에너지 물 연결: 글로벌 도전

물과 에너지 형태는 현대 세계의 가장 중요한 상호 의존의 하나입니다. 연료를 추출하는 모든 에너지 생산의 단계는 전기를 생성하는 데 필요한 물, 물 시스템은 펌프, 치료, 및 배포를위한 에너지에 달려 있습니다. 이 두 방법 관계, 종종 물 에너지 nexus]라고 불리는, 정책의 심판, 인프라 계획 및 기후 탄력 전략을 앉아. 하나의 근본적인 결정에 직접적으로 영향을 미치는, 단지 통합 된 분야의 다른 요소로 직접적으로 만든, 다른 분야의 결정에 대한 결정.

에너지 생산에 대한 물 교환은 에너지 생산에 대한 물 교환을 통해 2040 % 증가 할 수 있습니다. 또한, 물 스트레스가 많은 지역에서 악화 될 수 있습니다. 물 정책 모양 에너지 생산 및 vice versa-is 생명을 이해하는 것은 자연 생태계를 보호하면서 성장 인구와 생태를 지원하는 지속 가능한 시스템을 구축 할 수 있습니다.

물은 에너지 생산에서 사용됩니까?

물은 냉각제, 작업 유체, 전력의 원천, 다양한 에너지 기술에 걸쳐 운송 매체 역할을합니다. 물의 볼륨은 극적으로 방법, 연료 유형 및 기술 선택에 따라 다릅니다.

열 발전소: 냉각 Conundrum

전통적인 열 발전소 석탄, 천연 가스, 핵 및 몇몇 생물 자원은 터빈을 회전시키는 증기를 생성하기 위하여 난방 물에 의하여 전기를 생성합니다. 증기를 냉각하는 것은 물의 엄청난 양을 요구합니다. 2개의 주요 냉각 방법은 존재합니다:

  • Once-through cooling: 물은 소스에서 그려져 있으며 식물의 콘덴서를 통과하며, 고온에서 반환됩니다. 이 방법은 큰 볼륨을 인출합니다 (킬로와트 시간 당 150 리터까지) 그러나 증발으로 상대적으로 작은 (약 1-3%)를 소비합니다. 그러나, 열 출력은 수생적인 생활을 해칠 수 있습니다.
  • 순환 (닫히는 반복) 냉각: 물은 증발에 잃어버린 2~5%의 냉각탑 안에 재사용됩니다. 출하는 멀리 낮아지지만, 소비수 사용은 전기 (kWh 당 대략 2~4 리터)의 단위에 더 높습니다.

물 - scarce 지구에서, 건조한 냉각 (냉각한 콘덴서)는 90% 이상에 의해 물 소비량을 감소시킬 수 있습니다, 더 높은 자본 비용 및 효율성 벌금에. 미국 환경 보호국에 따르면, 냉각 기술의 선택은, 그것의 중요한 정책 레버를 만들기 위하여, 규모의 순서에 의하여 발전소의 물 발자국을 바꿀 수 있습니다.

수력: 교류에 직접 의존

수력은 터빈을 회전시키는 물의 신비한 에너지에 의존합니다. 수력은 세대 과정에서 소비되지 않지만, ]reservoirs]의 증발 손실은 열대 및 통로 기후에서 실질적으로 발생할 수 있습니다. Nature의 2021 연구는 지구의 공기 배출 3%를 발견하여 기후의 변화에 대한 기후 변화에 대한 기후 변화에 대한 기후 변화에 대한 기후 변화에 대한 변화에 대한 자세한 내용을 담고 있습니다.

Bioenergy 및 Biofuels : 숨겨진 물 비용

바이오 매스 및 바이오 연료에 대한 성장 피드 주식은 관개에 대한 물이 필요하며, 그 피드스톡을 사용 가능한 에너지로 대체합니다. 옥수수 기반 에탄올은 예를 들어, 관개를 포함할 때 에탄올 리터 당 약 3,000-4,000 리터의 수심을 가지고 있으며, 비 볶은 설탕 또는 셀로시 소스는 훨씬 적은 물이 될 수 있습니다. 따라서 바이오 연료 위임의 정책 결정은 물 가용성에 대한 중요한 영향을받습니다.

