Вода – ключ к декарбонизации и энергетическому переходу

Глобальный разговор о борьбе с изменением климата часто вращается вокруг гигаватт возобновляемой энергии и гигатонн предотвращения выбросов углекислого газа. Но есть и третий показатель – редко обсуждаемый, но столь же важный: гигалитры воды.

Вода – это скрытая валюта энергетического перехода, заложенная в каждом произведенном киловатте, каждой произведенной батарее и каждом центр обработки данных с охлаждением.

Удивительная правда заключается в том, что водосберегающие технологии могут ежегодно экономить десятки миллиардов кубических метров воды во всем мире, одновременно сокращая количество энергии и выбросов углерода, необходимых для ее перекачки, нагрева, очистки и перемещения.

В мире, столкнувшемся с растущей нехваткой воды, или что говорит Университет ООН назвал «водным банкротством»эти сэкономленные гигалитры воды представляют собой один из самых мощных путей ускорения декарбонизации.

Мы часто забываем, что водные системы — это энергетические системы, а энергетические системы глубоко зависят от воды.

Каждый литр воды, движущейся по трубе, необходимо перекачивать, нагревать, очищать или охлаждать. Каждый киловатт, вырабатываемый на электростанции, каждая изготовленная солнечная панель, каждая произведенная батарея или полупроводник, на определенном этапе своего жизненного цикла зависит от воды.

Это создает мощную связь, которая не всегда очевидна: каждая сэкономленная единица воды напрямую способствует экономии энергии, что, в свою очередь, снижает выбросы углекислого газа.

Эти отношения лежат в основе взаимосвязи воды, энергии и продовольствия. Ан Институт и факультет актуариев Недавно в докладе предупредили, что неудачи в этой сфере могут сократить мировую экономику почти вдвое к концу этого столетия.

Однако внутри этих взаимосвязанных проблем кроется одна из наиболее упускаемых из виду возможностей энергетического перехода: потенциал водосберегающих технологий для ускорения декарбонизации.

Рассмотрим сельское хозяйство, сектор, который использует больше воды, чем любой другой. Фермеры уже давно полагаются на традиционные ирригационные системы, которые теряют огромные объемы воды из-за испарения, дренажа и стока. Но такие инновации, как капельное орошение, точные датчики влажности почвы и насосы на солнечной энергии, означают, что фермеры могут подавать только ту воду, которая необходима культуре, и тогда, когда она в ней нуждается.

Эти технологии не просто экономят воду, они значительно сокращают энергию, необходимую для ее перекачки и доставки. Агроэлектрические системыкоторые размещают солнечные панели над полями, идут еще дальше: затеняя посевы, они сокращают потребность в воде и потери на испарение, одновременно производя чистую электроэнергию, превращая сельскохозяйственные угодья в климатическое решение двойного назначения.

Аналогичная трансформация происходит и в промышленности. Заводы и электростанции исторически были одними из крупнейших в мире потребителей воды, особенно для охлаждения. Когда случается засуха, эти объекты становятся уязвимыми, и цепочки поставок могут остановиться.

Многие из тех же технологий также сокращают потребление энергии, необходимой для очистки и охлаждения, одновременно сокращая выбросы. Между тем, цифровая оптимизация позволяет промышленным предприятиям оптимизировать свою деятельность и устранять неэффективность использования воды и энергии.

Но интеллектуальные счетчики, обнаружение утечек в реальном времени и высокоэффективные приборы создают тихую революцию в использовании городских ресурсов. Когда домохозяйства используют меньше воды, особенно горячей воды, они уменьшают как потребность в воде, так и энергию, необходимую для ее нагрева. Когда коммунальные предприятия сокращают утечки, они также сокращают потребление электроэнергии для перекачки и очистки потерянных объемов. Для миллионов людей эти выгоды быстро суммируются.

В совокупности эти примеры иллюстрируют, почему некоторые водосберегающие технологии выделяются своим воздействием и масштабируемостью.

Например, используя Альтернативный метод увлажнения и сушки при выращивании риса экономит 30-40% потребления воды и такой же процент энергии для перекачки, одновременно сокращая до 70% выбросов парниковых газов с рисовых полей в сочетании с другими методами устойчивого ведения сельского хозяйства.

