Merencanakan Jalan Positif Alam Menuju Masa Depan Energi Berkelanjutan

Mendekati Konferensi Perubahan Iklim PBB (COP27), yang akan diadakan di Mesir pada bulan November, memusatkan perhatian pada jalur yang diperlukan untuk mencapai target iklim global. Dekarbonisasi ekonomi yang cepat sangat penting untuk menstabilkan iklim, termasuk mencapai sistem listrik nol bersih pada tahun 2050. Tetapi dengan dunia juga menghadapi krisis alam/keanekaragaman hayati dan berusaha untuk mencapai serangkaian tujuan pembangunan, jalur ini harus memperhitungkan dampaknya terhadap komunitas dan ekosistem; menstabilkan iklim harus berusaha untuk konsisten dengan menjaga sistem pendukung kehidupan bumi.

Beberapa proyeksi untuk apa yang dibutuhkan untuk mencapai sistem tenaga yang konsisten dengan 1.5° Target iklim C menampilkan dua kali lipat kapasitas pembangkit listrik tenaga air global, seperti yang berasal dari Badan Energi Internasional (IEA) dan Badan Energi Terbarukan Internasional (IRENA). Sementara itu adalah peningkatan proporsional yang lebih kecil daripada energi terbarukan lainnya seperti angin dan PV surya, yang diproyeksikan meningkat lebih dari dua puluh kali lipat, dua kali lipat kapasitas tenaga air global tetap merupakan perluasan dramatis infrastruktur utama yang akan mempengaruhi sungai-sungai dunia – dan beragam manfaat yang mereka berikan kepada masyarakat dan ekonomi dari perikanan air tawar yang memberi makan ratusan juta orang untuk mitigasi banjir dan delta yang stabil.

Hanya sepertiga sungai terbesar di dunia yang tetap mengalir bebas – dan penggandaan kapasitas tenaga air global akan mengakibatkan pembendungan sekitar setengahnya, sementara menghasilkan kurang dari 2% dari pembangkit listrik terbarukan yang dibutuhkan pada tahun 2050.

Hampir semua proyek energi baru, termasuk angin dan matahari, akan menyebabkan beberapa dampak negatif, tetapi hilangnya tipe ekosistem utama—sungai besar yang mengalir bebas—pada skala itu akan memiliki pengorbanan besar bagi manusia dan alam di tingkat global. Dengan demikian, perluasan pembangkit listrik tenaga air membutuhkan perencanaan dan pengambilan keputusan yang hati-hati. Di sini, saya memeriksa beberapa masalah utama yang relevan untuk mengevaluasi tenaga air, termasuk masalah yang sering disalahpahami.

Pembangkit listrik tenaga air kecil sering dianggap berkelanjutan atau berdampak rendah, tapi itu sering tidak terjadi. Pembangkit listrik tenaga air kecil tidak didefinisikan secara konsisten (misalnya, beberapa negara mengklasifikasikan 'tenaga air kecil' sebagai apa pun hingga 50 MW) tetapi sering dikategorikan sebagai proyek di bawah 10 MW. Karena proyek sebesar itu sering dianggap memiliki dampak kecil terhadap lingkungan, proyek pembangkit listrik tenaga air kecil sering kali menerima insentif atau subsidi dan/atau mendapat manfaat dari tinjauan lingkungan yang terbatas. Namun, proliferasi bendungan pembangkit listrik tenaga air kecil dapat menyebabkan dampak kumulatif yang cukup besar. Selanjutnya, bahkan proyek kecil di lokasi yang sangat miskin dapat menyebabkan dampak negatif yang sangat besar.

Pembangkit listrik tenaga air run-of-river juga sering disajikan memiliki dampak negatif yang terbatas, tetapi beberapa bendungan dengan dampak tertinggi pada sungai adalah bendungan run-of-river. Bendungan aliran sungai tidak menyimpan air untuk waktu yang lama; jumlah air yang mengalir ke proyek sama dengan jumlah air yang keluar dari proyek – setidaknya setiap hari. Namun, proyek run-of-river dapat menyimpan dalam satu hari ketika mereka beroperasi untuk "hydropeaking", menyimpan air sepanjang hari dan melepaskannya selama beberapa jam permintaan puncak. Modus operasi ini dapat menyebabkan dampak negatif yang besar pada ekosistem hilir sungai. Karena bendungan run-of-river tidak memiliki reservoir penyimpanan yang besar, bendungan tersebut tidak menyebabkan beberapa dampak besar pada manusia dan sungai yang terkait dengan reservoir penyimpanan besar, termasuk perpindahan masyarakat dalam skala besar dan gangguan terhadap pola musiman aliran sungai. Tetapi perbedaan ini terlalu sering mengarah pada generalisasi yang lebih luas bahwa proyek aliran sungai tidak berdampak pada sungai – atau bahkan pembangkit listrik tenaga air run-of-river tidak memerlukan bendungan. Sementara beberapa proyek aliran sungai tidak menyertakan bendungan di seluruh saluran, banyak proyek aliran sungai yang besar memang membutuhkan bendungan yang memecah saluran sungai (lihat foto di bawah). Generalisasi yang tidak tepat ini menjadi sangat bermasalah ketika para pendukung proyek menunjuk status run-of-rivernya sebagai kependekan dari argumen bahwa hal itu akan berdampak minimal. Itu “generalisasi tergesa-gesa” digunakan oleh para pendukung Bendungan Xayaboury di Sungai Mekong, yang memiliki dampak besar pada migrasi ikan dan perangkap sedimen yang dibutuhkan oleh delta hilir.

