مقاله نیروگاه آبی و اثرات زیست محیطی آن



مقاله:
نیروگاه آبی و اثرات زیست محیطی آن

فهرست:
مقدمه
چرا تولید برق از سدها برای آمریکا،اهمیت دارد؟
وضعیت منابع ملی انرژی برق آبی به چه صورت است ؟
کاهش جمعیت ماهیان آزاد در منطقه
اگر نیروگاه متوقف شود، به چه صورت جایگزینی انجام خواهد شد؟
علاوه بر تولید تمیز برق ، دیگر منافع نیروگاههای آبی چیست ؟
اثرات منفی ناشی از پروژه های نیروگاههای آبی چیست ؟
راه حلهای دیگر چیست ؟
منبع

منابع:

www.ewa.ir

www.ferc.com

مقدمه:
این نوشتار مصاحبه ای است با مایک و کوتانت از بخش علوم زیست محیطی آزمایشگاههای ملی (ORNL) آمریکا. این دو در پی یافتن مسائل مربوط به گسترش منابع برق تولیدی از نیروگاه های آبی (برق آبی ) هستند. این آزمایشگاهها انجام ارزیابی و مطالعات دیگر را به همراه صدور مجوز برای طرحهای نیروگاههای آبی در کمیسیون فدرال قانونگذاری انرژی (FERC)، بر عهده دارند. به علاوه آنها در زمینه روشهای اجتناب یاکاهش اثرات زیست محیطی این طرحها، تحقیقاتی را برای وزارت انرژی آمریکا و برخی دیگر از مراکز انجام داده و به آژانسهای دولتی و فدرال و نیز بخش خصوصی ، مشاوره می دهند. مایک مسوول گروه Hydrosystems در بخش مطالعات اکوسیستمها و مدیر برنامه طرحهای FERC در بخش انرژی و >کوتانت < نیز یک اکولوژیست در بخش علوم زیست محیطی است .* چرا تولید برق از سدها برای آمریکا،اهمیت دارد؟
ـ مایک : در حال حاضر انرژی موجود در آب جاری ، سهل الوصول ترین ، تجدیدشونده ترین و تمیزترین منبعی است که برای تولید برق در کشور در اختیار است .این منبع در بیشتر مناطق کشور که دارای بارندگی زیاد بوده و یا در مناطق کوهستانی ،قابل دسترسی است . ذکر این نکته ضروری است که انرژی برق آبی مهمترین منبع تجدیدپذیر انرژی برای آمریکا بوده و نسبت به انرژی زمین گرمایی ، زیست توده (Biomass)، انرژی خورشیدی و باد قابل اعتمادتر، کاراتر و ارزانتر است . تمیزترین منبع نیز از آن جهت است که فاقد انتشاردی اکسید کربن ، دی اکسید گوگرد، اکسیدهای نیتروژن یا هرگونه آلودگی هواست . به علاوه زائدات جامد یا مایع نیز تولید نمی کند.
انرژی برق آبی ارزانترین منبع برق درآمریکاست . هر کیلووات ساعت برق تولیدی به این روش فقط نیازمند 0/6 سنت هزینه برای راهبری ، تعمیر و نگهداری است و این درحالی است که این هزینه برای نیروگاههای اتمی و زغال سنگی به ترتیب 2/2 و1/2سنت به ازای هر کیلووات ساعت است . درمنطقه ما یعنی دره تنسی ، نرخ برق پایین بوده و دلیل اصلی آن نیز وجود سهم زیاد برق حاصل از سدهاست .
در حال حاضر انرژی برق آبی از اجزای اصلی بیشتر سیستمهای تولید برق جهان است . این انرژی یک پنجم از انرژی مصرفی در کل جهان را تامین کرده و بعد از انرژی فسیلی در رتبه دوم منابع تولید برق است . در آمریکا قبلا این انرژی تامین 14 درصد ازمصرف برق را بر عهده داشت و در حال حاضرتامین کننده 10 درصد برق کشور است .نیروگاههای آبی آمریکا سالانه معادل 500میلیون بشکه نفت ، انرژی تولید می کنند. البته سهم این انرژی در مناطق مختلف کشور،تفاوت دارد مثلا در ایالتهای اطراف کوه Rocky این انرژی تامین کننده 14 درصد برق است و در Pacific Coast این رقم به 63 درصدمی رسد. در Northwest Pacific که شدیدا متکی به انرژی برق آبی است حدودا دو سوم برق مصرفی از 58 سد بزرگ و کوچک تامین می شود.
* وضعیت منابع ملی انرژی برق آبی به چه صورت است ؟
ـ مایک : تقریبا نیمی از پروژه های نیروگاه آبی آمریکا به صورت فدرال و نیمی به صورت غیر فدرال است . پروژه های غیر فدرال ازکمیسیون فدرال قانونگذاری انرژی (FERC)موافقتنامه های 50 ساله دریافت می کنند که باید هر دوره تجدید شود. برای مثال تعدادی از 156 پروژه تولید انرژی برق آبی که در سال 1943 ساخته شده باید پیش از تجدیدموافقتنامه ، اصلاحاتی را برای دستیابی به استانداردها انجام می دادند. گاهی نیز برای حفاظت از محیط زیست باید این اصلاحات انجام شوند که در این مورد

