Μελέτη Καταστρέφει τον Υψηλό Κόσμο του Μύθου για την Απολάμωση Θάλασσας

Για χρόνια, μας είπαν ότι η αφαλάτωση είναι πολύ ενεργειακή και δαπανηρή για ευρεία χρήση." Ποια προοπτική είναι πιο κοντά στην πραγματικότηταΗ ανάλυση αυτή εξετάζει τις πραγματικές ενεργειακές ανάγκες και το κόστος της αφαλάτωσης του θαλασσινού νερού, αποκαλύπτοντας τη δυνατότητά της να αντιμετωπίσει την παγκόσμια έλλειψη νερού.

Η εξέταση αυτή επικεντρώνεται ειδικά στην κατανάλωση ενέργειας και την οικονομική βιωσιμότητα της αφαλάτωσης, παραλείποντας σημαντικά αλλά ξεχωριστά περιβαλλοντικά θέματα όπως η διάθεση της άλμης.Αυτή η εστιασμένη προσέγγιση επιτρέπει μια σαφέστερη κατανόηση της βασικής δομής κόστους της αφαλάτωσης.

Για να κατανοήσουμε καλύτερα τον οικονομικό αντίκτυπο της αφαλάτωσης, θα εξερευνήσουμε ακραίες υποθετικές καταστάσεις, όπως η παροχή όλων των ΗΠΑτο νερό των νοικοκυριών μέσω αφαλάτωσης ή παροχής πόσιμου νερού για ολόκληρο τον παγκόσμιο πληθυσμόΑν και μη ρεαλιστικά, αυτά τα σενάρια βοηθούν στην ποσοτική εκτίμηση της κλίμακας κόστους της αφαλάτωσης.

Η σύγχρονη αφαλάτωση χρησιμοποιεί κυρίως δύο μεθόδους:

• Θερμική αφαλάτωση:Θερματίζει το θαλασσινό νερό για να εξατμιστεί και διαχωρίζει το νερό από τα άλατα, στη συνέχεια συμπυκνώνει τον ατμό σε γλυκό νερό ενώ αποβάλλει συμπυκνωμένη άλμη.
• Αντίστροφη όσμωση:Σπρώχνει το θαλάσσιο νερό μέσα από ημιδιαπερατές μεμβράνες υπό πίεση, φιλτράροντας τα άλατα και τις ακαθαρσίες για να παράγει γλυκό νερό.

Ενώ και οι δύο μέθοδοι λειτουργούν, η θερμική αφαλάτωση καταναλώνει 3-5 φορές περισσότερη ενέργεια από την αντίστροφη όσμωση.που αποτελεί τη βάση της ανάλυσης μας.

Η τεχνολογία αντίστροφης όσμωσης έχει επιτύχει αξιοσημείωτες βελτιώσεις στην απόδοση. Στη δεκαετία του 1970, η αφαλάτωση ενός κυβικού μέτρου νερού απαιτούσε περίπου 20 kWh ηλεκτρικής ενέργειας.Αυτό το νούμερο έχει μειωθεί σε 2Η θεωρητική ελάχιστη ενεργειακή απαίτηση είναι 1 kWh/m3, γεγονός που υποδηλώνει δυνατότητα περαιτέρω προόδου.

Για τους υπολογισμούς μας, θα χρησιμοποιήσουμε 3,5 kWh/m3 ως συντηρητική βασική τιμή, ορισμένα εργοστάσια λειτουργούν ήδη κάτω από αυτό το όριο.

Αν όλα τα σπίτια των Η.Π.Α. λάβουν το νερό τους μέσω αφαλάτωσης, πώς θα επηρεάσει αυτό την ζήτηση ηλεκτρικού ρεύματος;

Με τη μέση κατανάλωση νερού των νοικοκυριών σε 1.135 λίτρα ημερησίως, η πλήρης αφαλάτωση θα αυξήσει τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας των κατοικιών κατά περίπου 13%.όπου τα νοικοκυριά χρησιμοποιούν λιγότερο νερό (349 λίτρα/ημέρα) αλλά αντιμετωπίζουν υψηλότερες τιμές ηλεκτρικής ενέργειας, η αύξηση θα ήταν περίπου 15%.

Η εξέταση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας των αμερικανικών νοικοκυριών αποκαλύπτει ότι η ετήσια απαλλαγή από αλάτι (1.450 kWh) συγκρίνεται με τις μεγάλες συσκευές όπως οι αφυγραντήρες,που παραμένουν σημαντικά χαμηλότερα από τα θερμαντικά νερού, συστήματα θέρμανσης ή χρήση κλιματισμού.

