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能源解决方案

打开一个灯泡需要多少水?

看看发电的水强度(或水足迹)

图1 / 3
这些冷却塔在伊利诺斯州拜伦市的一座核电站。
图片来源:Scott Olson - Getty Images
这些冷却塔在伊利诺斯州拜伦市的一座核电站。
图片来源:Scott Olson - Getty Images
大型377-MW Ivanpah太阳能电力电厂位于加州莫哈韦沙漠。BrightSource声称该技术比其他集中系统更多的水效率为95%。
图片来源:BrightSource Energy
这种双轴跟踪阵列25-kW Suncatcher收集器使用斯特林发动机技术,不需要水。
图片来源:斯特林能源系统公司

上周的博客我看了一下我们新房子的一些节水功能,但我的博客是以解决水和能源之间的关系开始的。这让我很好奇,所以我一直在深入研究水与能量的关系,研究不同电力来源的水密度。

其中一些信息来自我最近才看到的一份2012年的报告:“燃烧我们的河流:电力的水脚印,”由俄勒冈州波特兰的河流网络。

水力发电厂的蒸发损失

几乎我们所有的发电方法都至少要消耗一些水,但差异是巨大的。由于水库的蒸发作用,水电发电是最耗水的。在全国范围内,水力发电厂每千瓦时(kWh)发电大约消耗9加仑水。

在世界的一些地区,这种蒸发是一个大问题。在其他领域,不是那么多。在Arid Southwestern美国。这种蒸发是一个巨大的问题,特别是从米德湖等水库。

用于火力发电厂的水

在美国,大多数电力(约89%)是通过热电发电厂产生的。它们利用热源(最常见的是煤、天然气或核裂变)将水煮沸,产生过热、高压的蒸汽。蒸汽带动连接在一起的汽轮机发电。然后用冷却水将蒸汽冷凝成水。

根据电厂类型和使用年限的不同,冷却水的质量也不同一次通过(例如,从河中提取,然后在更高的温度下返回河中)冷却池,或再循环.一旦通过系统使用巨大的水,但绝大多数返回到从绘制的水源返回 - 尽管在更高的温度下(热污染可能是一个主要问题)。然而,一些蒸发,并且没有返回河流;这是耗水量

发电厂的再循环冷却系统使用的水要少得多,而且它们不会在最初取水的水体中增加热污染,但它们仍然蒸发了相当多的水——事实上,这是很典型的更多的比一遍一遍的冷却系统,所以消耗的水是非常重要的。

比较煤炭、天然气和核能相对于水的使用

在火力发电厂使用的三种主要燃料中,天然气电厂的水强度最低。根据燃烧我们的河流在美国,燃煤电厂每千瓦时耗水量为0.69加仑,天然气电厂每千瓦时耗水量为0.17加仑,核电站每千瓦时耗水量为0.57加仑。

根据该报告,以煤炭为例,73%(0.506加仑/千瓦时)的水消耗来自蒸发,如上所述,而27%(0.186加仑/千瓦时)来自蒸发上游资源(主要是采矿和运输)。煤电厂的一次性冷却导致耗水量(蒸发)约为0.3加仑/千瓦时,而再循环系统蒸发约为0.7加仑/千瓦时。

核电站的耗水量与煤的耗水量类似于煤炭之间的涂抹甚至更大:一直较大:0.27加仑/千瓦时,用于再循环系统。

虽然天然气发电的水力强度远低于煤炭发电和核电发电,但根据电厂类型的不同存在显著差异。联合循环电厂比单循环电厂每单位电力输出使用的水要少得多。

燃烧我们的河流该报告显示,天然气发电厂的上游用水量非常低,但该报告没有考虑水力压裂(压裂法),后者的用水量要大得多(通常是每口井4-5百万加仑),严重污染了水。2013年10月一个宾夕法尼亚州和西弗吉尼亚州Marcellus页岩的天然气提取水强度报告下游战略和San José大学的研究人员对这个问题做出了一些解释。

