Duurzame energieopwekking is essentieel in de mondiale strijd tegen klimaatverandering, en run-of-river (ROR) centrales worden gepresenteerd als een ecologisch verantwoord alternatief voor traditionele waterkracht. Deze centrales, die de natuurlijke waterkracht benutten zonder grote stuwmeren, lijken een ideale oplossing. Echter, een grondige evaluatie van de milieu-impact op lokale aquatische ecosystemen is cruciaal. ROR installaties beïnvloeden de leefomgeving van diverse soorten flora en fauna. Een holistisch begrip is noodzakelijk om een evenwicht te vinden tussen duurzame energie en ecologisch evenwicht.
Run-of-river centrales werken door een deel van het rivierwater af te leiden via een inlaatconstructie en dit door een toevoerkanaal, soms een ondergrondse water tunnel, naar een turbine te leiden. De turbine zet de kinetische energie van het water om in mechanische energie, die vervolgens door een generator wordt omgezet in elektriciteit. Na energieproductie wordt het water via een uitlaatstructuur terug in de rivier geloosd. Dit proces staat in contrast met traditionele waterkracht, die reservoirs creëert voor wateropslag. Het ontbreken van een stuwmeer maakt de milieu-impact van een ROR central anders. Zo is de verstoring van het landschap minder.
De toepassing van ROR-centrales heeft wereldwijd een vlucht genomen, vooral in regio’s met adequate waterbronnen. In Europa opereren ongeveer 10.000 kleinschalige waterkrachtcentrales, waarvan een significant percentage ROR-centrales zijn, met een gezamenlijk vermogen van ongeveer 12 Gigawatt. Ook in Azië en Zuid-Amerika is de opkomst groot. De aantrekkingskracht van ROR-centrales ligt in de relatief beperkte verstoring van het landschap.
Hydrologische impact van duurzame energie infrastructuur
De hydrologie van rivieren wordt significant beïnvloed door run-of-river centrales. Veranderingen in het water debiet, de intensiteit en de periodieke variatie hebben directe gevolgen voor de aquatische ecosystemen. Het begrijpen van deze effecten is essentieel voor effectieve mitigatie maatregelen.
Verandering in water debiet
De verandering in water debiet is een van de belangrijkste hydrologische gevolgen. Tijdens de operatie onttrekken deze centrales water om de turbines aan te drijven, wat resulteert in een verminderde waterstand en stromingssnelheid in het zogenaamde « gestremde rivierbed ». Dit is het traject tussen de water inlaat en de water uitlaat.
Dit resulteert in habitatverlies, met name voor soorten die specifieke waterdieptes, stroomversnellingen of diepe water partijen vereisen. Sommige vissoorten hebben bijvoorbeeld snelle stroming nodig om te paaien. Daarnaast kan een afname in de waterstand leiden tot een beperkte toegang tot voedsel. Het is vastgesteld dat, afhankelijk van het ontwerp en de omvang van de centrale, een debiet reductie van 10% tot 60% kan voorkomen in het gestremde deel van de rivier.
Naast de habitatveranderingen heeft een verminderd debiet ook invloed op de rivier morfologie. Het transport van sediment neemt af, wat kan leiden tot erosie op bepaalde plekken en sedimentatie op andere. Zo kunnen grindbanken dichtslibben, waardoor ze ongeschikt worden als paai plaats.
Water debiet fluctuaties en hydropeaking
Fluctuaties in water debiet, soms aangeduid als « hydropeaking », kunnen voorkomen bij ROR-centrales, hoewel dit minder frequent is dan bij stuwdam centrales. Dit kan optreden door snelle aanpassingen in de energieproductie, bijvoorbeeld tijdens perioden van piek vraag naar elektriciteit.
Deze fluctuaties beïnvloeden de watertemperatuur, zuurstof concentratie en nutriënten levels. Snelle veranderingen kunnen leiden tot het blootleggen van de oeverzone. Het droogvallen van paai plaatsen kan ook een gevolg zijn. Onderzoek heeft aangetoond dat hydropeaking kan leiden tot een dagelijkse temperatuur variatie van meer dan 5 graden Celsius in beïnvloede rivier segmenten.
Mitigatie technieken voor hydrologische impact
Diverse technieken kunnen de hydrologische impact minimaliseren:
- Ecologisch Water Debiet: Dit is de hoeveelheid water die nodig is om de ecologische functies van de rivier te behouden.
- Minimale Water Debiet Garantie: Het garanderen van een minimale water debiet is een cruciale stap.
