Dorstige energiecentrales: wat is de impact op het milieu?
Om elektriciteit op te wekken hebben energiecentrales een enorme hoeveelheid water nodig. In Europa en de Verenigde Staten is het opwekken van elektriciteit goed voor 40% van het totale watergebruik. Promovendus industriële ecologie Yi Jin richtte zijn onderzoek op het waterverbruik van energiecentrales en de impact op het milieu. Hiermee wil hij meer bewustzijn creëren voor de watervoetafdruk en alternatieven aandragen. Yi Jin promoveert op 26 juni.
Jin begon zijn onderzoek naar energiesystemen al tijdens zijn master aan de University of Petroleum in China. 'Toen deed ik onderzoek naar het watergebruik van andere energiebronnen, zoals olie en gas. Na drie jaar onderzoek kwamen we erachter dat van de niet-hernieuwbare energie, elektriciteit het meeste energie verbruikt. Dus richtte ik mijn verdere onderzoek daarop.'
Enorme hoeveelheden water
Om niet-hernieuwbare elektriciteit op te wekken, verbranden energiecentrales fossiele brandstoffen zoals aardgas, aardolie en steenkool. Daarbij komt warmte vrij die vervolgens wordt omgezet in elektriciteit. ‘Voor dat proces zijn grote hoeveelheden water nodig, met name voor de koeling van het systeem. Aangezien we wereldwijd het grootste deel van de elektriciteit op deze manier opwekken, hebben we het over gigantische hoeveelheden water. Uit studies in Europa en de VS blijkt dat ongeveer 40% van het watergebruik naar elektriciteitsproductie gaat.’
40% van al het watergebruik in de VS en Europa is voor elektriciteitsproductie
Europa, Verenigde Staten en China
Het meeste onderzoek naar het waterverbruik van elektriciteit gebeurt in Europa en de VS. In veel andere landen hebben de onderzoekers geen idee om hoeveel water het precies gaat. 'Omdat China het grootste elektriciteitsopwekkende land ter wereld is, wilden we daarnaar kijken. Tijdens ons onderzoek ontdekten we dat ongeveer 10% van China's totale watergebruik gaat naar de opwekking van elektriciteit. Vergeleken met de VS en Europa is dat aandeel niet zo hoog. Maar het probleem is dat de watervoorraden en de elektriciteitscentrales in China geografisch niet goed overeen komen.
De twee grootste watervoorraden in China zijn de Gele Rivier en de Yangzi Rivier. 'De meeste elektriciteitscentrales in China staan dan ook rond deze twee rivieren. In de westelijke regio's is er minder watervoorraad, dus daar gebruiken ze een ander soort koelsysteem dat geen constante watertoevoer nodig heeft.'
Drie manieren van koelen
Er zijn drie manieren om elektriciteitscentrales te koelen. Bij een once through cooling system (OTC) haalt het koelsysteem het water rechtstreeks uit de rivier. Na gebruik loost de centrale het water weer in de rivier. Het tegenovergestelde daarvan is een gesloten koelcircuit waarbij het water in een watertoren zit en de energiecentrale daarmee meerder keren koelt. De derde mogelijkheid is koeling door het gebruik van lucht.
‘Moeilijk te zeggen welk koelsysteem beter is’
'Al deze systemen hebben hun voor- en nadelen,' zegt Jin. 'We vergelijken op basis van twee concepten: watergebruik en waterverbruik. Dat eerste is de hoeveelheid water die de energiecentrales uit de rivier halen. Het waterverbruik is de hoeveelheid water die tijdens het proces verdwijnt of verdampt. Het gesloten koelcircuit neemt in het begin minder water uit de rivier, maar omdat er veel water verdampt, verbruikt het uiteindelijk veel meer. Luchtkoeling heeft de minste impact op de natuur. Maar omdat luchttemperaturen veel kunnen verschillen, is het veel minder stabiel en efficiënt.'
Een goede oplossing vinden
Dus wat is nu het beste systeem? 'Dat is moeilijk te zeggen,’ zegt Jin. 'En het hangt ook af van de lokale watervoorraad. Het OTC-systeem verbruikt minder water, maar heeft een grotere impact op de lokale biodiversiteit. Ook al zijn er in Europa en de VS regels voor de temperatuur van het geloosde water, het heeft nog steeds invloed op de (zoetwater)soorten en het ecosysteem.'
De beste oplossing is dus om hernieuwbare energiebronnen te vinden zoals wind- en zonne-energie, concludeert Jin. 'Nu wekken we zeker 67% van alle elektriciteit op in energiecentrales. Dat moet veranderen. Hopelijk is dit onderzoek een weg naar meer bewustwording.' Een andere oplossing is om te kijken naar alternatieve waterbronnen. 'Nu gebruiken we zoet water in plaats van gerecycleerd water of zeewater voor de koeling. De regering in China stimuleert het onderzoek naar kustcentrales. Maar op dit moment zijn de kosten voor het zuiveren van zeewater water te hoog en hebben we de technologie nog niet om dat op grote schaal te doen.'
Leraar aan een Chinese universiteit
Na zijn promotie gaat Jin terug naar China om daar les te geven aan een universiteit. 'Ik heb onder andere een aanbieding gekregen van de Universiteit van Beijing en van mijn geboortestad Jiangsu. De keuze is niet gemakkelijk, want ik moet niet alleen rekening houden met het aanbod van de universiteit, maar ook met de leefomstandigheden en de afstand tot mijn familie.'
Maar één ding weet hij wel zeker. 'Ik wil mijn onderzoek in dit vakgebied voortzetten. Ik wil me vooral richten op het verlies aan biodiversiteit in zoet water door de elektriciteitscentrales in China.’
Tekst: Inge van Dijck