Tracer une voie positive pour la nature vers un avenir énergétique durable

La prochaine Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques (COP27), qui se tiendra en Égypte en novembre, concentre l'attention sur les voies nécessaires pour atteindre les objectifs climatiques mondiaux. Une décarbonisation rapide des économies est essentielle pour stabiliser le climat, y compris la réalisation de systèmes énergétiques nets zéro d'ici 2050. Mais avec le monde également confronté à une crise de la nature/biodiversité et s'efforçant d'atteindre un ensemble d'objectifs de développement, ces voies doivent tenir compte de leur impact sur communautés et écosystèmes; la stabilisation du climat devrait s'efforcer d'être compatible avec le maintien des systèmes de maintien de la vie sur Terre.

Plusieurs des projections de ce qui est nécessaire pour réaliser des systèmes électriques compatibles avec le 1.5° C cible climatique se caractérisent par un doublement de la capacité hydroélectrique mondiale, comme celles du Agence internationale de l'énergie (AIE) et le Agence internationale de l'énergie renouvelable (IRENA). Bien qu'il s'agisse d'une augmentation proportionnelle plus faible que d'autres énergies renouvelables telles que l'éolien et le solaire photovoltaïque, qui devraient être multipliées par plus de vingt, un doublement de la capacité hydroélectrique mondiale représente néanmoins une expansion spectaculaire des grandes infrastructures qui affecteront les fleuves du monde - et les diverses les avantages qu'ils procurent aux sociétés et aux économies grâce à la pêche en eau douce qui nourrit des centaines de millions de personnes, à l'atténuation des inondations et à la stabilité des deltas.

Seul un tiers des plus grands fleuves du monde restent à écoulement libre – et un doublement de la capacité hydroélectrique mondiale entraînerait le barrage d'environ la moitié de celles-ci, tout en générant moins de 2% de la production renouvelable nécessaire en 2050.

Presque tous les nouveaux projets énergétiques, y compris éoliens et solaires, entraîneront des impacts négatifs, mais les pertes d'un type d'écosystème majeur - les grandes rivières à écoulement libre - à cette échelle aura des compromis majeurs pour les personnes et la nature au niveau mondial. En tant que telle, l'expansion de l'hydroélectricité mérite une planification et une prise de décision particulièrement soignées. Ici, j'examine quelques questions majeures pertinentes pour l'évaluation de l'hydroélectricité, y compris des questions qui sont souvent mal comprises.

La petite hydroélectricité est souvent considérée comme durable ou à faible impact, mais ce n'est souvent pas le cas. La petite hydroélectricité n'est pas définie de manière cohérente (par exemple, certains pays classent la « petite hydroélectricité » comme n'importe quoi jusqu'à 50 MW), mais elle est souvent classée dans la catégorie des projets inférieurs à 10 MW. Étant donné que les projets de cette taille sont souvent supposés avoir des impacts mineurs sur l'environnement, les petits projets hydroélectriques reçoivent souvent des incitations ou des subventions et/ou bénéficient d'un examen environnemental limité. Cependant, la prolifération des petits barrages hydroélectriques peut entraîner des impacts cumulatifs considérables. De plus, même un petit projet dans un endroit particulièrement pauvre peut avoir des impacts négatifs étonnamment importants.

L'hydroélectricité au fil de l'eau est aussi souvent présentée comme ayant des impacts négatifs limités, mais certains des barrages ayant les impacts les plus importants sur les rivières sont des barrages au fil de l'eau. Les barrages au fil de l'eau ne stockent pas l'eau pendant de longues périodes ; la quantité d'eau entrant dans le projet est la même que la quantité sortant du projet - au moins sur une base quotidienne. Cependant, les projets au fil de l'eau peuvent stocker l'eau en une journée lorsqu'ils fonctionnent pour les « hydropeaks », stockant l'eau tout au long de la journée et la libérant pendant quelques heures de demande de pointe. Ce mode de fonctionnement peut entraîner des impacts négatifs majeurs sur les écosystèmes fluviaux en aval. Parce que les barrages au fil de l'eau n'ont pas de grands réservoirs de stockage, ils ne causent pas certains des impacts majeurs sur les personnes et les rivières associés aux grands réservoirs de stockage, y compris le déplacement à grande échelle des communautés et les perturbations des modèles saisonniers du débit des rivières. Mais ces différences conduisent trop souvent à des généralisations plus radicales selon lesquelles les projets au fil de l'eau n'ont pas d'impact sur les rivières - ou même que l'hydroélectricité au fil de l'eau ne nécessite pas de barrage. Alors que certains projets au fil de l'eau n'incluent pas de barrage sur l'ensemble du chenal, de nombreux grands projets au fil de l'eau nécessitent un barrage qui fragmente un chenal (voir photo ci-dessous). Cette généralisation inappropriée devient particulièrement problématique lorsque les promoteurs d'un projet désignent son statut au fil de l'eau comme un raccourci pour affirmer qu'il aura des impacts minimes. Cette "généralisation hâtive" a été employée par les partisans du barrage de Xayaboury sur le Mékong, qui a des impacts majeurs à la fois sur la migration des poissons et sur le piégeage des sédiments nécessaires au delta en aval.