다른 에너지 소스는 또한 작은 그러나 중요한 방법에 있는 물을 이용합니다: ] 기름과 가스 적출 ] (특히 유압 fracturing)는 물 지하를 주사합니다; 태양 열 힘 는 냉각과 거울 세척을 위한 물을 이용합니다; 그리고 탄소 붙잡음 및 저장 [FLT: 5] 체계는 특정 붙잡음 과정을 위한 물이 요구합니다.

에너지 부문의 물 정책 도전

민물의 경쟁은, 에너지 부문은 정책 및 운영 문제의 성장 목록을 직면. 이 것은 단순히 기술 문제가 아닙니다. 그들은 관할권과 조정 응답을 필요로하는 지배적 dilemmas입니다.

물 스카치와 경쟁

세계 전기 세대의 두 번째 단계는 2023 세계 자원 연구소 분석에 따라 물 스트레스가 많은 지역에서 발생합니다. 단두가 강 흐름 또는 접지 물 수준을 감소시킬 때, 발전소는 출력을 줄이고 또는 폐쇄 할 수 있습니다. 2022 년 유럽 핵 및 수력 발전소는 낮은 강 수준으로 인해 커다란 식욕을 겪고 열을 기록하며, 대륙의 에너지 위기에 기여합니다. 기후 변화로 인해 두 개의 단두 및 열과 같은 위험이 증가합니다.

도시 물 공급, 농업 및 생태계는 이미 같은 finite 자원에 에너지와 경쟁해야합니다. 통합 물 할당 정책] 가장 유익한 용도를 우선적으로 - 중요한 기간 동안 전력 식물을 유지 - 긴급하게 필요.

환경 및 생태계 영향

에너지 생산을위한 물 인출은 몇 가지 방법으로 담수 생태계를 손상시킬 수 있습니다.

  • 열간 오염: 한 번씩 냉각 시스템은 물 온도를 높이고, 산소를 줄이고 물고기와 척추를 해소시키는 데 도움을 줍니다.
  • 엔트 및 임업: 아쿠아틱 유기체 (larvae 및 juvenile fish 포함)는 화면에 갇혀 냉각 시스템을 통해 당겨집니다.
  • 꽃 교체: 큰 수력 댐은 자연 흐름 요법을 변경, 침수 수송, 물고기 이동 및 홍수로 인한 건강에 영향을 미치는.
  • 오염: 오일 및 가스 추출 또는 석탄 광산에서 사용되는 물은 제대로 관리하지 않는 경우 오염 물질을 소개 할 수 있습니다.

유엔 환경 프로그램 (UNEP)는 ] 에너지 생산의 물 품질 향상]는 많은 국가에서 규제 격차와 더불어 중립적 인 영향을 미칩니다.

기후 변화 피드백 루프

기후 변화는 두 가지 스트레스 물 자원과 에너지 생산 중단. 높은 공기와 물 온도는 열 전력 공장 효율을 감소 (냉각 시스템보다 효과적으로 작동). 강수 패턴 변경 수력 출력을 변경하고 냉각에 필요한 강 흐름을 줄일 수 있습니다. 역적으로, 에너지 분야는 에너지 선택이 물 신뢰성을 위협하는 기후 조건을 극복하는 중요한 온실 가스 이미터입니다.

정책 제작자는 에너지와 물 목표를 설정할 때 이러한 비선형 상호 작용을 고려해야합니다. 전통적인 "실로드" 계획은 충분합니다.

Water-Energy Nexus: 통합 접근법 및 사례 연구

물 에너지 nexus의 효과적인 관리는 신생아와 무역 떨어져를 식별하기 위해 개별 분야를 넘어서는 것을 요구합니다. 몇몇 혁신적인 정책 기구 및 실제 사례는 통합이 더 나은 결과를 가져올 수 있는 방법을 설명합니다.

