Οφέλη και προκλήσεις της ενέργειας του νερού

Η χρήση του νερού συνδέεται στενά με την παραγωγή ενέργειας. Ορισμένες από τις σχέσεις είναι προφανείς, όπως η χρήση νερού στη δημιουργία θερμικής ενέργειας ή στην υδροηλεκτρική ενέργεια. Άλλες σχέσεις μπορεί να είναι πιο λεπτές, όπως η χρήση νερού για την εξόρυξη φυσικού αερίου ή η καλλιέργεια καλλιεργειών που στη συνέχεια χρησιμοποιούνται ως βιοκαύσιμα. Τέτοιες πηγές ενέργειας παρουσιάζουν ένα ευρύ φάσμα πλεονεκτημάτων καθώς και προκλήσεων καθώς προσπαθούμε να αναπτύξουμε ένα βιώσιμο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας για το μέλλον.

Πώς το νερό παίζει ρόλο στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας

Ψύξη σταθμού ηλεκτροπαραγωγής: Σύμφωνα με την Ένωση ανησυχούντων επιστημόνων, περίπου το 90% της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται στις Ηνωμένες Πολιτείες προέρχεται από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, συμπεριλαμβανομένου του άνθρακα, της πυρηνικής ενέργειας, του φυσικού αερίου και του πετρελαίου. Τέτοιες εγκαταστάσεις απαιτούν ύδωρ για ψύξη. Οι θερμικές εγκαταστάσεις βράζουν νερό για να δημιουργήσουν ατμό, το οποίο με τη σειρά του, οδηγεί τις γεννήτριες να δημιουργήσουν ηλεκτρική ενέργεια. Οι μονάδες παραγωγής θερμότητας τυπικά έχουν σχεδιαστεί για να χρησιμοποιούν νερό σε σύστημα άμεσης ή υγρής ανακύκλωσης. Ενώ τα συστήματα "one-through" είναι δημοφιλή (και εξακολουθούν να αντιπροσωπεύουν το 43% των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής) λόγω της απλότητας τους, το γεγονός ότι εκκενώνουν το θερμαινόμενο νερό πίσω στις πλωτές οδούς δημιουργεί περιβαλλοντικούς κινδύνους.

Λίγες νέες μονάδες παραγωγής ενέργειας έχουν σχεδιαστεί με μία φορά ψύξη.

Υδροηλεκτρική Παραγωγή: Η υδροηλεκτρική παραγωγή αναφέρεται στη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας μέσω της χρήσης κινητού νερού για τη μετατροπή στροβίλων. Αυτή η μορφή ενέργειας είναι ανανεώσιμη. Ωστόσο, υπάρχουν αρνητικές επιπτώσεις όσον αφορά τη δημιουργία αποθέματος νερού πίσω από τα φράγματα, τα οποία μπορούν να καταστρέψουν τους τοπικούς βιότοπους και ακόμη και να απαιτήσουν τη μετεγκατάσταση των κοινοτήτων. Μπορούν επίσης να υπάρξουν αρνητικά αποτελέσματα για το αέριο του θερμοκηπίου που σχετίζονται με την κατασκευή του φράγματος, καθώς και σχετικά με τις πλημμύρες και την επακόλουθη απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα και αερίου μεθανίου από την αποσύνθεση της οργανικής ύλης.

Η θέση των υδροηλεκτρικών φραγμάτων σε άνυδρες εγκαταστάσεις με λιγότερη οργανική ύλη είναι λιγότερο προβληματική από αυτή την άποψη.

Νερό που χρησιμοποιείται στην εξόρυξη καυσίμου: Η χρήση νερού είναι βασικό συστατικό των διεργασιών εκχύλισης άνθρακα, πετρελαίου, φυσικού αερίου και ουρανίου. Πριν να καεί κάποιος άνθρακας, πρέπει να πλυθεί με νερό για να απομακρυνθεί το θείο και άλλες μολυσματικές ουσίες. Η εξόρυξη άνθρακα, συμπεριλαμβανομένου του νερού που απαιτείται για την ψύξη των μηχανών διάτρησης καθώς και για το πλύσιμο άνθρακα, καταναλώνει 70-260 εκατομμύρια γαλόνια ανά ημέρα. Το νερό αποτελεί επίσης βασικό συστατικό της εξόρυξης φυσικού αερίου από τις εναποθέσεις σχιστολιθικού αερίου και την αμφιλεγόμενη διαδικασία fracking. Το φυσικό αέριο σχιστόλιθου γίνεται όλο και πιο σημαντική πηγή φυσικού αερίου στις Η.Π.Α., αυξάνοντας από το ένα τρίτο περίπου της προσφοράς το 2012 σε σχεδόν το ήμισυ μέχρι το 2040.

