水電能源的危險未來 - 彭博社

2021年發生致命山體滑坡後的Tapovan Vishnugad發電廠。

攝影師：Prashanth Vishwanathan，彭博綠色在印度喜馬拉雅山脈，連續幾天下着大雪，然後開始融化。然後，在2021年2月7日上午10:21，Ronti峯的一部分崩裂並從山上掉了下來。

由此產生的山體滑坡足夠填滿1.2萬個奧林匹克游泳池的岩石和冰塊，當它到達Ronti Gad河谷底部時，速度達到每小時120英里。摩擦融化了冰塊，形成了洪水，沿河肆虐，摧毀了兩座水電站，造成200多名工人和居民死亡。

這不應該讓人感到驚訝。自兩座水壩中較大的那座兩十年前宣佈興建以來，科學家們就警告説，這個地震和雪崩多發的山谷是一個危險的地點。印度最大的發電公司NTPC有限公司仍然繼續進行Tapovan Vishnugad項目，儘管在2013年，該項目與該地區30多座水壩一起因山洪和冰川湖泄洪而受損。然後就是去年的山體滑坡。

NTPC並不因十年內發生兩次自然災害而氣餒，而這個項目仍然沒有產生任何電力。在去年災難發生一年多後的二月，一位Bloomberg Green記者訪問該地區時，施工工人們正忙着清理碎石並修復在嚴寒中被破壞的建築。公司沒有回應置評請求。

“每當下雨，我們都為生命擔憂，”Raini村村長Bhawan Rana説，居民們可以看到其中一座水壩被沖走。“這種盲目的建設已經動搖了我們家園的基礎。”

工人們正在修復Tapovan Vishnugad發電廠。攝影師：Prashanth Vishwanathan for Bloomberg Green許多當地人認為，沒有水電項目他們會過得更好。在山體滑坡的那天早晨，47歲的Prem Singh被一陣類似低空直升機的噪音驚醒，走出屋外看到一片灰色的水、岩石和沉積物吞沒了山谷。他的母親Amrita Devi，73歲，早些時候離開Raini去桑蠶地種桑葉。他再也沒有見到她。

從水電中生產更多的世界能源將對控制全球變暖至關重要。國際能源署（IEA）呼籲到2050年將水電翻倍，作為實現淨零排放的一步，但全球計劃中的1萬億美元擴張僅會增加約500吉瓦特，約為當前產能的38%。

自1882年威斯康星州Fox River上第一座商業水電站投入運營以來，公用事業公司一直專注於河流流速足夠快以帶動渦輪機旋轉的經濟可行地點。但140年後，最適合的地點—尤其是在融資更容易的發達世界—已經被開發，建設者正在進入更危險的地區，如喜馬拉雅山區或更深入像亞馬遜這樣的保護區。

雷尼村。攝影師：普拉桑特·維斯瓦納坦/彭博社絕大多數新項目位於發展中國家，在那裏它們經常被推遲、超支，並佔據易受影響的場地。它們也因氣候變化的影響而變得更加危險，從而限制了它們防止未來變暖的潛力。

許多新建和計劃中的水壩設計是在沒有使用氣候模型或依賴過時數據的情況下制定的，這些數據可能高估降雨量或低估洪水和侵蝕造成的潛在損害，科學家表示。這使得新場地的財務可行性受到質疑，同時也使工人和社區面臨風險。

“水電項目通常是根據過去的氣候計劃的，而這個氣候可能已經不再適用，”世界銀行和牛津大學的水資源和氣候研究員何梅羅·帕爾坦表示。“這個問題並沒有得到很好的討論，但它對全球能源市場產生了影響。”

