Модель симулирует мировое водоснабжение

Гидроэнергетика, биоэнергетика, ветряная энергия, водород, фотоэлектричество — эти технологии часто упоминаются в контексте будущего энергобаланса, призванного ограничить выбросы CO₂ для борьбы с изменением климата. Однако долгосрочные последствия таких технологий для водоснабжения региона часто упускаются из виду, несмотря на то, что вода, например, необходима для охлаждения. Доктор Мартина Флёрке, профессор инженерной гидрологии и управления водными ресурсами в Рурском университете в Бохуме (RUB), призывает учитывать не только выбросы CO₂, но и другие воздействия на окружающую среду, в частности, на водные ресурсы. Вместе со своей командой она использовала модель, рассчитывающую мировое предложение и спрос на воду.

Модель «WaterGAP3» делит земную сушу на 2,2 миллиона ячеек сетки с географическим разрешением пять угловых минут (около 9x9 км на экваторе). Для каждой ячейки в модель вводятся физико-географические и метеорологические данные: тип земного покрова, почвы, ежедневные осадки, температура и солнечная радиация. Алгоритм симулирует наземный гидрологический цикл, рассчитывая инфильтрацию, испарение и сток, доступный в реках и водоносных горизонтах. Модель позволяет делать ретроспективу до доиндустриальной эпохи и прогнозы до 2300 года.

Команда рассчитала глобальную доступность возобновляемых пресноводных ресурсов (без учёта ископаемых глубоких подземных вод) и сопоставила её с водозабором, включив данные по 48 000 локаций энергетических установок. Для прогноза на 2040 год использовались четыре сценария развития энергобаланса от Greenpeace и Международного энергетического агентства (2014/15 гг.), один из которых, например, описывает путь к ограничению глобального потепления двумя градусами Цельсия с упором на солнечную, био-, ветровую и гидроэнергетику.

«Мы, конечно, не можем знать, на каких именно площадках будут построены новые фотоэлектрические станции в будущем, поэтому в нашей модели мы работаем только с существующими локациями», — поясняет Мартина Флёрке. Однако это не отменяет ключевого вывода: дефицит воды ожидается на 42% локаций, поскольку будущие потребности в воде для энергогенерации превысят доступные ресурсы. «И это даже без учёта того, что спрос на воду в этих регионах может также вырасти по другим причинам, например, из-за необходимости более частого орошения полей в условиях изменения климата», — добавляет исследователь.

Дефицит воды прогнозируется в основном на западе США, на Ближнем Востоке и севере Африки, в Южной Европе, а также в отдельных районах юга и востока Китая и Индии. «В частности, в Средиземноморском регионе крайне вероятно учащение экстремальных засух», — говорит Флёрке. Поэтому целесообразность использования некоторых нынешних локаций для энергогенерации ставится под сомнение. «Анализ модели ясно показывает, что расширение энергопроизводства на существующих площадках определённо не будет благоприятным», — заключает исследователь. Необходимы более эффективные технологии, системы хранения воды и энергии, а также альтернативы использованию пресной воды, например, очищенные сточные воды.