22 марта – Всемирный день воды, ежегодный праздник, цель которого привлечь внимание к важности разумного использования водных ресурсов. Тема этого года — «Вода для мира» подчеркивает какую важную роль играет доступ к воде в политической стабильности и человеческом благосостоянии.

В настоящее время 2 миллиарда человек не имеют чистой питьевой воды, и около 2/3 населения земного шара страдают от нехватки воды как минимум месяц каждый год. Дефицит воды, вероятно, будет расти во многих регионах из-за изменения климата и растущего спроса на воду, который вызван ростом населения и экономическим развитием.

Вода и энергия – два тесно взаимосвязанных важнейших ресурса. Вода необходима практически для всех аспектов производства энергии, от выработки электроэнергии до добычи ископаемого топлива и производства биотоплива. На долю энергетического сектора приходится примерно 10% общего мирового потребления пресной воды. Между тем, поддержание глобального водоснабжения зависит от энергии. Энергия необходима для: добычи воды из озер, рек и океанов, подъема грунтовых вод из водоносных горизонтов и перекачки их по трубам и каналам, очистки воды и подачи ее потребителям.

В статье рассказывается о том, как используется энергия для обеспечения надежного водоснабжения и даже помогает облегчить мировой водный кризис. Авторы уделяют особое внимание Ближнему Востоку, где уровень дефицита воды чрезвычайно высок. Кроме того, авторы объясняют, как связаны вода, энергетика и климат, а также рассказывают о технологиях и стратегиях, способных создать синергию между ними.

Рис 1. Спрос на энергию для опреснения воды согласно STEPS, 1990-2030 годы 

Потребность в энергии для опреснения воды может удвоиться к 2030 году

Грунтовые и поверхностные воды обеспечивают практически весь мировой спрос на воду. Однако, недостаток воды привел к увеличению использования нетрадиционных ресурсов, таких как соленая вода. Для этого необходимо опреснение, процесс разделения соленой воды (морская вода или солоноватая вода) на пресную воду и концентрированную соль. Всемирное использование энергии для опреснения практически удвоилось с 2010 года, а современные тенденции свидетельствуют об еще одном увеличении вдвое к 2030 году. В настоящее время около 21000 опреснительных установок работают в 150 странах от США и Китая до Африки к югу от Сахары и Юго-Восточной Азии. Однако, половина мировых установок находится на Ближнем Востоке и в Северной Африке.

На Ближнем Востоке один из самых низких уровней потребления пресной воды на душу населения в мире. В условиях растущего населения и легкого доступа к морской воде опреснение является основным подходом в борьбе с нехваткой воды. Дистиллированная вода покрывает большинство ежедневных потребностей во многих странах региона, включая Катар, Кувейт, Бахрейн, Оман и Саудовскую Аравию, и в настоящее время осуществляются новые проекты по расширению мощностей по опреснению. Иордания планирует постройку крупной установки в заливе Акаба, которая повысит мощность с 4 млрд до 350 млрд литров ежегодно. Этого будет достаточно, чтобы обеспечить водой город с населением 2,5 млн человек. К 2045 году Саудовская Аравия планирует построить новый город с населением в 9 млн человек в северо-западной части страны. Город будет полагаться на опресненную воду Красного моря и залива Акаба.

Опреснение – это энергоёмкий процесс, зачастую требующий более 1 киловатта в час на кубический метр воды. В 2023 году энергия, потраченная на опреснение на Ближнем Востоке, была эквивалентна почти половине всей энергии, потребляемой жилым сектором региона.

Более 95% этой энергии было получено из ископаемого топлива. На Ближнем Востоке низкая стоимость нефти и газа и преобладание когенерационных установок для производства электроэнергии и воды свидетельствует о том, что страны в значительной степени полагаются на термическое опреснение на основе ископаемого топлива вместо мембранного опреснения, которое более распространено в других странах. На долю региона приходится примерно 90% тепловой энергии, используемой для опреснения воды во всем мире.

