1969年，美国陆军工程兵团在爱荷华州马里恩县的得梅因河上完成了Red Rock大坝的建设。美国大坝建造了十年，其目的是缓和季节性洪水，使军团能够释放每年春季扣押的一百万英亩英亩的融雪。50多年来，除了向当地人提供钓鱼和划船的水库外，这就是全部。
去年秋天，当工程师让水冲入两个刚穿过大坝混凝土结构的phso骨中时，情况发生了变化。水流到下面的一个强大的地方，水旋转了两个水力发电涡轮机，然后倒入河流，发电足以在爱荷华州，明尼苏达州以及北达科他州为18,000多个房屋供电。
在制造中，红岩项目是自2000年以来产生水力发电的36个美国水坝的最新项目，代表了500兆瓦的可再生生成能力。仅在2020年，美国增加了33,000兆瓦的太阳能和风能容量中的一小部分。但是这些改造一直是美国水电开发的主要来源Th世纪。到2035年，各州和联邦政府的雄心勃勃的目标使大部分电网脱碳，以避免气候变化，水力发电和环境倡导者的最严重影响，说改装大坝为利用现有的基础设施提供了可再生能源的机会河上的新水坝。
“建造大型水坝的时代基本结束了，”勒罗伊·科尔曼（Leroy Coleman）说国家水电协会，一个行业团体。“因此，我们作为行业的重点是……在外面发展。”
水力发电行业和环境团体的不太可能联盟支持改造水坝。
截至1月，在联邦能源监管委员会（FERC）中进行了88个改造非动力大坝的项目水电开发管道，主要在俄亥俄州和密西西比河上的锁和大坝上。还有100多个拟议的项目，可以向运河和其他导管增加发电，并升级现有的水力发电设施，共同代表了近1,500兆瓦的新水电容量。一些项目最早在2022年春季开始破土动工。
为改造现有水坝的改造而存在广泛的政治支持，并在数十亿美元的联邦法案中进行了改造的激励措施，旨在改革该国老化的大坝基础设施。这些两党的提议目前陷入了国会较大的基础设施审议中，受到了塑造，并受到了不太可能的支持联盟在水力发电行业和环境团体之间，旨在改造，修复和去除大坝。立法的支持者说，美国西部的气候变化和干旱恶化，提出了迫切的提议，无法预测的流动影响水力发电并强调旧水坝。
对于历史上将新的水力发电开发视为厌恶的环保主义者来说，改造提供了解决方法，一种利用水来产生电力的方法，而不会增加许多大坝对河流生态系统和社区造成的巨大伤害。但这并不意味着他们认为每个大坝都应该改装，布莱恩·格拉伯（Brian Graber美国河流，一个非营利组织，倡导大坝去除并支持新立法。他说：“我们希望这些激励措施适合改造那些应该翻新的水坝，否则可以帮助去除应该去除的水坝。”
爱荷华州得梅因河上的红岩水力发电项目。密苏里河能源服务
在美国的90,000多个水坝中，只有约2500个发电，约有7％的美国电力和可再生能源的38％的电力。其余的是为了从灌溉到洪水控制再到导航的目的，被称为非动力大坝。“那说两件事，”领导的香农·埃姆斯说低冲击水力研究所，一个评估水电项目的环境影响的非营利组织。“第一，现有水坝有更多的水电。两个，无需建造一个新的水坝。”
根据美国能源部（DOE）的说法，虽然大多数这些非动力的水坝都没有储存足够的水或太遥远而无法用于水力发电开发，但可以改造成千上万的水以发电。在2016年报告该机构发现，改造现有的水坝可能会增加12,000兆瓦的发电能力，尽管只有4,800兆瓦（足以在2050年建造）。，代表数十亿美元的潜在投资和成千上万的工作。
DOE报告中列出的其他可能用于水力发电开发的车道包括升级现有水力发电设施，改造运河和导管的少量Gigawatt，以及新水坝的有限开发。该报告引用了超过30吉瓦的抽水储存水力的潜力 - 一种能量存储的方法，其中盈余功率用于将水泵入上层储层，然后在需要电源时通过水力发电涡轮释放。综上一半。
联邦基础设施法案将扩大资金以改造和升级水力发电。
在DOE的水力发电计划的蒂姆·韦尔奇（Tim Welch）表示，除了切入化石燃料的发电份额外，增加更多的水力可能会以其他方式受益。他说：“即使是在非动力大坝上的小型水力发电项目（10、15兆瓦甚至更少）也可以在调节网格方面发挥作用”，并使其更具弹性。这包括提供“黑色起步”功能，以在停电后或备份间歇性的风和太阳资源来恢复电网的能量。目前在美国提供了超过90％的总能源存储的泵送储存水力，对于突破日益变化的网格可能尤其重要。
