Her gün tükettiğiniz tatlı suyun enerji yoğunluğu nedir? Bu tüketimin karbon ayak izi nedir? Bu, pek çok şeye bağlıdır, en azından su kaynağınıza, nasıl içilebilir hale geldiğine, musluğunuza ulaşmak için ne kadar yol kat ettiğine ve elektriğinizin nasıl üretildiğine bağlıdır.
Bu blog yazısı, beş ana arıtılmış su türünün enerji yoğunluğunu ve ilgili karbon ayak izini karşılaştırır: yüzey, yeraltı suyu, acı yeraltı suyu, geri dönüştürülmüş su ve tuzdan arındırılmış deniz suyu. Ancak sera gazlarına geçmeden önce, su ve enerjinin karşılıklı bağımlılığına daha yakından bakmamız gerekiyor.
Su-Enerji Bağı
Enerji üretmek için çok su gerekir ve içilebilir su üretmek için çok fazla enerji gerekir.
Dünya çapında, sulama, içme veya yıkama için değil, enerji üretmek ve elektrik üretmek için yılda yaklaşık 52 milyar kübik litre tatlı su kullanıyoruz. Bu elektriğin bir kısmı sırayla tatlı su üretmek için kullanılıyor: Uluslararası Enerji Derneği, küresel olarak, su sektörünün şu anda su kullanımı döngüsünde su temini ve iletiminden suya ve suya kadar her yıl yaklaşık 1.000 TWh elektriğe ihtiyacı olduğunu tahmin ediyor. Atık su arıtma. Gelecekte daha da fazla elektrik gerekecek.
Bilim adamları ve politika yapıcılar geleneksel olarak su ve enerji sistemlerini bağımsız olarak ele alırken, iklim değişikliği ve su kıtlığı, su ve enerji altyapılarının aslında çok bağlantılı olduğuna dair artan bir fikir birliğine yol açıyor. Kuraklık, soğutma için büyük miktarda suya ihtiyaç duyan enerji santrallerini yavaşlatır. Kasırgalar, tatlı su üretimini ve dağıtımını sağlayan elektrik kaynağını devre dışı bırakır. Soğuk çıtçıtlar su hatlarını, doğal gaz kuyularını ve rüzgâr türbinlerini dondurur.
“Su-enerji bağı”, politika yapıcıları enerji ve su sistemleri arasındaki ilişkiyi ve bunların birbiriyle ilişkili birçok ödünleşimini anlamaya ve değerlendirmeye teşvik eden geniş bir terimdir. Neredeyse kesinlikle daha fazla su kıtlığı, artan sayıda aşırı hava olayı ve sera gazlarını azaltmak için daha fazla çaba ile karakterize edilecek bir gelecekte, su-enerji ilişkisinin karşılıklı bağımlılıklarını düşünmek giderek daha önemli olacaktır.
Su kullanım döngüsünün her aşamasında enerji girdileri gereklidir, ancak su kullanımının gerçek enerji yoğunluğu önemli ölçüde değişiklik gösterir.
Tüm modern su ve atık su hizmetleri, aşağıda gösterilen su kullanım döngüsünün her adımında elektriğe dayanır, ancak ne kadar elektriğin gerekli olduğu önemli ölçüde değişir. Dünya Bankası, elektriğin küresel olarak toplam su ve atık su işletme maliyetlerinin %5-30’unu ve bazı durumlarda %40’ını temsil ettiğini tahmin ediyor.
Yüzey, yeraltı suyu, acı yeraltı suyu, geri dönüştürülmüş su ve tuzdan arındırılmış deniz suyundan elde edilen içme suyunun göreceli enerji yoğunluğunu anlamak istediğimiz bu blog için öncelikle su kullanım döngüsünün ilk aşamalarıyla ilgileniyoruz. Bu, su temini, nakil ve arıtma ile ilgilidir.
Elektriğin toplam işletme maliyetlerindeki payının önemli ölçüde değişmesi gibi, tüm su kullanım döngüsü segmentlerinin enerji yoğunluğu da değişir. Aşağıdaki tabloda görülebileceği gibi, su temini, taşıma ve arıtma için enerji gereksinimleri aralığı, suyunuzun nereden geldiğine ve nasıl arıtıldığına bağlı olarak 14.000 faktöre kadar büyüktür.
Bu tür farklılıkların altında yatan şeyin ne olduğunu anlamak için, Amerika Birleşik Devletleri’nde her ikisi de esas olarak yüzey suyuna dayanan iki büyük şehri düşünün. Michigan Gölü kıyısında bulunan Chicago şehri, gölden su pompalamak için fazla enerji harcamasına gerek yok. Nispeten temiz olan göl suyu, kullanıcılara gönderilmeden önce çok fazla arıtma gerektirmez. Bunu, suyunun çoğunu Kuzey Kaliforniya ve Colorado Nehri’nden ithal eden San Diego ile karşılaştırın-bunlardan bazıları Güney Kaliforniya’ya giderken bir dağ silsilesi üzerinden yaklaşık 2.000 fit veya 600 metre pompalanmalıdır. Ancak su kıtlığı olan bölgede kuraklık yaygın olduğundan, San Diego da suyunun yaklaşık %10’u için deniz suyu ters ozmozuna (SWRO) güveniyor; bu pay gelecekte artması muhtemel.