물 에너지 Nexus 계획

넥서스 계획은 기관의 위임을 조정하고, 물과 에너지 기관의 데이터를 공유하고, 정책 옵션을 평가하기 위해 크로스 - 요법 모델을 사용합니다. 예를 들어, 새로운 발전소 허용에 결정할 때, 물 관리자는 기존 사용자 또는 생태계를 해치지 않고 추가 인출을 처리 할 수 있는지 평가 할 수 있습니다. 에너지 계획자는 차례로, 물 효율 기술 및 재생 에너지 옵션을 고려할 수 있습니다.

세계 은행은 nexus assessments] 모로코와 필리핀을 포함한 여러 국가에서, 공동 물 에너지 최적화 연구는 물과 에너지를 절약하는 투자를 확인했다. 이러한 평가의 주요 권장 사항은 배수 사용 및 보상 물 효율적인 전력 생성을 구별하는 관세 구조를 포함합니다.

사례 연구: 콜로라도 강 바틴

미국 남서부의 콜로라도 강 바틴은 물과 에너지 사이의 긴장을 풀고 있습니다. 강은 Glen Canyon과 Hoover Dams의 수력 발전소를 지원하는 동안 40 만 명의 사람들에게 도시와 농업 물을 제공합니다. 바인드 엔드는 멀티 데카데로트를 종료하면서, 저수량의 수력 발전을 위협하고 수력 배율을 방지하기 위해 수력 배율이 감소했습니다. 2023에서 [[[[[[[[[[]]]]]]] [[[[[]]]]]]]]] [[[[[]]]]]]]]]]]]]]] [[[[[[[[[[[[[]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

사례 연구 : 인도의 열전력 위기

인도, 석탄 연소 열 식물에서 75 %가 제공되며 반복 된 물 관련 폐쇄를 경험했습니다. 인도의 열 발전소 얼굴 높은 물 스트레스의 40 %가 발견 된 세계 자원 연구소 (WRI)의 2021 연구와 2019 여름 가뭄 동안 여러 식물은 최대 50 %까지 출력을 절단하는 데 힘이되었습니다. 인도의 [[FLT : 0]국수 정책[[FLT :])은 강물과 식물 사이의 최소 흐름에 대한 규정을 포함하며, 여전히 많은 방사성 물질을 유지하고, 더 많은 방사성 물질을 유지하고, 더 많은 방사성 물질을 유지하고, 더 많은 방사성 물질을 유지하십시오.

지속 가능한 물 및 에너지 관리를위한 전략

지속 가능한 물 에너지 시스템에 대한 전환은 기술, 정책 및 금융 전반에 걸쳐 행동을 요구합니다. 아래는 세계 곳곳에 배치되는 주요 전략입니다.

기술 혁신

발전과 물 처리에 있는 전진은 극적으로 물 사용을 감소시킬 수 있습니다:

  • Advanced Cooling systems: Hybrid cooling (wet-dry)는 대기 조건을 기반으로 조정되며, 냉각 기간 동안 물을 절약하고 가장 효율적인 냉각을 사용하여 습식 냉각을 사용합니다. 많은 가스 연소 식물과 집중 태양 광 발전을 위해 물 소비량이 없어지십시오.
  • 발전소에서 물 재활용 : 산업 폐수, 도시 유출, 또는 냉각탑에서 재사용 및 재사용, 또는 고장은 30~50%의 담수 철수를 잘라 수 있습니다.
  • Supercritical CO2 Power Cycle:] 이 사용은 물 대신 작업 유체로 사용되며, 고효율을 제공하고 물 냉각을 제거해야 할 필요는 특정 응용 프로그램에 대한 altogether.
  • 태양 광전지 및 바람: 이 기술은 거의 아무도 사용하지만 태양 PV 패널 청소에 대한 미성년자 금액 중 깔끔한 물을 필요로한다. 재생산은 물 소비량에서 에너지 생산을 분리하는 가장 직접적인 방법입니다.