太阳能发电主要有两种方式:公用事业规模的太阳能热电厂和公用事业规模或建筑规模的光伏发电。大多数公用事业规模的太阳能热电厂比燃煤电厂或核电站更耗水。

燃烧我们的河流报告显示,抛物线槽系统消耗约0.80加仑/千瓦时,而线性菲涅尔系统消耗约1.0加仑/千瓦时,太阳能塔系统消耗0.63加仑/千瓦时,和碟形斯特林发动机系统,这是非常不常见的,但不使用热量产生蒸汽,只消耗0.020加仑/千瓦时。

更大的挑战是,这些系统需要安装在阳光充足的地方,比如美国西南部,而这些地方往往更干燥。

光伏系统在运行过程中几乎不使用水——只有0.002加仑/千瓦时——其中大部分上游水用于制造。

最后,风系统消耗小于0.001的Gal / kWh - 任何电源的最低源 - 大多数也是如此上游。

低全球变暖和低用水量

值得指出的是,发展最快的可再生能源发电技术(光伏发电和风能发电)耗水最少。

从用水的角度来看,唯一做得更好的措施是效率措施。如果目标是节约水资源,就应该从减少用电开始。

亚历克斯是BuildingGreen公司.《环境建设报》执行主编。2012年,他创立了弹性设计研究所.想要了解亚历克斯的最新文章和想法,你可以注册他的Twitter feed。

4评论

  1. 乔纳森Teller-Elsberg||#1

    澄清?
    Alex,我不懂你的语法。

    “联合循环(天然气)电厂的节水效率几乎是单循环电厂的2.5倍。”

    哪一个更多的水效率?

  2. 乔纳森Teller-Elsberg||#2

    AJ——whuh ?
    AJ,你是如何了解科罗拉多河的蒸发的理论有助于减少非洲和亚洲的霍乱?

    当专家们说坐上救生筏,而互联网上有常识的人说“去他的,我经历过更糟糕的”,我觉得这个专家看起来很有道理。回想起来也许是个错误,但我们只是在碰运气。

  3. 亚历克斯·威尔逊||#3

    联合循环发电厂更节水
    乔纳森,
    抱歉令人困惑的短语。合并循环天然气发电厂每单位电力输出使用较少的水。我想我从第一个报告那里得到了信息,我提供了一个链接:“燃烧我们的河流。”我不确定这是否仅仅是组合循环发电厂的功能更节能,或者如果水的减少大于从单循环到组合循环植物的天然气的减少.

  4. Aj Builder,纽约上州6a区||# 4

    蒸发
    蒸发也是一件好事。

    云反映热。雨分发水。

    “天要塌了”也不全是坏消息....

    专家们犯错误……如果你的专家船长说船下沉时待在原地....是时候跳槽了,用你自己的常识。

    第二点。将发达国家对水质的破坏与那些人们几乎没有基础设施的地方对水的处理进行比较。数十亿万亿加仑的水充满了人类的污染物…里弗斯我们都不想插手更别说喝酒了。我们需要担心的是,我们的发电厂通过地球冷却造云器产生干净的雨水?

    我负责干净的云朵,你负责满是垃圾的河流。

    乔纳森编辑:我认为我发布的内容很清楚。更清晰…博客指出蒸发是一种不利因素,我也指出了一个没有提到的因素,即蒸发是一种有利因素,因为它可以通过反射太阳能来平衡二氧化碳中含有太阳能。乔纳森吗? ?

    作为专家,上两名最终杀死乘客的专家船长…让他们待在原地不要动,因为像我这样有脑子的人会嘲笑这些废话然后滚出去。不了解全局的专家会犯专家级的错误。

    现在与污染、贫穷国家对我生污染水平是更紧迫和现实的问题对生活和生活任何生活质量不会蒸发的科罗拉多我们应该足够聪明在美国西南部限制用水增长。如果不够聪明,西南地区就会…获得了“达尔文奖”,而且当之无愧。

    乔纳森,如果你现在没有得到我......你永远不会......在GBA享受你的时间。
    aj

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