Вода и энергия неразрывно связаны между собой многими способами. Вода используется для производства энергии, а энергия требуется для движения и очистки воды. Такая увязка приводит к возникновению многочисленных управленческих проблем.
Вступление
Движение воды требует значительной части всей энергии, производимой во всем мире. В Калифорнии (США) 19% всей производимой электроэнергии используется для транспортировки и очистки воды. Почти 2% всей электроэнергии в Калифорнии используется для добычи подземных вод путем откачки.
На такие потребности в энергии также приходится значительный вклад в выбросы парниковых газов, оцениваемые в 0,6 % от выбросов Китая и 4-6 % от выбросов Индии. Эти энергетические потребности увеличиваются с расстоянием подъема воды и снижаются с увеличением эффективности насоса.
Следовательно, снижение уровня воды приведет к увеличению потребности в энергии для перекачки подземных вод, если это не будет компенсировано повышением эффективности насоса. Этот рост спроса на энергию для перекачки усугубляется в Индии государственными субсидиями на электроэнергию для целей добычи подземных вод.
Использование воды и проблемы ее загрязнения
В дополнение к использованию энергии для движения и очистки воды подземные воды играют важную роль в производстве энергии, особенно в производстве альтернативных источников энергии, таких как биотопливо. Значительная часть воды используется как при выращивании сырья для получения этанола, так и при перегонке сырья в топливо.
В Соединенных Штатах в соответствии с мандатами правительства этанол из кукурузы должен сохраняться и в будущем. Хотя расчеты водного следа в широком диапазоне позволяют предположить, что эффективность может быть найдена, что может снизить потребность в добыче подземных вод для орошения и перегонки.
Другие технологии альтернативной энергетики могут иметь неожиданные энергетические последствия. Крупномасштабная концентрация солнечной энергии в условиях пустыни может потребовать большого количества воды для охлаждения и мытья. В Соединенных Штатах Национальный совет по научным исследованиям также изучил производство биотоплива из водорослей, подняв вопрос об устойчивости.
В последние годы бурение нетрадиционных скважин сланцевого газа и метана угольных пластов, особенно в Соединенных Штатах, Китае и Австралии, резко возросло. Повышение точности бурения горизонтальных скважин в сочетании с гидроразрывом пласта сделало извлечение метана из тонких, глубоких и плотных пластов практически целесообразным. Эти преимущества в сочетании с растущим спросом на энергию привели к массовому расширению эксплуатации этих запасов нетрадиционного газа.
При гидроразрыве пласта используется большое количество сосредоточенной воды в течение короткого периода времени, что приводит к конкуренции с другими водопользователями, особенно в засушливых регионах, таких как формация Орлиный форд в Техасе (Соединенные Штаты Америки).
Гидравлический разрыв пласта также использует различные химические добавки в процессе. Некоторая часть воды, загрязненная этими добавками, возвращается в качестве проточной воды и должна быть утилизирована, что ведет к потенциальному источнику загрязнения подземных вод.
Заключение
Одна из проблем заключается в том, что метан, высвобождаемый в процессе гидроразрыва пласта, и химические добавки могут мигрировать на мелководные водоносные горизонты или на поверхность. Недавнее исследование предприняло попытку решить эту проблему и вызвало дискуссии и критику, подчеркнув уровень неопределенности в отношении степени и характера потенциального загрязнения в результате этой деятельности.
Дальнейшие исследования в этой области и моделирование необходимы для понимания глубины и широты потенциального воздействия подземных вод, чтобы не отставать от быстрого роста разработки нетрадиционных газовых ресурсов.
Данные вопросы подчеркивают как проблемы, так и перспективы подземных вод на международном уровне. Растущее значение подземных вод в сочетании с проблемами их характеризации и измерения затрудняют управление ими.
Вместе с тем прогресс в области анализа данных, дистанционного зондирования и моделирования в региональном и континентальном масштабах дает некоторую надежду на более обоснованное планирование, которое может привести к устойчивому и ответственному управлению.