LUT-yliopiston Alena Lohrmannin väitöskirjassa selvitetään energiasektorin veden kulutusta maailmanlaajuisesti. Tutkimuksen päätavoitteena on arvioida energiasektorin vesijalanjälkeä sillä perusteella, kuinka paljon erilaiset voimalaitokset käyttävät vettä.
Energiasektori on riippuvainen vedestä
Nykyisin sähköntuotannossa käytetyt teknologiat ovat voimakkaasti riippuvaisia veden saatavuudesta. Vesivoimalat käyttävät vettä sähkön tuottamiseen. Lämpövoimalat tarvitsevat vettä jäähdytykseen, olipa niiden polttoaineena kivihiili, kaasu, öljy tai ydinenergia. Jopa aurinkovoimalat tarvitsevat vettä moduulien puhdistamiseen.
”Tutkimukseni tulokset paljastavat, että globaali energiasektori kuluttaa tällä hetkellä vuosittain noin 88 kuutiokilometriä vettä, josta noin 20 kuutiokilometriä haihtuu ilmaan lämpövoimalaitosten jäähdytyksen vuoksi”, Lohrmann toteaa.
Ilmastonmuutoksen vuoksi maailman vedensaanti on käymässä epäluotettavammaksi, vaikeammaksi ennustaa ja monilla alueilla niukemmaksi. Siksi energiasektorin tulisi etsiä ratkaisuja vedenkulutuksen vähentämiseksi. Mahdollisuuksia vedenkulutuksen vähentämiseksi on vaikea arvioida, koska voimalaitosten operaattorit eivät yleensä julkaise tietoja tarvitsemistaan vesimääristä. Tämä tekee Lohrmannin tutkimustuloksista hyvin kiinnostavia.
Siirtyminen uusiutuvaan energiaan säästää vettä
Lohrmann tutki lämpövoimalaitosten maailmanlaajuista vedentarvetta aikavälillä 2015–2050 viiden vuoden jaksoissa. Hänen mukaansa merkittävä määrä vettä voitaisiin säästää poistamalla käytöstä vanhoja lämpövoimalaitoksia. Lämpövoiman tuotannossa tulisi siirtyä uusiutuviin energialähteisiin, jotka vaativat vähemmän vettä.
”Elämme sinisellä planeetalla, mutta makeavesivarat ovat rajalliset ja epätasaisesti jakautuneet ympäri maailmaa. Lämpövoimalaitosten poistaminen asteittain energiamurroksen myötä voi säästää vuosittain noin 98 prosenttia jäähdytysvedestä, jolloin vettä riittää enemmän muihin tarkoituksiin – esimerkiksi ruoantuotantoon”, Lohrmann huomauttaa.
Alena Lohrmannin suositukset lämpövoimasektorille lyhyesti:
- Siirtyminen runsaasti vettä kuluttavasta kivihiilipohjaisesta sähköntuotannosta yhdistetyn kaasuvoiman käyttöön (joka tulevaisuudessa voisi siirtyä käyttämään synteettisiä polttoaineita).
- Siirtyminen makeanveden ja meriveden laajasta käytöstä kierrätetyn jäteveden käyttöön jäähdytyksessä.
- Jäähdytysveden kertakäytön rajoittaminen siirtymällä tornijäähdytykseen tai mieluummin kuivajäähdytykseen.
- Uusien lämpövoimalaitosten sijoittaminen alueille, joilla vesipulan uhka on pieni tai vesivarat suuret (kuten merivesi rannikkoseuduilla).
Tilaa Curious People -uutiskirje
Tilaamalla uutiskirjeemme saat sähköpostiisi noin 1–2 kertaa kuukaudessa luettavaa tutkimuksestamme puhtaaseen energiaan, ilmaan ja veteen sekä kestävään liiketoimintaan liittyen.
Enemmän sähkönsiirtoyhteyksiä ja veden säästöä toimitusketjussa
Lohrmann laski, että suurimmassa osassa Euroopan alueita energiasektorin vedentarve vähenee vuoteen 2050 mennessä energiamurroksen myötä, mutta joillakin alueilla vedentarve kasvaa keskimäärin 14 prosenttia. Hän toteaa, että sähkön siirtoyhteyksien luominen Euroopan alueiden välille auttaisi turvaamaan vesivaroja.
Lohrmann tutki myös kobolttia, jota tarvitaan energiamurroksen myötä lisää erilaisten tuotteiden materiaaliksi, esimerkiksi akkuihin ja sähkölaitteisiin. Hän havaitsi, että koboltin tehokas kierrätys voisi merkittävästi vähentää sen koko toimitusketjun veden kulutusta.
”Vesijalanjäljen pieneneminen missä tahansa sähköä vaativien tuotteiden ja palveluiden toimitusketjussa on yksi energiamurroksen tuoma lisäetu ja syy tukea energiamurroksen nopeuttamista”, Lohrmann korostaa.
Uudet lämpövoimalaitokset voivat lisätä energiasektorin vesiriippuvuutta
Vaikka valtiot ovat sitoutuneet vähentämään energiasektorin hiilidioksidipäästöjä ilmastonmuutoksen torjumiseksi, monet niistä jatkavat samaan aikaan fossiilipohjaisen voimalakapasiteetin lisäämistä sähköntuotantoon. Lohrmann arvioi energiasektorin vesijalanjäljen tulevaa kehitystä perustuen julkisesti saatavilla oleviin tietoihin ilmoitetuista ja rahoitetuista lämpövoimalahankkeista seuraavasti:
”Lämpövoimasektorin vedentarve voi kasvaa jopa 54 prosenttia vuoteen 2050 mennessä verrattuna vuoden 2020 tasoon, jos kaikki tiedossa olevat uudet voimalaitokset otetaan käyttöön. Vesivarojen riittävyyden epävarmuus pitäisikin ottaa huomioon suunniteltaessa maailmanlaajuista sähköntuotantojärjestelmää. Alhainen vedenkulutus sähkön tuotannossa saattaa osoittautua parhaaksi strategiaksi tulevaisuudessa”, Lohrmann sanoo.
Tulevaisuuden sähköntuotantotavoista Lohrmann antaa seuraavat suositukset:
- Vähän vettä kuluttavan aurinkosähkön ja tuulivoiman osuuksien kasvattaminen ja lämpövoimantuotannon vähentäminen osana sähköntuotantotapojen kokonaisuutta.
- Jokien vesivoimalakapasiteetin kasvattaminen vain alueilla, joilla vesipulan uhka on pieni.
Lohrmann yhdistää väitöskirjassaan poikkeuksellisen kattavasti eri alojen osaamista, kuten energiatekniikkaa, vesijalanjäljen analysointia ja koneoppimista, ja hyödyntää niitä ympäristö- ja ilmastotavoitteiden edistämiseen. Tutkimus edistää erityisesti Yhdistyneiden kansakuntien kestävän kehityksen tavoitteita 6 ja 7: varmistaa veden saanti ja kestävä käyttö sekä sanitaatio kaikille sekä varmistaa edullinen, luotettava, kestävä ja uudenaikainen energia kaikille.