San Diego’da bir bardak musluk suyunun enerji yoğunluğu Chicago’dakinden çok daha yüksek olacaktır. Güney Kaliforniya suyunun Orta batıya kıyasla tam olarak ne kadar enerji yoğun olduğu, camınızın tuzdan arındırılmış veya aktarılmış sudan mı geldiğine bağlı olacaktır.
Bu, San Diego’daki insanların Chicago’dakilerden daha az iklim bilincine sahip olduğu anlamına mı geliyor? Tabii ki değil. Artan nüfus için su transferi ve tuzdan arındırmanın mevcut tek seçenek olduğu yerlerde, seçeneği olan insanlar başka bir yere göç etmek yerine artan finansal ve çevresel maliyetleri ödeyeceklerdir.
Beş Tür Su Kaynağının Genel Enerji Yoğunluğu…
Bu tür varyasyonlar göz önüne alındığında, farklı su kaynağı türlerinin enerji yoğunluğunu ve karbon ayak izini belirlemek, bazı varsayımlarda bulunmayı gerektirir. Yukarıdaki örnekte görüldüğü gibi, “yüzey suyu”, arıtmadan önce ne kadar uzağa ve yükseğe taşınması gerektiğine bağlı olarak az ya da çok enerji yoğun olabilir. Bu ve diğer tedarik türleri için, ancak zaman içinde bir dizi su tesisinden enerji girdi verileri toplanarak güvenilir hesaplamalar yapılabilir.
Bilim adamlarının aşağıdaki tabloda sunulan karşılaştırmayı yapmak için yaptıkları tam olarak budur. Tablo, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki 125 su kuruluşundan alınan enerji kullanım verilerini kullanarak su yönetiminde enerji kullanımını değerlendirmek için “Su-Enerji Simülatörü” geliştiren Pasifik Enstitüsü’nün çalışmasına dayanmaktadır.
Yukarıdaki tablo, farklı su kaynaklarının enerji yoğunluğunun genel tahminlerini karşılaştırmakta ve kaynak türüne göre önemli farklılıkları ortaya koymaktadır. En enerji yoğun tür, tuzdan arındırılmış deniz suyu, en az enerji yoğun tür olan geri dönüştürülmüş sudan 12 kat daha fazla enerji yoğundur.
…Ve Bunun CO2 Emisyonlarında Ne Anlama Geldiği
Bir kWh’lik CO2 emisyon yoğunluğu, o elektriğin nasıl üretildiğine bağlıdır. Rüzgar, güneş ve nükleerden üretilen elektriğin karbonsuz olduğu düşünülürken, doğal gazdan üretilen elektriğin 413 g CO2/kWh ve kömürün 1.002 g CO2/kWh ürettiği tahmin edilmektedir. Temsili bir ortalama elde etmek için, 1 kWh’nin 0,92 pound veya 417 g CO2 ile sonuçlandığını tahmin eden en son ABD verilerini kullanıyoruz.
Benzer şekilde, kişi başına konutlarda su kullanımı da büyük farklılıklar göstermektedir. Amerikalıların günde yaklaşık 340 litre içme suyu kullandığı tahmin ediliyor, bu da ortalama bir Avrupalının günde ortalama 144 litresinin kabaca iki katı. Düşük gelirli ülkeler günde çok daha az içme suyu kullanıyor.
Tüm bu varsayımları ABD verilerine dayanarak bir araya getirirsek, çeşitli su tedarik türlerinin enerji yoğunluğunu ve karbon ayak izini şu şekilde hesaplayabiliriz:
Böylece, bu varsayımlara göre, en enerji yoğun su kaynağı olan bir litre tuzdan arındırılmış su üretmek için kullanılan enerji, ortalama 1,52 gram CO2 veya 1,5 kg CO2/m3 ile sonuçlanır. Buraya ulaştığımız tuzdan arındırılmış deniz suyunun tahmini karbon ayak izi, SWRO’nun karbon ayak izini 0,4 – 6,7 kg CO2/m3 arasında hesaplayan diğer araştırmacılar tarafından açıklanan aralığın alt sınırına düşmektedir.
Bir litre su başına iki gramdan az CO2 çok fazla değildir, ancak yalnızca tuzdan arındırılmış su kullanan bir kişinin karbon ayak izi günde 517 gram ve yılda yaklaşık 189 kilo ekler. Bu, yaklaşık olarak kilogram başına 36 kg CO2eq karbon ayak izine sahip olan 5,25 kg sığır etiyle aynıdır, ancak yine de Londra ve New York arasındaki bir dönüş uçuşundan çok daha azdır ve bu da kişi başına 986 kg CO2 karbon ayak izi ile sonuçlanır…
Bununla birlikte, temiz suları için giderek daha fazla SWRO’ya bağımlı olan milyonlarca insanla çarpıldığında, tuzdan arındırılmış ve diğer su tedarik türlerinin karbon ayak izini en aza indirmek için birçok iyi neden vardır.
Tablo kaynakları:
CarbonFootprintofWater-RiverNetwork-2009.pdf (csu.edu)
Yorum yap