The Environ- watter connection: A Global Challenge

Vatns og orku mynda einn af helstu sameiningareiningum nútímaheimsins. Öll svið orkuframleiðslu er að draga eldsneytið út í að framleiða rafmagnið sem er orkumagn, en vatnskerfin eru háð orku til að dæla, meðhöndla og dreifa. Þessar breytingar eru tvær leiðir, oft kallaðar vatn-orku nexus , sitja í hjarta stefnumótunarviðskipta, grunnskipulagsskipulags, og loftslagsviðleitni. Ákvarðanir sem gerðar eru í einu geiri beint inn í hitt, og gera samþætta stjórnun ekki hreinlega gagnlega en nauðsynlegar.

• að því er varðar vatnsframleiðslu, þ.e. vatnsframleiðslu, þ.e. vatnsframleiðslu, verði meiri um 20% en áður, jafnvel þótt vatnsálag aukist á mörgum svæðum.

Hvernig er vatn notað við orkuframleiðslu?

Vatn er kæling, orkugjafi, orkugjafi og flutningamiðill í ýmsum orkutæknim.

Hitaver: Svalandi orkuver: Kældur í nóvinni

Til eru tvær helstu kæliaðferðir sem til eru:

  • Einu sinni í gegnum kæli: [1] Vatn er dregið úr uppsprettu, fer í gegnum plöntuna sem heldur sig í hita og er komið aftur við hærra hitastig. Þessi aðferð dregur úr miklu magni (allt að 150 lítra á kíló vettva) en eyðir tiltölulega litlu (um 11573%) sem uppgufun. Hins vegar getur hitaútferðin skaðað vatnalíf.
  • rýna (lokað-loop) kæling: Vatn er notað innan kæliturna með aðeins 2Δ5% tapað í vík. Fráhvarfseinkenni eru miklu minni, en fullnægjandi vatnsnotkun er meiri á hverja einingu rafmagns (um 2174 lítrar á kWh).

Í vatnshreinsisvæðum getur þurr kæling (lofthjúpuð samvinna) dregið úr vatnsneyslu um meira en 90%, þó að við hærri kostnað og skilvirkni. Samþætta umhverfisverndarstofnun Bandaríkjanna getur val á kælitækni breytt orkuveri sem er eftir stærðargráðu, gert það að gagnrýnisreglu.

Vatnsafl: Bein háð Flow

Vatnsaflið treystir á orku sem flæðir vatni í snúningsmillur. Þó að ekkert vatn sé í framkvæmdinni sjálft, tap úr vatnsgeymi getur verið verulegar 539 einkum í hitabelti og þurru loftslagi. A 2021 rannsókn á hitasvæði Nature Sustability [3] Nonture Sutucinability] leiddi í ljós að víkjandi vatnsbólumyndun í forðakerfi fyrir um 1,3% mannkyns, með stórum stíflum í heitu vatni en sparar fyrir aðrar vörur. Auk þess er vatnslosunin bindandi fyrir útþenslumynstur, sem gerir það berskjaldað fyrir loftslagsbreytingum.

Lífeldsneyti og lífeldsneyti: Falinn vatnskostnaður

Vaxandi fóðurstangir fyrir lífmassa og lífeldsneyti krefjast vatns til skolunar og vinnslu þeirra í nothæfa orku neyta meira vatns. Maísinn er til dæmis vatnsmagn um 3.000 Hugsanlegar 60.000 lítrar á hvern lítra etanóls þegar á það er skolun, en regnátæstur eða húðbeðsgjafi getur verið mun minna vatnsþrýstingsmagn. Ákvarðanir um lífeldsneytisumboð um það efni hafa því í för með sér marktækar afleiðingar fyrir vatn.

Aðrar orkulindir nota einnig vatn á minni en mikilvæg hátt: [[LLT:0] il og gasútdráttur (einkum rafboðun] sprautar vatn neðanjarðar; ólar hitaorku [3LT] notar vatn til að kæla og hreinsa spegil; og jafnvel [[4] kolefnisnám og geymslu kerfi] þarf vatn til vissrar myndunar.

