不同类型水能的利益与挑战

水的使用与发电密切相关。 一些关系是显而易见的,例如用水来创造热能或水力发电。 其他关系可能更加微妙,例如使用水来压裂天然气 ,或种植随后用作生物燃料的作物。 当我们努力为未来发展可持续电网时,这些能源带来了一系列的好处和挑战。

水如何在发电中发挥作用

电厂冷却:据有关科学家联盟称,美国约90%的电力来自火力发电厂,包括煤炭, 核能 ,天然气和石油。 这些设施需要冷却水。 热电厂将水煮沸产生蒸汽,这反过来又驱动发电机发电。 火力发电厂通常设计为在直流或湿式循环系统中使用水。 虽然直通式系统由于其简单性而流行(并且仍占发电厂的43%),但将热水排放回水道的事实带来了环境风险。 很少有新的发电厂采用直流冷却设计。

水力发电 :水力发电是指通过使用移动的水来转动水轮机而产生的电力。

这种形式的能量是可再生的。 然而,在水坝后面建立水库存在负面影响,这会破坏当地栖息地,甚至需要迁移社区。 也可能存在与大坝建设相关的负温室气体结果,以及与淹没和随后从腐烂的有机物质释放二氧化碳和甲烷气体有关的成果。

在这方面,干旱设施中有机物含量较少的水电站位置较少。

用于燃料萃取的用水量是煤,石油,天然气和铀提取过程的关键组成部分。 在一些煤可以燃烧之前,必须用水清洗以除去硫和其他污染物。 包括用于冷却钻井机械以及洗煤所需的水在内的煤炭开采每天消耗70-2.6亿加仑。 水也是天然气开采页岩气沉积和有争议的压裂过程的关键组成部分。 页岩气正在成为美国日益重要的天然气来源,从2012年约三分之一的供应量增加到2040年的约一半。水力压裂或水力压裂包括将水和化学物质的混合物通过钻孔高压以释放天然气。 这个过程需要大量的水,可能会导致当地供应紧张。 在压裂过程中使用化学品也引发了对水质的担忧。

燃料精炼,加工和运输:铀,石油和天然气等资源在成为燃料之前都必须进行精炼。

这些过程需要大量的水。 例如,在天然气提炼后,天然气炼油和管道作业中每天会增加4亿多加仑的水。 水运也用于运输煤浆,磨细的煤与水结合,以及测试管道系统的潜在泄漏。

正如有关科学家联盟所指出的那样,在为您的社区选择最佳发电厂解决方案时,技术选择非常重要。 在短期内,电力设施可以通过利用当地供水和提高水温来强化当地生态系统。 长远来看,发电厂可以影响气候变化。 正如他们指出的那样,“美国公司的发电厂组合的用水量和碳排放量差异很大。

低水厂的公用事业对当地水源的压力较小。 碳密集发电厂的公用事业加剧了气候变化,从而导致长期的水资源紧张。“

能源生产用水的其他用途

水在能源生产中还有其他用途。 这些应用最引人注目的是生物燃料生产中使用水。 生物燃料生产中的耗水量可能非常高。 据估计,需要1,500加仑的水来制造一加仑的玉米衍生乙醇。 大部分的水在农业阶段是需要的。 美国农业部门已经消耗了约25%至50%的国内淡水供应。 即使没有专门的农业来支持生物燃料生产,水资源短缺已经成为许多种植地区的一个因素。

水可能有助于通过模块化水电大坝等其他技术填补未来的能源需求,或者为美国目前不产电的数以万计的大坝提供动力。 继续探索捕获水能的其他方法包括海浪和潮汐。 最近探索的一个想法是蒸发水来创造能量的潜力。 尽管投机性质,该提议表明,浮在水面上的结构,特别是在干旱地区,可以捕获向上移动的水蒸气以产生电力。

用水量对于美国大多数当前的发电至关重要。随着我们向前迈进,以确保未来节约用水,我们必须明智地选择如何选择发电。