Les avantages et les défis de différents types d'énergie hydraulique

L'utilisation de l'eau est étroitement liée à la production d'énergie. Certaines relations sont évidentes, telles que l'utilisation de l'eau dans la création d'énergie thermique ou dans l'énergie hydroélectrique. D'autres relations pourraient être plus subtiles, telles que l'utilisation de l'eau pour fracturer le gaz naturel ou pour cultiver des cultures qui sont ensuite utilisées comme biocarburants . De telles sources d'énergie présentent un certain nombre d'avantages et de défis dans la mesure où nous nous efforçons de développer un réseau électrique durable pour l'avenir.

Comment l'eau joue un rôle dans la production d'électricité

Refroidissement des centrales électriques: Selon l'Union of Concerned Scientists, environ 90% de l'électricité produite aux États-Unis provient des centrales thermoélectriques, y compris le charbon, le nucléaire , le gaz naturel et le pétrole. Ces installations nécessitent de l'eau pour le refroidissement. Les centrales thermiques font bouillir de l'eau pour créer de la vapeur qui, à son tour, entraîne des générateurs pour créer de l'électricité. Les centrales thermiques sont généralement conçues pour utiliser de l'eau sur un système à passage unique ou à recirculation humide. Alors que les systèmes à passage unique ont été populaires (et représentent toujours 43% des centrales) en raison de leur simplicité, le fait qu'ils rejettent de l'eau chauffée dans les cours d'eau présente des risques pour l'environnement. Peu de nouvelles centrales électriques sont conçues avec un refroidissement à passage unique.

Production hydroélectrique : La production hydroélectrique fait référence à la production d'électricité par l'utilisation d'eau en mouvement pour faire tourner les turbines.

Cette forme d'énergie est renouvelable. Il y a cependant des impacts négatifs en termes de création de réservoirs d'eau derrière les barrages, qui peuvent détruire l'habitat local et même nécessiter le déplacement des communautés. Il peut aussi y avoir des effets négatifs sur les gaz à effet de serre liés à la construction de barrages, ainsi qu'à des inondations et à des rejets subséquents de dioxyde de carbone et de méthane provenant de matières organiques en décomposition.

L'emplacement des barrages hydroélectriques dans les installations arides avec moins de matière organique est moins problématique à cet égard.

L'eau utilisée dans l'extraction du combustible: L'utilisation de l'eau est un élément clé des procédés d'extraction du charbon, du pétrole, du gaz naturel et de l'uranium. Avant de brûler du charbon, il faut le laver avec de l'eau pour éliminer le soufre et les autres contaminants. L'extraction du charbon, y compris l'eau nécessaire pour refroidir les machines de forage ainsi que pour le lavage du charbon, consomme 70 à 260 millions de gallons par jour. L'eau est également un élément clé de l'extraction du gaz naturel des gisements de gaz de schiste et du processus controversé de fracturation hydraulique . Le gaz de schiste devient une source de gaz naturel de plus en plus importante aux États-Unis, passant d'environ un tiers de l'offre en 2012 à près de la moitié en 2040. La fracturation hydraulique ou l'hydrofracking consiste à envoyer un mélange d'eau et de produits chimiques haute pression afin de libérer du gaz naturel. Le processus nécessite de grandes quantités d'eau qui peuvent solliciter les approvisionnements locaux. L'utilisation de produits chimiques dans le processus de fracturation a également soulevé des préoccupations quant à la qualité de l'eau qui en résulte.

Raffinage du pétrole , traitement et transport: Les ressources telles que l'uranium, le pétrole et le gaz naturel doivent toutes être raffinées avant de devenir utilisables comme carburants.

Ces processus nécessitent des quantités substantielles d'eau. Après l'extraction du gaz, par exemple, plus de 400 millions de gallons supplémentaires d'eau par jour sont utilisés dans les opérations de raffinage du gaz naturel et de pipelines. Le transport de l'eau est également utilisé pour transporter les boues de charbon, le charbon finement pulvérisé combiné avec de l'eau, ainsi que pour tester les systèmes de canalisation pour les fuites potentielles.

Comme le souligne l'Union of Concerned Scientists, les choix technologiques sont importants lorsqu'il s'agit de choisir la meilleure solution de centrale électrique pour votre communauté. À court terme, les centrales électriques peuvent exercer une pression sur les écosystèmes locaux en exploitant les ressources en eau locales et en augmentant la température de l'eau. À long terme, les centrales électriques peuvent influencer le changement climatique. Comme ils le notent, les «portefeuilles de centrales électriques des entreprises américaines ont des profils d'utilisation de l'eau et de carbone très variables.

Les services publics utilisant des plantes à plus faible teneur en eau exercent moins de pression sur les sources d'eau locales. Les services publics dotés de centrales à forte intensité de carbone contribuent au stress hydrique à long terme en exacerbant le changement climatique. "

Autres utilisations de l'eau pour la production d'énergie

Il y a d'autres utilisations de l'eau dans la production d'énergie. La plus notable de ces applications est l'utilisation de l'eau pour la production de biocarburants. La consommation d'eau dans la production de biocarburants peut être très élevée. Selon une estimation, 1500 gallons d'eau sont nécessaires pour créer un gallon d'éthanol dérivé du maïs. La majeure partie de l'eau est nécessaire pendant la phase agricole. Le secteur agricole américain consomme déjà environ 25 à 50% de l'eau domestique. Même sans agriculture dédiée à la production de biocarburants, les pénuries d'eau sont déjà un facteur dans de nombreuses zones de culture.

L'eau pourrait potentiellement aider à combler les besoins énergétiques futurs grâce à d'autres technologies telles que les barrages hydroélectriques modulaires, ou à l'alimentation des dizaines de milliers de barrages aux États-Unis qui ne produisent actuellement pas d'électricité. D'autres approches qui continuent d'être explorées pour la capture de l'énergie de l'eau comprennent les vagues et les marées océaniques. Une idée récente explorée est le potentiel d'évaporation de l'eau pour créer de l'énergie. Bien que de nature spéculative, la proposition suggère que des structures flottant à la surface de l'eau, en particulier dans une zone aride, pourraient capturer la vapeur d'eau en mouvement vers le haut pour créer de la puissance.

L'utilisation de l'eau est cruciale pour la production d'électricité la plus récente aux États-Unis. Nous devons faire des choix judicieux quant à la façon dont nous choisissons de produire de l'énergie pour aller de l'avant et assurer la conservation de l'eau pour l'avenir.