Vatnsstefnuáskorun á sviði orkumála

Þar sem samkeppni um ferskvatn er vaxandi á sviði orkugeirans um stefnu- og aðgerðaerfiðleika. Þetta eru ekki bara tæknileg vandamál heldur eru þau vandamál sem fara yfir lögsögu og krefjast samhæfðra viðbragða.

Vatnsskelfingar og samkeppni

Meira en tveir þriðju af orkuframleiðslu jarðar eiga sér stað á svæðum sem eru bundnar vatni, samkvæmt greiningu frá 2023 Alþjóðaauðlindastofnuninni. Þegar þurrkar draga úr vatnsflæði eða grunnvatni, getur orkuver neyðst til að draga úr losun eða jafnvel loka henni. Árið 2022 fengu orku - og vatnsorkuver í Evrópu, vegna lágs sjávarfalla og hitastigs, sem stuðlar að orkukreppu í meginlandinu, og þar sem loftslagsbreytingar draga úr bæði þurrkum og hitabylgjum, mun sú áhætta aukast.

Neysluvatns, landbúnaður og vistkerfi þurfa þegar að keppa við orku fyrir sömu finite auðlindir. Samþætt [\: 0] vatnsúthlutunarstefnur sem undanfara gagnlegustu notkun sem til er á meðan orkuver eru á Netinu á hættutímum] eru bráðnauðsynleg.

Áhrif á lífríkið

Fráhvarfseinkenni vegna orkuframleiðslu geta á ýmsa vegu skaðað ferskvatnssvæði:

  • Umfang húðarinnar: [1] Einu sinni með kælikerfum hækkar vatnshiti, dregur úr uppleystu súrefni og skaðar fisk og hryggleysingja.
  • ] Óþjálfun og hrun: [3] Vatnslífverur (þar með talið lirfa og ungfiskur) eru innilokaðar gegn skjáum eða dregið í gegnum kælikerfið.
  • [Leiknibreyting:] Stór vatnsorkuviður (ur) breytir náttúrulegum flæðistjórnum, áhrif á setsamgöngur, fiskflutninga og flóð.
  • Yfirmengun: Vatn notað í olíu- og gasútdrætti eða kolanám getur leitt til mengunarefna ef ekki er meðhöndlað á réttan hátt.

Umhverfisáætlun Sameinuðu þjóðanna (UNEP) varar við því að vatnsgæði frá orkuframleiðslu sé fram hjágangur að nexusnum, með því að gera breytingar á stjórnun í mörgum löndum sem gera kleift að stöðva uppsöfnuð áhrif.

Loftslagsbreytingar Endurbætur

Aukin hitastig lofts og vatns dregur úr skilvirkni hitaorku (því að kælikerfi virka ekki eins vel). Að breyta úr úrkomumynstri breyta vatnsorkuframleiðslu og geta dregið úr því flæði sem þarf til að kæla. orkugeirinn er hins vegar mjög frárennsli gróðurhúsalofttegunda sem er mikið af því að vera með hringrásarvirkni þar sem orkuvalið eykur loftslagsástand sem ógnar öryggi vatns.

Stefnasmiðjur verða að taka tillit til þessara ólínulegu milliverkana þegar þeir setja orku- og vatnsmarkmið. Hefðbundin ◯siled◯ skipulagning er ófullnægjandi.

Vatnssvæði: Samþættar aðferðir og tilfellarannsóknir

Virk stjórnun vatnsorkunnar krefst þess að leita í hinum einstökum geirum til að greina samverkandi og viðskiptaafskipti. Nokkrar nýsköpunarstefnur og dæmi sýna hvernig sameining getur skilað betri árangri.

Vatns- og utanaðlagður Nexus

Umgerð Nexus felur í sér samhæfingu á stofnunum, að deila gögnum um vatn og orku og nota þverfaglegar fyrirsætur til að meta stefnumöguleika. Til dæmis þegar ákveðið er hvort vatnsveitustjórar geti metið hvort hægt sé að draga úr losun vatns án þess að skaða notendur eða vistkerfi. Orkuráðgjafar geta íhugið tækni sem er vatnsrík og endurnýjanlega orkunotkun sem dregur úr viðkvæmni vatns.