می توان به کاهش جمعیت ماهیان آزاد در منطقه
Pacific Northwest اشاره کرد. در بعضی مواردبه جای تجدید موافقتنامه ، این کمیسیون ممکن است تصمیم بگیرد که سد را حذف کرده و برای کمک به مهاجرت ماهیان آزاد،جریان آزاد رودخانه را حفظ کند. این تصمیمات می تواند منجر به کاهش تولیدبرق و افزایش حدود هشت درصدی در نرخ برق برای مصرف کنندگان این منطقه شود.
طبق قرارداد منعقده میان ما و وزارت انرژی آمریکا و کمیسیون مذبور،آزمایشگاههای ORNL ارایه دهنده مشاوره در زمینه اصلاحاتی هستند که نیروگاههای آبی برای اخذ موافقتنامه باید به مورد اجرا بگذارند. این آزمایشگاهها از توسعه نیروگاههایی که همخوان با محیط زیست باشند، حمایت می کنند.
* اگر نیروگاه متوقف شود، به چه صورت جایگزینی انجام خواهد شد؟
ـ مایک : احتمالا در مناطقی از آمریکا که ازانرژی برق آبی برای زمانهای اوج مصرف استفاده می کنند، اثرات حذف تولید برق (طی اخذ مواد موافقتنامه مجدد) شدیدتر از مناطق دیگر است . در این سدها مقدار زیادی آب ذخیره می شود تا هنگام اوج مصرف ، سریعا توربینها را به جریان اندازد. ایجاد نوسانات سطح آب رودخانه هنگام این عملیات ، اثرات نامطلوب زیست محیطی و اجتماعی درپی دارد. باتوجه به حساسیت کنونی نسبت به مسائل زیست محیطی ، چنین پروژه هایی مجاز به ادامه این عملیات نیستند. برای رفع مشکلات در دوره های اوج مصرف ، می توان ازنیروگاه توربین گازی ، نیروگاه زغال سنگی یا برنامه های ذخیره سازی و تشویق به منظورمصرف کمتر انرژی استفاده کرد.
ـ کوتانت : باید توجه داشت که اگر قسمتی ازظرفیت برق آبی کاهش یابد، دیگرقسمتهای شبکه برق می توانند آن را تامین کنند. به همین دلیل است که کانادایی ها درمورد فروش انرژی برق آبی به آمریکا نگران هستند. قابل ذکر است که بزرگترین منبع خارجی برق برای آمریکا، شرکت Qubec Hydroاست که برق بسیار زیادی رابه New England و شهر نیویورک می فروشد.هر چند Pacific Northwestمی تواند برق بیشتری وارد کند ولی این موضوع ، مساله موازنه پرداختها را بغرنج تر می کند. باید گفت که پروژه های بزرگ تولید انرژی برق آبی کانادا، دارای اثرات زیست محیطی شدیدی است .

