Planning Kader Voor Evenwicht Tussen Duurzame Energietransities en Bescherming van Rivieren Ecosystemen

Hydro-energie en de wereldwijde energietransitie worden vaak gezien als een essentieel onderdeel van de energietransitie, dankzij de mogelijkheid om betrouwbare en kostenefficiënte stroom te leveren, evenals de flexibiliteit om variabele bronnen zoals zonne-energie en windenergie in balans te houden. Echter, deze voordelen gaan gepaard met een onomkeerbaar gevolg: het vasthouden van sediment in reservoirs.

Om deze uitdaging aan te pakken, hebben onderzoekers van de National University of Singapore (NUS) een nieuw planningskader ontwikkeld dat rivier sedimentmodellering koppelt aan energiesysteemanalyse. Onder leiding van assistent-professor He Xiaogang van de afdeling Civiele en Milieu-engineering, stelt het geïntegreerde water-sediment-energie planningskader besluitvormers in staat om te testen hoe verschillende combinaties van hydro-energie, zonne-energie, windenergie en energieopslag zowel de kosten van het energiesysteem als de sedimentlevering beïnvloeden. Dit biedt een overdraagbare, op bewijs gebaseerde benadering om schone energietransities in kaart te brengen die voldoen aan klimaatdoelstellingen, terwijl natuurlijke ecosystemen en levensonderhoud worden beschermd.

Het planningskader is gepubliceerd in het artikel “Strategizing renewable energy transitions to preserve sediment transport integrity” in Nature Sustainability.

Een balans vinden is cruciaal. Hydro-energie speelt een centrale en complementaire rol in de wereldwijde verschuiving naar schone energie. Het levert ongeveer 14% van de wereldwijde elektriciteit en genereert meer dan een derde van de hernieuwbare energie in 2023. Echter, hydro-elektrische dammen blokkeren ook de natuurlijke stroom van sediment stroomafwaarts. Dit sediment fungeert als bouwmateriaal voor rivierdelta’s, de voedingsbasis voor de landbouw en als een natuurlijke buffer tegen kusterosie.

Deze spanning is het duidelijkst zichtbaar in het Mekongbekken, waar hydro-elektrische projecten snel uitbreiden. Indien volledig ontwikkeld, zouden grote dammen de sedimenttoevoer naar de Mekongdelta met ongeveer 75% kunnen verminderen. De delta, die miljoenen mensen herbergt en algemeen wordt beschouwd als de “rijstkom” van de regio, is afhankelijk van deze constante aanvoer van sediment. Zonder dat zou landbouwgrond afnemen, zouden rijstopbrengsten dalen en zouden kusten sneller eroderen.

Om deze afweging te bestuderen, ontwikkelden de onderzoekers een nieuw kader dat hydrologische en sedimenttransportmodellen koppelt aan een planningsmodel voor energiesystemen. Dit stelde hen in staat om de wederzijdse interacties tussen dambouw en sedimentlevering, samen met elektriciteitskosten en transmissiebehoeften, vast te leggen. Ze pasten het kader toe op 16 scenario’s, waarbij klimaatbeleid en niveaus van regionale stroomdeling varieerden, om strategieën te identificeren die de uitbreiding van hernieuwbare energie in balans brengen met de bescherming van ecosystemen.

De studie ontdekte dat niet alle dammen hetzelfde zijn en niet allemaal dezelfde impact hebben. Door hydro-elektrische ontwikkeling project voor project te modelleren, identificeerden de onderzoekers twee brede categorieën: dammen met relatief lage effecten op de sedimenttoevoer (in de studie aangeduid als ‘low-impact’ dammen) en dammen met onevenredig hoge effecten (‘high-impact’ dammen). De studie toonde aan dat prioriteit geven aan low-impact dammen de sedimentverliezen aanzienlijk zou kunnen beperken, terwijl het nog steeds kostenbesparingen op systeemniveau oplevert.

Een strategische weg vooruit is mogelijk. De studie van het team benadrukt dat een meer gebalanceerde aanpak haalbaar is. Door 19 high-impact dammen te vervangen door alternatieve hernieuwbare bronnen zoals zonne-energie en windenergie, naast batterijopslag, zou tot 98% van de sedimenttoevoer naar de Mekongdelta kunnen worden behouden. De bijbehorende kostenstijging is bescheiden, met een verwachte stijging van de energiekosten van slechts 4-6% tussen 2020 en 2050, wat overeenkomt met een extra US$15,7-26,0 miljard.

Het is belangrijk op te merken dat, wanneer de waarde van sediment voor de landbouw en de visserij in aanmerking wordt genomen—geschat op US$12-28 miljoen per megaton per jaar—veel van deze extra kosten worden gecompenseerd. “Sediment wordt als onvervangbaar beschouwd, wat betekent dat het verlies niet kan worden vervangen door andere hulpbronnen,” voegde assistent-professor He toe. “Het behouden ervan brengt dus langdurige economische en ecologische voordelen met zich mee die de kortetermijnbesparingen van high-impact hydro-energie overstijgen.”

Het kader benadrukt ook dat de ontwikkeling van hydro-energie geen alles-of-niets keuze is. Een portefeuille van 34 low-impact dammen zou nog steeds US$19,6 miljard aan systeemkosten kunnen besparen, terwijl de sedimentverliezen beperkt blijven tot slechts 2%. Deze onderscheiding biedt besluitvormers een duidelijker richtsnoer—sommige projecten kunnen doorgaan met relatief milde gevolgen, terwijl andere het beste vermeden of vervangen kunnen worden door andere hernieuwbare energie om onevenredige en onomkeerbare ecosysteemverliezen te voorkomen.

Bovendien beveelt het team aan om regionale samenwerking in elektriciteitsdeling te versterken om de afwegingen verder te vergemakkelijken. Uitgebreide grensoverschrijdende transmissie stelt low-impact hydro-energie en variabele hernieuwbare bronnen in staat om elkaar aan te vullen, wat de kosten verlaagt en de betrouwbaarheid in het bekken verbetert.

Bijvoorbeeld, de onderzoekers benadrukten het belang van het bouwen van een regionaal elektriciteitsnet dat het mogelijk maakt om elektriciteit effectiever te verplaatsen van gebieden rijk aan zonne-energie of hydro-energie naar centra van hoge vraag, waardoor de waarde van hernieuwbare bronnen wordt gemaximaliseerd en de behoefte aan extra high-impact dammen wordt verminderd.

Dergelijke samenwerking zou ook kansen kunnen creëren voor mechanismen voor winstverdeling, zodat milieuvoordelen en financiële lasten eerlijker worden verdeeld. Dergelijke mechanismen kunnen financiële compensatie, betalingen voor ecosysteemdiensten of voordelige elektriciteitsprijzen omvatten om upstream regio’s aan te moedigen om high-impact hydro-energie te laten varen.

“Hernieuwbare energietransities kunnen op manieren worden ontworpen die zowel klimaatmitigatie als klimaataanpassing dienen,” zei assistent-professor He. “Met zorgvuldige planning en regionale samenwerking is het mogelijk om de kosten laag te houden, klimaatdoelen te bereiken en de natuurlijke systemen die miljoenen mensen nodig hebben te behouden. Deze aanpak is niet alleen relevant voor het Mekongbekken, maar ook overdraagbaar naar andere rivierbekkens wereldwijd.”