Вода: Игнорируемый Ресурс в Производстве Энергии

Вода является критически важной для производства энергии. Тепловые электростанции, гидроразрыв пласта и даже возобновляемые источники требуют значительных объемов воды. По мере роста спроса на энергию и увеличения ограничений на запасы, интегральная, но часто игнорируемая роль воды становится более очевидной. Умное управление и повышение эффективности являются необходимыми для создания устойчивых систем.

Роль Воды

Тепловые электростанции нуждаются в воде для охлаждения и генерации пара. Угольные и атомные электростанции потребляют больше всего воды, более 20% от общего объема пресной воды в США. Гидроразрыв пласта использует до 34 миллионов литров на скважину. Гидроэлектростанции извлекают энергию из движущейся воды. Солнечные панели и ветряные турбины используют воду для производства и очистки.

С учетом прогнозируемого роста спроса на энергию на 50% к 2050 году, водный след сектора требует большего внимания.

Конкуренция за Ресурсы

Энергетика часто использует те же подземные и поверхностные воды, которые используются для сельского хозяйства, промышленности и человеческих нужд. Это давление наиболее проявляется в регионах, испытывающих водный стресс.

Более 60% гидроразрыва происходит в штатах Запада США, которые испытывают высокий уровень водного стресса. Электростанции составляют 41% от общего объема забираемой пресной воды в США, особенно в таких штатах, как Калифорния. Уменьшающаяся бассейн реки Колорадо обеспечивает гидроэлектрическую энергию, но сталкивается с конкуренцией со стороны городского и сельскохозяйственного использования.

Рост населения и изменения климата также оказывают давление на запасы. С учетом того, что вода становится все более дефицитом, а потребности в энергии растут, придется сделать трудный выбор о распределении ресурсов. Эффективное использование воды в энергетике является обязательным.

Возможности для Эффективности

Альтернативные системы охлаждения для тепловых и концентрирующих солнечных электростанций снижают забор воды более чем на 90% по сравнению с одноразовым охлаждением. Хотя они более дорогие, сухие и гибридные системы предлагают значительную экономию в регионах с нехваткой воды.

Станции когенерации (CHP) перерабатывают отходящее тепло, производя на 50% больше электроэнергии из того же топлива и воды. Гидроразрыв может использовать солоноватую или производимую воду вместо пресной и перерабатывать обратный поток.

Сухое охлаждение, воздушное охлаждение и альтернативные рабочие жидкости уменьшают использование воды в концентрирующей солнечной энергетике. Новые гидроэлектрические турбины, операции с плотинами и насосные хранилища способствуют повышению эффективности по сравнению с резервуарами.

Целенаправленное использование этих технологий балансирует повышение эффективности с доступной энергией в регионах с водным стрессом.

Потенциал Возобновляемых Источников

Рост ветровой и солнечной фотоэлектрической энергии предлагает возможности для пересмотра энергетического и водного планирования. В отличие от тепловых источников, они используют минимальное количество воды для генерации. Тем не менее, проблемы надежности с увеличением их доли могут повысить спрос на воду.

Интеграция этих источников требует гибкой поддержки со стороны природного газа, гидроэлектрической энергии или хранения. Однако природный газ усугубляет выбросы и потребление воды. Тем временем изменения климата угрожают производству гидроэлектрической энергии. Хранение от гидроэлектрической энергии с насосами и батареи может оказаться необходимым, но также может иметь свои последствия.

Хотя интенсивность водных ресурсов в сети снижается, эффективное планирование интеграции возобновляемых источников является ключом к предотвращению непреднамеренных компромиссов. Повышение эффективности, инновации и координация позволяют смещать углеродоемкую генерацию без ущерба для водных ресурсов.

Движение Вперед

Комплексное отслеживание и отчетность о потреблении воды в энергетике предоставляют основу для оценки местных рисков и уровней стресса воды. Эти данные направляют целенаправленное внедрение мер по повышению эффективности там, где это наиболее полезно. Долгосрочное энергетическое планирование должно учитывать доступность воды при прогнозировании оптимальных энергетических миксов. При проактивном управлении возникают возможности для балансировки энергетической безопасности и надежности с минимальным воздействием на окружающую среду.

Будущее требует решений, которые связывают энергетику с более широкими социальными, экономическими и экологическими системами, при этом вода находится в центре. Необходима сознательная координация для создания устойчивых систем как для энергии, так и для воды.

Спасибо за чтение! Не стесняйтесь оставлять комментарии и делиться своими мыслями или историями о связи между водой и энергией!