연구원들은 주어진 가정에서 옥상 태양열을 설치함으로써 연간 평균 16,200갤런의 물을 절약할 수 있다고 밝혔다. 캘리포니아와 같은 일부 주에서는 이 절약이 53,000갤런으로 증가할 수 있으며 이는 미국의 평균 가정 물 사용량의 60%에 해당한다.

 

집 수도 요금에 절약된 금액은 표시되지 않지만 여전히 중요하다. 에너지 사용은 물 소비와 밀접하게 연관되어 있기 때문이다.

 

미국의 전기 에너지 생산은 농업 부문만큼 많은 물을 소비한다. 그러나 이 수치에는 애초에 화석 연료를 생산하거나 석탄재 폐기물을 관리하는 데 사용되는 추가 물은 포함되지 않는다.

 

"그리드용 전기를 생성하려면 석탄을 채굴하고 태우고, 천연 가스를 파쇄 및 펌핑하고, 원자력 발전소를 냉각해야 한다. 이 모든 것은 지속적으로 손실되는 많은 양의 물을 포함한다."고 듀크 대학교 니콜라스 환경 학교의 환경 품질 교수이자 전체 환경 과학(Science of the Total Environment)의 새 논문의 공동 저자인 Avner Vengosh는 말한다.

 

"그러나 태양 전지를 사용하면 제조를 위해 훨씬 적은 양의 물을 한 번만 소비하게 된다."라고 Vengosh는 말한다. "그리고 일단 설치되면 향후 25년 동안 예상되는 사용 기간 동안 더 이상 물을 사용하지 않는다."

 

전 세계의 물

 

현재 전 세계 태양광 패널의 70% 이상이 중국에서 생산되고 있어 태양광 발전을 위한 물 소비는 해외에서 발생하고 있다.

 

공동 저자인 Nicholas School의 환경 정책 교수인 Erika Weinthal은 태양 전지판 생산이 물에 미치는 광범위한 영향을 이해하려면 전 세계의 전체 공급망을 살펴보는 것이 중요하다고 말한다.

 

Vengosh는 “오염의 관점에서 태양 전지는 환경에 막대한 피해를 줄 가능성이 있다. "그것은 중금속을 포함하고 있으며 그 중 일부는 매우 유독하기 때문에 제조가 일어나는 직접적인 환경에 영향을 미칠 수 있다."고 말한다.

 

그러나 그 이후에는 태양열의 물 소비량이 0이다.

 

이전 연구에서는 일반적으로 기가줄당 리터 또는 갤런과 같은 주어진 에너지에 대한 물의 양으로 표현되는 에너지 생산의 여러 단계에 대한 물 사용량을 평가하려고 시도했다.

 

새로운 연구에서 저자들은 인접한 미국 전역의 주거 부문에서 전기를 생성하는 데 사용되는 에너지원을 결합하고 이를 각 주의 물 소비량으로 변환했다.

 

주거 부문에 대한 주 전체의 물 사용량을 평가한 후 새로운 연구는 48개 주에서 개별 가정의 가상 물 사용량을 계산했다. 이러한 계산에 따르면 미국 전역의 주거 부문에 전력을 공급하는 데 소비되는 총 물의 양은 2조 6천억 갤런이다.

 

주별 물 소비량

 

가정에서 태양열로 전환하면 그리드 전기 사용이 줄어들고 따라서 물의 양도 줄어든다. 미국 남서부와 같은 일부 주에서는 옥상 태양열 설치 시 개별 가정의 물 절약이 최대 1,000%에 도달할 수 있다.

 

이러한 물 사용 계산은 다양한 화석 연료 소스의 물 소비에 대한 자세한 기준을 제공하는 에너지와 수질의 교차점에 대해 올해 초 출판된 Vengosh와 Weinthal의 최근 책에 대한 후속 조치이다.

 

팬데믹 셧다운 동안 저자들은 그들이 공유하는 집에 태양 전지판을 추가하기로 결정했다. 처음에는 탄소 배출을 줄이는 것이 주요 동기였지만 얼마 후 그들은 그것이 물도 절약할 수 있다는 것을 깨달았다.

 

"따라서 이 기사는 우리 자신의 개인 생활을 탈탄소화하고자 하는 산물이다."고 Weinthal은 말한다. "나는 세계 환경 정치를 가르치고 파리 협약에 대해 가르치고 항상 학생들이 주간 수준에서 일어나는 일을 우리 자신의 기관 형태로 할 수 있는 일과 연결시키도록 노력한다."

 

오늘날 태양광 태양 전지는 국가 전력 공급의 약 1.5%를 차지한다. 이는 연간 990억 갤런의 물을 절약하는 것을 의미하며, 이는 캘리포니아의 총 물 사용량의 약 4일에 해당한다고 저자들은 추정한다. 그러나 태양열 비율이 증가함에 따라 절감 효과도 증가한다.

 

이 보고서는 또한 주별로 에너지에 대한 물 소비량을 비교했는데, 각 주마다 다른 에너지원을 사용하여 전기를 생산하고 사용 패턴과 가정 수가 다르기 때문이다.

 

예를 들어 뉴잉글랜드 주는 에어컨에 전기를 많이 사용하지 않고 전기가 아닌 기름으로 집을 난방하는 경향이 있기 때문에 태양열로 전환하는 데 큰 성공을 거두었다고 Vengosh는 말한다. 물이 부족하고 맑은 날이 많은 애리조나와 캘리포니아도 큰 승자가 될 것이다.

 

그들의 책에서 Weinthal과 Vengosh는 물 사용이 퍼즐의 일부일 뿐임을 보여주었다. 탄광, 파쇄 및 석탄재 처리로 인한 수자원 오염은 물 가용성을 더욱 감소시키므로 화석 연료 추출로 인한 물 발자국은 우리가 생각하는 것보다 훨씬 크다.

 

Vengosh는 "우리는 또한 기름 유출이나 석탄재의 만성적인 폐기와 같은 사건으로 인해 얼마나 많은 물이 오염되고 있는지와 같은 수질 영향을 정량화하려고 노력했다"고 말한다. "따라서 기름 유출의 양을 알면 오염되고 유실되는 물의 양으로 환산할 수 있다."

 

중요한 것은 기술의 총 비용을 평가하는 것이라고 Weinthal은 말한다. "우리는 재생 가능, 태양열 및 풍력으로 이동해야 하지만 그렇게 하려면 모든 형태의 에너지 기반 시설에 대해 재생 가능하더라도 물과 관련하여 약간의 비용이 있을 수 있음을 인식해야 한다. 에너지 생산 형태를 위해서는 물 발자국에 대해 생각해야 한다.”고 그녀는 말한다.

 

연구원들은 이미 차세대 배터리의 핵심인 금속인 리튬 채굴의 물 사용과 환경적 영향에 관심을 돌렸다.

 

출처: 듀크 대학교