鲍威尔湖的干旱是世界各地水力发电面临的日益严重的威胁之一

可再生能源的全部意义在于它来自我们用不完的资源。就拿太阳能和风能来说吧——太阳不会停止照耀，风也不会停止吹拂。（如果它们停止了，我们就会面临比弄清楚如何为我们的电器供电更大的问题。）只要我们在大自然能够发挥最大作用的地方建立这些能源技术，太阳能和风能等能源就能为我们提供无限的能源，而不会产生化石燃料排放的导致大气变暖的温室气体。

但有些可再生能源则有点棘手——气候变化可能会使我们最喜爱的可再生资源更难利用。最近干旱的增加向我们展示了这对我们利用水电的破坏性有多大。

从理论上讲，你可以利用湍急或落下的水的动能，而无需消耗水本身，因此它不像化石燃料那样是一种有限的能源。2021 年，它在美国产生了约 2600 亿千瓦时 (kWh) 的电力，约占该国公用事业规模总产量的 6.3%。它是美国使用量第二大的可再生能源，产生的电力是太阳能的两倍多。

亚利桑那州立大学全球可持续发展与创新研究所所长戴夫怀特说：“水电是该地区以及世界许多地区可再生能源组合中真正不可或缺的一部分。”

但修建水坝会对环境产生负面影响。封闭湖泊和水库会危害水生生物，甚至会因为植物和其他有机物质分解时被困住而导致温室气体排放量上升。

它还要求一个地方有相当多的水资源——这在气候变化时代正成为一个问题。我们已经看到这种情况发生在西海岸，但随着世界各地干旱的加剧，我们管理饮用水、农业用水和水力发电用水的未来最终将需要改变。

气候风险分析公司 Jupiter 的首席执行官里奇·索尔金 (Rich Sorkin) 表示：“如果没有规划和投资，我们将面临地狱般的景象。”

鲍威尔湖的水电困境

美国西部目前正经历 1200 年来最严重的干旱，引发了从山火到大面积积雪，再到从干涸的水中浮出老尸的种种问题。如今，美国第二大水库鲍威尔湖正濒临干涸。

这座巨型水库的水源为格伦峡谷大坝提供动力，该大坝为多个州的约 500 万人提供电力，但目前水位仅为支持如此大规模发电所需的水位的四分之一。更不用说，鲍威尔湖和格伦峡谷大坝是科罗拉多河流域的一部分，科罗拉多河流域为 4000 万人（占美国人口的 10% 以上）提供水源，并支撑着价值数十亿美元的农业。目前，该河流超过四分之一处于“极度干旱”状态，这意味着农作物和牧场损失惨重，水资源短缺和限制也随之而来。

清洁能源集团 Enel North America 美国公共政策负责人 Mona Tierney-Lloyd 表示：“很难想象亚利桑那州是全美乃至全世界最干旱的地区之一，而一座巨大的水库有多么重要。但这里却是向近七个州提供电力的主要地点之一。”

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本月初，官员们宣布了一项计划，将停止向鲍威尔湖排放约 48 万英亩英尺的水，这些水通常流向亚利桑那州、内华达州和加利福尼亚州。美国垦务局负责水利和科学事务的助理部长 Tanya Trujillo 表示，此举将使水力发电再持续一年左右。“我们以前从未在科罗拉多河流域采取过这样的措施，但我们现在看到的情况以及我们即将看到的潜在风险要求我们立即采取行动，”Trujillo 告诉美联社。

怀特表示，这一问题不仅是因为水资源干涸得更快，随着干旱持续，对水的需求也在增加。

“环境条件、特大干旱和气候变化影响交织在一起，”他说，“而需求方面，我们的需求不断增加。我们在这个地区的用水量远远超过河流所能提供的水量。而我们过去主要通过水坝、水库和供水系统等基础设施来管理这一问题，这种策略现在似乎不足以应对我们面临的挑战。”

水力发电是如何运作的？

水力发电自 19 世纪开始被使用，当时它第一次为英格兰的一盏灯供电，四年后在威斯康星州进入大规模使用。到了 20 世纪，水力发电已无处不在。

该技术本身非常简单：水库中的水被推入进水阀，进水阀可阻挡杂物进入。接下来，水通过一根大管道，管道的力使涡轮机以鱼类安全的速度旋转。这种旋转使发电机轴转动磁环中的铜线线圈，产生电场——砰，你就有了电。然后，电被转换成更高的电压并通过电网输送。水最终流入下游的河流，理论上可以重新用于其他用途。

但要使这样的系统发挥作用，需要有足够的水覆盖才能真正将液体推入进水阀，蒂尔尼-劳埃德说。“我的理解是，现在，由于水位很低，涡轮机无法产生足够的电力，”她说。“这只是没有足够的水来推动水的物理性质。”

当这种情况发生时，我们面临一个难题——是否应该将下游的水引回到水库以维持发电，还是将径流用于饮用和农业等其他重要用途，并让水库干涸？

“高度管理的科罗拉多河将成为一个试验案例，看看社会能否重新评估其优先事项并调整整个流域的管理规则，”法国巴黎综合理工学院 CNRS LMD 实验室的水文学家 Jan Polcher 表示。“一些水权必须放弃，以支持更关键的用水用途。”

未来的干旱和水电

虽然西部干旱是水力发电多么棘手的一个典型例子，但西部并不是世界上未来唯一面临这一问题的地方，也不是世界上唯一一个水力发电受到如此打击的地方。赞比亚、巴西和中国也曾因类似原因遭遇过电力短缺。

加州大学欧文分校能源研究员布莱恩·塔罗亚说，当水力发电不可靠时，人们通常会转向化石燃料。

“你确实想建立新的资产，更多的可再生能源，更多的存储，更多的灵活性等等，”他说。“但这需要时间。如果你现在缺口很大，边际资源通常是天然气。”

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Tarroja 补充说，在加强基础设施建设的同时，我们需要研究出能够应对干旱和其他气候变化影响的新工程技术。这可能意味着需要建造耗水量更少的发电厂。他说，更重要的是确保其他可再生能源也得到发展。否则，水力发电的不足将继续意味着重新使用化石燃料。

怀特补充说，各地区也应该开始讨论水权和优先事项。虽然我们曾经能够满足各种需求，但气候变化正在改变我们预期可以获得的水量。如果我们不努力公平地确定首先限制使用哪些地方，边缘群体最终可能会承担这一负担。

“当我们决定将我们的金融和自然资源投入到创造一种社会效益中，比如经济生产力、环境保护或娱乐设施时，我们需要平衡这种投资组合，”怀特说。“而这需要转变，因为水资源短缺影响着这个地区和世界其他地区。我们需要准备好就如何优先考虑这些效益进行对话，尤其是当我们无法同时创造所有这些社会效益时。”