Bedeutung der variablen Turbinen Effizienz im Entwurf von Flusskraftwerken unter tiefgreifender Unsicherheit

Zusammenfassung Wenn weniger Wasser verfügbar ist, sind Wasserkraftturbinen weniger effizient oder müssen ganz stoppen. Diese Realität wird oft in aktuellen Arbeiten zur Planung und zum Betrieb von Wasserkraftsystemen vernachlässigt, obwohl weit verbreitete erwartete Zunahmen in Dürreintensität, -häufigkeit und -dauer bestehen. Dieses Papier ist das erste, das variable Effizienz-Turbinen in einen Entwurfrahmen für Wasserkraftwerke integriert, der sowohl Designoptimierung als auch tiefe Unsicherheiten in klimatischen und sozioökonomischen Variablen berücksichtigt. Konkret konzentriert sich dieser Rahmen auf die Nutzung von robusten Entscheidungen mit mehreren Zielen für den finanziell robusten Entwurf von Flusskraftwerken, deren Output hoch empfindlich auf die Flussvariabilität reagiert. Die Anwendung auf fünf Anlagen in der Türkei stellt zwei wichtige Entwurfsannahmen in Frage: die Verwendung des Nettobarwerts als Entwurfsziel und die Verwendung identischer Turbinen. Stattdessen führt die Maximierung des Nutzen-Kosten-Verhältnisses zu Anlagen mit besserer finanzieller Tragfähigkeit über eine Reihe plausibler Zukünfte. Sie neigen dazu, eine kleinere Kapazität zu haben und verfügen über eine kleine Turbine, die gut an Niedrigwasserzeiten angepasst ist. Eine weitere wichtige Erkenntnis ist, dass sozioökonomische Unsicherheiten mindestens ebenso viel Einfluss auf die Robustheit haben wie klimatische Bedingungen. Tatsächlich haben diese Unsicherheiten das Potenzial, viele kleine Wasserkraftprojekte zu riskant zu machen, um sie zu bauen. Unsere Ergebnisse sind von erheblicher praktischer Relevanz in einer Zeit, in der 140 GW ungenutztes Potenzial für kleine Wasserkraftwerke helfen könnte, die Energiewende voranzutreiben. Sie heben auch die Notwendigkeit ähnlicher Forschung in speicherbasierten Anlagen hervor, da weltweit über 3.000 solcher Anlagen geplant oder im Bau sind.