* علاوه بر تولید تمیز برق ، دیگر منافع نیروگاههای آبی چیست ؟
ـ مایک : مخازن پشت این گونه سدها دارای ارزش تفریحی است چون می توان از آنجابرای ماهیگیری ، قایقرانی ، اسکی روی آب وشنا استفاده کرد. آنجا می تواند سکونتگاه مناسبی برای ماهی ، پلیکان ، غاز، عقاب وعقاب دریایی باشد. به علاوه برای تامین آب نیز مخزن مناسبی بوده و می تواند هنگام سیل به کنترل آن کمک کرده و فرسایش خاک را به حداقل برساند. معمولا با گسترش این سدها و نیروگاهها، فرصتهای تفریحی نیز بیشتر می شود.
* اثرات منفی ناشی از پروژه های نیروگاههای آبی چیست ؟
ـ کوتانت : از آنجا که بیشتر پروژه های نیروگاههای آبی دارای سد است ، سکونتگاه رودخانه با یک سکونتگاه دریاچه ای جایگزین می شود. بنابراین سکونتگاه حیات وحش خشکی و سکونتگاه ارگانیزمهای آب رودخانه یا نابود شده و یا به صورت یک مخزن در آمده که ارگانیزمهای خاص خود رادارد. در ایالت تنسی می توان به Little Tennessee RiverوTellico Lake اشاره کرد. بزرگترین مساله در منطقه Northwestمسدود شدن حرکت رو به پایین و رو به بالای ماهیان است . ماهیان آزاد بایدبتوانند برای تولید مثل از اقیانوس به بالادست یعنی مناطق تخم ریزی مهاجرت کنند.وجود سدها حتی با ساخت پلکان برای کمک به بالا رفتن ماهیان نیز باعث تغییر الگوی مهاجرت این ماهیان می شود. تعداد گونه های Chinook ,Sockeye ,Coho که روزگاری درمنطقه Northwest بسیار زیاد بود، یا در لیست گونه های در معرض خطر بوده و یا به زودی در این لیست قرار خواهد گرفت . به دلیل وجود نیروگاههای آبی ، این گونه ها دربالای لیست قرار دارند. با این وجود اساسٹ این سدهای فدرال هستند که مسوول کاهش عمده جمعیت ماهیان آزاد منطقه Pacific Northwestاز 16 میلیون به 300هزار ماهی وحشی در سال ، هستند. در انتهاباید گفت که تولید انرژی برق آبی با تقویت حفاظتهای زیست محیطی ، کاهش خواهدیافت . مشکل عمده دیگر ورود ماهیان جوان به پایین دست و اقیانوس است چون عبور ازتوربین نیروگاه باعث مرگ آنها خواهد شد.گسترش سدهای برق آبی به چند صورت دارای اثرات منفی بر کیفیت آب است . از بین بردن درختان منجر به فرسایش خاک شده و رسوباتی را فراهم خواهد کرد که می تواند باعث انسداد شود. تراوش آب ازسرریزهای سد می تواند باعث فوق اشباع شدن آب از گازهای موجود در هوا شود. این حبابهای گاز در داخل بافتهای ماهی جذب شده و می تواند باعث بیماری و در نهایت مرگ ماهی شود. فوق اشباع شدن آب از گاز، مشکل مهمی در رودخانه کلمبیا بود. آنهادریافتند که وجود فشار زیاد ناشی از سقوطآب از سر ریزهای سد (به درون مخزن ) باعث می شود که گازهای اتمسفری در آب ، محلول شده و مخزن به صورت فوق اشباع در آید.پایین بودن کیفیت آب باعث بروزاشکال ، برای حیات دریایی دره تنسی شده است چون جریان طبیعی رودخانه ها درتابستان کم است و بنابراین چند لایه در آب به وجود می آید یعنی آب گرمتر در بالا و آب سردتر در پایین قرار می گیرد. چون امکان رساندن هوا به لایه های زیرین وجود ندارد،در این لایه ها اکسیژن ، کاهش می یابد. ازآنجا که این لایه ها بسیار سرد بوده و اکسیژن محلول آن نیز کم است ، ماهیان نمی توانند درآنجا زندگی کنند.
