Advanced

Jämförelse av metoder för mätning av metangasutsläpp från vattenreservoarer

Andersson, Jesper LU (2017) MVEK02 20171
Studies in Environmental Science
Abstract
Hydropower is developing fast across the globe to accommodate the increasing need for electric energy. It is generally considered to be a close-to-zero emission source of energy, but studies have shown that reservoirs and dams have a substantial emission of greenhouse gas, especially methane. Measurements of methane emissions from different reservoirs have very varying results, partly because of the use of different measuring methods.

The aim of this study is to examine which methods are used in studies of methane emissions from reservoirs, and to compare them using a SWOT analysis. It shows that less than half of the studies on methane emission from reservoirs include both diffusion and ebullition emissions, and that the most common... (More)
Hydropower is developing fast across the globe to accommodate the increasing need for electric energy. It is generally considered to be a close-to-zero emission source of energy, but studies have shown that reservoirs and dams have a substantial emission of greenhouse gas, especially methane. Measurements of methane emissions from different reservoirs have very varying results, partly because of the use of different measuring methods.

The aim of this study is to examine which methods are used in studies of methane emissions from reservoirs, and to compare them using a SWOT analysis. It shows that less than half of the studies on methane emission from reservoirs include both diffusion and ebullition emissions, and that the most common methods have been proven unreliable compared to more advanced methods. Up-to-date methods have to be used in order to avoid systematic underestimation of the emissions. Combining methods for measuring diffusion and ebullition of methane, for example the boundary layer method and an automatic funnel trap system, may be the most efficient way of measuring both total emission and spatial and temporal variations. However, more expensive methods (e.g. eddy covariance, acoustic echosounders and optical methane detector) need to be used to assure the reliability of less expensive ones, and to accurately study the spatial and temporal variation of emissions in order to determine the sources and possible hot spots. This will enable further measurements globally, and the eventual inclusion of the emissions from reservoirs and dams in global inventories of greenhouse gas emissions. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Växthusgasutsläpp från vattenreservoarer, hur mäts de?

Vattenkraft har länge kritiserats för att påverka ekosystem och förstöra naturliga vattendrag, men ansetts vara en energikälla utan utsläpp av växthusgaser. Forskning har dock visat att så inte är fallet. Vattenreservoarer kopplade till vattenkraftverk har betydliga utsläpp av växthusgaser, framförallt metan. Osäkerheter i mätningar och skillnader i utsläpp mellan reservoarer har dock gjort att ingen säker uppskattning om deras totala utsläpp kunnat göras, varför de inte än inkluderats i globala inventeringar av växthusgasutsläpp.

Skillnader mellan utsläppen från olika reservoarer beror dels på vilket klimat reservoaren ligger i och vilket landområde som dränks vid... (More)
Växthusgasutsläpp från vattenreservoarer, hur mäts de?

Vattenkraft har länge kritiserats för att påverka ekosystem och förstöra naturliga vattendrag, men ansetts vara en energikälla utan utsläpp av växthusgaser. Forskning har dock visat att så inte är fallet. Vattenreservoarer kopplade till vattenkraftverk har betydliga utsläpp av växthusgaser, framförallt metan. Osäkerheter i mätningar och skillnader i utsläpp mellan reservoarer har dock gjort att ingen säker uppskattning om deras totala utsläpp kunnat göras, varför de inte än inkluderats i globala inventeringar av växthusgasutsläpp.

Skillnader mellan utsläppen från olika reservoarer beror dels på vilket klimat reservoaren ligger i och vilket landområde som dränks vid konstruktionen, men också på vilka mätmetoder som använts för mätning av utsläppet. Denna studie jämför sex olika metoder för att mäta metangasutsläpp från vattenreservoarer, för att utreda skillnader i deras användningsområden, kostnad och pålitlighet.

Det finns två utsläppsvägar för metangasen från reservoarer till atmosfären. Antingen flödar den direkt från vattenytan till atmosfären, eller så bubblar den upp från botten av reservoaren. Tre olika metoder för varje utsläppsväg har jämförts genom att analysera tidigare studier där metoderna använts. Resultatet visar att det finns en skillnad i metodernas pålitlighet och effektivitet. De metoder som använts mest i tidigare studier (floating chamber och boundary layer) är billiga och enkla, men har visat sig ge lägre och mindre pålitliga mätvärden än andra metoder. Dyrare metoder (eddy covariance och optical methane detector) bör därför användas för att säkerställa billigare metoders pålitlighet, samt för att utreda variationer i utsläppen, som kan påvisa möjliga “hot spots” där utsläppen är särskilt stora. I flertalet studier mäts endast flödet från vattenytan, trots att uppbubbling kan stå för upp till 90% av det totala utsläppet från reservoarer. Detta, och användandet av opålitliga mätmetoder, bidrar till att de globala uppskattningar som gjorts för att uppskatta det totala utsläppet från reservoarer blir osäkra.

För att kunna uppskatta reservoarers och vattenkraftens bidrag till globala växthusgasutsläpp måste fler studier genomföras där samtliga utsläppsvägar mäts med uppdaterade och pålitliga metoder. Detta kan göra att internationella organisationer till slut inkluderar utsläppen i globala inventeringar av växthusgasutsläpp, och att vattenkraften som hållbar energikälla möjligen kommer att ifrågasättas ytterligare. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Andersson, Jesper LU
supervisor
organization
course
MVEK02 20171
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
vattenreservoarer, metan, metoder, reservoirs, methane, emissions, methods
language
Swedish
id
8913881
date added to LUP
2017-06-14 11:54:25
date last changed
2017-06-14 11:54:25
@misc{8913881,
  abstract     = {Hydropower is developing fast across the globe to accommodate the increasing need for electric energy. It is generally considered to be a close-to-zero emission source of energy, but studies have shown that reservoirs and dams have a substantial emission of greenhouse gas, especially methane. Measurements of methane emissions from different reservoirs have very varying results, partly because of the use of different measuring methods. 

The aim of this study is to examine which methods are used in studies of methane emissions from reservoirs, and to compare them using a SWOT analysis. It shows that less than half of the studies on methane emission from reservoirs include both diffusion and ebullition emissions, and that the most common methods have been proven unreliable compared to more advanced methods. Up-to-date methods have to be used in order to avoid systematic underestimation of the emissions. Combining methods for measuring diffusion and ebullition of methane, for example the boundary layer method and an automatic funnel trap system, may be the most efficient way of measuring both total emission and spatial and temporal variations. However, more expensive methods (e.g. eddy covariance, acoustic echosounders and optical methane detector) need to be used to assure the reliability of less expensive ones, and to accurately study the spatial and temporal variation of emissions in order to determine the sources and possible hot spots. This will enable further measurements globally, and the eventual inclusion of the emissions from reservoirs and dams in global inventories of greenhouse gas emissions.},
  author       = {Andersson, Jesper},
  keyword      = {vattenreservoarer,metan,metoder,reservoirs,methane,emissions,methods},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Jämförelse av metoder för mätning av metangasutsläpp från vattenreservoarer},
  year         = {2017},
}