Centrale électrique au charbon en activité près d'Aix-la-Chapelle, Allemagne. Crédit :Jeff Reimer
Nos systèmes d'énergie et d'eau sont inextricablement liés. Le changement climatique nécessite une transition vers une énergie sans carbone et aussi que nous conservions les ressources en eau car elles deviennent simultanément plus demandées et moins disponibles. Créateurs de politiques, les chefs d'entreprise, et les scientifiques qui cherchent à répondre à l'urgence du changement climatique se tournent de plus en plus vers le captage et le stockage du carbone (CSC) pour aider à atteindre les objectifs climatiques mondiaux. Alors que le CSC minimise les émissions dues à la combustion de carburants, son impact sur les ressources mondiales en eau n'a pas été largement exploré. De nouvelles recherches montrent que le CSC pourrait stresser les ressources en eau dans environ 43% des centrales électriques du monde où la pénurie d'eau est déjà un problème. Plus loin, la technologie déployée dans ces régions pauvres en eau est importante, et les technologies CSC émergentes pourraient grandement atténuer la demande que la CSC fait peser sur la consommation d'eau.
Les installations de production d'énergie telles que les centrales électriques au charbon consomment de grandes quantités d'eau de refroidissement. Le type de méthode de refroidissement utilisé dans une centrale électrique (tours de refroidissement humides, refroidissement unique, ou condenseurs à air) affecte la consommation d'eau. L'installation du CSC dans ces installations nécessite qu'elles produisent de l'énergie supplémentaire pour compenser l'énergie utilisée par le procédé CSC. Cela s'accompagne d'une consommation d'eau de refroidissement supplémentaire. En outre, le processus CCS lui-même augmente la consommation globale d'eau d'une manière qui dépend de la technologie CCS déployée.
La plupart des projets de CSC actuellement opérationnels dans le monde utilisent des technologies d'absorption. Les absorbants courants sont des bases aqueuses contenant des groupes amine qui se lient au dioxyde de carbone, le séparant des autres gaz du mélange de fumées. Le processus d'absorption du CO
Pénurie d'eau supplémentaire grâce à la technologie d'absorption des amines de capture de carbone. La figure montre le nombre de mois supplémentaires de pénurie d'eau par an auxquels les CFPP construits après l'an 2000 seraient confrontés s'ils étaient modernisés avec la technologie d'absorption aux amines disponible dans le commerce. Le détail (a) montre la répartition géographique des CFPP construits après l'an 2000 et le nombre de mois de pénurie d'eau supplémentaires auxquels ils seraient confrontés s'ils étaient modernisés avec l'absorption d'amines, (b) montre la part spécifique au pays de la capacité au charbon construite après l'an 2000 qui serait confrontée à des mois supplémentaires de pénurie d'eau si elle était modernisée avec l'absorption d'amine. Les pays sont classés par ordre décroissant en fonction de la capacité supplémentaire face à la pénurie d'eau. Crédit :Université de Californie - Berkeley
Dans cette recherche, nous examinons comment le CSC peut être mis en œuvre de manière durable sans compromettre les ressources en eau. Spécifiquement, L'ajout du CSC aux centrales électriques au charbon a-t-il un impact suffisamment important sur la consommation d'eau dans n'importe quelle région du monde pour induire ou aggraver la pénurie d'eau ? Nous avons modélisé la mise en œuvre hypothétique de quatre technologies CSC différentes dans chaque centrale électrique au charbon de taille significative actuellement en service dans le monde et étudié l'impact sur les prélèvements et les consommations d'eau régionaux. À l'aide d'une analyse hydrologique mensuelle biophysique globale, nous avons évalué où, lorsque, et dans quelle mesure la rareté de l'eau pourrait entraver la mise en œuvre du CSC.
Un peu surprenant, nous avons constaté que dans les cas où la pénurie d'eau n'existe pas déjà, l'ajout de CCS n'induira généralement pas de pénurie. Cependant, nous avons également constaté que 43 % de la capacité électrique mondiale actuellement installée au charbon se situe dans des régions qui connaissent désormais une pénurie d'eau pendant au moins un mois par an, et plus de 30 % de la capacité mondiale est confrontée à une pénurie pendant cinq mois ou plus par an. Dans ces régions, la mise en œuvre des technologies CSC aggrave le stress hydrique. La modernisation des centrales électriques avec des technologies de captage moins gourmandes en eau pourrait atténuer la concurrence pour les ressources en eau douce, et le choix des méthodes de refroidissement devient de plus en plus important.
Nos résultats permettent une compréhension plus complète de l'utilisation de l'eau par les centrales au charbon avec, Et sans, captage du carbone. Des compromis prudents doivent être envisagés, et le choix de la technologie de captage du carbone est très pertinent. Nous pensons que ce travail servira de guide aux décideurs politiques alors que nous accélérons la mise en œuvre du CSC dans le monde.