زمانی که آب لایه های زیرین ، از توربین نیروگاه عبور می کند چون دارای اکسیژن محلول کمی است می تواند باعث غیرقابل سکونت شدن رودخانه پایین دست سد شود.به علاوه نبود اکسیژن در آب لایه های زیرین باعث می شود که بعضی از فلزات موجود درسنگهای اطراف ، راحت تر در آب حل شوندواین فلزات در رودخانه پایین دست سد آزاد شده و مشکل آفرین می شوند. ـ مایک : مساله دیگر سدها آن است که حتی اگر کیفیت آب تخریب ، نشود، باید گفت که تغییر هیدرولوژی طبیعی رودخانه می تواندباعث تغییرات عمده در سکونتگاه شود. این مساله تحت عنوان مسائل instreamflowنامیده می شود. اگر مقدار آبی که از سد خارج شده و وارد پایین می شود، به صورت فصلی یاکوتاه مدت و حتی ساعتی تغییر کند بایددانست که این تغییر بر ماهیان و دیگرارگانیزمها تاثیر خواهد گذارد.
ـ کوتانت : یکی از مزیتهای استفاده ازنیروگاههای آبی برای تولید برق آن است که به راحتی می توان الگوهای تولید را کنترل کرده و الگوهایی برای خروج آب در نظر گرفت که با سطح متغیر تقاضا برای برق ، همخوان باشد. مثلا در یک روز تابستان بیشترین تقاضا متعلق به اواسط روز و بعدازظهر است که به تهویه مطبوع بیشتری نیاز است . سطح آب رودخانه نیز شبیه یویو عمل خواهد کردیعنی زمانی که تقاضا برای برق زیاد است ، سطح آب پایین رفته و زمانی که تقاضا کم است ، سطح آب بالا می آید. در رودخانه ای باعمق کم این وضعیت شبیه جزر و مد خواهد بود و باعث می شود ماهی در آب کم عمق یامناطق بدون آب قرار گیرد. به این دلیل بایدبرای حفاظت از محیط زیست ، تغییرات دبی آب کنترل شود.
ـ مایک : معمول ترین مشکل در صدورموافقتنامه یا تجدید آن برای سدهای نیروگاهی ، تعیین کمترین جریان برای حفاظت از سکونتگاه آبزیان است چون اگراین جریان خیلی کم باشد، ماهیها و دیگر ارگانیزمها از بین می روند. این حداقل جریان ،برای حفاظت از انواع منابع طبیعی مثل ماهی ، مارآبی و درموارد غیرمعمول برای حفاظت ازمنابعی مثل فسیل دایناسورها نیزمورد نیاز است . بسته به موقعیت پروژه ، جریان خروجی از سد باید تامین کننده نیازافراد در پایین دست سد نیز باشد. در این باره می توان به کایاک سواران ، افرادی که ازرودخانه برای حمل الوار استفاده می کنند و یاقبایل بومی آمریکا که در آب رودخانه اعمال مذهبی انجام می دهند، اشاره کرد. این جریان باید به نحوی تنظیم شود که تمامی این علاقه ها را تامین کند.
* آیا می توان این مسائل زیست محیطی را حل کرد؟
ـ مایک : در مورد این سوال باید با قوت گفت که در بیشتر موارد جواب آری است . تعدادزیادی از مسائل این نیروگاهها قابل حل بوده و آزمایشگاههای ملی ORNL سهم مهمی دراین زمینه دارد. انتخاب مکان مناسب برای سد، طراحی و راهبری مناسب ، می تواند منجربه حل بیشتر این مسائل شود. همان طور که قبلا نیز گفته شد، استفاده از پلکانهای ماهی ،هوادهی و کنترل جریان در سدهای بزرگ ازاین گونه راه حلهاست . راه حلهای زیست محیطی همواره وجود داشته است یعنی می توان فعالیتهایی انجام داد تا اثرات این پروژه ها را از بین برده و یا به حداقل رسانده ویا در نهایت به نحوی آن را جبران کرد. درپروژه های نیروگاه آبی می توان کارهایی انجام داد تا مشکل را پیش از وقوع ، حل کرده و یا تخفیف داد. کارشناسان ORNL طی یک دهه در تلاش بوده اند تا به نحو موثری این مشکلات را ارزیابی کرده و راه حلهایی برای آنها ارایه کنند. در حال حاضر نیز ما درحال کمک به وزارت انرژی آمریکا هستیم تا با کمک صنعت ، برنامه ای برای توسعه فن آوری ساخت این نیروگاهها به صورت همخوان بامحیط زیست ارایه کنیم .
