En ny MIT-undersøgelse understreger behovet for at undersøge kompromiser, inden man vælger energiteknologier.
Når man beslutter, hvordan man bedst imødekommer verdens voksende behov for energi, afhænger svarene afgørende af, hvordan spørgsmålet er indrammet. På udkig efter den mest omkostningseffektive sti giver du et sæt svar; herunder behovet for at begrænse drivhusgasudledningen giver et andet billede. At tilføje behovet for at tackle den truende mangel på frisk vand, viser det sig, fører til et meget andet sæt valg.
Billedkredit: kevin dooley
Det er en konklusion af en ny undersøgelse ledet af Mort Webster, lektor i ingeniørsystemer ved MIT, offentliggjort i tidsskriftet Nature Climate Change. Undersøgelsen, siger han, gør det klart, at det er vigtigt at undersøge disse behov sammen, inden der træffes beslutninger om investeringer i ny energiinfrastruktur, hvor valg, der træffes i dag, kunne fortsætte med at påvirke vand- og energilandskabet i flere årtier fremover.
Skæringspunkterne mellem disse spørgsmål er især kritiske på grund af det stærke bidrag fra elproduktionsindustrien til de samlede drivhusgasudledninger og den stærke afhængighed af de fleste nutidige genererende systemer af rigelig vandforsyning. Selvom kraftværker er en stærk bidragyder til klimaforandringer, er et forventet resultat af den klimaforandring endvidere en betydelig ændring af nedbørsmønstre, der sandsynligvis fører til regionale tørke og vandmangel.
Overraskende, siger Webster, er denne nexus et praktisk taget uudforsket forskningsområde. ”Da vi startede dette arbejde,” siger han, ”antog vi, at det grundlæggende arbejde var blevet udført, og vi ville gøre noget mere sofistikeret. Men så blev vi klar over, at ingen havde gjort den enkle, stumme ting ”- det vil sige at se på det grundlæggende spørgsmål om, hvorvidt vurdering af de tre spørgsmål i tandem ville frembringe det samme sæt beslutninger som at se dem isoleret.
Svaret, de fandt, var et rungende nej. ”Vil du bygge de samme ting, den samme blanding af teknologier, for at få lave kulstofemissioner og for at få lavt vandforbrug?” Spørger Webster. ”Nej, det ville du ikke.”
Fotokredit: Nrbelex
For at afbalancere aftagende vandressourcer imod det voksende behov for elektricitet ville det være nødvendigt at foretage et helt andet sæt valg, siger han - og nogle af disse valg kan kræve omfattende forskning i områder, der i øjeblikket får lidt opmærksomhed, såsom udviklingen af kraftværkskøleanlæg, der bruger langt mindre vand eller overhovedet ikke.
Selv når de nødvendige teknologier findes, er beslutninger om anvendelse til elektricitetsproduktion stærkt påvirket af fremskrivninger af fremtidige omkostninger og reguleringer af kulstofemissioner samt fremtidige begrænsninger for vandtilgængelighed. F.eks. Er solenergi i øjeblikket ikke omkostningskonkurrencedygtig med andre kilder til elektricitet de fleste steder - men når det afbalanceres mod behovet for at reducere emissioner og vandforbrug, kan det ende som det bedste valg, siger han.
"Du er nødt til at bruge forskellige kølesystemer og potentielt mere vind- og solenergi, når du inkluderer vandforbrug, end hvis valget kun styres af kuldioxidemissioner alene," siger Webster.
Hans undersøgelse fokuserede på elproduktion i år 2050 under tre forskellige scenarier: rent omkostningsbaserede valg; med et krav om en reduktion på 75 procent i CO2-emissioner; eller med et kombineret krav om reduktion af emissioner og en reduktion af vand på 50 procent.
For at håndtere de store usikkerheder i mange fremskrivninger brugte Webster og hans medforfattere en matematisk simulering, hvor de prøvede 1.000 forskellige muligheder for hvert af de tre scenarier, og varierede hver af variablerne tilfældigt inden for det forventede usikkerhedsområde. Nogle konklusioner dukkede op på hundredvis af simuleringer på trods af usikkerheden.
Baseret på omkostningerne alene ville kul generere ca. halvdelen af elektriciteten, mens det under det emissionsbegrænsede scenarie, der ville falde til ca. en femtedel, og under de kombinerede begrænsninger, ville det falde til i det væsentlige nul. Mens kernekraft udgør omkring 40 procent af blandingen under det emissionsbegrænsede scenarie, spiller det næsten ingen rolle i hverken omkostnings alene eller emissioner plus vand-scenarier.
”Vi er virkelig målrettet mod ikke blot beslutningstagere, men også til forskersamfundet,” siger Webster. Forskere "har tænkt meget på, hvordan vi udvikler disse kulstoffattige teknologier, men de har overvejet meget mindre, hvordan de gør det med lave mængder vand," siger han.
Selvom der er foretaget en undersøgelse af potentialet for luftkølingssystemer til kraftværker, er der indtil videre ikke blevet bygget sådanne anlæg, og forskning på dem er begrænset, siger Webster.
Nu, hvor de har afsluttet denne indledende undersøgelse, vil Webster og hans team se på mere detaljerede scenarier om "hvordan man kommer herfra og hen". Mens denne undersøgelse kiggede på den blanding af teknologier, der var nødvendig i 2050, vil de i fremtidig forskning undersøge trin, der er nødvendige undervejs for at nå dette punkt.
”Hvad skal vi gøre i de næste 10 år?” Spørger han. ”Vi er nødt til at se på konsekvenserne alle sammen.”