Potensi Global Yang Signifikan Untuk Meningkatkan Pembangkitan Dari Proyek PLTA Tanpa Menambah Bendungan Baru

Awal abad ini, bendungan pembangkit listrik tenaga air Stasiun Vernon di Sungai Connecticut menghasilkan rata-rata 135,000 megawatt jam (MWh) per tahun. Pada tahun 2008, hampir satu abad setelah bendungan Vermont pertama kali dibangun, pemiliknya, TransCanada, menginvestasikan $50 juta untuk mengganti 4 turbin tua dengan turbin modern, meningkatkan kapasitas dan efisiensi pembangkitan, retrofit yang meningkatkan pembangkitan tahunan menjadi hampir 200,000 MWh per tahun, meningkat 42%.

Itu adalah perluasan substansial dari pembangkit listrik rendah karbon untuk jaringan New England, tanpa bendungan baru di sungai. Stasiun Vernon tidak unik. Secara global, peluang serupa sering terjadi – proyek yang dapat membantu mengatasi krisis iklim tanpa membangun bendungan baru.

IKLAN

Inti dari menstabilkan iklim planet ini adalah dekarbonisasi ekonomi yang cepat, termasuk sistem tenaga, yang membutuhkan perluasan kapasitas pembangkit terbarukan secara dramatis. Tenaga air saat ini adalah pemimpin global di antara teknologi pembangkit terbarukan (meskipun angin dan surya PV sejauh ini merupakan sumber dominan dari generasi baru ditambahkan setiap tahun). Beberapa perkiraan tentang bagaimana dunia dapat mencapai sistem tenaga nol bersih pada tahun 2050 mencakup penggandaan kapasitas tenaga air global, seperti analisis dari Badan Energi Internasional (IEA) dan Badan Energi Terbarukan Internasional (IRENA).

Namun perluasan pembangkit listrik tenaga air pada tingkat itu akan memiliki dampak negatif yang besar pada sungai-sungai di dunia dan masyarakat serta ekosistem yang bergantung padanya. Hanya sepertiga sungai besar yang tetap mengalir bebas, dan penggandaan kapasitas tenaga air global akan mengakibatkan membendung sekitar setengah dari yang tersisa, yang akan memberikan dampak negatif yang besar bagi masyarakat, ikan yang bermigrasi dan kelangsungan hidup pertanian penting delta sungai.

Pembangunan bendungan pembangkit listrik tenaga air baru dengan demikian berisiko menimbulkan dampak negatif dan kerugian besar. Ada perdebatan yang sehat tentang bagaimana mengurangi dampak bendungan pembangkit listrik tenaga air, di tingkat proyek atau seluruh sistem, tetapi ada pertanyaan lain yang patut ditanyakan: Berapa banyak pembangkit listrik tenaga air tambahan yang dapat ditambahkan dunia tanpa membangun bendungan baru?

IKLAN

Ada dua cara utama agar sistem tenaga dapat menambah pembangkit listrik tenaga air tanpa menambahkan bendungan tenaga air baru: (1) perkuatan proyek tenaga air yang ada dengan turbin modern dan peralatan lainnya, seperti contoh Stasiun Vernon; dan (2) menambahkan turbin ke bendungan non-listrik.

Untuk proyek pembangkit listrik tenaga air yang ada, retrofit dengan peralatan modern dapat sering meningkatkan generasi sebesar 8 – 10% atau lebih untuk kapasitas yang sama. Selanjutnya, beberapa proyek berukuran terlalu kecil untuk lokasinya, sehingga retrofit juga dapat meningkatkan kapasitas (dan dengan demikian pembangkitan). Misalnya, proyek Rheinfelden 26 MW asli di Sungai Rhine di Swiss, dibangun pada awal 20^th abad, adalah digantikan pada tahun 2011 oleh proyek baru 100 MW yang akan melipatgandakan pembangkitan tahunan, dari 185,000 MWh menjadi 600,000 MWh.

Untuk bendungan non-listrik, sering disebutkan bahwa hanya sekitar 3% dari semua bendungan di seluruh dunia yang memiliki turbin untuk menghasilkan tenaga air, menunjukkan potensi besar untuk menambahkan turbin ke bendungan tersebut. Namun, ada alasan bagus mengapa banyak dari bendungan tersebut kekurangan turbin—mengembangkan tenaga air tidak layak secara ekonomi—dan/atau bendungan itu sangat kecil dan kapasitas tambahannya akan minimal.

IKLAN

Tapi memang ada bendungan non-listrik yang masuk akal secara finansial untuk menambahkan turbin. Misalnya, Bendungan Batu Merah di Sungai Des Moines di Iowa awalnya dibangun untuk pengelolaan banjir. Pada tahun 2021, turbin ditambahkan, menciptakan proyek pembangkit listrik tenaga air 49 MW baru dari bendungan yang ada. Selama dekade terakhir, American Municipal Power dikembangkan empat proyek pembangkit listrik tenaga air pada struktur navigasi yang ada di Sungai Ohio, menambahkan lebih dari 300 MW kapasitas baru – cukup untuk memberi daya pada ratusan ribu rumah di wilayah tersebut.

Sebuah studi nasional oleh Departemen Energi AS menemukan bahwa mengembangkan 100 peluang terbesar pada bendungan non-listrik dapat menambah 8 GW kapasitas PLTA. Selanjutnya, usia rata-rata bendungan pembangkit listrik tenaga air di AS hampir 70 tahun dan dengan demikian akan ada permintaan tetap untuk retrofit modernisasi.