Μολονότι οι πλούσιες χώρες μπορεί να καταφέρουν να καταναλώνουν 1.450 kWh ετησίως, αυτό υπερβαίνει τη συνολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας πολλών νοικοκυριών των αναπτυσσόμενων χωρών.Ακόμη και η επίτευξη του ελάχιστου προτύπου ύδατος του ΠΟΥ (50 λίτρα/άνθρωπο/ημέρα) μέσω αφαλάτωσης θα απαιτούσε 64 kWh ετησίως, που ισοδυναμεί με την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ανά κάτοικο του Μαλάουι.

Αυτή η ανισότητα τονίζει την παγκόσμια ενεργειακή φτώχεια περισσότερο από τις εγγενείς ενεργειακές απαιτήσεις της αφαλάτωσης.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι άνθρωποι χρειάζονται μόνο περίπου 3 λίτρα ημερησίως για να πιουν (με εξαίρεση ορισμένα απόβλητα), η παροχή όλων των 8 δισεκατομμυρίων ανθρώπων θα απαιτούσε 31 TWh ετησίως, μόλις το 0,1% της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.Ακόμα κι αν το ένα τρίτο της ανθρωπότητας αντιμετώπιζε έλλειψη πόσιμου νερού, η ετήσια ανάγκη θα ήταν περίπου 10 TWh.

Για να επιτευχθεί το πλήρες βασικό πρότυπο ύδατος του ΠΟΥ (50 λίτρα/άνθρωπο/ημέρα) σε παγκόσμιο επίπεδο, θα απαιτούνταν 511 TWh ετησίως, δηλαδή περίπου το 1,7% της παγκόσμιας παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Πέρα από τις δαπάνες ενέργειας, η αφαλάτωση μεγάλης κλίμακας απαιτεί σημαντικές επενδύσεις κεφαλαίων, συχνά το μεγαλύτερο εμπόδιο για πολλά έθνη.παρόμοια με έργα ανανεώσιμης ενέργειας όπου τα προκαταβολικά έξοδα υπερτερούν της μακροπρόθεσμης οικονομικής προσιτότητας.

Τα τρέχοντα παγκόσμια κόστη αφαλάτωσης κυμαίνονται συνήθως από $1-2,5 ανά κυβικό μέτρο, αν και εξαιρετικές περιπτώσεις όπως το εργοστάσιο Sorek B του Ισραήλ φτάνουν τα $0.41/m3, με μια μελέτη 107 εργοστασίων να προσδιορίζει $0.27/m3 ως το χαμηλότερο κόστος.

Με τις τιμές της βιομηχανικής ηλεκτρικής ενέργειας στις ΗΠΑ (~ 0,09 δολάρια / kWh), το κόστος ενέργειας μόνο για την αφαλάτωση θα ήταν 0,45 δολάρια / m3 (3,5 kWh × 0,13 δολάρια / kWh).Δεδομένου ότι η ενέργεια αντιπροσωπεύει συνήθως το ένα τρίτο των συνολικών δαπανών, το συνολικό κόστος μπορεί να φθάσει τα 1,50-2$/m3 στις ακριβές αγορές.

Μεταφράζοντας σε προσωπικές δαπάνες:

• Μέσος όρος στις Η.Π.Α. (310 λίτρα την ημέρα): $154 ετησίως
• Μέσος όρος του Ηνωμένου Βασιλείου: $159 ετησίως
• Ελάχιστο πρότυπο του ΠΟΥ: $38 ετησίως
• Βασικές ανάγκες για πόσιμο νερό: Μόνο 2,30 δολάρια ετησίως, λιγότερο από το κόστος εμφιαλωμένου νερού σε πολλές χώρες

Για τις καταστάσεις κρίσης, τα έξοδα αυτά είναι πράγματι αξιοσημείωτα χαμηλά.

Η γεωργία παρουσιάζει τη μεγαλύτερη πρόκληση της αφαλάτωσης, καταναλώνοντας το 70% του παγκόσμιου γλυκού νερού (περισσότερο από 90% σε ορισμένα τροπικά έθνη).Η αντικατάσταση ακόμη και μερικής γεωργικής ύδρευσης θα αυξήσει τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας πολλών χωρών κατά 50-100%, καθιστώντας την σημερινή τεχνολογία πρακτικά απίθανη για ευρεία γεωργική χρήση.

Η παραγωγή 1 χιλιόγραμμα σιταριού με αφαλατωμένο νερό θα κόστιζε 0,66 δολάρια μόνο για το νερό, το τριπλάσιο της τιμής αγοράς του σιταριού.Μόνο οι καλλιέργειες υψηλής αξίας ή τα συστήματα αποδοτικής κατανάλωσης νερού (όπως η γεωργία σε εσωτερικούς χώρους) θα μπορούσαν να δικαιολογήσουν την αφαλάτωση για τη γεωργία σήμερα.