Alþjóðabankanum hefur verið ýtt undir nexus mat í nokkrum löndum, þar á meðal Marokkó og Filippseyjar, þar sem sameiginlegar vatnsorkurannsóknir hafa sýnt fram á fjárfestingar sem spara bæði vatn og orku. Helstu ráðleggingar frá slíku mati fela í sér að koma í veg fyrir úrgang og gefandi orkuframleiðslu vatns.

Málrannsókn: The Colorado River Basin

Á Colorado River Basin í suðvesturhluta Bandaríkjanna er spennan sem stafar milli vatns og orku. Áin veitir 40 milljónum manna vatn í landbúnaðarskyni, en styður einnig vetnisorkuver í Glen Canyon og Hoover Dams. Þar sem jarðvegurinn þolir fjölþættan hámörkuð, hefur vatnsþróin lækkað til að skrá niður, ógnar vatnsorkumyndun og þvingar til að minnka vatnsflutninga. Í 2233], [[3], [3] U.S. Alríkisstofnunin mun draga úr hættu á ofseytingu og orkunotkun. [3] Þessi aðferð hefur áhrif á vatnsnotkun. [3]

Case Study: Indias, Power Crisis

India, þar sem 75% rafmagns koma frá hitaverum með kolum, hefur fengið endurteknar vatnstengdar bylgjur. A 2021 rannsókn frá World Resources Institute (WIRI) leiddi í ljós að 40% af Indiauđum orkuverum verða fyrir miklu álagi af vatni og á 2019 sumarþurrkunum, voru nokkrar plöntur þvingaðar til að skera útstreymi um allt að 50%. Indianmart urn þinn [[5LT:0] National Water Poision [5LT:1] tekur nú til þess að draga úr lágmarksflæði í ám og tilskipunum um að nýjar plöntur noti skilvirka tækni. Samt eru margar eldri plöntur veikar og margar eldri plöntur enn í kældum.

Samtök fyrir sjálfbæra vatns- og orkustjórnun

Að ná sjálfbærri orkuveri þarf að beita aðgerðum um tækni, stefnu og fjármálastarfsemi. Hér fyrir neðan eru helstu aðferðirnar sem verið er að beita um allan heim.

Tæknilegar innkomur

Framfarir í orkumyndun og vatnsmeðferð geta dregið verulega úr vatnsnotkun:

  • Framfærð kælikerfi: [1] Hybrid kæling (wet-þurr) aðlagast aðlögunum á umhverfisskilyrðum, spara vatn á kælitímum og nota blautar ef mest er af því að þorna með vatnsnotkun er lífvænleg fyrir margar gas-eldaðar plöntur og óþynnt sólorka á þurrum svæðum.
  • Watra endurvinnslu í orkuverum: [3] Samningur og endurnotkun iðnaðarúrgangs, loftormi eða uppblástur frá kæliturnum getur dregið úr losun ferskvatns um 30Δ50%.
  • ] Kryddaðar CO2 orkulotur: Þeir nota koldíoxíð í stað vatns sem virka vökva, bjóða upp á meiri skilvirkni og eyða vatnssuðu algerlega þörf fyrir ákveðin forrit.
  • Sólar ljósleiðarar og vindur: Þessi tækni krefst óverulegs vatns við skurðaðgerðir, nánast engrar spunisnotkunar, og einungis minniháttar magn sólarPV í röðun spjalds. Það er beinasta leiðin til að afkóða orkuframleiðslu úr vatnsneyslu.

Stefna og endurnýjun

Stjórnvöld geta hvatt til vatnssækna orkunotkunar með ýmsum ferlum:

  • Watter configuration criteria [1] fyrir nýjar orkuver (t.d. að manding lokað-loop kælda í vatns-miðju).
  • Umbætur á water priting og alformation sem endurspeglar ójöfnu og inveivize verndun.
  • Óauðlindaskipulag á milli vatns og orkuútstreymis, með sameiginlegum gagnagrunnum um aðgengi vatns og orkuþörf.
  • ] sem stillir lágmarksstig ánna til að vernda vistkerfi og viðhalda vatnsveitu, þar með talið vatnsorku.
  • [[FLT:]] sem formála sól, vind og aðra tækni í grunnvatni.

