مطالعه تأثیر تغییر اقلیم بر تولید انرژی برق‌آبی (مطالعه موردی: سد کارون 4)
محورهای موضوعی : علوم آب
فردوس کریمی الکوهی
1
*
,
حسین قربانی زاده خرازی
2
,
محمود جزایری مقدس
3
,
محسن سلیمانی بابرصاد
4
,
صایب خوشنواز
5
1 - دانشجوی دکتری
2 - استادیار دانشکده علوم آب دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر
3 - گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شوشتر،شوشتر، ایران
4 - عضو هیات علمی گروه آبیاری دانشگاه آزاد اسلامی واحد شوشتر
5 - گروه علوم آب، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شوشتر،شوشتر، ایران
کلید واژه: تغییر اقلیم, انرژی برق-آبی, بهره¬برداری از مخزن, سد کارون ۴,
چکیده مقاله :
در این تحقیق به بررسی نحوه عملکرد نیروگاه سد کارون ۴ به‌عنوان یکی از مهم‌ترین نیروگاههای تولید برق در کشور تحت تأثیر تغییر اقلیم پرداخته شده است. مدل مفهومی IHACRES برای شبیه‌سازی فرآیند بارش رواناب و الگوریتم DE جهت بهینه‌سازی میزان تولید انرژی برق-آبی به کار گرفته شده است. نتایج: نتایج حاکی از افزایش دما در دوره آتی (2061-2040) به میزان 95/1 و 34/2 درجه سانتی‌گراد به ترتیب تحت سناریوهای RCP 4.5 و RCP 8.5 نسبت به دوره پایه (2005-1984) می‌باشد. با توجه به این تغییرات کاهش رواناب ورودی به مخزن به میزان میانگین سالانه 19 و 43 درصد تحت سناریوهای مذکور از دیگر نتایج این مطالعه است. با توجه به نتایج کاهش ورودی به مخزن در دورههای آتی کاهش ۹ درصدی تولید مجموع الکتریسیته سالانه نسبت به ظرفیت اسمی نیروگاه تحت سناریوی RCP 4.5 و کاهش ۱۸ درصدی تحت سناریوی RCP 8.5 از نتایج اصلی عملکرد نیروگاه برق-آبی کارون ۴ در تولید با ظرفیت اسمی تحت تأثیر تغییر اقلیم می‌باشد.
This study examines the performance of the Karun 4 Dam power plant, one of the country’s most crucial electricity generation facilities, under the impacts of climate change. The IHACRES conceptual model was employed to simulate the runoff process, and the DE algorithm was used to optimize hydropower energy production. The findings indicate a future temperature increase (2040-2061) by 1.95°C and 2.34°C under the RCP 4.5 and RCP 8.5 scenarios, respectively, compared to the baseline period (1984-2005). Moreover, the study reveals a reduction in inflow runoff to the reservoir by an average of 19% and 43% under the scenarios above.
Based on the results, the decrease in inflow to the reservoir in future periods is projected to reduce annual total electricity production by 9% compared to the plant's nominal capacity under the RCP 4.5 scenario and 18% under the RCP 8.5 scenario. This represents a significant impact of climate change on the operational efficiency of the Karun 4 hydropower plant.
Beheshti, M., Heidari, A., & Saghafian, B. (2019). Susceptibility of hydropower generation to climate change: Karun III Dam case study. Water, 11(5), 1025.
Bhatt, U. S., Carreras, B. A., Barredo, J. M. R., Newman, D. E., Collet, P., & Gomila, D. (2022). The potential impact of climate change on the efficiency and reliability of solar, hydro, and wind energy sources. Land, 11(8), 1275.
Carlino, A., Wildemeersch, M., Chawanda, C. J., Giuliani, M., Sterl, S., Thiery, W., Van Griensven, A., & Castelletti, A. (2023). Declining cost of renewables and climate change curb the need for African hydropower expansion. Science, 381(6658), eadf5848.
Craig, M. T., Wohland, J., Stoop, L. P., Kies, A., Pickering, B., Bloomfield, H. C., Browell, J., De Felice, M., Dent, C. J., & Deroubaix, A. (2022). Overcoming the disconnect between energy system and climate modeling. Joule, 6(7), 1405-1417.