Alors que les évaluations environnementales des barrages hydroélectriques se concentrent souvent sur les conditions locales, les impacts négatifs peuvent en fait se manifester même à des centaines de kilomètres d'un barrage. Lorsque les barrages hydroélectriques bloquent le mouvement des poissons migrateurs, ils peuvent avoir des impacts négatifs sur les écosystèmes de tout un bassin fluvial, à la fois en amont et en aval du barrage. Et parce que les poissons migrateurs sont souvent parmi les contributeurs les plus importants à la pêche en eau douce, cela se traduit par des impacts négatifs sur les personnes, même certaines qui peuvent vivre à des centaines de kilomètres d'un site de barrage. Les barrages hydroélectriques ont été l'un des principaux contributeurs aux pertes mondiales dramatiques de poissons migrateurs, qui ont diminué de 76% depuis 1970, avec des exemples très médiatisés tels que les fleuves Columbia et Mékong. Un deuxième impact à longue distance est celui des sédiments. Une rivière est plus qu'un écoulement d'eau, c'est aussi un écoulement de sédiments, comme le limon et le sable. Les rivières déposent ces sédiments lorsqu'elles pénètrent dans l'océan, créant un delta. Les deltas peuvent être extrêmement productifs, tant pour l'agriculture que pour la pêche, et plus de 500 millions de personnes vivent désormais dans les deltas du monde entier, y compris ceux du Nil, du Gange, du Mékong et du Yangtsé. Cependant, lorsqu'une rivière entre dans un réservoir, le courant ralentit considérablement et une grande partie des sédiments s'écoule et est « piégé » derrière le barrage. Les réservoirs captent désormais environ un quart du flux mondial annuel de sédiments—le limon et le sable qui, autrement, aideraient à maintenir les deltas face à l'érosion et à l'élévation du niveau de la mer. Certains deltas clés, tels que le Nil, ont maintenant perdu plus de 90 % de leur approvisionnement en sédiments et s'enfoncent et se rétrécissent. Ainsi, les barrages hydroélectriques peuvent avoir des impacts majeurs sur les ressources clés de grands bassins fluviaux, y compris approvisionnements alimentaires d'importance mondiale, mais, trop souvent, l'examen environnemental des projets hydroélectriques se concentre principalement sur les impacts locaux.

Le passage des poissons autour des barrages a rarement atténué les impacts négatifs des barrages sur les poissons migrateurs. Le passage des poissons, comme les échelles à poissons ou même les élévateurs, est une exigence d'atténuation courante pour les barrages. Le passage des poissons a été développé à l'origine sur les rivières qui avaient de puissantes espèces de poissons nageant et sautant, comme le saumon, mais des structures de passage sont maintenant ajoutées aux barrages sur les grands fleuves tropicaux, comme le Mékong ou les affluents de l'Amazone, bien qu'il y ait des données très limitées. ou des exemples du fonctionnement du passage du poisson dans ces rivières. UN Examen de 2012 de toutes les études évaluées par des pairs sur la performance du passage des poissons constaté que le passage du poisson fonctionnait beaucoup mieux pour le saumon que pour les autres types de poisson; en moyenne, les structures ont un taux de réussite de 62 % pour le saumon nageant en amont. Ce nombre peut sembler élevé, mais la plupart des poissons doivent traverser plusieurs barrages à la suite ; même avec le taux de réussite relativement élevé de 62 % à chaque barrage, moins d'un quart des saumons franchiraient avec succès trois barrages. Pour les non-saumons, le taux de réussite était de 21 % - même avec seulement deux mères, seuls 4 % des poissons migrateurs réussiront (voir ci-dessous). De plus, la plupart des poissons nécessitent également une migration vers l'aval, au moins pour les larves ou les juvéniles, et le taux de passage vers l'aval est souvent encore plus faible.

