Как сбалансировать потребности в энергии, воде и климате?

Новое исследование под руководством Морта Уэбстера из MIT, опубликованное в журнале Nature Climate Change, показало, что оптимальные пути обеспечения растущих мировых потребностей в энергии кардинально меняются при совместном учёте ограничений на выбросы парниковых газов и потребление пресной воды. Выбор технологий, основанный только на стоимости, радикально отличается от выбора, продиктованного необходимостью сокращения эмиссии CO₂ и водопользования.

Этот вывод крайне важен для планирования энергетической инфраструктуры, решения которой будут влиять на водные и энергетические системы десятилетиями. Проблемы тесно переплетены: энергетика — крупный источник выбросов, влияющих на климат, а большинство электростанций зависит от обильных водных ресурсов. При этом изменение климата, в свою очередь, может привести к региональным засухам и дефициту воды.

"Мы предполагали, что базовая работа уже проделана, но осознали, что никто не делал простую, очевидную вещь — не смотрел, даст ли совместная оценка этих трёх проблем тот же набор решений, что и их изолированный анализ", — отмечает Уэбстер. Ответ оказался отрицательным: для достижения низких выбросов углерода и низкого водопользования потребуется разный набор технологий.

Исследование моделировало генерацию электроэнергии в 2050 году по трём сценариям: на основе только стоимости; с требованием снизить выбросы углерода на 75%; с комбинированным требованием по снижению выбросов и водопотребления на 50%. Моделирование с учётом неопределенностей показало, что при чисто стоимостном подходе уголь обеспечивал бы около половины генерации, но при ограничении выбросов его доля падала до _{1/5, а при комбинированных ограничениях — практически до нуля. Атомная энергетика, значимая в сценарии с ограничением выбросов (}40%), почти не использовалась в двух других.

"Вам потребуются другие системы охлаждения и, потенциально, больше энергии ветра и солнца, когда вы включаете в расчёт водопользование, по сравнению с выбором, продиктованным только выбросами CO₂", — подчёркивает Уэбстер. Это указывает на необходимость исследований в областях, пока получающих мало внимания, например, в разработке систем охлаждения для электростанций, использующих значительно меньше воды или не использующих её вовсе.