократится в целом на 13-20% при значительной региональной изменчивости. Снижение на востоке (бразильская Амазонка) колеблется в пределах 18-23%. На западе (андские страны Амазонки), где количество осадков, вероятно, увеличится, стоки могут увеличиться на 1,5-2,5%. Прогнозируется, что выработка энергии будет отражать эти изменения в речном стоке. Все более изменчивые потоки в бразильских притоках Амазонки означают, что этот регион, вероятно, пострадает наиболее серьезно.

Ведущий автор Рафаэль Алмейда, аспирант Корнеллского университета, который ранее был приглашенным аспирантом в Cary, объясняет: "Плотины гидроэлектростанций в русле реки спроектированы для работы в определенном диапазоне потоков. Слишком низкие потоки не будут генерировать энергию, а слишком высокие потоки должны быть "разлиты", вызывая проблемы, а не генерируя дополнительную мощность. Поскольку бразильская Амазонка испытывает большую изменчивость осадков, с более высокими "максимумами", более низкими "минимумами" и меньшим количеством периодов оптимального стока, это будет означать, что предлагаемые гидроэлектростанции будут работать на полную мощность реже".

В регионах, где, по прогнозам, производство гидроэнергии сократится, затраты на энергию возрастут - в некоторых районах резко. В Бразилии выровненная стоимость энергии для предлагаемых плотин может подскочить на 52-105%.

Алмейда говорит: "Мы ожидали увидеть снижение конкурентоспособности гидроэнергетики Амазонки из-за изменения климата, но прогнозируемые масштабы ошеломляют. Рассматривая предлагаемые для Бразилии плотины, можно сказать, что стоимость, по которой потребуется продавать электроэнергию для полной окупаемости капитальных вложений, может более чем удвоиться для четверти предлагаемых объектов".

Гамильтон говорит: "Планирование и строительство гидроэлектростанций занимает много времени. Многие из предложенных проектов, если они будут завершены, появятся в сети ближе к середине века. К тому времени, когда эти плотины будут построены, многие из них не будут такими надежными или экономически эффективными, как ожидалось, из-за изменения климата. Между тем, ожидается, что солнечная и ветровая энергетика станут более экономически конкурентоспособной, обеспечивая большую безопасность при меньших экологических затратах, чем гидроэнергетика. Плотины блокируют миграцию рыбы, затопляют среду выше по течению и изменяют структуру речного стока ниже по течению, что приводит к серьезным экологическим и социальным последствиям.

Гидроэнергетика должна быть спроектирована таким образом, чтобы работать совместно с альтернативными источниками энергии, такими как солнце и ветер, чтобы периоды низкого речного стока не нарушали работу электрических сетей, которые обеспечивают жизненно важной энергией города и промышленные предприятия. Новые гидроэнергетические объекты должны быть тщательно расположены в местах с более надежными потоками и спроектированы для работы в более широком диапазоне потоков, чем показывает исторический опыт".

Алмейда заключает: "Специалисты по энергетическому планированию должны сосредоточиться на устойчивости к изменению климата. В Бразилии, например, проживает более 200 миллионов человек, и гидроэнергетика является доминирующим источником энергии. В этом году запасы бразильских гидроэлектростанций находятся на рекордно низком уровне из-за сильной засухи; в результате Бразилии, возможно, придется начать нормирование электроэнергии. Обеспечение энергетической безопасности в будущем потребует диверсификации источников энергии, включая солнечную и ветровую, и адаптации планов гидроэнергетики к будущим, а не историческим речным потокам".