Secara global, ada pola serupa, dengan hampir setengah dari kapasitas PLTA global yang berasal dari bendungan yang berusia lebih dari 40 tahun, sedangkan sebagian besar bendungan di dunia tidak memiliki turbin. Tahun lalu, makalah di Environmental Research Letters menggunakan kriteria konservatif untuk memperkirakan bahwa potensi global dari modernisasi pembangkit listrik tenaga air yang ada dan pembangkit listrik bendungan non-listrik adalah 78 GW, atau sekitar 7% dari kapasitas global saat ini. Saya adalah rekan penulis di a makalah yang juga menggunakan kriteria konservatif untuk memperkirakan potensi serupa, sekitar 6% dari kapasitas global saat ini. Dengan kriteria yang kurang konservatif, perkiraan itu naik menjadi 11% dari kapasitas saat ini.

IKLAN

Perkiraan yang lebih tinggi itu berada dalam kisaran yang serupa dengan beberapa studi tingkat negara yang terfokus tentang potensi perluasan pembangkit listrik tenaga air tanpa bendungan baru. Kantor Riset Energi Brasil memperkirakan bahwa meningkatkan pembangkit listrik tenaga air tua dapat tambahkan hingga 11 GW kapasitas pembangkit listrik tenaga air baru, sekitar 13% peningkatan di atas kapasitas saat ini. Untuk AS, Departemen Energi menemukan bahwa meningkatkan bendungan tenaga air tua dan menambahkan turbin ke bendungan non-listrik dapat menambah 11 GW pembangkit listrik tenaga air yang layak secara finansial ke armada negara, meningkat 14% dari kapasitas saat ini, dengan asumsi insentif telah ada. Perhatikan bahwa organisasi konservasi merekomendasikan bahwa insentif semacam itu mendukung perbaikan bendungan yang memiliki tujuan yang jelas dan bahwa insentif juga diarahkan untuk menghilangkan bendungan yang sudah tua yang telah melampaui tujuannya; akuRUU infrastruktur disahkan tahun lalu berisi insentif untuk retrofit dan pemindahan.

Ada cara lain untuk menambah pembangkitan substansial dari proyek pembangkit listrik tenaga air tanpa menambahkan bendungan pembangkit listrik tenaga air baru – letakkan panel surya di reservoirnya. Reservoir menyediakan lokasi konflik yang relatif rendah untuk mengembangkan proyek tenaga surya (misalnya, tidak akan bersaing dengan penggunaan lahan seperti pertanian atau hutan) dan dapat dikaitkan dengan infrastruktur transmisi yang ada. Jika proyek “matahari terapung” ini ditambahkan ke hanya 10% dari luas permukaan reservoir tenaga air di seluruh dunia, mereka akan menambahkan Kapasitas 4,000 GW mampu menghasilkan hampir dua kali lebih banyak daya yang dihasilkan dari semua pembangkit listrik tenaga air saat ini.

IKLAN

Terakhir, ada satu cara lagi untuk secara substansial meningkatkan manfaat energi pembangkit listrik tenaga air tanpa menambah bendungan baru di sungai. Dalam hal ini, manfaat energi adalah penyimpanan, bukan pembangkitan, yang ditambahkan melalui proyek pembangkit listrik tenaga air penyimpanan yang dipompa di luar saluran. Jaringan dengan sumber pembangkitan yang bervariasi—seperti angin dan matahari—dapat beralih ke penyimpanan untuk menyediakan listrik saat matahari tidak bersinar atau angin tidak bertiup. Saat ini, pembangkit listrik tenaga air penyimpanan yang dipompa menyediakan lebih dari 90% penyimpanan skala utilitas dunia. Penyimpanan yang dipompa umumnya memiliki dua reservoir, dan air dipompa dari reservoir bawah ke reservoir atas ketika daya berlimpah. Reservoir atas berfungsi sebagai baterai penyimpanan dan, ketika daya dibutuhkan, dapat melepaskan air kembali ke bawah untuk menghasilkan listrik.

Dua reservoir dari sistem penyimpanan yang dipompa dapat dibangun di lokasi yang jauh dari sungai dan mengalirkan air bolak-balik di antara keduanya. Sebuah tim peneliti dari Australian National University mengidentifikasi 530,000 lokasi di seluruh dunia dengan kondisi topografi yang sesuai untuk mendukung penyimpanan pompa di luar saluran. Mereka memperkirakan bahwa hanya sebagian kecil dari situs-situs ini (misalnya, kurang dari 1%) yang diperlukan untuk menyediakan penyimpanan yang cukup untuk mendukung jaringan yang didominasi energi terbarukan di seluruh dunia. Proyek penyimpanan yang dipompa juga dapat dibangun menggunakan reservoir yang ada atau fitur lain seperti lubang penambangan yang ditinggalkan.

Tenaga air saat ini merupakan sumber pembangkit rendah karbon terbesar di dunia dan akan terus memainkan peran penting karena dunia mengejar sistem tenaga nol bersih. Namun, bendungan pembangkit listrik tenaga air baru dapat menimbulkan kerugian yang cukup besar, seperti dampak terhadap sungai yang mengalir bebas dan masyarakat serta ekosistem yang bergantung padanya. Tetapi pembangkit listrik tenaga air dan/atau layanan penyimpanan energi dapat diperluas secara signifikan dengan sedikit atau tanpa pengorbanan. Di antara perkuatan bendungan pembangkit listrik tenaga air yang ada, penambahan turbin ke bendungan non-listrik, tenaga surya terapung di reservoir tenaga air, dan penyimpanan di luar saluran yang dipompa, dunia dapat menambahkan pembangkitan dan penyimpanan dalam jumlah besar dari proyek pembangkit listrik tenaga air tanpa membangun bendungan baru.

IKLAN