了解能量和水之间的关系

在全球范围内,农业是淡水的最大使用者,占所有取水量的70%。 尽管石油和天然气行业使用的水量少得多(工业用水量不到总取水量的5%),但它在保护其运营地区的水质方面可发挥重要作用。

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了解能量和水之间的关系

水的基本原理

总的来说,地球上的淡水量足以支撑世界人口。 但是,根据联合国的说法,“虽然全球不存在水资源短缺,但越来越多的地区长期缺水。” 1为什么如此?部分原因是资源分布不均,例如季节性降雨模式受到影响。周期性的干旱或洪水;另一种是人类需求的增长。当没有足够的水供应给需要的人时,也可能会导致水资源短缺,这通常是由于人为因素造成的,例如水处理和运输基础设施不合格,水管理不善,经济,缺乏机构知识或适应能力,战争,文化或对水质的影响。

由于资源,需求或供应因素的任何组合都可能随时导致缺水,因此很难预测何时何地发生缺水。

专家指出了这种复杂性,因为某种在某个领域行之有效的水管理方法在另一领域可能行不通的原因。 2要满足全球淡水需求的增长预测,就需要在供需双方都采取当地解决方案。 没有一种解决方案能够满足所有需求,但是通过共享最佳实践或技术,教育,基础设施投资和政策以确保正确使用水以正确使用,我们可以开始解决某个地区的水资源短缺问题。

水关键术语和定义

随着时间的流逝,许多定义,术语和单位已在水管理领域中使用。 埃克森美孚遵循IPIECA-API-OGP“ 石油和天然气行业自愿性可持续发展报告指南 ” 2015版,并使用以下定义:

取水量:从所有水源中取走的淡水量,供设施或项目使用

消耗量 :淡水抽取量与设施或项目返回的淡水之间的差额

用水 :一般的口语含义,是指由于人类活动而从其自然位置去除水或改变其质量

淡水 :总溶解固体(TDS)浓度小于2,000毫克/升的水

缺水 :当人均可使用的年总径流下降到人均每年1,700立方米以下时

稀缺性 :当人均可用于人类的年径流量总和下降到人均每年1000立方米以下时

下载IPIECA 2015了解更多条款。

水与能源

在全球范围内,尽管石油和天然气行业可以在地方一级大量使用水资源,但其用水量远少于农业或发电行业。 下图列出了石油和天然气价值链各个阶段的用水和质量方面的示例。

淡水强度

淡水强度是指为各种能源和运输燃料生产相同能量单位所需的淡水总量。

像大多数生物燃料一样,基于植物的乙醇需要大量的水来进行生产和加工,灌溉原料的使用量很高。 由于蒸发和水库的地下渗漏,水力发电厂还需要大量的水。 发电需要大量的水来冷却,尽管燃气轮机比燃煤电厂更高效且用水量更少。 天然气所需的水相对较少。 对于常规天然气以及页岩气或致密气来说都是如此-一次水力压裂操作所需的额外水对井的使用寿命影响不大,用水量比灌溉所需水量少数千倍,在同一时期内收集和处理等量的生物燃料能量。 油砂和常规油的需水量也相对较轻。

各行业用水

下图提供了全球和美国基础上各个经济部门的淡水抽取量的透视图。 4 “农业”和“发电”是两个最大的退出领域,合计约占80%。 在全球范围内,仅农业一项就占取水量的三分之二,但在美国和其他发达经济体中,这一比例下降至约40%,与农业相比,用于发电的水比例急剧上升。

图表 -淡水抽取量-全球和美国

即使是收入最高的国家,包括“石油和天然气工业”在内的“工业”部门也仅占总取水量的不到10%,远远低于农业或发电用水的需求。 在可获得更详细的水数据的美国,我们看到石油和天然气部门约占取水量的2%。

这突出了水的另一个重要方面:它在提供能量时至关重要,就像提供水所需的能量一样。 这称为水能关系。 例如,在美国,所有发电量的大约12%用于提供水服务(提取,运输和处理)。 在某些州,例如加利福尼亚州,这一百分比要高得多。 2010年,美国用于抽水,处理,加热,冷却和加压水的能源量(6110亿千瓦时)比所有住宅和商业照明的能源量高出约25%。 5

因此,水约束可以变成能量约束,并且能量约束可以变成水约束。 在具有挑战性的情况下,例如通过脱盐将盐水转化为淡水,或在山脉上抽水,这种关系特别明显。 相反,提高能效可以减少用水量。 发电设备需要大量的水进行冷却。 尽管消耗或抽取的水量因工厂冷却技术,转换效率和燃料类型而异,但仍然可以肯定的是,发电量越大,用水量就越高。

例如,有趣的是,美国家庭使用的电力每人每天需要消耗约250加仑的水,这是人们每天实际消耗的水量的两倍多。 6

资料来源

  1. UNDESA生命之水十年。 访问http://www.un.org/waterforlifedecade/scarcity.shtml
  2. S.Islam,Y.Gao和ASAkanda,“水2100:自然和社会领域的综合,通过AquaPedia和水外交手段创造可操作的知识,”《水利复杂性:解决邪恶水问题的新工具》,IAHS出版。 338,2010。
  3. 根据《联合国世界水资源开发报告2014》,2000年淡水抽取量数据
  4. 根据2005年美国地质调查局在美国的估计用水量得出的 2005年淡水抽取量数据
  5. Sanders and Webber 2012,“评估美国用水所消耗的能源”, http://iopscience.iop.org/1748-9326/7/3/034034/pdf/1748-9326_7_3_034034.pdf
  6. C. Fishman,《大口渴》,自由出版社,纽约,2011年,第2页

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