L'hydroélectricité n'est plus la technologie de production d'énergie renouvelable la moins coûteuse. Au cours des dernières décennies, le coût de l'éolien a chuté d'environ un tiers et le coût de l'énergie solaire de 90 % - et ces réductions de coûts semblent devoir se poursuivre. Entre-temps, le coût moyen de l'hydroélectricité a quelque peu augmenté au cours de la dernière décennie, de sorte que l'éolien terrestre est devenu le coût moyen le plus bas parmi les énergies renouvelables. Bien que son coût moyen soit encore légèrement supérieur à celui de l'hydroélectricité, les projets solaires établit régulièrement le record du projet énergétique le moins cher.

L'hydroélectricité présente la fréquence la plus élevée de retards et de dépassements de coûts parmi les grands projets d'infrastructure. Une étude d'EY a révélé que 80 % des projets hydroélectriques ont connu des dépassements de coûts avec un dépassement moyen de 60 %. Ces deux proportions étaient les plus élevées parmi les types de grands projets d'infrastructure dans leur étude, y compris les centrales électriques fossiles et nucléaires, les projets hydrauliques et les projets éoliens offshore. L'étude a également révélé que 60 % des projets hydroélectriques ont connu des retards avec un retard moyen de près de trois ans, dépassé uniquement par les projets de charbon qui avaient des retards moyens légèrement plus longs.

L'hydroélectricité peut fournir une production ou un stockage d'énergie ferme à l'appui des énergies renouvelables variables telles que l'éolien et le solaire….

L'éolien et le solaire sont déjà la principale forme de nouvelle production ajoutée chaque année et les prévisions envisagent des réseaux à faible émission de carbone où l'éolien et le solaire sont les formes de production dominantes. Mais les réseaux stables auront besoin de plus que de l'éolien et du solaire, ils auront également besoin d'une combinaison de production ferme et un stockage qui équilibrera les grilles pendant les périodes (de quelques minutes à plusieurs semaines) où la disponibilité de ces ressources diminue. Dans de nombreux réseaux, l'hydroélectricité fait partie des technologies qui peuvent fournir une énergie ferme. Un type d'hydroélectricité - l'hydroélectricité à stockage par pompage (PSH) - est actuellement la forme dominante de stockage à grande échelle sur les réseaux (environ 95%). Dans un projet PSH, l'eau est pompée vers le haut lorsque l'électricité est abondante et stockée dans un réservoir supérieur. Lorsque de l'électricité est nécessaire, l'eau redescend vers le réservoir inférieur, générant de l'électricité pour le réseau.

… mais ces services peuvent souvent être fournis sans perte supplémentaire de rivières à écoulement libre. La recherche axée sur les options d'expansion du réseau a montré que les pays peuvent souvent répondre à la demande future d'électricité avec des options à faible émission de carbone qui évitent de nouveaux barrages sur les rivières à écoulement libre, soit par plus d'investissements dans l'éolien et le solaire pour se substituer à l'hydroélectricité avec des impacts négatifs importants ou par emplacement prudent de la nouvelle hydroélectricité qui évite le développement de barrages sur les grands fleuves à écoulement libre ou dans les zones protégées. De plus, les deux réservoirs d'un projet de stockage par pompage peuvent être construits à des endroits éloignés des rivières et faire circuler l'eau entre eux. Des chercheurs de l'Université nationale australienne ont cartographié Emplacements 530,000 dans le monde avec la topographie appropriée pour prendre en charge le stockage par pompage hors canal, avec seulement une petite fraction nécessaire pour fournir un stockage suffisant pour les réseaux à prédominance renouvelable dans le monde. Les réservoirs existants ou d'autres caractéristiques telles que fosses minières abandonnées peut également être utilisé dans des projets de pompage-turbinage.

