Несмотря на то, что разведка природного газа посредством гидроразрыва пласта требует значительного расхода воды в Техасе, новое потребление легко компенсируется общей эффективностью использования воды при переводе выработки электроэнергии с угля на природный газ. По оценкам исследователей, экономия воды при переводе электростанции с угля на природный газ в 25-50 раз больше, чем количество воды, используемой при гидроразрыве пласта для добычи природного газа. Природный газ также повышает устойчивость к засухе, создавая так называемые пиковые электростанции, дополняющие увеличивающуюся ветровую генерацию, которая не потребляет воду.
Результаты исследования Техасского университета в Остине опубликованы на этой неделе в журнале Environmental Research Letters.По оценкам исследователей, только в 2011 году Техас потребил бы дополнительно 32 миллиарда галлонов воды — этого достаточно для обеспечения 870 000 жителей в среднем, — если бы все его электростанции, работающие на природном газе, работали на угле, даже с учетом дополнительный расход воды на ГРП для добычи природного газа.
Гидравлический разрыв пласта — это процесс, при котором вода, песок и химические вещества закачиваются под высоким давлением в скважину для разрыва окружающих пород и обеспечения более легкого протекания нефти или газа. Гидравлический разрыв пласта и горизонтальное бурение являются основными движущими силами нынешнего бума добычи природного газа в США.Экологи и другие люди выразили обеспокоенность по поводу количества потребляемой воды. В Техасе опасения усиливаются, потому что использование гидравлического разрыва пласта быстро расширяется, а запасы воды сокращаются по мере того, как продолжается третий год разрушительной засухи.
Поскольку большинство электростанций используют воду для охлаждения, источники электроэнергии могут быть особенно уязвимы к засухе.«Суть в том, что гидроразрыв пласта за счет увеличения добычи природного газа и перехода государства от водоемких угольных технологий делает нашу электроэнергетическую систему более устойчивой к засухе», — говорит Бриджит Скэнлон, старший научный сотрудник Бюро экономической геологии университета. кто руководил исследованием.Чтобы изучить засухоустойчивость электростанций Техаса, Скэнлон и ее коллеги собрали данные о водопользовании для всех 423 электростанций штата от Управления энергетической информации и от агентств штата, включая Комиссию Техаса по качеству окружающей среды и Совет по развитию водных ресурсов Техаса, as а также другие данные.
С 1990-х годов основным типом электростанции, построенной в Техасе, была станция комбинированного цикла природного газа (NGCC) с градирнями, которая использует топливо и охлаждающую воду более эффективно, чем старые технологии паровых турбин. Около трети электростанций Техаса — это NGCC. Станции NGCC потребляют примерно треть воды, чем станции с угольными паровыми турбинами (CST).
Другой крупный тип газовых установок в штате — установка газовых турбин (NGCT). Станции NGCT также могут помочь сократить потребление воды штатом для производства электроэнергии, обеспечивая «пиковые мощности» для поддержки расширения использования энергии ветра. Ветряным турбинам не требуется вода для охлаждения; но ветер не всегда дует, когда вам нужно электричество.
Генераторы NGCT можно подключить к сети за считанные секунды, чтобы сгладить колебания спроса на электроэнергию. Комбинируя генерацию NGCT с ветровой генерацией, общее потребление воды можно снизить еще больше по сравнению с выработкой электроэнергии на угле.Исследование было сосредоточено исключительно на Техасе, но авторы считают, что результаты должны быть применимы к другим регионам США, где оценивались показатели водопотребления для ключевых технологий — гидроразрыва пласта, установок NGCC с градирнями и традиционных угольных паротурбинных установок — в целом такие же.
Совет по надежности электроснабжения Техаса, управляющий электросетью штата, прогнозирует, что, если текущие рыночные условия сохранятся до 2029 года, 65 процентов новой выработки электроэнергии в штате будет приходиться на электростанции NGCC, а 35 процентов — на электростанции, работающие на природном газе, которые используют газовые турбины. нет воды для охлаждения, но они менее энергоэффективны, чем станции NGCC.«В масштабах штата мы продолжаем снижать водоемкость производства электроэнергии», — говорит Скэнлон.Гидравлический разрыв составляет менее 1 процента воды, потребляемой в Техасе. Но в некоторых районах, где его использование сильно сконцентрировано, оно нарушает местные источники водоснабжения, как было зафиксировано в исследовании 2011 года, проведенном Жаном-Филиппом Нико из Бюро экономической геологии.
Поскольку природный газ часто используется далеко от места его первоначальной добычи, экономия воды от перехода на природный газ для выработки электроэнергии может не принести пользу территориям, которые используют больше воды для гидроразрыва пласта.