Sementara tinjauan lingkungan bendungan pembangkit listrik tenaga air sering berfokus pada kondisi lokal, dampak negatif sebenarnya dapat terwujud bahkan ratusan kilometer jauhnya dari bendungan. Ketika bendungan PLTA menghalangi pergerakan ikan yang bermigrasi, mereka dapat menyebabkan dampak negatif pada ekosistem di seluruh DAS, baik hulu maupun hilir bendungan. Dan karena ikan yang bermigrasi sering kali menjadi salah satu penyumbang terpenting bagi perikanan air tawar, hal ini menimbulkan dampak negatif bagi manusia, bahkan beberapa yang mungkin tinggal ratusan kilometer dari lokasi bendungan. Bendungan tenaga air telah menjadi kontributor utama terhadap kerugian global yang dramatis dari ikan yang bermigrasi, yang telah ditolak oleh 76% sejak 1970, dengan contoh profil tinggi seperti sungai Columbia dan Mekong. Dampak jarak jauh kedua adalah sedimen. Sungai lebih dari sekadar aliran air, tetapi juga merupakan aliran sedimen, seperti lumpur dan pasir. Sungai menyimpan sedimen ini ketika mereka memasuki laut, menciptakan delta. Delta bisa sangat produktif—baik untuk pertanian maupun perikanan—dan lebih dari 500 juta orang sekarang tinggal di delta di seluruh dunia, termasuk delta di Sungai Nil, Gangga, Mekong, dan Yangtze. Namun, ketika sungai memasuki reservoir, arus melambat, dan sebagian besar sedimen keluar dan "terjebak" di belakang bendungan. Waduk sekarang menangkap sekitar seperempat dari fluks tahunan global sedimen—lanau dan pasir yang seharusnya membantu menjaga delta dalam menghadapi erosi dan kenaikan permukaan laut. Beberapa delta kunci, seperti Sungai Nil, kini telah kehilangan lebih dari 90% suplai sedimennya dan sekarang tenggelam dan menyusut. Dengan demikian, bendungan pembangkit listrik tenaga air dapat memiliki dampak besar pada sumber daya utama di seluruh DAS besar, termasuk pasokan makanan penting secara global, tetapi, terlalu sering, tinjauan lingkungan terhadap proyek pembangkit listrik tenaga air berfokus terutama pada dampak lokal.

Lintasan ikan di sekitar bendungan jarang mengurangi dampak negatif bendungan terhadap ikan yang bermigrasi. Lintasan ikan, seperti tangga ikan atau bahkan elevator, merupakan persyaratan mitigasi umum untuk bendungan. Jalur ikan awalnya dikembangkan di sungai yang memiliki spesies ikan berenang dan melompat yang kuat, seperti salmon, tetapi struktur jalur sekarang ditambahkan ke bendungan di sungai tropis besar—seperti Mekong atau anak sungai ke Amazon—meskipun ada data yang sangat terbatas. atau contoh bagaimana jalur ikan bekerja di sungai-sungai ini. SEBUAH Ulasan 2012 dari semua studi peer-review tentang kinerja bagian ikan menemukan bahwa bagian ikan bekerja jauh lebih baik untuk salmon daripada jenis ikan lainnya; rata-rata, struktur memiliki tingkat keberhasilan 62% untuk salmon yang berenang di hulu. Jumlah itu mungkin tampak tinggi, tetapi sebagian besar ikan harus menavigasi beberapa bendungan secara berurutan; bahkan dengan tingkat keberhasilan yang relatif tinggi yaitu 62% di setiap bendungan, kurang dari seperempat salmon akan berhasil melewati tiga bendungan. Untuk non-salmon, tingkat keberhasilannya adalah 21% – bahkan dengan hanya dua bendungan, hanya 4% ikan yang bermigrasi yang akan berhasil (lihat di bawah). Selanjutnya, sebagian besar ikan juga memerlukan migrasi ke hilir, setidaknya untuk larva atau ikan juvenil, dan laju aliran ke hilir seringkali bahkan lebih rendah.

