Đo lượng nước sử dụng trong ngành năng lượng

CôngThương - Bài viết dưới đây của Tiến sĩ Edward Spang – Trung tâm Hiệu suất nước-năng lượng (CWEE), Đại học California, Mỹ – sẽ phân tích nhu cầu nước của hệ thống năng lượng quốc gia và giới thiệu chỉ số tiêu thụ nước để sản xuất năng lượng. Bài viết đoạt giải nhất Giải thưởng Global Water Forum’s Emerging Scholars Award dành cho các bài viết xuất sắc về an ninh nguồn nước, kinh tế nguồn nước và quản lý nguồn nước xuyên biên giới.

Nước cần thiết trong sản xuất năng lượng và năng lượng đồng thời cũng cần trong xử lý và luân chuyển nguồn nước – một mối quan hệ tương tác. Trong khi cả hai mặt của mối quan hệ này đều rất được chú ý nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên, nghiên cứu được giới thiệu dưới đây tập trung vào nhu cầu về nước của ngành năng lượng và các vấn đề liên quan tới an ninh quốc gia về nước.

Khi mà sự cạnh tranh đối với nguồn nước hữu hạn đang ngày càng gia tăng trên toàn cầu, thì việc cân bằng nhu cầu nước trên nhiều lĩnh vực trong khi vẫn bảo vệ được hệ sinh thái ngày càng trở nên quan trọng. Hiểu được nhu cầu về nước của các hệ thống năng lượng là nền tảng đối với an ninh nguồn nước bởi vì sản xuất năng lượng đòi hỏi một lượng nước ngọt đáng kể.

Trong khi nhu cầu nông nghiệp chi phối nhu cầu tổng thể về nước ở nhiều khu vực của thế giới, thì nhu cầu về nước từ ngành năng lượng có thể coi là một đối thủ cạnh tranh lớn. Tại Hoa Kỳ, tỷ lệ nước dành cho nông nghiệp (40%) và nước để làm mát các nhà máy nhiệt điện (39%) là tương đối cân bằng.

Tuy nhiên, sự phân chia nhu cầu nguồn nước dựa vào nông nghiệp và năng lượng cũng không đơn giản vì nhiều loại cây trồng đang được chuyển đổi thành nhiên liệu sinh học ở nhiều vùng.

Lượng nước tiêu thụ của ngành năng lượng đã thay đổi đáng kể do các công nghệ được áp dụng trong khai thác nhiên liệu và chế biến (nhiên liệu hóa thạch, nhiên liệu hạt nhân và nhiên liệu sinh học) cũng như sản xuất điện (nhiệt điện và các công nghệ năng lượng tái tạo). Và khi một danh mục đầu tư công nghệ sản xuất năng lượng của một khu vực thay đổi hoặc mở rộng, thì gánh nặng lên nguồn tài nguyên nước của địa phương tất yếu cũng biến động.

Với các tác động tiềm tàng của các quyết sách về năng lượng lên an ninh nguồn nước của khu vực, việc áp dụng các thước đo để đánh giá sức ép về nước của các danh mục đầu tư năng lượng quốc gia chưa được phát triển toàn diện. Hầu hết các tài liệu tập trung vào ước tính lượng nước tiêu thụ của công nghệ năng lượng cụ thể, các phân tích cấp quốc gia hoặc các khu vực về tiêu thụ nước trên một danh mục đầu tư năng lượng đầy đủ, hoặc một phân tích toàn cầu lượng nước tiêu thụ trên một loại năng lượng. Tuy nhiên, một ước tính rõ ràng về lượng nước tiêu thụ cho các danh mục đầu tư năng lượng quốc gia đầy đủ ở quy mô toàn cầu này hiện vẫn chưa có.

Nghiên cứu này giải quyết khoảng trống kiến thức bằng cách phát triển một biểu phân bố tiêu thụ nước toàn cầu thông qua các danh mục đầu tư năng lượng cấp quốc gia.

Chỉ số tiêu thụ nước để sản xuất năng lượng (WCEP) được xác định và tính toán để định lượng lượng nước tương đối được sử dụng ở 158 hệ thống năng lượng quốc gia. Chỉ số WCEP là một ước lượng tiêu thụ nước ngọt trên tất cả các loại năng lượng, bao gồm cả nhiên liệu hóa thạch, nhiên liệu hạt nhân, nhiên liệu sinh học và sản xuất điện.

Thuỷ điện không được tính đến trong phân tích do lượng nước thất thoát (thường được định nghĩa là sự bay hơi từ hồ chứa) chỉ một phần liên quan đến tiêu thụ năng lượng. Phần lớn các đập nước phục vụ nhiều mục đích khác nhau, bao gồm cả dịch vụ an ninh nguồn nước về kiểm soát lũ, trữ nước.

Tổng quan về các kết quả toàn cầu của việc đánh giá WCEP được cung cấp dưới dạng bản đồ trong hình dưới đây.

Các kết quả nghiên cứu ước tính WCEP toàn cầu vào khoảng 45 tỷ mét khối nước mỗi năm. Tất nhiên, có sự biến động cao về WCEP tại 158 quốc gia được đánh giá (dao động từ gần như bằng 0 đến 12,6 tỷ mét khối).

Đúng như dự đoán, các quốc gia lớn hơn cả về diện tích và quy mô kinh tế có các giá trị WCEP cao nhất. Về WCEP ước tính theo bình quân đầu người, các quốc gia là các nhà sản xuất năng lượng hóa thạch và năng lượng sinh học lớn có cường độ tiêu thụ nước cho sản xuất năng lượng lớn hơn.

Những kết quả này cho thấy rằng các yêu cầu kinh tế để phát triển các nhiên liệu hóa thạch dẫn tới chỉ số WCEP cao hơn, ngay cả ở các quốc gia thiếu nguồn cung cấp nước. Trong khi đó, nhiên liệu sinh học đòi hỏi rất nhiều nước mà bất cứ quyết định sản xuất nào cũng có ảnh hưởng quan trọng đến tiêu dùng nước.

Trong khi kết quả này được dựa trên một đánh giá toàn diện các dữ liệu hiện có, nghiên cứu ở lĩnh vực này trong tương lai có thể được tăng cường đáng kể thông qua các dữ liệu tốt hơn và áp dụng rộng rãi cơ chế báo cáo phù hợp. Cơ hội khác để mở rộng nghiên cứu bao gồm tăng độ phân giải của khu vực nghiên cứu, xác định xu hướng WCEP theo thời gian, và khám phá các phương pháp tiếp cận chính sách mới để quản lý WCEP một cách hiệu quả.

Nghiên cứu này đóng góp một tập hợp của các số liệu được phát triển nhằm mô tả các điều kiện cơ bản của hệ thống năng lượng-nước tổng hợp. Bằng cách đánh giá lượng nước tiêu thụ cho năng lượng theo một thang chuẩn, các nhà hoạch định chính sách sẽ hiểu rõ hơn và theo dõi tình trạng của hệ thống song song này (nguồn nước-năng lượng). Sau đó họ có thể đặt ra mục tiêu giảm thiểu tiêu thụ nước hoặc ít nhất là hiểu một số tác động tới nguồn nước của những sáng kiến năng lượng nhất định.

Với vai trò đặc biệt quan trọng mà sự kiểm soát khí thải nhà kính nắm giữ trong việc định hình các danh mục đầu tư năng lượng, đây chính là lúc hợp nhất các tác động tiêu thụ nước vào quy hoạch danh mục đầu tư năng lượng.

Theo Thiennhien.net