Denholm, P., Brinkman, G., & Mai, T. (2018). How low can you go? The importance of quantifying minimum generation levels for renewable integration. Energy Policy, 115, 249-257.
Gurriaran, L., Tanaka, K., Takahashi, K., & Ciais, P. (2023). How climate change may shift power demand in Japan: Insights from data-driven analysis. Journal of Environmental Management, 345, 118799.
Hashimoto, T., Stedinger, J. R., & Loucks, D. P. (1982). Reliability, resiliency, and vulnerability criteria for water resource system performance evaluation. Water resources research, 18(1), 14-20.
Kapica, J., Canales, F. A., & Jurasz, J. (2021). Global atlas of solar and wind resources temporal complementarity. Energy Conversion and Management, 246, 114692.
Kapica, J., Jurasz, J., Canales, F. A., Bloomfield, H., Guezgouz, M., De Felice, M., & Zbigniew, K. (2024). The potential impact of climate change on European renewable energy droughts. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 189, 114011.
Mirani, K. B., Ayele, M. A., Lohani, T. K., & Ukumo, T. Y. (2022). Evaluation of hydropower generation and reservoir operation under climate change from Kesem Reservoir, Ethiopia. Advances in Meteorology, 2022(1), 3336257.
Osman, A. I., Chen, L., Yang, M., Msigwa, G., Farghali, M., Fawzy, S., Rooney, D. W., & Yap, P.-S. (2023). Cost, environmental impact, and resilience of renewable energy under a changing climate: a review. Environmental chemistry letters, 21(2), 741-764.
Panwar, N. L., Kaushik, S. C., & Kothari, S. (2011). Role of renewable energy sources in environmental protection: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15(3), 1513-1524.
Sadeghi, Siddhadi, Ghasemiah, Nejad, S., & Javad, S. (2015). Assessment of the Hydrological Model IHACRES' Performance in Humid Regions: A Case Study of the Noorud Basin, Gilan. Water and Soil Science (Isfahan University of Technology), 19(73), 73-83.
Sandoval-Solis, S., Reith, B., & McKinney, D. C. (2010). Hydrologic analysis before and after reservoir alteration at the Big Bend reach, Rio Grande/Rio Bravo.
Semenov, M. A., Barrow, E. M., & Lars-Wg, A. (2002). A stochastic weather generator for use in climate impact studies. User Man Herts UK, 1-27.
Sharma, N. K., Tiwari, P. K., & Sood, Y. R. (2013). A comprehensive analysis of strategies, policies and development of hydropower in India: Special emphasis on small hydro power. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 18, 460-470.
Sims, R. E. (2004). Renewable energy: a response to climate change. Solar Energy, 76(1-3), 9-17.
Therán Nieto, K. R., & Rodríguez Potes, L. (2018). Hábitat sostenible. Adaptación y mitigación frente al cambio climático. Hacia los territorios resilientes. Módulo Arquitectura CUC, 21(1), 63-96.
Yoro, K. O., Daramola, M. O., Sekoai, P. T., Wilson, U. N., & Eterigho-Ikelegbe, O. (2021). Update on current approaches, challenges, and prospects of modeling and simulation in renewable and sustainable energy systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 150, 111506.
Zapata, V., Gernaat, D. E., Yalew, S. G., da Silva, S. R. S., Iyer, G., Hejazi, M., & Van Vuuren, D. P. (2022). Climate change impacts on the energy system: a model comparison. Environmental Research Letters, 17(3), 034036.
Zhao, J., Sinha, A., Inuwa, N., Wang, Y., Murshed, M., & Abbasi, K. R. (2022). Does structural transformation in economy impact inequality in renewable energy productivity? Implications for sustainable development. Renewable energy, 189, 853-864.
Zhao, X., Huang, G., Li, Y., & Lu, C. (2023). Responses of hydroelectricity generation to streamflow drought under climate change. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 174, 113141.
Zolghadr-Asli, B., Bozorg-Haddad, O., & Chu, X. (2019). Effects of the uncertainties of climate change on the performance of hydropower systems. Journal of Water and Climate Change, 10(3), 591-609.