Vattenkraft är den dominerande energikällan i Amazonasregionen, världens största avrinningsområde och en hotspot för framtida vattenkraftsutveckling. Dock, en ny Global miljöförändring studie varnar för att under de kommande decennierna, klimatförändringsdrivna minskningar av nederbörd och flodutsläpp kommer att minska Amazonas vattenkraftskapacitet.

Studiens författare undersökte 351 föreslagna vattenkraftprojekt i Amazonasbassängen. Deras resultat tyder på att hydrologiska förändringar i mitten av århundradet kommer att minska vattenkraftproduktionen på många platser. I takt med att flodutsläpp blir allt mer varierande och vattenkraftproduktionen minskar, alternativa energikällor som sol och vind förväntas bli allt viktigare.

Medförfattare Stephen Hamilton, en ekosystemekolog vid Cary Institute of Ecosystem Studies, förklarar, "Vattenkraftsprojekt i Amazonasbassängen är utformade för att fungera under flödesregimer baserade på historiska flodnivåer. Klimatförändringar stör dessa mönster, vilket innebär att många befintliga och föreslagna projekt sannolikt inte blir lika effektiva under framtida förhållanden. "

Med hjälp av flera klimatförändringsscenarier definierade av IPCC, laget modellerade kontinentala förändringar i nederbörd och flodutsläpp för att se var och hur vattenkraftsproduktionen sannolikt kommer att förändras. De uppskattade också förändringar i energikostnader, att jämföra kostnaderna för vattenkraft med sol- och vindkraft i Amazonasregionen.

Kontinentskaliga förändringar i nederbörd och avrinning, som påverkar flodutsläpp, uppskattades med hjälp av allmänna cirkulationsmodeller som använder klimatdata för att projicera framtida nederbördstrender. Ingångar inkluderar information om lufttemperatur, fuktighet, vindhastighet, solstrålning, tryck, och nederbörd. Effekten på föreslagna dammplatser uppskattades med hjälp av information om de maximala och minsta flodflödena på varje plats under både nuvarande och framtida klimatförhållanden.

'Nivåerad energikostnad' (LCOE)-energipriset per enhet som behövs för att ett energiproduktionsprojekt ska jämna ut-användes för att avgöra hur klimatförändringar skulle förändra energikostnader och genomförbarhet. LCOE tar hänsyn till byggnadskostnaderna, drift, och underhålla föreslagna energianläggningar. Teamet körde prognoser under nuvarande, mellanliggande, och klimatscenarier i värsta fall. De jämförde också beräknade kostnader för vattenkraft till kostnader för att genomföra vind- eller solenergiprojekt.

De fann att i mitten av århundradet, flodflöden vid föreslagna dammplatser över Amazonasbassängen beräknas minska med 13-20% totalt sett, med betydande regional variation. Nedgångar i öst (den brasilianska Amazonas) sträcker sig från 18-23%. I väst (Andes Amazonas), där nederbörden sannolikt kommer att öka, flöden kan öka med 1,5-2,5%. Energiproduktionen beräknas återspegla dessa förändringar i flodutsläpp. Alltmer varierande flöden i de brasilianska Amazonas bifloder innebär att denna region sannolikt kommer att påverkas hårdast.

Huvudförfattare Rafael Almeida, en postdoktor vid Cornell University som tidigare var en besökande doktorand på Cary, förklarar, "Vattenkraftsdammar vid floden är utformade för att fungera inom ett visst flöde. Flöden som är för låga kommer inte att generera kraft, och för höga flöden måste "spillas", orsakar problem, och inte generera extra kraft. När den brasilianska Amazonas upplever mer variation i nederbörd, med högre 'highs', lägre "låga", och färre perioder med optimalt flöde, det kommer att innebära att föreslagna vattenkraftverk kommer att fungera med full kapacitet mindre ofta. "

I regioner där vattenkraftens energiproduktion beräknas minska, energikostnaderna kommer att öka - inom vissa områden drastiskt. I Brasilien, den nivåiserade energikostnaden för föreslagna dammar kan hoppa med 52-105%.

Almeida säger, "Vi förväntade oss en minskad konkurrenskraft för Amazonas vattenkraft på grund av klimatförändringar, men den beräknade storleken är häpnadsväckande. Ser man på dammar som föreslås för Brasilien, kostnaden för vilken elektricitet skulle behöva säljas för att återvända till fulla investeringar kan mer än fördubblas för en fjärdedel av de föreslagna platserna. "

Hamilton säger, "Vattenkraftverk tar lång tid att planera och bygga. Många av de föreslagna projekten, om den är klar, skulle komma online nära mitten av århundradet. När dessa dammar är byggda, många kommer inte att vara så tillförlitliga eller kostnadseffektiva som förväntat på grund av klimatförändringarna. Under tiden, sol- och vindkraft är tänkt att bli mer ekonomiskt konkurrenskraftiga, ger större säkerhet med färre miljökostnader än vattenkraft. Dammar blockerar fiskvandringar, översvämma uppströms miljöer, och ändra flodflödesmönster nedströms, alla orsakar allvarliga ekologiska och sociala konsekvenser.

Vattenkraft måste utformas för att fungera tillsammans med alternativa energikällor som sol och vind så att perioder med låga flodflöden inte stör elektriska nät som levererar vital kraft till städer och industrier. Nya vattenkraftanläggningar bör placeras noggrant på platser med mer tillförlitliga flöden, och utformad för att fungera över ett bredare flöde än vad historisk erfarenhet skulle indikera. "

Almeida avslutar, "Energiplanerare måste fokusera på klimatresiliens. Brasilien, till exempel, har över 200 miljoner människor och vattenkraft är den dominerande energikällan. Det här året, Brasilianska vattenkraftsreservoarer är rekordlåga på grund av extrem torka; som ett resultat, Brasilien kan behöva börja ransonera makt. För att säkerställa energisäkerhet i framtiden kommer det att krävas att energikällor varierar med sol och vind, och anpassa vattenkraftsplaner för att passa framtida - inte historiska - flodflöden. "