Wegkwijnende gletsjers kunnen omgetoverd worden in heuse waterkrachtcentrales die ook nog eens behoorlijk wat vermogen leveren.

Door de opwarming van de aarde zullen de meeste gletsjers zich in de komende decennia aanzienlijk terugtrekken. Dit betekent niet alleen het einde voor enkele prachtige natuurlijke fenomenen, maar heeft tegelijkertijd ook wezenlijke consequenties. Eén daarvan is de invloed op de watercyclus. In hooggebergten fungeren gletsjers bijvoorbeeld als natuurlijke zoetwaterreservoirs. In de Europese Alpen wordt het water dat de gletsjers leveren bovendien gebruikt voor het genereren van hydro-elektriciteit. Het verlies van de gletsjers zal dus ook invloed hebben op de hoeveelheid energie die zo kan worden opgewekt. Maar een nieuwe en slimme methode kan wellicht de ergste gevolgen hiervan verzachten.

Dammen bouwen
Naarmate gletsjers verder wegkwijnen proberen wetenschappers met nieuwe ideeën op de proppen te komen om de ergste gevolgen te beperken. En misschien ligt het goud wel in de bouw van waterkrachtcentrales voor toekomstige weggesmolten gletsjers. “Het plaatsen van dammen bij gletsjers zou kunnen worden gebruikt om energie te produceren,” vertelt Harry Zekollari aan Scientias.nl. Bij het bouwen van dammen voor een gletsjer moet je je echter iets anders voorstellen dan op een rivier. Stuwdammen en door de mens gebouwde reservoirs zorgen er met name voor dat rivieren niet meer vrijuit hun gang kunnen gaan, wat een groot effect heeft op bijvoorbeeld de biodiversiteit en dat zelfs landschappen voorgoed kunnen veranderen. “Er zijn redelijk wat negatieve effecten gelinkt aan het plaatsen van dammen op rivieren,” zegt ook Zekollari. “Als je echter een dam plaatst voor een gletsjer, ergens hoog in de bergen, dan zal het rechtstreekse effect kleiner zijn. Ook is er minder biodiversiteit op grote hoogte, waardoor de impact in het algemeen beperkter is.”


Voordeel
Het bouwen van dammen voor gletsjers heeft bovendien een aantal voordelen. “Veel gletsjers hebben een overdieping in hun topografie; onder de gletsjer heeft het landschap vaak een ‘komvorm’,” legt Zekollari uit. “Bovendien zijn ze relatief smal aan de voorkant, in veel gevallen begrensd door steile wanden. Hierdoor is er relatief weinig materiaal nodig om een relatief grote hoeveelheid water te kunnen opslaan in een meer achter de dam. Dit kan vervolgens gebruikt worden om elektriciteit te generen. Omdat bergen steil zijn, kan er in veel gevallen gebruik worden gemaakt van het grote verval in hoogte om veel energie te produceren.”

Werkwijze
Voor de analyse plaatsen de onderzoekers virtuele dammen bij het huidige eindpunt van elke gletsjer met een oppervlakte van meer dan 50.000 vierkante meter buiten het subantarctische gebied. Vervolgens optimaliseerden ze de grootte van het reservoir door de juiste oriëntatie, en de juiste hoogte voor de dam te kiezen. Daarbij minimaliseerden ze de impact van de reservoirs op het landschap. Het team gebruikte digitale hoogtemodellen van de gletsjers en combineerde deze met een toekomstige gletsjersimulatie om het opslagvolume te bepalen.

Wegsmeltende gletsjers
Maar de onderzoekers zijn niet van plan om zomaar waterkrachtcentrales uit de grond te stampen op willekeurige gletsjers. In hun studie richten ze zich namelijk met opzet op die gebieden die vandaag de dag nog bedekt zijn met ijs, maar in de komende decennia ijsvrij zullen worden. In het onderzoek analyseerden de onderzoekers ongeveer 185.000 gletsjers. Vervolgens berekenden ze dat deze per jaar theoretisch 1350 TWh kunnen opleveren. Dit theoretisch potentiaal komt overeen met ongeveer een derde van de huidige wereldwijde productie van elektriciteit door middel van waterkracht. De onderzoekers benadrukken echter dat hiervan slechts maar een deel te realiseren is. “We hebben een analyse uitgevoerd om verschillende locaties die niet geschikt zijn als waterkrachtcentrale te kunnen uitsluiten,” legt Zekollari desgevraagd uit. “We maken daarbij onderscheid tussen drie soorten factoren: ecologische (maken de gletsjers deel uit van een beschermd gebied?), technische (is het haalbaar om op een bepaalde plek een dam te bouwen?) en economische (hoeveel gaat het kosten om een dam te bouwen en wat zal de prijs zijn van de elektriciteit die opgewekt wordt?). Uiteindelijk rolde hier een meer realistische schatting uit. Zo berekenden de onderzoekers een opslagvolume van 355 km3 en een theoretisch vermogen van 533 TWh per jaar. Dit laatste komt overeen met ongeveer 13 procent van de huidige wereldwijde productie van elektriciteit door middel van waterkracht. “Het potentieel geschikte opslagvolume zou voldoende zijn om ongeveer de helft van de jaarlijkse afvoer van de bestudeerde gletsjerbekkens op te slaan,” aldus Zekollari.

