von KeAi Communications Co., Ltd.
Im Westen der USA ist Wasserknappheit ein dringendes Problem und sorgt für ein Gleichgewicht zwischen der Bereitstellung von Wasser, wenn es benötigt wird, um die Lebensräume von Wanderfischen wie Lachs und Steelhead zu unterstützen.
Die gleichzeitige Erfüllung der Bedürfnisse von Bewässerungsbetreibern und Wasserkraftproduzenten hat sich als besondere Herausforderung erwiesen. Auch wenn ausreichend Wasservorräte zur Verfügung stehen, kann es immer noch schwierig sein, Durchflussmengen zu koordinieren, die allen Anforderungen gerecht werden. Da die Klimabedingungen immer wärmer und trockener werden, wird es immer schwieriger, Lösungen zu finden, die gleichzeitig den Bedürfnissen der Fische, der Energieproduktion und anderen Wasseranforderungen gerecht werden.
Zu diesem Zweck untersuchten zwei Wissenschaftler am Oak Ridge National Laboratory die optimale Planung der Flussfreisetzungen aus einem Reservoir in Kalifornien, USA, um gleichzeitig den Lachspopulationen zu helfen und die Stromerzeugung zu maximieren. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift veröffentlicht Wassersicherheit und Biologie.
„Die Spannungen zwischen konkurrierenden Wassernutzungen sind im Central Valley von Kalifornien hoch“, erklärte Henriette Jager, Mitautorin der Studie. „Reservoirs dienen mehreren Zwecken, einschließlich der Unterstützung wandernder Fischpopulationen. Seit 1950 sind die wilden Laicherrückflüsse von Chinook-Lachsen, die im Herbst in die Flüsse des Central Valley gelangt sind, mit einer durchschnittlichen Rate von 1.947 ausgewachsenen Lachsen pro Jahr zurückgegangen, begleitet von erheblichen jährlichen Schwankungen. “
Das Duo entwickelte Modelle, um zu verstehen, wie Abflüsse aus einem kalifornischen Reservoir so geplant werden können, dass sie den Lachsen zugute kommen und gleichzeitig den Wert der Stromerzeugung maximieren. Dr. Rocio Uria-Martinez, ein Energieökonom, modellierte saisonale Muster des Energiewerts, während Dr. Jager die Reaktionen von Lachsen auf Strömungen modellierte.
Bei der Kombination in einer Optimierung ergaben die Modelle eine Pareto-optimale Grenze saisonaler Strömungsmuster. Die möglichen Strömungsregime bestanden aus zwei Impulsflüssen mit Variationen in Größe, Zeitpunkt und Dauer. Diese Regelungen wurden durch die Aufrechterhaltung eines jährlichen Gesamtflusses nahe dem historischen Median weiter eingeschränkt.
Die Ergebnisse der Studie zeigen, ob für die Lachsaufzucht geeignete Strömungsverhältnisse auch in Zeiten hoher Stromnachfrage und -preise die Erzeugung von Wasserkraft ermöglichen würden. Die Analyse ergab sowohl Zeiten, in denen die Wirtschafts- und Lachsziele übereinstimmen, als auch Zeiten, in denen sie voneinander abweichen.
Optimale Strömungsregime, die sowohl den Lachs- als auch den Wasserkraftzielen gerecht wurden, sorgten im Frühsommer für pulsierende Strömungen. Allerdings umfassten nur die Lösungen, bei denen der Wert der Wasserkraft im Vordergrund stand, hohe Abflüsse mitten im Winter.
Der andere Autor der Studie, Dr. Rocio Uria-Martinez, sagte: „Die Ökonomie des kalifornischen Stromnetzes ist komplex, aber wir waren hauptsächlich an saisonalen Klimasignalen interessiert. Beispielsweise sollte der Strombedarf höher sein, wenn Klimaanlage und Heizung eingeschaltet sind.“ “ Die Ergebnisse der Studie liefern wertvolle Erkenntnisse darüber, wie Stauseen funktionieren können, um gleichzeitig den Bedürfnissen der Lachspopulationen und der Stromverbraucher gerecht zu werden.
Mehr Informationen:
Henriette I. Jager et al, Einen Mittelweg finden: Strömungsregime, die auf Lachs und Energiewert ausgelegt sind, Wasserbiologie und Sicherheit (2023). DOI: 10.1016/j.watbs.2023.100183
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