Vattnet i Lake Powell, en av landets största reservoarer, har sjunkit så lågt mitt i den västra torkan att federala tjänstemän tar till nödåtgärder för att undvika att stänga av vattenkraften vid Glen Canyon Dam.
Arizonadammen, som förser sju delstater med el, är inte det enda amerikanska vattenkraftverket som har problem.
Den ikoniska Hoover Dam, även den vid Coloradofloden, har minskat sitt vattenflöde och kraftproduktion. Kalifornien stängde ett vattenkraftverk vid Oroville Dam i fem månader på grund av låga vattennivåer 2021, och tjänstemän har varnat för att samma sak kan hända 2022.
I nordost har en annan typ av klimatförändringsproblem påverkat vattenkraftsdammar - för mycket nederbörd på en gång.
USA har mer än 2 100 operativa vattenkraftsdammar, med platser i nästan alla stater. De spelar viktiga roller i sina regionala elnät. Men de flesta byggdes under det senaste århundradet under ett annat klimat än de möter idag.
När de globala temperaturerna stiger och klimatet fortsätter att förändras kommer konkurrensen om vatten att öka, och hur vattenkraftsförsörjningen hanteras inom regioner och över elnätet i USA kommer att behöva utvecklas. Vi studerar landets vattenkraftproduktion på systemnivå som ingenjörer. Här är tre viktiga saker att förstå om en av landets äldsta källor till förnybar energi i ett föränderligt klimat.
Innehåll
Vattenkraften bidrar med 6 till 7 procent av all kraftproduktion i USA, men det är en avgörande resurs för att hantera de amerikanska elnäten.
Eftersom den snabbt kan slås på och av kan vattenkraft hjälpa till att kontrollera utbud och efterfrågan från minut till minut. Det kan också hjälpa elnäten att snabbt studsa tillbaka när strömavbrott inträffar. Vattenkraft utgör cirka 40 procent av amerikanska elnätsanläggningar som kan startas utan extra strömförsörjning under ett strömavbrott, delvis på grund av att bränslet som behövs för att generera kraft helt enkelt är vattnet som hålls i reservoaren bakom turbinen.
Dessutom kan den också fungera som ett gigantiskt batteri för nätet. USA har över 40 pumpade vattenkraftverk, som pumpar vatten uppför i en reservoar och senare skickar det genom turbiner för att generera elektricitet efter behov.
Så även om vattenkraften utgör en liten del av produktionen, är dessa dammar viktiga för att hålla den amerikanska strömförsörjningen flytande.
Globalt har torkan redan minskat vattenkraftproduktionen. Hur klimatförändringar påverkar vattenkraften i USA framöver kommer till stor del att bero på varje anläggnings läge.
I områden där snösmältning påverkar flodflödet förväntas vattenkraftpotentialen öka på vintern, då mer snö faller som regn, men sedan minska på sommaren när mindre snöpackning finns kvar för att bli smältvatten. Detta mönster förväntas inträffa i stora delar av västra USA, tillsammans med förvärrade fleråriga torka som kan minska viss vattenkraftproduktion, beroende på hur mycket lagringskapacitet reservoaren har.
Nordost har en annan utmaning. Där väntas extrem nederbörd som kan orsaka översvämningar öka. Mer regn kan öka kraftproduktionspotentialen och det pågår diskussioner om att bygga om fler befintliga dammar för att producera vattenkraft. Men eftersom många dammar där också används för översvämningskontroll, kan möjligheten att producera extra energi från den ökande nederbörden gå förlorad om vatten släpps ut genom en bräddkanal.
I södra USA förväntas minskande nederbörd och intensifierad torka, vilket sannolikt kommer att resultera i minskad vattenkraftproduktion.
Effekten av dessa förändringar på landets elnät kommer att bero på hur varje del av nätet hanteras.
Byråer som kallas balansmyndigheter hanterar sin regions elförsörjning och efterfrågan i realtid.
Den största balanseringsmyndigheten när det gäller vattenkraftsproduktion är Bonneville Power Administration i nordväst. Den kan generera cirka 83 000 megawattimmar el årligen över 59 dammar, främst i Washington, Oregon och Idaho. Enbart Grand Coulee Dam-komplexet kan producera tillräckligt med ström för 1,8 miljoner hem.
Mycket av detta område delar ett liknande klimat och kommer att uppleva klimatförändringar på ungefär samma sätt i framtiden. Det betyder att en regional torka eller snöfritt år kan drabba många av Bonneville Power Administrations vattenkraftsproducenter samtidigt. Forskare har funnit att denna regions klimatpåverkan på vattenkraft utgör både en risk och möjlighet för nätoperatörer genom att öka sommarens ledningsutmaningar men också minska vinterbristen på el.
I Mellanvästern är det en annan historia. Midcontinent Independent System Operator (MISO) har 176 vattenkraftverk över ett område som är 50 procent större än Bonnevilles, från norra Minnesota till Louisiana.
Eftersom dess vattenkraftverk är mer benägna att uppleva olika klimat och regionala effekter vid olika tidpunkter, har MISO och liknande breda operatörer förmågan att balansera ut vattenkraftsunderskott i ett område med produktion i andra områden.
Att förstå dessa regionala klimateffekter blir allt viktigare för planering av elförsörjning och för att skydda nätsäkerheten eftersom balanserande myndigheter arbetar tillsammans för att hålla lamporna tända.
Klimatförändringarna är inte den enda faktorn som kommer att påverka vattenkraftens framtid. Konkurrerande krav påverkar redan om vatten allokeras för elproduktion eller andra användningar som bevattning och dricka.
Lagar och vattentilldelning förändras också över tiden och förändrar hur vatten hanteras genom reservoarer, vilket påverkar vattenkraften. Ökningen av förnybar energi och potentialen att använda vissa dammar och reservoarer för energilagring kan också förändra ekvationen.
Betydelsen av vattenkraft över det amerikanska elnätet betyder att de flesta dammar sannolikt kommer att stanna, men klimatförändringarna kommer att förändra hur dessa anläggningar används och hanteras.
Caitlin Grady är biträdande professor i civil- och miljöteknik och forskningsassistent vid Rock Ethics Institute i Penn State. Hon får finansiering från National Science Foundation och U.S.A. Department of Agriculture.
Lauren Dennis är en Ph.D. student i civilingenjör och klimatvetenskap vid Penn State. Hon får finansiering från National Science Foundation.
Denna artikel är återpublicerad från Konversationen under en Creative Commons-licens. Du kan hitta originalartikel här .
