Слънчевите клетки на покрива могат да бъдат благодат и за опазване на водата


DURHAM, NC – Генериращите електричество покривни слънчеви клетки не само спестяват затоплящите планетата въглеродни емисии, но и значително количество вода, казват двама изследователи от университета Дюк, които са направили изчисленията.

Дадено домакинство може да спести средно 16 200 галона вода годишно чрез инсталиране на слънчева енергия на покрива, установиха те. В някои щати, като Калифорния, това спестяване може да се увеличи до 53 000 галона, което е еквивалентно на 60 процента от средното домакинско потребление на вода в САЩ

Няма да видите спестяванията от сметката за вода в дома си, но те все още са важни.

Това е така, защото потреблението на енергия е тясно свързано с потреблението на вода. Производството на електроенергия в САЩ изразходва почти толкова вода, колкото и селскостопанският сектор. Но тази цифра не включва допълнително използваната вода за производството на изкопаеми горива на първо място, нито за управление на отпадъците от въглищна пепел.

„За да генерираме електричество за мрежата, трябва да копаем и изгаряме въглища, да фракцираме и изпомпваме природен газ и да охлаждаме ядрени централи, като всичко това включва големи количества вода, която непрекъснато се губи“, каза Авнер Венгош, изтъкнат професор по качество на околната среда от университета Дюк в Nicholas School of Environment и съавтор на нова статия, която се появява на 19 септември в Наука за цялостната среда.

„Със слънчевата клетка обаче това е еднократна консумация на много по-малък обем вода за производство“, каза Венгош. „И след това, след като бъде инсталиран, вече не се използва вода за следващите 25 години очаквана употреба.“

Понастоящем повече от 70 процента от слънчевите панели в света се произвеждат в Китай, така че потреблението на вода за генериране на слънчева енергия се извършва в чужбина.

Съавторът Ерика Вайнтал, професор по екологична политика в Nicholas School, каза, че за да се разберат по-широките въздействия върху водата от производството на слънчеви панели, е жизненоважно да се разгледа цялата верига на доставки по света.

„От гледна точка на замърсяване слънчевите клетки имат огромен потенциал за увреждане на околната среда“, каза Венгош. „Той съдържа тежки метали, някои от които са много токсични и следователно могат да окажат въздействие върху непосредствената среда, в която се извършва производството.“

Но след това потреблението на вода от слънчева енергия е нула.

Предишни проучвания се опитаха да оценят количеството използвана вода за различни етапи на производство на енергия, обикновено изразено като обем вода към дадена енергия като литър или галон на гигаджаул. В новото проучване авторите комбинират енергийни източници, които се използват за генериране на електричество за жилищния сектор в съседните САЩ и превеждат това в обема на потреблението на вода във всеки щат.

След оценка на потреблението на вода в целия щат за жилищния сектор, новото проучване изчислява виртуалното потребление на вода от отделни домове в 48 щата. Тези изчисления изчисляват, че общото количество вода, консумирано за захранване на жилищния сектор в САЩ, е 2,6 трилиона галона.

Преминаването към слънчева енергия в домовете намалява използването на електроенергия от мрежата и следователно също и обема на водата. В някои щати, като в югозападната част на САЩ, индивидуалното спестяване на вода в домакинството може да достигне до 1000 процента при инсталиране на слънчева инсталация на покрива.

Тези изчисления за потреблението на вода са продължение на неотдавнашна книга Vengosh и Weinthal, публикувана по-рано тази година относно пресичането на енергията и качеството на водата, която предоставя подробна базова линия за потреблението на вода от различни източници на изкопаеми горива.

По време на затварянето на пандемията авторите бяха решили да добавят слънчеви панели към дома, който споделят. Докато в началото основната мотивация беше да спестят въглеродни емисии, след известно време осъзнаха, че могат да спестят и вода.

„Така че тази статия наистина е продукт на желанието да декарбонизираме личния си живот“, каза Уайнтал. „Преподавам глобална екологична политика и преподавам за Парижкото споразумение и винаги се опитвам да накарам студентите да свържат случващото се на междудържавно ниво с това, което можем да направим с нашите собствени форми на действие.“

Днес фотоволтаичните слънчеви клетки представляват около 1,5 процента от електрическото снабдяване на нацията. Това представлява спестяване на 99 милиарда галона вода годишно, изчисляват авторите, което е еквивалентно на около четири дни общо потребление на вода в Калифорния. Но с нарастването на слънчевия процент ще растат и спестяванията.

Техният документ също сравнява потреблението на вода за енергия по държави, тъй като всяка държава използва различни енергийни източници за производство на електроенергия и има различни модели на използване и брой домове.

Щатите на Нова Англия, например, показват огромни успехи при преминаването към слънчева енергия, защото не използват много електричество за климатизация и са склонни да отопляват домовете си с петрол, а не с електричество, каза Венгош. Аризона и Калифорния, щати, които имат недостиг на вода и много слънчеви дни, също биха били големи победители.

В своята книга Weinthal и Vengosh показаха, че използването на вода е само част от пъзела. Замърсяването на водните ресурси поради добива на въглища, фракинга и изхвърлянето на пепел от въглища допълнително намалява наличността на вода и следователно водният отпечатък от добива на изкопаеми горива е много по-голям, отколкото си мислим.

„Също така се опитахме да определим количествено ефектите върху качеството на водата, като например колко вода е замърсена от събитие като нефтен разлив или хронично изхвърляне на пепел от въглища във водните ресурси“, каза Венгош. „Така че, ако знаете обема на нефтения разлив, можете да го преведете в обема на водата, която е замърсена и изгубена.“

Това, което е важно, е да се оцени общата цена на всяка технология, каза Weinthal. „Трябва да се насочим към възобновяеми енергийни източници, слънчева и вятърна енергия, но като правим това, трябва да признаем, че за всяка форма на енергийна инфраструктура, дори ако е възобновяема, може да има известни разходи, когато става въпрос за вода. Човек трябва да мисли за водния отпечатък за всяка форма на производство на енергия“, каза тя.

Изследователите вече са насочили вниманието си към използването на вода и въздействието върху околната среда от добива на литий, метал, който е ключов за батериите от следващо поколение.

ЦИТАТ: „Намаляването на потреблението на вода от домашни слънчеви инсталации в Съединените щати“, Авнер Венгош, Ерика Уейнтал. Science of the Total Environment, 17 септември 2022 г. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.158738

Онлайн – https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969722058375?dgcid=author