I USA står kraftverken för 41 procent av landets sötvattenbehov. Enligt Union of Concerned Scientists används i själva verket mer vatten för att kyla kraftverk än för något annat. Användningen inom jordbruket kommer på andra plats med 37 procent, och dricksvattnet på tredje med 13 procent. Med ökande energiförbrukning och krympande vattenresurser står samhället redan nu inför så kallade krockar eller intressekonflikter mellan energi och vatten. En integrerad satsning och ny energieffektiv teknik kan vara en del av lösningen.
Av Alannah Eames
Sambandet mellan energi och vatten är enkel: det krävs vatten för att skapa energi och det krävs energi för att behandla och transportera vatten. Men de enorma mängder energi och vatten det handlar om gör situationen oerhört komplicerad – och oerhört kostsam. Den mängd vatten som exempelvis krävs för att kyla kraftverken i USA under en minut motsvarar tre gånger så mycket vatten som rinner utför Niagarafallen .eller motsvarande 504 000 m3
I Europa står vi inför liknande utmaningar. Enligt Europeiska miljöbyrån går 37 procent av Europas sötvattenuttag till kylning inom energiproduktion, och i Tyskland, Frankrike och Polen används mer än hälften av den totala mängden uttaget vatten inom energiproduktion. Eftersom miljöbyrån beräknar att 19,5 procent av Europas befolkning bor i vattenstressade länder finns anledning att ta de höga procentsatserna på allvar.
Hög energiförbrukning, stor sötvattenåtgång och begränsade vattenresurser kan leda till vad Union of Concerned Scientists kallar ”krock mellan energi och vatten”. Den senaste tiden har exempelvis vissa kraftverk i torkdrabbade områden i USA varit tvungna att drivas med reducerad kapacitet på grund av vattenbrist.
Energi för behandling och transport av vatten
Mängden energi som används för att behandla och transportera vatten är också häpnadsväckande hög – den utgör ca 20 procent av den totala energiförbrukningen i en stad. Något liknande upptäckte California Energy Commission 2005 i en undersökning som visade att 19 procent av staten Kaliforniens elförbrukning var vattenrelaterad, exempelvis vattentransport, rening av avloppsvatten och vatten för användning inom jordbruk, i bostäder och för kommersiellt och industriellt bruk.
Förutom att mängden energi som behövs för att behandla och transportera vatten är hög innebär även bristande infrastruktur ett oerhört stort slöseri. Många städer i USA går exempelvis miste om mellan 30 och 50 procent av det behandlade dricksvattnet på grund av ineffektiva och gamla infrastruktursystem.
Energikostnader för rening av avloppsvatten
Rening av avloppsvatten är ett av de områden där det finns stor potential att sänka energiförbrukningen. Enligt California Energy Commission (Kaliforniens primära institut för riktlinjer och planering inom energisektorn) utgör energi den största kontrollerbara kostnaden i att förse allmänheten med tjänster för vatten och vattenrening.
Kommissionen driver ett projekt för sambandet mellan energi och vatten och framlägger att: ”De flesta bekvämlighetsinrättningar utformades och byggdes när det inte var så noga med energikostnaderna. Den som inte fullt ut har undersökt vilken hjälp modern teknik kan ge slösar antagligen bort en stor summa pengar utan att vara medveten om det.”
Stora mängder energi används i den biologiska reningsprocessen då luft tillförs för att bakterier och mikroorganismer skall kunna bryta ned bland annat organiskt material. Ibland kan så mycket som 60 procent av energiförbrukningen i ett reningsverk ske i det biologiska reningssteget där tillförsel av luft är den enskilt största energiförbrukarenet.
– Om vi ser tillbaka 5 år har den utgående effekten i de flesta reningsanläggningar legat på samma nivå, medan elkostnaderna har fördubblats, säger Johan Grön, teknisk chef på Xylem. Under de kommande 10 åren kommer elkostnaderna med största sannolikhet att fortsätta uppåt, så ekonomiskt sett kan det onekligen löna sig att tänka om och integrera vatten och energi i stadsplaneringen.
Investerar i nya lösningar
Trots att många städer är medvetna om behovet att förbättra infrastrukturen och sänka energikostnaderna är vissa motvilliga till att testa ny teknik och nya lösningar.
– Även om de flesta städer håller med om att investeringarna rent ekonomiskt är förnuftiga känner många att det inte finns tillräckligt mycket tillförlitlig information än som bevisar att energibesparande investeringar som görs i dag betalar sig på sikt. De tvekar också när det gäller att använda ny teknik, vilket gör att vi måste ta till en annan strategi för att implementera den. Att satsa mer och testa ny teknik blir ännu viktigare för att säkra driften, säger Johan Grön.
Som en del av satsningen på att testa nytt deltog Xylem nyligen i ett processutvecklingsprojekt på Sternö reningsverk i Karlshamn. Verkets luftningssystem stod för 44 procent av anläggningens totala energiförbrukning. Genom att byta blåsmaskiner av vridkolvstyp till nya effektiva av skruvtyp samt att ersätta rörluftarna med effektiva Sanitaire tallriksluftare och samtidigt installera ett effektivt styr och reglersystem kunde energiförbrukningen i biosteget sänkas med 65%. . Investeringen förväntas ha betalat sig inom fyra år.
– Vi står inför förändringar. Städer börjar ta del av information om kostnaderna för att tillhandahålla vatten och blir mer medvetna om de förbättringsmöjligheter som finns, säger Johan Grön.
Vattensmart energi för framtiden
Mer effektiv teknik kommer att ha en utmärkande roll i att lösa problemen med vatten och energi enligt en rapport från miljöinitiativet Energy and Water in a Warming World. I rapporten Freshwater Use by U.S. Power Plantsfrån 2011 hävdas att: ”Utvecklare och allmännyttig service kan minska risken för kollisioner mellan energi och vatten genom att välja teknik som förbrukar betydligt mindre vatten, exempelvis vindkraft och solcellsteknik, och genom att investera i energieffektivitet.”
Ivanpah Solar Electric Generating System är till exempel en solkraftsanläggning med en planerad effekt på 370 megawatt under uppbyggnad i Mojaveöknen i Kalifornien. Här används en teknik med torrkylning som ska förbruka 90 procent mindre vatten per elenhet jämfört med anläggningar av samma typ där vattenkylning används. Ett annat kraftverk i Amarillo i Texas löste problemet med vattenbrist genom att växla till kylning med behandlat avloppsvatten.
– Varje gång vi bygger ett kraftverk fattar vi beslut som ska gälla i flera årtionden, säger Peter Frumhoff som är ordförande i kommittén för vetenskaplig rådgivning för rapporten. Genom att investera i kraftverk som är effektiva, använder mindre vattenkylning och endast genererar lite eller inga koldioxidutsläpp kan de som äger allmännyttig service och anläggningar hjälpa till att skydda de vattenresurser våra barn och barnbarn är beroende av.