Dam in de bergen in Zwitserland. Afbeelding: KEYSTONE/Alessandro Della Bella

Het klinkt als een ambitieus plan dat ook wat uitdagingen met zich meebrengt. “De grootste uitdaging is om locaties te vinden die geschikt zijn op zowel het ecologische, technische en economische vlak,” zegt Zekollari. “Het is uiterst belangrijk om de impact op het landschap en de ecologie te beperken, maar het moet ook technisch en economisch haalbaar zijn.” Het team benadrukt dat lokale effecten geval per geval bekeken en beoordeeld moeten worden. Desondanks geven de resultaten aan dat in sommige landen de energie die hiermee wordt opgewekt voor een aanzienlijk deel van het nationale energieverbruik zou kunnen instaan, met name in Aziatische gebergten. Landen zoals Tadzjikistan (waar de methode de potentie heeft om tot 80 procent van het huidige elektriciteit-verbruik uit te maken) Chili (veertig procent) en Pakistan (35 procent) zijn uitermate geschikt.


Wanneer?
In het onderzoek anticiperen de wetenschappers op de toekomstige smelt. En daarbij is het de vraag wanneer de plannen dus daadwerkelijk gerealiseerd kunnen worden. “We gebruiken hiervoor een gletsjermodel dat de toekomstige evolutie van elke gletsjer onder verschillende klimaatscenario’s simuleert,” legt Zekollari uit. “De basins waar het water zou worden opgeslagen (achter de dam) bevinden zich in de laagste gletsjerdelen, waarvan we weten dat ze in veel gevallen erg zullen veranderen in de komende decennia. Dit zijn namelijk de gletsjerdelen die we kwijtraken als een gletsjer zich terugtrekt. Het exacte moment wanneer een dam zal kunnen worden geplaatst hangt dus erg af van de lokatie, maar voor bepaalde gebieden zou dit al binnen 2 à 3 decennia kunnen gebeuren.”

“Het exacte moment wanneer een dam zal kunnen worden geplaatst zou voor bepaalde gebieden al binnen 2 à 3 decennia kunnen gebeuren”

Klimaatverandering
In de studie hebben de onderzoekers samenvattend een methode bedacht om de toekomstige smelt van gletsjers toch in ons voordeel te gebruiken. “We stellen een manier voor om gebruik te maken van toekomstige veranderingen om energie te generen zonder teveel impact op het milieu,” zegt Zekollari. Maar dit betekent niet dat we dan de inspanningen om klimaatverandering een halt toe te roepen moeten stopzetten. In tegendeel. “We willen benadrukken dat onze studie een beetje een ‘out-of-the-box-idee’ is, dat voor bepaalde landen interessant zou kunnen zijn. Maar nu moet er vooral geïnvesteerd worden om de opwarming zoveel mogelijk te beperken. Een snelle energietransitie en vermindering van onze uitstoot zullen daarbij helpen, waardoor ook de terugtrekking van gletsjers binnen de perken kan worden gehouden.”

Al valt het tij niet geheel te keren. Eerder al stelde de wetenschapper dat de Alpen in 2050 hoe dan ook ongeveer de helft van hun huidige gletsjervolume hebben verloren. Dit heeft ermee te maken dat gletsjers vertraagd reageren op het veranderde klimaat. Op dit moment ligt er eigenlijk ‘te veel’ ijs, omdat de hoeveelheid ijs het koudere klimaat uit het verleden weerspiegelt. Het betekent dat de broeikasgassen die we nu uitstoten, pas later een effect zullen hebben. “Om gletsjers terug te laten groeien moeten de temperaturen afnemen ten opzichte van vandaag, hetgeen hoogst onwaarschijnlijk is,” zegt Zekollari. “We zullen al zeer blij zijn als we de doelen van het Parijse klimaatakkoord kunnen halen. Onder deze omstandigheden zullen gletsjers dan al een stuk kleiner zijn dan vandaag.”