Природный газ экономит воду, даже с учетом ее расхода на гидроразрыв пласта
Новое исследование показало, что в Техасе — штате США, ежегодно генерирующем больше всего электроэнергии, — переход с угля на природный газ для ее производства экономит воду и повышает устойчивость штата к засухе.
Несмотря на значительный расход воды при добыче природного газа методом гидроразрыва пласта (ГРП) в Техасе, эти затраты с лихвой компенсируются общей экономией воды от перехода электростанций с угля на газ. По оценкам ученых, объем воды, сберегаемый при переводе электростанции с угля на газ, в 25–50 раз превышает количество воды, используемой для ГРП при добыче этого газа. Природный газ также повышает устойчивость к засухе, обеспечивая работу так называемых пиковых электростанций, которые дополняют растущую ветрогенерацию, не потребляющую воду.
Результаты исследования Техасского университета в Остине опубликованы на этой неделе в журнале Environmental Research Letters.
Исследователи подсчитали, что в одном только 2011 году Техас потребил бы дополнительно 32 миллиарда галлонов воды — достаточно для снабжения 870 000 жителей, — если бы все его газовые электростанции были угольными, даже с учетом дополнительного расхода воды на ГРП для добычи газа.
Экологи и другие группы выражали обеспокоенность объемом потребляемой воды. В Техасе эти опасения усиливаются из-за стремительного роста применения ГРП на фоне сокращения водных ресурсов, поскольку продолжается уже третий год разрушительной засухи. Поскольку большинство электростанций используют воду для охлаждения, электроснабжение может быть особенно уязвимо к засухе.
«Суть в том, что гидроразрыв пласта, увеличивая добычу природного газа и переводя штат с водоемких угольных технологий, делает нашу систему электроснабжения более устойчивой к засухе», — говорит Бриджет Скэнлон, старший научный сотрудник Бюро экономической геологии университета, руководившая исследованием.
С 1990-х годов основным типом строящихся в Техасе электростанций стали парогазовые установки (ПГУ) на природном газе с градирнями, которые используют топливо и охлаждающую воду эффективнее старых паротурбинных технологий. Такие установки потребляют примерно в три раза меньше воды, чем паротурбинные угольные электростанции.
Другой важный тип газовых установок в штате — газотурбинные. Они также могут помочь снизить водопотребление в энергетике, обеспечивая «пиковую мощность» для поддержки расширения ветроэнергетики. Газотурбинные генераторы могут быть запущены за секунды для сглаживания колебаний спроса на электроэнергию. Сочетание газотурбинной и ветрогенерации позволяет снизить общее водопотребление еще сильнее по сравнению с угольной энергетикой.
Исследование было сосредоточено исключительно на Техасе, но авторы полагают, что его результаты применимы к другим регионам США, где нормы водопотребления для ключевых оцениваемых технологий — ГРП, ПГУ с градирнями и традиционных паротурбинных угольных станций — в целом одинаковы.
«В масштабах штата мы на пути к дальнейшему снижению водоемкости производства электроэнергии», — отмечает Скэнлон.
На гидроразрыв пласта приходится менее 1% от общего водопотребления в Техасе. Однако в некоторых районах с высокой концентрацией добычи он создает нагрузку на местные водные ресурсы. Поскольку природный газ часто используется далеко от мест его добычи, экономия воды от перехода на газовую электрогенерацию может не принести пользу тем районам, где на ГРП тратится больше воды.