Вода и энергетика тесно связаны друг с другом. Энергия необходима, чтобы доставлять воду для населения и бизнеса. В свою очередь воды нужна, для того чтобы генерировать энергию.
Несомненно, для различных видов энергетики требуются разное количество воды.
Например, возьмем производство электроэнергии. В США в 2014 г. электроэнергия генерировалась из следующих источников: 39% - уголь, 27% - природный газ, 19,5% - АЭС, 6% - ГЭС, около 7% - другие возобновляемые источники и оставшаяся доля – из других, небольших по объему источников.
Однако все эти источники электроэнергии используют различное количество воды. На рисунке представлены данные из нового отчета Геологической службы США, которые демонстрируют, какое количество воды необходимо каждому виду электрогенерации: сколько литров воды необходимо для генерации одного киловатт-часа электричества.
Одним из важнейших факторов, определяющих объемы воды, необходимые для электростанции, является система охлаждения.
Большинство конвенциональных электростанций используют либо прямоточные системы, либо охлаждающие башни.
Прямоточная система забирает воду из реки или озера, после чего вода проходит через электростанцию, используется для производства электричества, а затем она сбрасывается обратно в окружающую среду.
В отличие от этой системы, охладительная башня не сбрасывает воду, а повторно запускает ее в системе. Однако охладительные башни в конечном итоге используют на 30-70% больше воды, так как много воды теряется за счет испарения, в то время как прямоточные системы возвращают воду обратно в реку или озеро.
Однако необходимо отметить, что прямоточные системы имеют более высокий уровень использования воды, чем показывают измерения, так как из-за более высокой температуры сбрасываемой воды температура воды в реке или озере также повышается, что приводит к более высокому уровню испарения.
Так как сброс подогретой воды в реку может привести к негативным последствиям для растений и животных, федеральное законодательство с 1970-х гг. принимало меры, для того чтобы в современных электростанциях использовались охладительные башни.
Как следует из информации, представленной Геологической службой США, атомная энергетика и природный газ используют наибольшее количество воды, чтобы произвести один киловатт-час электричества.
Достаточно много воды используется при добыче природного газа на стадии бурения (фрекинг), что в итоге приводит к тому, что газ становится более водозатратным, чем уголь.
Однако электростанции с комбинированным циклом со сжиганием природного газа более эффективны.
Атомная энергетика использует воду так, как не использует ни один другой источник электроэнергии.
Помимо производства электроэнергии АЭС должны использовать большое количество воды, чтобы хранить использованные топливные стержни от перегревания.
Топливные стержни находятся в воде много лет, чтобы охладиться.
И несмотря на то что уголь использует меньше воды для производства киловатт-часа электричества, на него приходится более высокая доля на рынке электрогенерации.
Таким образом суммарно он потребляет больше воды, чем атомная энергетика или природный газ.
Биомасса, пусть и небольшой, но также очень водоинтенсивный источник. Это связано с тем, что помимо генерации электричества вода используется для выращивания урожая.
Гидроэнергетика, как следует из названия, также достаточно водоинтенсивный источник.
Ветряная и солнечная энергетика стоит в стороне, так как она использует ничтожное количество воды для производства электричества.
Использование воды редко становится поводом для беспокойства при строительстве новых электростанций. Однако это, вероятно, скоро изменится, по крайней мере в тех районах, где снижается доступность воды, а температура повышается.
Например, в 2011 г. Техас пережил одну из худших в истории штата засух при рекордно высоких температурах в течение 100 дней.
Из-за высоких температур возрос спрос на электроэнергию на 6% и на воду на 9%. Так как вода в водохранилищах закончилась, власти Техаса были вынуждены построить водопровод, чтобы найти другой источник воды для электростанции компании Luminant, работающей на угле.
Или посмотрим на АЭС Browns Ferry в Алабаме, которая была вынуждена снизить производство электричества несколько раз в период с 2007 по 2011 гг., так как температура воды в реке Теннесси превысила допустимые нормы.
Или давайте посмотрим на Калифорнию, где засуха достигла критического уровня. Власти штата смотрят на Тихий океан как на источник воды.
Проект строительства водоопреснительной установки в Карлсбаде, Калифорния, стоимостью $1 млрд предполагает, что установка будет способна производить 50 млн галлонов в день – достаточно для того, чтобы обеспечить водой 300 тыс. человек.
Это может хотя бы частично решить проблемы с водой в штате. Однако важно отметить, что для работы водоопреснительных установок также будет необходимо значительное количество электроэнергии. Так, установка в Карлсбаде будет работать на природном газе.