Η υδραυλική ρωγμάτωση ή η υδραυλική θραύση συνεπάγεται την αποστολή ενός μείγματος νερού και χημικών ουσιών μέσω μιας οπής διάτρησης σε υψηλή πίεση προκειμένου να απελευθερωθεί φυσικό αέριο. Η διαδικασία απαιτεί μεγάλες ποσότητες νερού που μπορούν να τεντώσουν τις τοπικές προμήθειες. Η χρήση χημικών ουσιών στη διαδικασία fracking δημιούργησε επίσης ανησυχίες σχετικά με την ποιότητα του νερού που προκύπτει.

Επεξεργασία, Μεταποίηση και Μεταφορά Καυσίμων: Οι πόροι όπως το ουράνιο, το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο πρέπει να εξευγενιστούν πριν καταστούν χρήσιμοι ως καύσιμα. Αυτές οι διαδικασίες απαιτούν σημαντικές ποσότητες νερού. Μετά την εξαγωγή αερίου, για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται περισσότερα από 400 εκατομμύρια επιπλέον γαλόνια νερού ανά ημέρα για τις εργασίες διύλισης και αγωγών φυσικού αερίου. Η μεταφορά νερού χρησιμοποιείται επίσης για τη μεταφορά πολτών άνθρακα, λεπτώς αλεσμένου άνθρακα σε συνδυασμό με νερό, καθώς και για τη δοκιμή συστημάτων αγωγών για πιθανές διαρροές.

Όπως σημειώνει η Ένωση ανησυχούντων επιστημόνων, οι τεχνολογικές επιλογές είναι σημαντικές όταν επιλέγετε την καλύτερη λύση ηλεκτροπαραγωγής για την κοινότητά σας. Βραχυπρόθεσμα, οι εγκαταστάσεις ενέργειας μπορούν να τονίσουν τα τοπικά οικοσυστήματα, αξιοποιώντας τις τοπικές παροχές νερού και αυξάνοντας τις θερμοκρασίες του νερού. Μακροπρόθεσμα, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μπορούν να επηρεάσουν την αλλαγή του κλίματος. Όπως σημειώνουν, τα χαρτοφυλάκια σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας των εταιρειών των Η.Π.Α. έχουν πολύ διαφορετικά χαρακτηριστικά χρήσης νερού και άνθρακα. Οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας με εγκαταστάσεις χαμηλής κατανάλωσης νερού ασκούν λιγότερη πίεση στις τοπικές πηγές νερού.

Οι επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας με σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με έντονη άνθρακα συμβάλλουν στο μακροπρόθεσμο υδάτινο άγχος επιδεινώνοντας την αλλαγή του κλίματος. "

Άλλες χρήσεις νερού για παραγωγή ενέργειας

Υπάρχουν και άλλες χρήσεις νερού στην παραγωγή ενέργειας. Πιο αξιοσημείωτη είναι η χρήση νερού για την παραγωγή βιοκαυσίμων. Η κατανάλωση νερού στην παραγωγή βιοκαυσίμων μπορεί να είναι πολύ υψηλή. Σύμφωνα με μία εκτίμηση, απαιτούνται 1.500 γαλόνια νερού για να δημιουργηθεί ένα γαλόνι αιθανόλης που παράγεται από καλαμπόκι. Το μεγαλύτερο μέρος του νερού είναι απαραίτητο κατά τη διάρκεια της γεωργικής φάσης. Ο γεωργικός τομέας των ΗΠΑ καταναλώνει ήδη περίπου το 25-50% της εγχώριας προσφοράς γλυκού νερού. Ακόμη και χωρίς την ειδική γεωργία για την υποστήριξη της παραγωγής βιοκαυσίμων, η έλλειψη νερού αποτελεί ήδη παράγοντα σε πολλές περιοχές καλλιέργειας.

Το νερό θα μπορούσε ενδεχομένως να συμβάλει στην κάλυψη των μελλοντικών ενεργειακών αναγκών μέσω άλλων τεχνολογιών, όπως είναι τα σπονδυλωτά υδροηλεκτρικά φράγματα ή η τροφοδότηση των δεκάδων χιλιάδων φραγμάτων στις Η.Π.Α., οι οποίες σήμερα δεν παράγουν ενέργεια. Άλλες προσεγγίσεις που συνεχίζουν να διερευνώνται για τη σύλληψη της ενέργειας του νερού περιλαμβάνουν τα κύματα των ωκεανών και τις παλίρροιες. Μία πρόσφατη ιδέα που διερευνάται είναι η δυνατότητα εξάτμισης του νερού για τη δημιουργία ενέργειας. Ενώ είναι υποθετική στη φύση, η πρόταση υποδηλώνει ότι οι δομές που επιπλέουν σε μια επιφάνεια του νερού, ειδικά σε μια άγονη περιοχή, θα μπορούσαν να συλλάβουν προς τα πάνω κινούμενους υδρατμούς για να δημιουργήσουν ισχύ.

Η χρήση νερού είναι ζωτικής σημασίας για την πιο σημερινή παραγωγή ενέργειας στις Η.Π.Α. Πρέπει να κάνουμε σοφές επιλογές για το πώς επιλέγουμε να παράγουμε ενέργεια καθώς προχωράμε για να εξασφαλίσουμε τη διατήρηση του νερού για το μέλλον.