屋顶太阳能电池也可以成为节约用水的福音

杜克大学的两位研究人员表示，发电的屋顶太阳能电池不仅可以减少使地球变暖的碳排放，还可以节省大量的水。他们发现，通过安装屋顶太阳能，一个给定的家庭每年可以平均节省 16,200 加仑的水。在加利福尼亚等一些州，这种节约可以增加到 53,000 加仑，相当于家庭平均用水量的 60%

您不会看到家庭水费的节省，但它们仍然很重要。

那是因为能源使用与水的消耗紧密相关。的电能生产消耗的水量几乎与农业部门一样多。但这个数字首先不包括用于生产化石燃料的额外水，也不包括管理煤灰废物。

杜克大学环境质量杰出教授 Avner Vengosh 说：“为了为电网发电，我们需要开采和燃烧煤炭、压裂和泵送天然气以及冷却核电站，所有这些都涉及大量不断流失的水。”在尼古拉斯环境学院和一篇新论文的合著者，该论文于 9 月 19 日发表在《全面环境科学》上。

“然而，对于太阳能电池，一次性消耗的水量要少得多，”文戈什说。“然后，一旦安装完毕，在接下来的 25 年的预期使用中，将不再使用任何水。”

目前，全球70%以上的太阳能电池板是在制造的，因此产生太阳能的用水量发生在海外。

共同作者、尼古拉斯学院环境政策教授 Erika Weinthal 表示，要了解太阳能电池板生产对水的更广泛影响，审视全球的整个供应链至关重要。

“从污染的角度来看，太阳能电池具有巨大的环境破坏潜力，”文戈什说。“它含有重金属，其中一些毒性很大，因此它们可能会对制造发生的直接环境产生影响。”

但在那之后，太阳能的耗水量为零。

以前的研究试图评估能源生产不同阶段的用水量，通常表示为给定能量的水量，例如每千兆焦耳的升或加仑。在这项新研究中，作者结合了用于为本土居民发电的能源，并将其转化为每个州的用水量。

在评估了全州住宅部门的用水量之后，这项新研究计算了 48 个州的个人家庭的虚拟用水量。这些计算估计，为全美住宅部门供电所消耗的水总量为 2.6 万亿加仑。

在家庭中转换为太阳能可以减少电网电力的使用，因此也可以减少水量。在西南部等一些州，安装屋顶太阳能后，个人家庭的节水率可高达 1,000%。

这些用水计算是 Vengosh 和 Weinthal 今年早些时候出版的一本关于能源和水质交叉的书的后续行动，该书为各种化石燃料来源的用水量提供了详细的基线。

在大流行关闭期间，作者决定在他们共享的房屋中添加太阳能电池板。最初的主要动机是减少碳排放，后来他们意识到它也可以节约用水。

“所以这篇文章真的是想要让我们自己的个人生活脱碳的产物，”温塔尔说。“我教全球环境政治，我教巴黎协议，我总是试图让学生将州际层面发生的事情与我们可以用我们自己的代理形式做的事情联系起来。”

今天，光伏太阳能电池约占全国电力供应的 1.5%。作者估计，这意味着每年可节省 990 亿加仑的水，相当于加利福尼亚州总用水量的四天左右。但随着太阳能百分比的增加，节省的费用也会增加。

他们的论文还比较了各州的能源用水量，因为每个州使用不同的能源发电，并且有不同的使用模式和家庭数量。

Vengosh 说，例如，新英格兰各州在转换为太阳能方面取得了巨大的成功，因为它们不使用太多电力来进行空调，而且他们倾向于用石油而不是电力来取暖。亚利桑那州和加利福尼亚州缺水且阳光充足的州也将成为大赢家。

在他们的书中，Weinthal 和 Vengosh 表明用水只是难题的一部分。煤炭开采、水力压裂和煤灰处理导致的水资源污染进一步降低了水资源的可用性，因此，化石燃料开采产生的水足迹远大于我们的想象。

“我们还试图量化水质影响，例如有多少水因漏油或长期将煤灰排放到水资源等事件而受到污染，”文戈什说。“因此，如果你知道漏油量，就可以将其转化为被污染和流失的水量。”

Weinthal 说，重要的是评估任何技术的总成本。“我们需要转向可再生能源、太阳能和风能，但在此过程中，我们必须认识到，对于任何形式的能源基础设施，即使是可再生能源，在水方面也可能存在一些成本。必须想想任何形式的能源生产的水足迹，”她说。

研究人员已经将注意力转向了锂矿开采的用水和环境影响，锂矿是下一代电池的关键金属。

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