Tagsolceller kan også være en fordel for vandbesparelse

Elektricitetsgenererende tagsolceller sparer ikke kun på kulstofemissioner, der opvarmer planeten, de sparer også en betydelig mængde vand, siger et par Duke University-forskere, der har lavet regnestykket.

En given husstand kan i gennemsnit spare 16.200 liter vand om året ved at installere solceller på taget, fandt de. I nogle stater, såsom Californien, kan denne besparelse stige til 53.000 gallons, hvilket svarer til 60 % af det gennemsnitlige husholdningsvandforbrug i USA.

Du vil ikke se besparelserne på vandregningen i dit hjem, men de er stadig vigtige.

Det skyldes, at energiforbruget er tæt bundet til vandforbruget. Elektrisk energiproduktion i USA forbruger næsten lige så meget vand som landbrugssektoren. Men det tal inkluderer ikke det ekstra vand, der bruges til at producere fossile brændstoffer i første omgang, og heller ikke til at håndtere kulaskeaffald.

"For at generere elektricitet til nettet er vi nødt til at udvinde og brænde kul, frakte og pumpe naturgas og afkøle atomkraftværker, som alt sammen involverer store mængder vand, der konstant går tabt," siger Avner Vengosh, en anerkendt professor i miljøkvalitet ved Duke University. i Nicholas School of the Environment og medforfatter til et nyt papir, der udkommer 19. september i Science of the Total Environment .

"Men med solcellen er det et engangsforbrug af meget mindre mængde vand til fremstilling," sagde Vengosh. "Og så, når det først er installeret, kommer der ikke længere noget vandforbrug fra det i de næste 25 års forventet brug."

I øjeblikket bliver mere end 70 % af verdens solpaneler fremstillet i Kina, så vandforbruget til at generere solenergi sker i udlandet.

Medforfatter Erika Weinthal, professor i miljøpolitik ved Nicholas-skolen, sagde, at for at forstå de bredere vandpåvirkninger fra produktion af solpaneler, er det afgørende at se på hele forsyningskæden over hele verden.

"Fra et forureningssynspunkt har solceller et enormt potentiale for miljøskader," sagde Vengosh. "Det indeholder tungmetaller, hvoraf nogle er meget giftige, og derfor kan de have indflydelse på det umiddelbare miljø, hvor fremstillingen finder sted."

Men derefter er vandforbruget af solenergi nul.

Tidligere undersøgelser har forsøgt at evaluere mængden af ​​vandforbrug til forskellige stadier af energiproduktion, typisk udtrykt som mængden af ​​vand til given energi såsom liter eller gallon per gigajoule. I den nye undersøgelse kombinerede forfatterne energikilder, der bruges til at generere elektricitet til boligsektoren på tværs af det sammenhængende USA og oversatte det til mængden af ​​vandforbrug i hver stat.

Efter at have evalueret statens vandforbrug til boligsektoren, beregnede den nye undersøgelse den virtuelle vandforbrug for individuelle hjem i 48 stater. Disse beregninger anslår, at den samlede mængde vand, der forbruges til at drive boligsektoren i hele USA, er 2,6 billioner gallons.

Konvertering til solenergi i boliger reducerer brugen af ​​el-nettet og dermed også mængden af ​​vand. I nogle stater, som i det sydvestlige USA, kan den individuelle vandbesparelse i husstanden nå op til 1.000 % ved installation af solceller på taget.

Disse vandforbrugsberegninger er en opfølgning på en nylig bog Vengosh og Weinthal udgivet tidligere på året om skæringspunktet mellem energi og vandkvalitet, der giver en detaljeret baseline for vandforbruget af forskellige fossile brændstoffer.

Under pandemiens nedlukning havde forfatterne besluttet at tilføje solpaneler til det hjem, de deler. Mens den største motivation i begyndelsen var at spare kulstofemission, indså de efter et stykke tid, at det også kan spare vand.

"Så denne artikel er virkelig et produkt af at ville dekarbonisere vores eget personlige liv," sagde Weinthal. "Jeg underviser i global miljøpolitik, og jeg underviser om Paris-aftalen, og jeg forsøger altid at få eleverne til at forbinde det, der sker på mellemstatsniveau, med, hvad vi kan gøre med vores egne former for agentur."

I dag tegner solceller sig for omkring 1,5 % af landets elforsyning. Det repræsenterer en besparelse på 99 milliarder gallons vand om året, skønner forfatterne, hvilket svarer til omkring fire dage af Californiens samlede vandforbrug. Men efterhånden som solprocenten vokser, vil besparelserne også vokse.

Deres papir sammenligner også vandforbrug til energi efter stat, da hver stat bruger forskellige energikilder til elproduktion og har forskellige brugsmønstre og antal hjem.

New England-staterne viser for eksempel store gevinster for at konvertere til solenergi, fordi de ikke bruger meget elektricitet til aircondition, og de har en tendens til at opvarme deres hjem med olie, ikke elektricitet, sagde Vengosh. Arizona og Californien, stater med vandmangel og mange solskinsdage, ville også være store vindere.

I deres bog viste Weinthal og Vengosh, at vandforbrug kun er en del af puslespillet. Forurening af vandressourcer på grund af kulminedrift, fracking og bortskaffelse af kulaske reducerer vandtilgængeligheden yderligere, og derfor er vandaftrykket fra udvinding af fossile brændstoffer langt større, end vi tror.

"Vi forsøgte også at kvantificere vandkvalitetseffekter, såsom hvor meget vand der bliver forurenet fra en begivenhed som olieudslip eller kronisk bortskaffelse af kulaske til vandressourcerne," sagde Vengosh. "Så hvis du kender mængden af ​​olieudslippet, kan du oversætte det til mængden af ​​vand, der bliver forurenet og tabt."

Det, der er vigtigt, er at vurdere de samlede omkostninger ved enhver teknologi, sagde Weinthal. "Vi skal bevæge os i retning af vedvarende energi, sol og vind, men i den forbindelse er vi nødt til at erkende, at for enhver form for energiinfrastruktur, selvom det er vedvarende, kan der være nogle omkostninger, når det kommer til vand. Man skal tænk på vandaftrykket for enhver form for energiproduktion," sagde hun.

Forskerne har allerede rettet deres opmærksomhed mod vandforbruget og miljøeffekterne af lithiumminedrift, et metal, der er nøglen til næste generations batterier. + Udforsk yderligere

Udskiftning af kul med gas eller vedvarende energi sparer milliarder af gallons vand