Í tilskipun Evrópusambandsins Union·s, um vatn og bandaríska hreint vatn, er bæði haft samband við notkun vatns með orku- og jarðefnanotkun, en skýr nexus stefna er enn þá af skornum skammti. Fáeinar þjóðir eins og Suður-Afríku og Ástralíu, hafa þróað vatnsorkuáætlanir sem hafa sett sameiginleg markmið til að draga úr vatnsstyrk í orkugeiranum.

Hlutverk endurnýjanlegrar orku og afvopnunar

Að ná til orkukerfa með láglendi er ekki aðeins möguleika á loftslagsbreytingum heldur einnig vatnsvernd. Sólarljós og vindmyllur krefjast 957,99% minna vatns á hverja einingu rafmagns en jarðefnaeldsneyti eða kjarnorkuver með kælingu. Jafnvel í samanburði við plöntur með náttúrulegu gasi (sem nota tiltölulega lítið vatn til að kæla), verður þó sól og vindur fyrir fram.

Alþjóðanýnýlegt orkumálastofnunin (IRENA) áætlar að það að tvöfalda alþjóðlegan hlutaendurnýjanlegra orkugjafa um 2030 geti dregið úr vatnsfrárennsli um 25◊-30% miðað við orkunotkun. Hinsvegar er fjöldi: að einbeita sólorku (CSP) með blautum kælingum getur verið vatnsbælandi; lífmassar eru háð skolli og vatnsorkutapi verður að vega gegn lítilli vatnsneyslu. Stjórnendur verða því að forðast að spá fyrir um teppi og íhuga sérstök merki um vatn á svæðinu þegar þeir eru hannaðir til að virkja endurnýjanlega orku.

Framtíðaruppeldi og ráðleggingar

Vatnsorkunotkunin verður alvarlegri þegar loftslagsbreytingar auka breytileika í vatnsmagni og þegar þróunarlöndin auka rafmagnsframleiðslu. Helstu aðgerðir á komandi áratug eru:

  1. ]Inneign í gögnum og fyrirsætu. Mörg lönd skortir samþætt eftirlitskerfi sem þarf til að rekja frárennsli vatns af völdum orkuvera og spá því hvernig breyting á aðgengi vatns hefur áhrif á netkerfið. Almennum aðgengilegum gagnagrunnum (eins og í U.S. Energy Information Monitorings systems water use Data) skal afrita á heimsvísu.
  2. ] •Tilbiðjendur hagfræði. Undirgreiðslur fyrir jarðefnaeldsneyti geta oft brenglað bæði vatn og orkumarkaði. Hægt er að beina stuðningi að orkusparnaði í vatni og vatnshæfum iðnaðarferlum samtímis.
  3. ]]Strengthent stjórnun. Kross-secoral samhæfing líkamar sem mynda landshluta, fljóta og svæðisbundið magn, getur brotið niður sílómerki. [[[FLT:]] UNG-Watter samþættingarverkefni gefur upp ramma til að fylgjast með framförum á SDG markmiðum í vatni.
  4. ]] Loftslagsþol. Ný orkuviðmót verða að vera hönnuð til að starfa við heitari og draumari skilyrði. Þetta felur í sér að velja vatns-hæfar kæling, að finna plöntur á svæðum með stöðugum vatnsbirgðum og fjölbreytilegum fjölda framleiðsla.
  5. Ekki er hægt að taka ákvarðanir varðandi vatn í einangrun. Innrænir hópar, vatnsnotendur og náttúruverndarstofnanir verða að hafa sæti við borðið til að tryggja viðunandi og vistfræðilega hljóð.

Samspil vatnsstefnu og orkuframleiðslu er ekki lengur niche fræðigrein sem er bæði áskorandi og sjálfbær, jafnvel undir stofnum loftslagsbreytinga og vaxandi eftirspurnar. Leiðin sem fram undan er krefst ekki aðeins tækniframhalds heldur einnig pólitískrar samvinnu og langtíma þeirrar skoðunar að bæði öryggi ljósanna og heilsunnar sé í samræmi við hana.