Forskare från IIASAs energi-, klimat- och miljöprogram fann att jordbruksinsatser i nedströmsländer i Centralasien, traditionellt hämmade av brist på vatten för bevattning under sommarens växtsäsong, skulle förstärkas avsevärt med ett "dubbelt system för lagring av vatten och energi. ", vilket också banar väg för höga andelar av förnybar energiproduktion i regionen.

Behnam Zakeri, huvudförfattaren till artikeln med öppen tillgång publicerad i Journal of Energy Storage , förklarar det historiska prejudikatet till den nuvarande situationen:

"De fem länder vi tittade på i Centralasien var en gång en del av Sovjetunionen. När deras infrastruktur utvecklades under den här perioden fanns det ingen hänsyn till att de en dag skulle bli fem separata och oberoende länder. Separationen har lett till en missmatchning mellan deras intressen och deras tillgängliga resurser."

Zakeri förklarar vidare att uppströmsländerna Tadzjikistan och Kirgizistan har kontroll över mer än 80 % av sötvattenresurserna i Centralasien. Om de bara använde det vattnet för sina egna behov skulle vattnet främst gå till att generera el i vattenkraftsdammar vintertid, när elbehovet är stort. Detta vatten skulle rinna ner under kalla årstider, när nedströms länder inte behöver så mycket vatten, men lämnar dem torra på sommaren när deras högsäsong för jordbruket kräver vatten för bevattning.

Julian Hunt, en medförfattare till tidningen, säger att nyckeln till lösningen är utvecklingen av ett så kallat "Dual Water-Energy Storage Scheme." Det föreslagna schemat etablerar två olika hydrologiska cykler i upp- och nedströmsområden under hela året, vilket löser det säsongsbetonade behovet av vatten för vattenkraft och bevattning.

"Detta kan uppnås genom att bygga vattenreservoarer i uppströmsområden som backas upp med säsongsbunden pumpad vattenkraftlagring (SPHS) för att lagra vatten för vattenkraftproduktion och möta energibehoven i uppströmsländer på vintern. När detta vatten når lägre höjder kan befintliga reservoarer nedströms användas att lagra vatten fram till sommaren för att tillgodose vattenbehovet för bevattning i nedströmsländer", konstaterar han.

Den nya varianten av planen använder överskott av förnybar energi som genereras i de nedre delarna under sommaren, när vind- och solenergi är riklig och energibehovet är lågt tack vare ett milt klimat, för att pumpa vatten från lägre höjder tillbaka till toppen för återanvändning under mindre rikliga tider på året. Denna typ av potentiell energilagring är en långvarig lösning långt utöver förmågan hos till exempel batterier. Att utnyttja den rikliga rena energin skulle spara vattenkraft för vintern när det finns mindre potential för solenergi, men mer efterfrågan på el, värme och belysning.

"I det här dokumentet föreslår vi integrerade, tvärsektoriella lagringslösningar som kan lösa den tidsmässiga oöverensstämmelsen mellan behoven och tillgängligheten av resurser, vilket potentiellt kan lösa de gränsöverskridande vatten- och energikonflikterna i regionen", säger Zakeri. "Vårt förslag visar att med politiskt och ekonomiskt samarbete kan investeringar i infrastruktur göras i ett eller två länder uppströms, samtidigt som fördelarna flödar över hela regionen, inklusive vatten- och energisäkerhet som möjliggör hållbar utveckling."

Forskarna använde IIASAs systemoptimeringsmodell med öppen källkod, MESSAGEix, för att skapa det mest prisvärda scenariot för att minska CO₂ utsläpp från elproduktion, samtidigt som vattenförsörjningen garanteras.

Hunt var också huvudförfattare till en studie från 2020 publicerad i Nature Communications som presenterade en detaljerad karta som visar ett stort antal platser som skulle kunna dra nytta av liknande säsongsbetonade pumpade vattenkraftsystem.