Tapovan的兩名官員要求匿名，因為他們沒有權利向媒體發言，他們為該項目幫助滿足印度的能源需求辯護。他們承認在選擇場地時需要進行更嚴格的研究，但表示去年二月的事件並非直接由氣候變化導致。（科學家表示，冰川融化和永久凍土加劇了喜馬拉雅山地區山體滑坡的頻率和強度，但尚無發表的研究專門探討全球變暖與災難之間的聯繫。）這些官員還提到了對依賴通過WhatsApp消息傳遞信息的居民網絡的早期警報系統的需求。他們表示，2021年的災難使項目延期約一年，直到2024年才能完成。

從Tapovan上游不遠處，小型的Rishiganga水電項目是去年二月首個被夷平的項目。Kundan集團在2018年從破產中收購了該項目，該集團的電力銷售副總經理Gaurav Agarwal表示，他們仍在考慮是否重建。除了自然災害外，來自不斷消退的冰川的減少水流對印度的工業來説是一個更廣泛的問題。

“氣候變化是一個大問題。對於任何水電項目，從水源處有一定水流量是非常必要的。如果你選擇的地點水流量不斷減少，你將得不到你計劃的水量，” Agarwal説。

山體滑坡後的Rishiganga項目。攝影師：Prashanth Vishwanathan/Bloomberg在巴西亞馬遜雨林的南緣，Para州的Belo Monte水壩規劃者使用了從1931年到本世紀的平均降雨量，而不是限制在更近期的樣本中。自2016年第一台渦輪機啓用以來，降水量不足，這座在紙面上是世界第四大水電設施在過去兩年裏沒有盈利，因為它增加了發電量。

瑞士再保險公司在全球範圍內為水電項目提供保險，其拉丁美洲負責人Rubem Hofliger表示，他們要求提供10年的最近、連續的氣候數據才會提供保單。“你在1980年代面臨的風險不同於2020年代的風險。你需要一個更短的時期，”他説。“發展中國家的問題在於缺乏足夠的指數數據。”

400兆瓦的Vishnuprayag項目位於Tapovan下游，在2006年開始運營時是該地區最早的項目之一。保持其在線運行並不容易。據該項目的主管Ravi Chadha稱，2013年因當年的洪水損壞而關閉了10個月，2021年2月的洪水後停機一個月。

7月，一次山體滑坡阻塞了水從大壩排放的河牀，工人們仍在清理岩石。一名記者訪問該地區時，一塊巨石落下，暫時封鎖了通往大壩的道路。

Chadha表示：“人們沒有見過這樣的山體滑坡。山體滑坡正在新的位置生成。”他補充説，開發商應該選擇更安全的地點，即使意味着水量減少。

一名工程師在Vishnuprayag電廠檢查渦輪。攝影師：Prashanth Vishwanathan for Bloomberg Green毫無疑問，乾旱對水電的影響遠比洪水大得多。據Paltán稱，在發展中國家，80%的現有和計劃中的水電項目位於預計乾旱將變長10%的地區。

其中之一是巴西的貝洛蒙特。它的發電量遠遠不及其11.2GW的容量，而且永遠也不會。貝洛蒙特被設計為一座無大型水庫的常規水電站，以限制環境影響，因此僅在雨季運行接近容量。

即使2021年首次全部24台渦輪機運行，但那是一年乾旱，發電量平均只有3.6GW。今年降水量看起來更好，但不清楚貝洛蒙特是否能達到批准建設時承諾的年發電量最低要求4.6GW。貝洛蒙特的運營商北方能源在一封電子郵件中表示，儘管乾旱，去年他們提供了巴西水電的8.4%，他們預計這一份額將在2022年增加，部分原因是一月份水流創紀錄。

全球變暖和國內森林砍伐的結合正在削弱該項目的經濟效益。巴西的亞馬遜雨林在2021年失去了康涅狄克州大小的面積。森林砍伐使得所謂的“飛行河流”失去了向巴西南部、巴拉圭和阿根廷輸送水汽的能力。根據巴西國家氣象研究所的氣象學家埃德蒙多·華萊士·蒙特羅·盧卡斯的研究，貝洛蒙特的發電量從2021年到2050年將比預期少10%。

