De relatie tussen energie en water begrijpen

Basisprincipes van water

In totaal is het volume zoetwater op aarde voldoende om de wereldbevolking te ondersteunen. Maar de Verenigde Naties schrijft: "Hoewel er geen mondiale waterschaarste als zodanig is, heeft een toenemend aantal regio's chronisch een tekort aan water."¹ Waarom is dit zo? Een deel van de reden is ongelijke verdeling van bronnen, zoals seizoensgebonden regenpatronen met regelmatige perioden van droogte of overstromingen. Een andere is de groeiende vraag door de mens. Schaarste kan ook ontstaan wanneer niet voldoende water wordt geleverd aan de mensen die het nodig hebben. Dit is vaak te wijten aan menselijke factoren zoals ondermaatse waterbehandeling en transportinfrastructuur, slecht waterbeheer, economie, gebrek aan institutionele kennis of aanpassingsvermogen, oorlog, cultuur of effecten op de waterkwaliteit.

Aangezien waterschaarste op elk moment kan ontstaan door een combinatie van bron-, vraag- en aanbodfactoren, is het moeilijk te voorspellen wanneer en waar de schaarste zal optreden.

Experts wijzen op deze complexiteit als de reden waarom een bepaalde waterbeheerbenadering die in het ene gebied werkt, in een ander gebied misschien niet goed werkt.² Om aan de verwachte groei van de wereldwijde vraag naar zoetwater te voldoen, zullen lokale oplossingen nodig zijn, zowel aan de aanbod- als aan de vraagzijde. Geen enkele oplossing zal aan alle behoeften voldoen, maar door het delen van beste praktijken of technologieën, onderwijs, investeringen in infrastructuur en beleidslijnen om het juiste water voor het juiste gebruik te garanderen, kunnen we beginnen met het aanpakken van de schaarstefactoren in een regio.

Belangrijke watertermen en definities

Veel definities, terminologie en eenheden zijn in de loop van de tijd in gebruik gekomen op het gebied van waterbeheer. ExxonMobil volgt de IPIECA-API-OGP "Richtlijn voor de olie- en gasindustrie over vrijwillige duurzaamheidsrapportage," editie 2015 en gebruikt de volgende definities:

Onttrekking: het volume zoetwater dat uit alle bronnen is verwijderd voor gebruik door een faciliteit of project

Consumptie: het verschil tussen onttrokken zoetwater en het zoetwater dat is teruggevoerd door een faciliteit of project

Waterverbruik: een algemene, informele betekenis die verwijst naar de verwijdering van water uit zijn natuurlijke locatie of de verandering van zijn eigenschappen als gevolg van menselijke activiteit

Zoetwater: water met een totale concentratie opgeloste vaste stoffen (total dissolved solids, TDS) van minder dan 2.000 milligram per liter

Waterstress: wanneer de totale jaarlijkse afvoer die beschikbaar is voor menselijk gebruik per hoofd van de bevolking lager is dan 1.700 kubieke meter per persoon per jaar

Schaarsheid: wanneer de totale jaarlijkse afvoer die beschikbaar is voor menselijk gebruik per hoofd van de bevolking lager is dan 1.000 kubieke meter per persoon per jaar

Download IPIECA 2015 voor meer termen.

Water en energie

Wereldwijd gebruikt de olie- en gasindustrie veel minder water dan landbouw of energieopwekking, hoewel het op lokaal niveau een belangrijke verbruiker van water kan zijn. De onderstaande diagrammen geven voorbeelden van waterverbruik en kwaliteitsaspecten in verschillende stadia van de olie- en gaswaardeketen.

Zoetwaterintensiteit

Zoetwaterintensiteit is de totale hoeveelheid zoetwater die nodig is om een identieke energie-unit te produceren, voor verschillende energiebronnen en transportbrandstoffen.

Plantaardige ethanol vereist, net als de meeste biobrandstoffen, een aanzienlijke hoeveelheid water voor productie en verwerking, en er wordt veel gebruikgemaakt van geïrrigeerde grondstoffen. Waterkrachtcentrales hebben ook aanzienlijke hoeveelheden water nodig als gevolg van verdamping en ondergrondse lekkage uit reservoirs. Elektriciteitsproductie vereist grote hoeveelheden water voor koeling, hoewel gasturbines efficiënter zijn en minder water nodig hebben dan kolencentrales. Voor de productie van aardgas is relatief weinig water nodig. Dit geldt zowel voor conventioneel gas als voor schalie of 'tight gas'. Het extra water dat wordt gebruikt tijdens een eenmalige hydraulische breukbewerking is te verwaarlozen als rekening wordt gehouden met de levensduur van een gasvoorraad, en is duizenden keren minder dan het water dat nodig zou zijn voor het irrigeren, oogsten en verwerken van een equivalente hoeveelheid biobrandstofenergie gedurende dezelfde periode. Voor oliezanden en conventionele olie wordt ook relatief weinig water gebruikt.

