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10. Oktober 2018

Die US-Stromindustrie verbraucht fast die Hälfte des gesamten Wassers im Land. Kraftwerke verwenden Wasser zum Kühlen und Erzeugen von Dampf, um Turbinen zu drehen, die dann Strom erzeugen. Bei Dürren und Wasserknappheit können diese Pflanzen jedoch das gesamte Wassersystem belasten.

In einem kürzlich in Energy Policy veröffentlichten Artikel haben die Professoren Haibo Zhai und Ed Rubin von der Carnegie Mellon University Engineering and Public Policy (EPP) mit Kollegen von der Singapore Management University diesen Konflikt untersucht und eine Einsicht gewonnen: Regierungsmandate zur Senkung der CO2-Emissionen könnten den Wasserverbrauch in der Energiewirtschaft senken.

„Diese Regierungspolitik fördert die kohlenstoffarme Stromerzeugung auf mehreren Wegen, wie erneuerbare Energien und Erdgas“, sagte Zhai. „Dies könnte negative Auswirkungen auf aquatische Ökosysteme verringern, die Wasserverfügbarkeit für mehrere Sektoren verbessern und eine nachhaltige Entwicklung fördern.“

Verschiedene Kraftwerke verwenden Wasser in unterschiedlichem Maße. Erneuerbare Energien zum Beispiel, wie Wind- und Sonnenenergie, verbrauchen kein Wasser, während Kohle und Atomkraft ziemlich viel Wasser zur Kühlung verwenden. Eine gemischte Flotte von Stromquellen verringert den hohen Wasserverbrauch bei der Stromversorgung, aber die Verringerung der Abhängigkeit von Kohle ist eine der wichtigsten Variablen in der Gleichung. Zhai und Rubin haben herausgefunden, dass die Stilllegung von Kohlekraftwerken im Austausch für Erdgas und erneuerbare Energiequellen häufig die Wasserentnahme reduziert.

Um festzustellen, wie sich Kohlenstoffreduktionsstandards auf den Wasserverbrauch der Energiewirtschaft auswirken, untersuchte das Team die vom Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) verwaltete texanische Energiewirtschaft als anschaulichen Fall. Sie haben festgestellt, dass ohne CO2-Emissionsvorschriften die Marktvolatilität, insbesondere die Erdgaspreise, die Menge der CO2-Emissionen bestimmt. Wenn die Erdgaspreise unter 3 USD / MBTU blieben, würden die CO2-Emissionen sinken, da mehr Anlagen billigeres, saubereres Erdgas verwenden. Hohe Erdgaspreise können jedoch die Emissionskurve umkehren.

Bei den CO2-Emissionsvorschriften stellte das Team fest, dass die Stromerzeugung stärker auf Erdgas und erneuerbare Energien angewiesen ist. Der geregelte Übergang zu einem kohlenstoffarmen Stromnetz könnte die Vorteile reduzierter Emissionen und des Wasserverbrauchs sichern. In diesem Fall könnte das Stromnetz das Bevölkerungswachstum und die Veränderungen der Nachfrage nachhaltig unterstützen und gleichzeitig Wasser für andere Sektoren wie die Landwirtschaft freisetzen.

Die Umstellung der Energiewirtschaft auf Erdgas und erneuerbare Energien ist nur eine von vielen kohlenstoffarmen Optionen. Rubin weist darauf hin, dass Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) in Kohle- und Gaskraftwerken eingebaut werden können, um die in die Atmosphäre freigesetzte CO2-Menge zu reduzieren. CCS entfernt beeindruckende 90 Prozent des CO2 aus den Emissionen, obwohl es den Kühlwasserbedarf erheblich erhöht.

„Aber die CCS-Technologie ist nicht wettbewerbsfähig mit billigem Erdgas und erneuerbaren Energien unter moderaten Kohlenstoffbeschränkungen“, sagte Zhai. „Um die Kohleemissionen deutlich zu zähmen, müssen bestehende Kraftwerke mit CCS nachgerüstet werden, was ihre Wirtschaftlichkeit verringert. Die Nachrüstung einiger CCS in Gaskraftwerken könnte ebenfalls in Betracht gezogen werden, um das Erlernen von Technologien und tiefere Kohlenstoffreduzierungen zu fördern.“

Letztendlich kommt das Team zu dem Schluss, dass für die USA, um die CO2-Reduktionsziele zu erreichen, Vorschriften, die einen Preis für Kohlenstoffemissionen festlegen, den stabilen Weg nach vorne bieten. Sorgfältig ausgearbeitete Richtlinien können Anreize und Unterstützung bieten, um der Energiewirtschaft zu helfen, Emissionen zu reduzieren, um den Klimawandel zu mildern und den Wasserverbrauch zu reduzieren.