* کوتانت : در سدهای بزرگ در منطقه Pacific Northwest پلکانهایی برای ماهی تعبیه شده است که ماهیان آزاد بالغ می توانندبه کمک آنها از اقیانوس وارد رودخانه شده ودر آنجا تخم ریزی ماهیان جوان را انجام دهند. پلکان ماهی نمونه ای کلاسیک از این راه حلهاست . امروزه دریافته اند که ماهیان مقیم یک منطقه نیز به صورت فصلی برای تخم ریزی به نواحی دیگر، مهاجرت می کنندو از این رو به گذرگاهی برای عبور نیازمندند. در ایالت اورگان ، ماهیان دهها مایل دررودخانه کلامات مهاجرت می کنند و برای این کار گذرگاههایی تعبیه شده است و با عبور ازپلکان ماهی از رودخانه اصلی که محل مناسبی برای تخم ریزی نیست ، به سمت محلهایی می روند تا تخم ریزی کنند. ماهیان جوان در رودخانه پراکنده شده و پس ازرسیدن به حد بلوغ ، از سد عبور کرده و به مناطق اجدادی خود باز می گردند تا نسل جدیدی را به وجود آورند.
در بیشتر موارد اگر توربینها به خوبی طراحی شده باشند می توان مشکل کشیده شدن ماهیان به داخل توربین و تصادف باتیغه ها که منجر به مرگ آنان می شود را حل کرد. برای این کارمی توان غربالهایی طراحی کرد که از ورود ماهیان جلوگیری کند. بعضی ازطراحیهای توربین به گونه ای است که با فضاو چرخش مناسب ، ماهیان به تله نخواهند افتاد. آنچه که در این جا مورد نیاز است ،طراحی استاندارد و مناسبی برای توربینهاست تا از ماهیان ، محافظت کرده ومورد توجه همه سدسازان نیز قرار گیرد. درهنگام راهبری توربین نیز می توان به نحوی عمل کرد که اثرات سوء آن به ماهیها به حداقل برسد. دراین مورد باید متذکر شد که کاربران این نیروگاهها هنگام تغییر توان موردنیاز برای ژنراتور، ترجیح می دهند که به جای توقف ، وضعیت تیغه ها را تغییر دهند. چنین اعمالی باعث بروز اغتشاش شدیدومرگ بیشتر ماهیان عبور کرده ، خواهد شد.این در حالی است که تحقیقات نشان می دهد که اگر توربین با کارایی نزدیک به ماکزیمم حد ممکنه کار کند نه تنها بازده تولید برق بیشتر خواهد بود بلکه باعث خواهد شد که ماهیان سالم بیشتری از توربین عبور کنند.امروزه در سدهای بزرگی که مثلا بر روی رودخانه کلمبیا زده شده است بیش از 10توربین و ژنراتور در خط قرار دارند که موثرترین روش راهبری آنها این است که درصورت عدم نیاز، تعدادی در تولید بوده و بقیه متوقف شوند.
* راه حلهای دیگر چیست ؟
ـ کوتانت : مثالهای زیادی برای رعایت بعضی معیارهای خاص وجود دارد. برای مثال اگر سازنده سد می داند که با شروع آب گیری سد، یک سکونتگاه مردابی از بین می رود،می تواند در نزدیکی همان محل یک پناهگاه دیگر برای جانوران ، برپا کرده و به این صورت نابودی یک سکونتگاه را با ایجاد یک سکونتگاه جدید در محل دیگر جبران کند. یااگر سازنده سد می داند که با شروع عملیات سد، روزانه تعداد مشخصی ماهی می میردمی تواند یک محل مناسب برای تخم ریزی وزاد و ولد ماهیان بسازد تا نسل آنها منقرض نشده و توازن ماهیان بر هم نخورد.
* چگونه یک اظهار نامه زیست محیطی برای پروژه های نیروگاه آبی تکمیل می شود؟
ـ مایک : معمولا ما برای هر پروژه یک اظهارنامه تکمیل می کنیم ولی FERC به این جهت حرکت می کند که ارزیابی اثرات بر روی کل حوضه آبریز انجام شود. از آنجا که تعدادزیادی از پروژه های نیروگاههای آبی ساخته شده روی حوضه آبریز رودخانه ها، نسبتا کوچک است ، FERC تمایل دارد که همه آنهارا جمع کرده و یک ارزیابی بزرگ روی کل حوضه آبریز انجام دهد. در اواخر دهه 1980یکی از این ارزیابی ها را بر روی حوضه رودخانه اوهایو و اخیرا نیز برای حوضه Nooksack , Skagit انجام داده ایم که هر دو درایالت واشنگتن بوده اند. این گونه ارزیابی های کلی نه تنها با صرفه تر بوده بلکه دولت رامجبور می کند که اثرات جمعی تعدادی ازنیروگاههای آبی بر حوضه یک رودخانه رامورد ارزیابی قرار دهد. برای این کار بایدتاثیر متقابل چند سد در مورد نابودی کیفیت آب یا توقف مهاجرت ماهیان آزاد موردبررسی قرار گیرد.

7