А в городах интеллектуальные счетчики, системы обнаружения утечек и высокоэффективные приборы оказываются исключительно экономически эффективными, сокращая количество воды и энергии, необходимых для ее очистки и распределения. Вместе эти технологии могут помочь сэкономить гигалитры воды, одновременно ускоряя переход к энергосистемам с нулевой чистой стоимостью.

В то же время во всей системе вода-энергия-продовольствие возникает новый технологический слой: искусственный интеллект.

Хотя основное внимание уделялось интенсивным потребностям в энергии и воде для развития ИИ, оно также используется для оптимизировать использование воды с уровнем точности и скорости, невозможным только с помощью человеческого управления – от прогнозирования потребностей в орошении на фермах до точной настройки промышленных систем охлаждения и переработки сточных вод, до помощи городам в обнаружении утечек, прогнозировании спроса и сокращении потерь воды и потребления электроэнергии.

Эти интеллектуальные системы превращают миллионы точек данных в решения в режиме реального времени, которые сокращают количество отходов, потребление энергии и повышают устойчивость. Соответственно, ИИ становится важнейшим ускорителем как эффективности использования водных ресурсов, так и декарбонизации, связывая их посредством более разумных операций и интегрированного управления ресурсами.

С этой точки зрения технологии водосбережения — это не просто инструменты сохранения окружающей среды, это механизмы декарбонизации. Они создают эффект мультипликатора: экономия воды экономит энергию, а экономия и того и другого экономит углерод.

Эта «коэффективность» является одной из наиболее экономически эффективных и масштабируемых климатических стратегий, доступных сегодня, однако ей уделяется лишь часть внимания, уделяемого другим климатическим решениям.

Чтобы раскрыть весь потенциал этой взаимосвязи, политика должна догнать технологии. Исторически планирование водных и энергетических ресурсов существовало в разных бюрократических мирах, контролировалось разными агентствами, управлялось разными мандатами и финансировалось по разным каналам.

Эта фрагментация скрывает синергию между двумя системами. Компании слишком часто отслеживают свои показатели воды и энергии отдельно, упуская возможности оптимизировать их вместе.

Что необходим, так это комплексный подход, который признает, что вода и энергия не могут быть разделены в условиях потепления мира.

Правительства могут ускорить прогресс путем согласования нормативно-правовой базы, обеспечения возможности совместного планирования между водными и энергетическими агентствами и предложения стимулов, которые вознаграждают за одновременное сокращение использования воды и энергии.

Инвесторы и кредиторы могут включить коэффициент эффективности использования воды и энергии в критерии зеленые облигации и кредиты, связанные с устойчивым развитием. Поставщики технологий могут разрабатывать совместимые системы, которые контролируют эффективность использования воды и энергии, предоставляя домохозяйствам, городам и предприятиям в режиме реального времени информацию о полном воздействии их решений на ресурсы.

Поскольку заголовки о водном дефиците и конфликтах множатся, появляется возможность донести информацию, которая вовлекает и мотивирует общественность и политических лидеров.

Самое главное, чтобы общественность осознала масштаб проблемы, она должна повыситься. Люди понимают счета за электроэнергию; немногие понимают, какая энергия скрыта в каждом литре потребляемой ими воды. Общественные кампании, школьные учебные программы и программы коммунальных услуг могут закрыть этот пробел в осведомленности, давая людям возможность делать выбор, который поддерживает как водную безопасность, так и действия по борьбе с изменением климата.

Энергетический переход часто называют гонкой со временем. Но это также гонка за воду, необходимую для поддержания этих систем. В этом смысле будущее декарбонизации не только зеленое; он синий.

Мир не сможет достичь чистого нуля, если он также не достигнет более устойчивого баланса своих водных ресурсов. Признавая глубокую взаимозависимость воды и энергии и внедряя технологии, которые позволяют нам использовать их более разумно, мы можем построить более устойчивое, более устойчивое и, в конечном итоге, более процветающее будущее.

Совет глобального будущего по энергетической взаимосвязи делится идеями и примерами в своей серии Energy Nexus Insights, включающей блоги, статьи и инфографику; руководства для лиц, принимающих решения в государственном и частном секторах; и отраслевой анализ.