Waterverbruik in verschillende industrieën

De onderstaande grafieken bieden een perspectief op zoetwateronttrekkingen in verschillende economische sectoren wereldwijd³ en in de VS gevestigd.⁴ 'Agrarisch' en 'Energieopwekking' zijn de twee grootste onttrekkingssegmenten, samen goed voor ongeveer 80 procent. Landbouw alleen al is goed voor ongeveer tweederde van de onttrekkingen op mondiale basis, maar daalt tot ongeveer 40 procent voor de VS en andere ontwikkelde economieën, waar het aandeel water dat wordt gebruikt voor de opwekking van elektrische stroom sterk toeneemt in vergelijking met het aandeel dat wordt gebruikt voor de landbouw.

De 'industriële' sector, inclusief de 'olie- en gasindu5strie', is goed voor minder dan 10 procent van de totale wateronttrekking in zelfs de landen met de hoogste inkomens - veel minder dan de waterbehoefte voor landbouw of elektriciteitsopwekking. In de VS, waar meer gedetailleerde watergegevens beschikbaar zijn, zien we dat de olie- en gassector goed is voor ongeveer 2 procent van de opnames.

Dit benadrukt een ander belangrijk aspect van water: Water is essentieel voor het leveren van energie, net zoals energie nodig is om water te leveren. Dit wordt de samenhang tussen water en energie genoemd. In de VS gaat bijvoorbeeld ongeveer 12 procent van alle opgewekte stroom naar het leveren van waterdiensten (winning, transport en behandeling). In sommige staten, zoals Californië, is dit percentage aanzienlijk hoger. In 2010 was de hoeveelheid energie (611 miljard kilowattuur elektriciteit) die wordt gebruikt voor het pompen, behandelen, verwarmen, koelen en onder druk zetten van water in de VS ongeveer 25 procent meer dan die voor alle residentiële en commerciële verlichting.⁵

Waterbeperkingen kunnen dus energiebeperkingen worden en energiebeperkingen kunnen waterbeperkingen worden. De relatie is vooral duidelijk in uitdagende situaties zoals het omzetten van zoutwater in zoetwater door ontzilting of het over bergketens pompen van water. Omgekeerd kunnen verbeteringen in energie-efficiëntie het waterverbruik verminderen. Elektrische stroomgenererende apparatuur vereist enorme hoeveelheden water voor koeling. Hoewel de hoeveelheid water die wordt verbruikt of onttrokken varieert per fabriekskoelingstechnologie, conversie-efficiëntie en brandstoftype, geldt nog steeds dat hoe meer opgewekte elektriciteit, hoe hoger het waterverbruik.

Het is bijvoorbeeld interessant om te vermelden dat de elektriciteit die wordt gebruikt in huizen in de VS ongeveer 250 liter water per persoon per dag vereist om te genereren - ruim twee keer de hoeveelheid daadwerkelijk water dat een persoon per dag verbruikt.⁶

Bronnen

1. Water for Life Decennium van UNDESA. Toegankelijk op
2. S.Islam, Y.Gao en ASAkanda, “Water 2100: Een synthese van natuurlijke en maatschappelijke domeinen om bruikbare kennis te creëren via AquaPedia en waterdiplomatie," in Hydrocomplexiteit: Nieuwe tools voor het oplossen van problemen met slecht water, IAHS Publ. 338, 2010.
3. 2000 Onttrekkingsgegevens voor zoetwater volgens UN World Water Development Report 2014
4. 2005 Onttrekkingsgegevens voor zoetwater per geschat verbruik van water door de U.S. Geologic Survey in de Verenigde Staten in 2005
5. Sanders en Webber 2012 "Evaluatie van het energieverbruik voor watergebruik in de Verenigde Staten," http://iopscience.iop.org/1748-9326/7/3/034034/pdf/1748-9326_7_3_034034.pdf
6. C. Fishman, "De grote dorst", Free Press, New York, 2011, p2