Tenaga air bukan lagi teknologi pembangkit terbarukan dengan biaya terendah. Dalam beberapa dekade terakhir, biaya angin telah turun sekitar sepertiga dan biaya solar telah turun 90% - dan pengurangan biaya ini tampaknya akan terus berlanjut. Sementara itu, biaya rata-rata pembangkit listrik tenaga air sedikit meningkat selama dekade terakhir, sehingga angin darat kini menjadi biaya rata-rata terendah di antara energi terbarukan. Meskipun biaya rata-ratanya masih sedikit lebih tinggi daripada pembangkit listrik tenaga air, proyek tenaga surya sekarang secara konsisten membuat rekor untuk proyek energi dengan biaya terendah.

Pembangkit listrik tenaga air memang memiliki frekuensi penundaan dan pembengkakan biaya tertinggi di antara proyek-proyek infrastruktur besar. Sebuah studi oleh EY menemukan bahwa 80 persen proyek pembangkit listrik tenaga air mengalami pembengkakan biaya dengan rata-rata kelebihan 60 persen. Kedua proporsi ini adalah yang tertinggi di antara jenis proyek infrastruktur besar dalam studi mereka, termasuk pembangkit listrik tenaga fosil dan nuklir, proyek air dan proyek angin lepas pantai. Studi tersebut juga menemukan bahwa 60 persen proyek PLTA mengalami keterlambatan dengan rata-rata keterlambatan hampir tiga tahun, hanya dilampaui oleh proyek batubara yang rata-rata mengalami keterlambatan sedikit lebih lama.

Tenaga air dapat menyediakan pembangkit atau penyimpanan energi yang kuat untuk mendukung variabel terbarukan seperti angin dan matahari….

Angin dan matahari sudah menjadi bentuk utama dari generasi baru yang ditambahkan setiap tahun dan prakiraan membayangkan jaringan rendah karbon di mana angin dan matahari adalah bentuk pembangkitan yang dominan. Tetapi jaringan yang stabil akan membutuhkan lebih dari angin dan matahari, mereka juga akan membutuhkan beberapa kombinasi pembangkit listrik dan penyimpanan yang akan menyeimbangkan jaringan selama periode—dari menit hingga minggu—saat ketersediaan sumber daya tersebut menurun. Di banyak jaringan, tenaga air adalah salah satu teknologi yang dapat menyediakan energi yang kuat. Salah satu jenis pembangkit listrik tenaga air—pumped storage hydropower (PSH)—saat ini merupakan bentuk penyimpanan skala utilitas yang dominan di jaringan (sekitar 95%). Dalam proyek PSH, air dipompa ke atas bukit ketika daya berlimpah dan disimpan di reservoir atas. Ketika listrik dibutuhkan, air mengalir kembali ke bawah ke reservoir yang lebih rendah, menghasilkan listrik untuk jaringan.

…namun layanan ini seringkali dapat diberikan tanpa kehilangan lebih lanjut dari sungai yang mengalir bebas. Penelitian yang berfokus pada opsi untuk perluasan jaringan telah menunjukkan bahwa negara-negara sering kali dapat memenuhi permintaan listrik di masa depan dengan opsi rendah karbon yang menghindari bendungan baru di sungai yang mengalir bebas, baik melalui investasi yang lebih besar dalam angin dan surya untuk menggantikan tenaga air dengan dampak negatif yang besar atau melalui penempatan pembangkit listrik tenaga air baru dengan hati-hati yang menghindari pembangunan bendungan di sungai besar yang mengalir bebas atau di kawasan lindung. Selanjutnya, dua waduk dari proyek penyimpanan yang dipompa dapat dibangun di lokasi yang jauh dari sungai dan mengalirkan air bolak-balik di antara keduanya. Para peneliti dari Australian National University memetakan 530,000 lokasi di seluruh dunia dengan topografi yang sesuai untuk mendukung penyimpanan pompa di luar saluran, dengan hanya sebagian kecil yang diperlukan untuk menyediakan penyimpanan yang cukup untuk jaringan listrik yang didominasi energi terbarukan di seluruh dunia. Waduk yang ada atau fitur lain seperti: lubang penambangan yang ditinggalkan juga dapat digunakan dalam proyek penyimpanan yang dipompa.

