Joint management of habitat conservation and electricity generation in a small hydropower plant

Hydropower plants (HPPs) are pivotal in transitioning from non-renewable to renewable energy sources. They optimize electricity production by facilitating other renewables integration, like wind and solar, by storing water during low-price hours and generating electricity during high-price periods. The rapid and frequent changes in river flow to optimize hydropower operation, is a phenomenon known as hydropeaking. However, this can disrupt river ecosystems, particularly for fish habitat. To address this, a multi-objective optimal model was developed for Bragado's small HPP in Portugal, considering both fish habitat and profit from electricity production. By simulating habitat needs for key fish species, the model reveals scenarios where sacrificing profit promotes habitat creation, highlighting degrowth trade-offs. This can involve generating electricity during less profitable hours or at lower flow rates. Trade-off curves between habitat and profit are established, aiding decision-making for sustainable HPP management. Sensitivity analysis indicates pricing and environmental flow policies strongly impact profits, yet minimally affect the habitat. Current designed e-flow values seem insufficient for substantial habitat preservation. The study proposes a unified framework for HPP management, integrating profit maximization with fish habitat conservation. By offering insights into balancing these objectives, it contributes to sustainable planning not only for Bragado but potentially for other HPP where conflicts between electricity production and fish habitat exist.

Le centrali idroelettriche sono fondamentali nella transizione dalle fonti di energia non rinnovabili a quelle rinnovabili. Ottimizzano la produzione di elettricità regolando i flussi d'acqua, immagazzinando acqua durante le ore di prezzo basso e generando elettricità durante i periodi di prezzo alto, una pratica nota come hydropeaking. Tuttavia, questo può disturbare gli ecosistemi fluviali, in particolare l'habitat dei pesci. Per affrontare questo problema, è stato sviluppato un modello di ottimizzazione a piu obiettivi per la piccola centrale di Bragado in Portogallo, considerando sia l'habitat dei pesci che il profitto ricavato dalla produzione di elettricità. Simulando le esigenze dell'habitat per le specie ittiche chiave, il modello rivela scenari in cui il sacrificio del profitto favorisce la creazione di habitat, evidenziando i trade-off della decrescita. Questo può comportare la generazione di elettricità durante ore meno redditizie o a portate più basse. Sono state stabilite curve di trade-off tra habitat e profitto, facilitando il processo decisionale per la gestione sostenibile degli impianti. L'analisi di sensibilità indica che le politiche di prezzo e portata ecologica influenzano fortemente i profitti, ma incidono minimamente sull'habitat. Gli attuali valori della portata ecologica sembrano infatti insufficienti per una conservazione sostanziale dell'habitat. Lo studio propone un quadro unificato per la gestione delle centrali idroelettriche, integrando la massimizzazione del profitto con le preferenze di conservazione dell'habitat. Fornendo intuizioni sull'equilibrio di questi obiettivi, contribuisce alla pianificazione sostenibile non solo per Bragado ma anche per altri impianti simili.