全球風電場和太陽能場的爆炸式增長並不能消除對更多水電的需求。波動的可再生能源的使用只會增加對所謂的可調度能源的依賴，即可以隨時開啓和關閉的備用電源，如水電和核電。例如，印度計劃在本十年結束時將可再生能源增加四倍，但它需要更多的水電、核電和電池，以避免依賴煤炭或天然氣作為備用電源。

“當沒有風或沒有陽光時，你仍然需要電力，”國際水電協會研究與政策主管亞歷克斯·坎貝爾説道，“我們現在需要規劃，為未來做好靈活性準備，否則我們將回到煤炭，沒有人想要那樣。”

太陽能預計到2050年將增長20倍，隨後風能將增加11倍，根據國際能源署。儘管工業電池和綠色氫可能會發揮平衡作用，如果水電未能擴大一倍，世界可能仍然依賴化石燃料來支持電網。核能到2050年也將翻倍，但這並不足以彌補河流發電機不足的缺口。

對水電的威脅在於西藏高原這一廣闊地區尤為明顯，有時被稱為“亞洲水塔”，因為它在極高海拔處容納着極地地區之外最多的冰。過去20年融化速度加倍，世紀末可能有三分之二的冰川消失。中國、印度、尼泊爾和巴基斯坦正急於利用儘可能多的水力，即使全球變暖帶來額外風險。中國計劃在一個比大峽谷深五倍的山谷建造迄今為止最大的水壩，儘管2018年的山體滑坡造成了一個可能會淹沒施工現場的湖泊。

各地區的水電容量

截至2020年底

來源：國際水電協會

山融化時，它們會移動。多年凍土鬆動，使陡峭的山谷更容易受到雪崩和侵蝕的影響。山體滑坡形成脆弱的湖泊，就像2013年印度發生的那場爆發一樣。由此產生的洪水雖然短暫，但可能比百年一遇的降雨帶來更多的能量。冰川湖泄洪已經奪走了安第斯山脈和喜馬拉雅山脈的水電設施。

“最好的場地已經被佔據，所以如果你想擴張，就要繼續上游，”德國波茨坦大學的自然地理學家沃爾夫岡·施萬哈特説道。他在印度二月的災難和喜馬拉雅湖泄洪方面發表了研究。“越來越多的大型項目佔據了更加容易受到危險影響的陡峭場地，而可行性報告低估了這些風險。”

在他2016年發表的一項研究中，施萬哈特繪製了喜馬拉雅地區的2,359個冰川融水湖，並發現有56個水電項目靠得夠近，可能會在湖泄洪事件中受到損壞。根據帕爾坦在2021年發表的另一項研究，總體上，約90%的東亞已安裝的水電和50%的計劃擴建項目面臨高水位和更頻繁洪水的風險。

但是，喜馬拉雅地區500GW水電潛力中不到20%被開發。2017年發表在 Nature Energy 的研究發現，剩餘水電潛力中有39%位於亞太地區，其次是南美洲，佔25%，非洲佔24%。政府面臨滾滾湧動的電力需求壓力，正在急切地轉向水電。

水資源的競爭也越來越激烈。人口增長和氣温上升迫使農業更多地依賴灌溉。不斷擴張的城市和工業也需要淡水。新的水壩可能導致地緣政治緊張局勢：例如，土耳其正在築壩攔截幼發拉底河的上游水流，限制了鄰國的水流。

所有這些意味着，歷史上作為可再生能源支柱的水力發電，未能做好迎接21世紀需求的準備。該行業將需要升級傳統電廠，並降低抽水蓄能等技術的成本，其中水被從較低海拔抽到較高海拔，以便稍後釋放，向下流動在短時間內產生電力。“即使在氣候變化之前，我們的水資源變化就已經超出了水力發電生產商的舒適範圍，而且情況只會變得更糟，”劍橋可持續領導力研究所的高級研究助理朱迪思·普盧默·布雷克曼説。“這使我們需要更多地進行多樣化。”