Tidak semua skenario global yang konsisten dengan target iklim mencakup penggandaan tenaga air. Meskipun, beberapa organisasi terkemuka (misalnya, IEA dan IRENA) yang memodelkan bagaimana sistem tenaga masa depan dapat konsisten dengan target iklim mencakup penggandaan kapasitas tenaga air global, tidak semua skenario seperti itu. Misalnya, sementara model IEA dan IRENA mencakup setidaknya 1200 GW kapasitas tenaga air baru pada tahun 2050, di antara skenario yang digunakan oleh Panel Antarpemerintah tentang Perubahan Iklim (IPCC) yang konsisten dengan 1.5° Target C, sekitar seperempatnya termasuk pembangkit listrik tenaga air baru kurang dari 500 GW. Demikian pula, Satu Model Iklim Bumi, juga konsisten dengan 1.5° Target C, hanya mencakup sekitar 300 GW pembangkit listrik tenaga air baru pada tahun 2050.

Pembangkit listrik tenaga air dapat berkembang tanpa bendungan baru Sistem tenaga dapat menambah pembangkit listrik tenaga air tanpa menambah bendungan pembangkit listrik tenaga air baru dalam dua cara utama: (1) perkuatan proyek pembangkit listrik tenaga air yang ada dengan turbin modern dan peralatan lainnya; dan (2) menambahkan turbin ke bendungan non-listrik. SEBUAH studi oleh Departemen Energi AS menemukan bahwa, dengan insentif keuangan yang tepat, kedua pendekatan tersebut dapat menambahkan 11 GW tenaga air ke armada pembangkit listrik tenaga air AS, meningkat 14% dari kapasitas saat ini. Jika potensi serupa tersedia di negara lain di seluruh dunia, itu mewakili lebih dari setengah kapasitas tenaga air global tambahan yang termasuk dalam Satu Model Iklim Bumi pada tahun 2050. Selanjutnya, menambahkan proyek “matahari terapung” pada reservoir di belakang bendungan pembangkit listrik tenaga air, yang hanya mencakup 10% dari permukaannya, dapat menambah 4,000 GW kapasitas baru, mampu menghasilkan sekitar dua kali lebih banyak daya yang dihasilkan dari semua pembangkit listrik tenaga air saat ini.

Pembangkit listrik tenaga air rentan terhadap perubahan iklim, menekankan nilai jaringan yang terdiversifikasi. Saya penulis utama dalam sebuah studi yang menemukan bahwa, pada tahun 2050, 61 persen dari semua bendungan pembangkit listrik tenaga air global akan berada di cekungan dengan risiko kekeringan, banjir, atau keduanya yang sangat tinggi atau ekstrem. Pada tahun 2050, 1 dari 5 bendungan pembangkit listrik tenaga air yang ada akan berada di daerah berisiko tinggi banjir karena perubahan iklim, naik dari 1 dari 25 saat ini. SEBUAH Belajar di Nature Climate Change memperkirakan bahwa hingga tiga perempat proyek pembangkit listrik tenaga air di seluruh dunia akan mengurangi pembangkitan karena perubahan hidrologi yang didorong oleh iklim pada pertengahan abad ini. Negara-negara yang sangat bergantung pada tenaga air rentan terhadap kekeringan dan, di banyak wilayah, risiko ini akan meningkat. Misalnya, pembangkit listrik tenaga air menyediakan hampir semua listrik untuk Zambia dan kekeringan tahun 2016 di Afrika selatan menyebabkan pembangkit listrik nasional Zambia menurun 40%, menyebabkan gangguan dan kerugian ekonomi yang sangat besar. Kerentanan ini menekankan nilai diversifikasi sumber pembangkitan dalam jaringan.

Tenaga air tidak selalu diperdebatkan, kesamaan dapat ditemukan. Sementara organisasi konservasi dan sektor pembangkit listrik tenaga air sering memiliki hubungan yang kontroversial, kesamaan dapat ditemukan. Misalnya, di Amerika Serikat, perwakilan dari sektor tenaga air, termasuk National Hydropower Association (NHA), dan beberapa organisasi konservasi membentuk “Dialog Jarang untuk Pembangkit Listrik Tenaga Air” (pengungkapan penuh: Saya mewakili organisasi saya, World Wildlife Fund-US, dalam dialog ini). Peserta dalam Dialog Tidak Biasa sepakat bahwa tenaga air memiliki peran kunci dalam masa depan energi yang berkelanjutan dan bahwa perlindungan dan pemulihan sungai di AS harus menjadi prioritas. Para peserta Dialog Tidak Biasa mendukung undang-undang yang konsisten dengan visi bersama itu dan RUU Infrastruktur, yang ditandatangani menjadi undang-undang tahun lalu, termasuk US$2.3 miliar untuk meningkatkan kapasitas pembangkit listrik tenaga air tanpa menambah bendungan baru (melalui retrofit dan menyalakan bendungan non-listrik) dan untuk menghilangkan bendungan yang sudah tua untuk memulihkan sungai dan meningkatkan keamanan publik.