Tous les scénarios mondiaux compatibles avec les objectifs climatiques n'incluent pas un doublement de l'hydroélectricité. Bien que plusieurs organisations de premier plan (par exemple, l'AIE et l'IRENA) qui modélisent la manière dont les futurs systèmes électriques peuvent être compatibles avec les objectifs climatiques incluent un doublement de la capacité hydroélectrique mondiale, tous ces scénarios ne le font pas. Par exemple, alors que les modèles de l'AIE et de l'IRENA incluent au moins 1200 GW de nouvelles capacités hydroélectriques d'ici 2050, parmi les scénarios retenus par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) qui sont cohérents avec le 1.5° C cible, environ un quart d'entre eux comprenaient moins de 500 GW de nouvelle hydroélectricité. De même, le Modèle climatique One Earth, également cohérent avec le 1.5° C cible, comprend seulement environ 300 GW de nouvelle hydroélectricité d'ici 2050.

La production hydroélectrique peut se développer sans nouveaux barrages Les systèmes électriques peuvent ajouter de la production d'hydroélectricité sans ajouter de nouveaux barrages hydroélectriques de deux manières principales : (1) moderniser les projets hydroélectriques existants avec des turbines modernes et d'autres équipements ; et (2) l'ajout de turbines aux barrages non alimentés. UN étude du département américain de l'énergie ont constaté qu'avec les bonnes incitations financières en place, ces deux approches pourraient ajouter 11 GW d'hydroélectricité au parc hydroélectrique américain, soit une augmentation de 14 % par rapport à la capacité actuelle. Si un potentiel similaire était disponible dans d'autres pays du monde, cela représenterait plus de la moitié de la capacité hydroélectrique mondiale supplémentaire incluse dans le Modèle climatique One Earth d'ici 2050. De plus, l'ajout de projets «solaires flottants» sur les réservoirs derrière les barrages hydroélectriques, couvrant seulement 10% de leur surface, pourrait ajouter 4,000 XNUMX GW de nouvelle capacité, capable de générer environ deux fois plus d'énergie que celle générée par l'ensemble de l'hydroélectricité aujourd'hui.

L'hydroélectricité est vulnérable au changement climatique, ce qui met l'accent sur la valeur des réseaux diversifiés. J'étais auteur principal d'une étude qui a révélé que, d'ici 2050, 61 % de tous les barrages hydroélectriques mondiaux se trouveront dans des bassins présentant un risque très élevé ou extrême de sécheresse, d'inondation ou les deux. D'ici 2050, 1 barrage hydroélectrique existant sur 5 se trouvera dans des zones à haut risque d'inondation en raison du changement climatique, contre 1 sur 25 aujourd'hui. UN étudier dans Les changements climatiques Nature prédit que jusqu'à trois quarts des projets hydroélectriques dans le monde auront une production réduite en raison des changements hydrologiques induits par le climat d'ici le milieu de ce siècle. Les pays qui dépendent fortement de l'hydroélectricité sont vulnérables à la sécheresse et, dans de nombreuses régions, ce risque va augmenter. Par exemple, l'hydroélectricité fournit la quasi-totalité de l'électricité pour la Zambie et une sécheresse de 2016 en Afrique australe a entraîné une baisse de 40 % de la production nationale d'électricité de la Zambie%, causant d'immenses perturbations et pertes économiques. Cette vulnérabilité souligne la valeur des sources de production diversifiées au sein des réseaux.

L'hydroélectricité n'est pas toujours controversée, un terrain d'entente peut être trouvé. Alors que les organisations de conservation et le secteur de l'hydroélectricité ont souvent eu une relation conflictuelle, un terrain d'entente peut être trouvé. Par exemple, aux États-Unis, des représentants du secteur hydroélectrique, dont la National Hydropower Association (NHA), et plusieurs organismes de conservation ont formé un «Un dialogue hors du commun pour l'hydroélectricité» (divulgation complète : j'ai représenté mon organisation, World Wildlife Fund-US, dans ce dialogue). Les participants au dialogue peu commun ont convenu que l'hydroélectricité avait un rôle clé dans un avenir énergétique durable et que la protection et la restauration des rivières aux États-Unis devraient être une priorité. Les participants au dialogue inhabituel ont soutenu une législation conforme à cette vision partagée et le projet de loi sur les infrastructures, promulgué l'année dernière, prévoyait 2.3 milliards de dollars pour augmenter la capacité hydroélectrique sans ajouter de nouveaux barrages. (grâce à des rénovations et à l'alimentation de barrages non alimentés) et pour l'enlèvement des barrages vieillissants afin de restaurer les rivières et d'améliorer la sécurité publique.