- Optimalisatie van Energie Productie: Het geleidelijk aanpassen van energie productie vermindert fluctuaties.
Dynamische inlaatstructuren die de afvoer van water aanpassen aan natuurlijke variaties zijn een voorbeeld van een innovatieve techniek. Er zijn ROR centrales met dynamische inlaat constructies die het onttrokken water met 15% hebben verminderd.
Ecologische impact op aquatische ecosystemen
Run-of-river centrales hebben een complex effect op de aquatische omgeving. Verschillende facetten van het ecosysteem zijn betrokken, van vis populaties tot de water kwaliteit.
Gevolgen voor vis populaties
ROR-centrales vormen migratie barrières en leiden tot turbine mortaliteit en habitat fragmentatie. Deze factoren hebben significante invloed op vis populaties.
Fysieke barrières voor vismigratie zijn een belangrijk aspect. Vissen die stroom opwaarts migreren kunnen worden belemmerd. Dit kan leiden tot afname van het paai succes. Het sterfte percentage van vissen door de turbines varieert van 2% tot 50%, afhankelijk van het ontwerp en de grootte van de vissen. Dit komt omdat vissen vaak beschadigd raken door de schoepen.
Naast migratie obstakels en mortaliteit kan de habitat worden gefragmenteerd. Dit leidt tot een afname van genetische diversiteit. Er zijn voorbeelden van populaties die door een centrale zijn verdeeld, waardoor de kans op inteelt is toegenomen.
De veranderende habitat condities kunnen bepaalde soorten bevoordelen. Dit leidt tot veranderingen in de samenstelling van de vis populatie en verlies aan biodiversiteit. Invasieve soorten profiteren in sommige gevallen van veranderde omstandigheden.
Benthische Macro-Invertebraten en de rivier bodem
Benthische macro-invertebraten spelen een belangrijke rol in het ecosysteem. Veranderingen in water debiet en de samenstelling van de rivier bodem hebben invloed op deze organismen.
Het verminderde water debiet kan leiden tot meer fijn sediment, waardoor de leefomstandigheden verslechteren. Soorten die aangepast zijn aan een harde bodem kunnen worden verdrongen. Een afname van macro-invertebraten kan leiden tot een afname van de voedselvoorziening voor vissen.
Waterkwaliteit en eutrofiëring
ROR-centrales kunnen de waterkwaliteit beïnvloeden. De afname van het debiet kan leiden tot een toename van de watertemperatuur in de zomermaanden en bevordert de groei van algen, wat kan leiden tot eutrofiëring. De concentratie van nutriënten, zoals fosfor en stikstof kan toenemen.
- Implementatie van Vis Passages: Er zijn diverse vis passages.
- Gebruik van Fish-Friendly Turbines: Deze turbines zijn minder schadelijk voor vissen.
- Restauratie van de Habitat: Door de omgeving te restaureren kan de biodiversiteit toenemen.
Sociale en economische dimensies van energie infrastructuur
De ontwikkeling van ROR centrales heeft sociale en economische gevolgen voor lokale gemeenschappen. Het is essentieel deze factoren in overweging te nemen.
ROR centrales dragen bij aan de vermindering van de uitstoot. Banen worden gecreëerd, wat de economische ontwikkeling ten goede komt. De energievoorziening in afgelegen gebieden wordt hierdoor verbetert. Het benutten van ROR centrales heeft lokale banen opgeleverd in de provincie Gelderland.
Echter, er zijn negatieve effecten. Het verlies van recreatiewaarde en verandering van landgebruik. Het is belangrijk dat lokale gemeenschappen deelnemen aan besluitvorming.
Praktijkvoorbeelden van ROR-centrales
In Zwitserland is een ROR centrale gebouwd met milieuvriendelijkheid als prioriteit. Het ontwerp omvat onder andere een vis passage. Een vermindering van 25% van de C02 uitstoot is bereikt. Een andere casus beschrijft een centrale in een ontwikkelingsland. Hier is het waterdebiet verminderd.
Een voorbeeld in Zweden heeft laten zien dat gebrekkige aandacht voor ecologische gevolgen schade kan aanrichten. Echter, herstelmaatregelen zijn genomen, waaronder het plaatsen van vistrappen en het herstel van de rivierbedding.
- Vermindering van de uitstoot van broeikasgassen
- Lokale banen worden gecreëerd
- Bijdrage aan de energiezekerheid
- Vermindering van CO2 uitstoot
- Verbetering van energie voorziening