По прогнозам МЭА (Международное Энергетическое Агентство), основанным на текущей политической ситуации, растущий спрос на опреснение воды увеличит потребление энергии на Ближнем Востоке до 10% в 2030 году и 15% в 2050 году, по сравнению с 7% сегодня. Ожидается, что в 2030 году энергия, необходимая для опреснения воды в регионе, будет эквивалентна примерно 80 миллиардам кубометров природного газа, что больше, чем добыча Египта в 2022 году.

Изменение климата влияет на нехватку энергии и воды

Глобальное потепление продолжит усугублять нехватку воды. Меняющийся характер осадков с более частыми засухами и наводнениями усложняет управление водными ресурсами, в то время как повышение уровня моря в сочетании с добычей грунтовых приводит к проникновению соленой воды в различные районы, снижая доступность пресной воды. Повышение температуры и засуха в некоторых районах могут усугубить положение, вызывая резкие скачки спроса на воду, тогда как поверхностные воды испаряются с большей скоростью. По мере роста температур и ухудшения погодных условий, энергетическая инфраструктура, построенная для более прохладного и спокойного климата, становится непригодной и ненадежной.

По прогнозам, растущее напряжение в связи с изменением климата приведет к увеличению потребления энергии для водоснабжения. Ожидается, что будет введено в эксплуатацию больше опреснительных установок. Правительства начали реализовывать крупные транспортные проекты по доставке воды туда, где ее не хватает. Если опреснение воды будет осуществляться с высоким уровнем энергозатрат и выбросов, это может привести к увеличению выбросов и, в свою очередь, более экстремальным погодным условиям.

Рис 2. Дефицит воды и последующая засуха на Ближнем Востоке согласно STEPS, 2040-2060 годы 

Чистые технологии могут предотвратить это. Мембранное опреснение, при котором соль удаляется путем пропускания воды через ряд мембран, менее энергоемко, чем термическое опреснение, и может осуществляться за счет возобновляемых источников энергии. Опреснение за счет солнечной энергии вызывает интерес с 1980-х годов, когда на Ближнем Востоке была введена в эксплуатацию первая коммерческая экспериментальная установка. В 2018 году в Саудовской Аравии было завершено строительство первой в мире крупномасштабной опреснительной установки, работающей на солнечных батареях. Ее производственная мощность составляет 22 миллиарда литров в год, что достаточно для снабжения города с населением около 150 000 человек. Регион также стремится к более эффективному использованию водных ресурсов и повторному использованию сточных вод, удваивая количество проектов повторного использования воды каждое десятилетие с 1990 года.

Контроль за энергией и водой необходим для глобального процветания

Энергия и вода тесно взаимосвязаны. И то, и другое является основой экономического развития, производства продовольствия, экологической стабильности и благополучия людей. Обеспечение надежного и постоянного доступа к энергии и воде имеет решающее значение для прогресса, процветания и стабильности всех стран.

Регламентированные подходы, партнерство и сотрудничество необходимы для достижения этих целей. Правительства могут заменить ненужные субсидии на энергию и водоснабжение более адресной поддержкой, поощряя более эффективное использование этих ресурсов и снижая связанные с этим выбросы в атмосферу. Партнерство и сотрудничество, тем временем, могут облегчить доступ к воде и энергии там, где она наиболее необходима, и способствовать сохранению окружающей среды за счет сокращения использования неэффективных методов.

Комплексный подход к управлению энергией и водой может помочь сократить риски повсеместно. Многие экологически чистые технологии, которые внедряются для обеспечения электроэнергией по всему миру, также могут быть использованы для обеспечения доступа к воде. Например, водяные насосы, работающие на децентрализованных солнечных батареях, могут заменить более дорогие дизельные насосы, а мини-энергосети могут использовать технологии фильтрации, например, системы обратного осмоса, для производства чистой питьевой воды. В энергетическом секторе переход от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии может снизить использование воды. Добывающие отрасли могут сделать свой вклад, сократив потребности в воде и используя более совершенные технологии очистки.

Меры по экономии воды и ее более эффективному использованию также снижают спрос на энергию. Разумное повторное использование и рециркуляция воды могут снизить требования к очистке и связанные с этим потребности в энергии. Рациональное использование энергии и водных ресурсов должно осуществляться параллельно.

В Греции заявили, что могли бы закупать СПГ в Канаде при конкурентоспособных ценах