艾姆斯说：“ [水力发电]在可再生能源中是独一无二的，因为它几乎是24/7的资源。”“除了季节性的波动，当然还有干旱，水以非常稳定的方式流动。”
当然，除非不是。在密歇根州立大学可持续水力发电的工程师Yadu Pokhrel说：“世界各地的可靠流动有很多疑问”，气候变化改变了降雨和干旱的模式。例如，环境信息机构项目目前，美国西部的强烈干旱将使加利福尼亚的大量水力发电产量今年减少近20％。
即使过去通过水力发电改造对发电的预测也被证明过于乐观。一学习在过去的二十年中，在美国完成的36个改造中，发现实际一代平均被高估了3.6倍。韦尔奇说，美国能源部正在大力投资更好地预测，以提高水力发电项目计划干旱和其他极端天气的能力。他说，不可预测的气候对水力发电的影响是“绝对”的问题。
近年来，美国水力发电的容量已经平稳。美国能源部门
尽管并非所有与FERC一起寻求许可证的改造项目都将建立，但许多人都在向前发展。例如，基于波士顿黑麦的发展，在投资公司的支持下气候自适应基础设施，已在22个水坝上获得了超过7.5亿美元的改造，获得了250兆瓦的发电能力的许可，足以为约125,000户房屋供电。前三个项目的建设 - 俄亥俄州和阿勒格尼河上的所有陆军运营的锁和大坝 - 将于2022年春季开始。
Rye Development的首席执行官Paul Jacobs说：“ 2500兆瓦煤炭的日子可能已经过去了。”“因此，我们必须考虑如何创造性地替代这些方法。这是一个可以发挥重要作用的组成部分。”他补充说，国家和联邦对脱碳化电网的支持程度是确定实际建造多少次改造的最大因素。他说，许多改造可以自己付费，但是税收优惠和简化许可过程将使更多的项目可行。
在这一点上，联邦对所谓的“三个R”的支持 - 理化，改造和删除 - 看起来很有希望。本月，新罕布什尔州的民主党议员安妮·库斯特（Annie Kuster）引入，在两党的支持下，一项258亿美元的账单称为21英石世纪水坝法。该法案将扩大资金，并提供激励措施，以改造和升级水力发电，并增加大坝康复的资金。它还将提供新的激励措施和赠款，以取消1,000个水坝，以重新连接10,000英里的零散的河流生态系统。
这1.2万亿美元的两党基础设施包目前，国会还包括一个削减的，耗资23亿美元的Kuster计划，尽管“这大大减少了我们认为需要具有变革效应的数量”。
蒙大拿州的饥饿马大坝于1952年在美国大型大坝建造时代的高峰时期完成。贾斯汀·穆勒 /阿拉米库存照片
通常，与建造新的大坝相比，改造现有的水坝具有可忽略的环境影响，其负面环境和社会后果是有据可查的。大坝可以碎片生态系统，限制物种上下河流的能力。它们背后的水库可能会淹没社区和文化上重要的遗址。水坝随着年龄的增长而需要维修的人的责任和对下游社区的危害。他们甚至可以成为资源温室气体排放，随着植物物质在水库腐烂中淹没，释放甲烷和其他温室气体。
格拉伯说，尽管如此，保护小组认为水电在迅速脱碳中的作用。他说：“目前，这是一个重要的能源，将继续担任该职位。”“我们要确保以环保的方式进行操作。”
低冲击力学研究所的艾姆斯说，改造适合这种愿景，尤其是当改造不涉及改变河流的流动时。艾姆斯说，改造还可以帮助进行大坝的维护：“失败的，泄漏的大坝无助于发电。”“最好拥有一个体形的大坝。”
But there’s one key caveat, Graber said: “We want to make sure those dams that are retrofitted are the dams that are also providing some critical function, things like water supply or flood control, or that they are dams that will produce a meaningful amount of power.” That is, before giving a dam a new reason to exist by adding hydropower, make sure it really has to be there.