정책 및 규정

정부는 몇몇 기계장치를 통해서 물 똑똑한 에너지 선택을 격려할 수 있습니다:

  • 물 효율 표준 새로운 발전소에 대한 (예 : 물에 구운 물에 구운 물에 구운 물에 구울 냉각).
  • 수가 및 배부]수가 스카이시티와 분산을 반영하는 것입니다.
  • 수용 및 전력 수요에 공유된 데이터베이스와 함께 물과 에너지 유틸리티 사이에]를 통합된 자원 계획.
  • Environmental flow Regulation는 생태계를 보호하고 수력을 포함한 다운스트림 수 사용자를 지속하는 최소 강 수준을 설정한다.
  • 태양, 바람, 기타 저수 기술 우선 순위] 갱신 가능한 포트폴리오 표준

유럽 연합의 물 프레임 워크 지침과 미국 클린 워터 법은 에너지 배우 물 사용에 모두 접촉하지만 명시 적도 nexus 정책은 무서운 남아있다. 남아프리카와 호주와 같은 몇 가지 국가 -이 전력 부문에서 수력 감소를 위해 공동 목표를 설정하는 물 에너지 nexus 전략을 개발했다.

재생 에너지 및 탈탄화의 역할

낮은 탄소 에너지 시스템에 대한 전환은 기후 불완전하지만 물 보존 기회뿐만 아니라 기후 불완전하지 않습니다. 태양 광 발전 및 풍력 터빈은 95-99%의 화석 연료 또는 핵 식물보다 전기 단위 당 적은 물을 필요로합니다. 심지어 천연 가스 결합 사이클 식물 (냉각 용 상대적으로 작은 물을 사용하는), 태양과 바람이 여전히 앞서 나옵니다.

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미래 전망과 권고

물 에너지 nexus는 수압학 가변성을 강화하고 국가 발전으로 기후 변화로 더 급성 될 것입니다. 향후 수십 년 동안의 주요 행동은 다음과 같습니다.

  1. 데이터 및 모델링에 투자합니다.] 많은 국가들은 발전소에 의해 물 인출을 추적하고, 물 가용성을 변화시키는 방법을 예측하는 데 필요한 통합 모니터링 시스템을 부족합니다. 공공적으로 접근 가능한 데이터베이스 (미국 에너지 정보 관리국의 물 사용 데이터와 동일)는 세계적으로 복제되어야 합니다.
  2. Align 경제 인센티브. 화석 연료의 하위체는 종종 물과 에너지 시장을 멸종시킵니다. 저수 재생 기술 및 물 효율적인 산업 공정을 향한 다시 지원은 여러 목표를 동시에 달성 할 수 있습니다.
  3. Strengthen 주지사. Cross-sectoral coordinating body-at national, river basin, and region level-the silos를 깰 수 있습니다. UN-Water Integrated Monitoring Initiative]]는 물 에너지 SDG 대상에 대한 추적 진행을위한 프레임 워크를 제공합니다.
  4. Enhance Climate resilience. New Energy Infrastructure는 더 핫터와 건조기 조건에서 작동하도록 설계되었습니다. 이 제품은 안정적인 물 공급, 다양한 세대 포트폴리오를 가진 지역으로 물 효율적인 냉각, 위치 식물을 선택했습니다.
  5. 지역 지역 사회 및 생태계의 활용. 에너지 생산에 영향을 미치는 물 정책 결정은 고립에서 만들 수 없습니다. 원주민 그룹, 다운스트림 워터 사용자 및 보존 단체는 평등하고 생태적으로 건강한 결과를 보장하기 위해 테이블에 자리를해야합니다.

물 정책과 에너지 생산의 교차점은 더 이상 틈새 학문적인 주제가 아닙니다 - 정부, 유틸리티 및 기업을 위한 정면 도전 세계전반입니다. 동일한 자원 동전의 2개의 측으로 물과 에너지를 대우해서, 인류는 기후 변화와 성장 수요의 긴장의 밑에 믿을 수 있고 지속 가능한 체계로 건설할 수 있습니다. 경로는 다만 기술 혁신 또한 정치가, 교차 국경 협력 및 우리의 빛의 안전에 가치를 둘 다 건설할 수 있습니다.