Elgenererande solceller på taket sparar inte bara på koldioxidutsläppen som värms upp av planeten, de sparar också en betydande mängd vatten, säger ett par forskare från Duke University som har räknat ut.

Ett givet hushåll kan spara i genomsnitt 16 200 liter vatten per år genom att installera solel på taket, fann de. I vissa stater, som Kalifornien, kan denna besparing öka till 53 000 gallons, vilket motsvarar 60 % av den genomsnittliga hushållsvattenanvändningen i USA.

Du kommer inte att se besparingarna på vattenräkningen i ditt hem, men de är fortfarande viktiga.

Det beror på att energianvändningen är hårt bunden till vattenförbrukningen. Elektrisk energiproduktion i USA förbrukar nästan lika mycket vatten som jordbrukssektorn. Men den siffran inkluderar inte det extra vatten som används för att producera fossila bränslen i första hand, och inte heller för att hantera kolaska avfall.

"För att generera elektricitet till nätet måste vi bryta och bränna kol, frakta och pumpa naturgas och kyla kärnkraftverk, allt med stora volymer vatten som kontinuerligt går förlorat", säger Avner Vengosh, en framstående professor i miljökvalitet vid Duke University. i Nicholas School of the Environment och medförfattare till en ny artikel som publiceras den 19 september i Science of the Total Environment .

"Men med solcellen är det en engångsförbrukning av mycket lägre volym vatten för tillverkning," sa Vengosh. "Och sedan, när den väl är installerad, kommer det inte längre någon vattenanvändning från det under de kommande 25 åren av förväntad användning."

För närvarande tillverkas mer än 70 % av världens solpaneler i Kina, så vattenförbrukningen för att generera solenergi sker utomlands.

Medförfattare Erika Weinthal, professor i miljöpolitik vid Nicholas School, sa att för att förstå de bredare vattenpåverkan från produktion av solpaneler är det viktigt att titta på hela leveranskedjan över hela världen.

"Ur föroreningssynpunkt har solceller en enorm potential för miljöskador," sa Vengosh. "Den innehåller tungmetaller, av vilka några är mycket giftiga, och därför kan de påverka den omedelbara miljön där tillverkningen sker."

Men efter det är vattenförbrukningen för solenergi noll.

Tidigare studier har försökt utvärdera mängden vattenanvändning för olika stadier av energiproduktion, vanligtvis uttryckt som volymen vatten till given energi, såsom liter eller gallon per gigajoule. I den nya studien kombinerade författarna energikällor som används för att generera elektricitet för bostadssektorn över hela det angränsande USA och översatte det till volymen vattenförbrukning i varje stat.

Efter att ha utvärderat den statliga vattenanvändningen för bostadssektorn, beräknade den nya studien den virtuella vattenanvändningen för enskilda hem i 48 stater. Dessa beräkningar uppskattar att den totala mängden vatten som förbrukas för att driva bostadssektorn över hela USA är 2,6 biljoner gallon.

Att konvertera till solel i bostäder minskar användningen av elnätet och därmed även vattenvolymen. I vissa stater, som i sydvästra USA, kan hushållens individuella vattenbesparing nå upp till 1 000 % vid installation av solel på taket.

Dessa vattenanvändningsberäkningar är en uppföljning av en nyligen publicerad bok Vengosh och Weinthal som publicerades tidigare i år om skärningspunkten mellan energi och vattenkvalitet som ger en detaljerad baslinje för vattenförbrukningen för olika fossila bränslekällor.

Under den pandemiska avstängningen hade författarna bestämt sig för att lägga till solpaneler till hemmet de delar. Medan den stora motivationen i början var att spara koldioxidutsläpp, insåg de efter ett tag att det också kan spara vatten.

"Så den här artikeln är verkligen en produkt av att vi vill avkolna vårt eget personliga liv," sa Weinthal. "Jag undervisar i global miljöpolitik, och jag undervisar om Parisavtalet, och jag försöker alltid få eleverna att koppla det som händer på mellanstatlig nivå med vad vi kan göra med våra egna former av byrå."

Idag står solceller för cirka 1,5 % av landets elförsörjning. Det motsvarar en besparing på 99 miljarder liter vatten per år, uppskattar författarna, vilket motsvarar cirka fyra dagar av Kaliforniens totala vattenanvändning. Men i takt med att solenergiprocenten växer, så kommer besparingarna också att öka.

Deras uppsats jämför också vattenförbrukningen för energi per stat, eftersom varje stat använder olika energikällor för elproduktion och har olika användningsmönster och antal hem.

Delstaterna i New England, till exempel, visar enorma vinster för att konvertera till solenergi eftersom de inte använder mycket el för luftkonditionering och de tenderar att värma sina hem med olja, inte el, sa Vengosh. Arizona och Kalifornien, delstater som har vattenbrist och många soliga dagar, skulle också vara stora vinnare.

I sin bok visade Weinthal och Vengosh att vattenanvändning bara är en del av pusslet. Förorening av vattenresurser på grund av kolbrytning, fracking och bortskaffande av kolaska minskar vattentillgången ytterligare, och därför är vattenavtrycket från utvinning av fossila bränslen mycket större än vi tror.

"Vi försökte också kvantifiera effekterna av vattenkvaliteten, som hur mycket vatten som förorenas från en händelse som oljeutsläpp eller kronisk bortskaffande av kolaska till vattenresurserna," sa Vengosh. "Så om du vet volymen av oljeutsläppet kan du översätta det till volymen vatten som förorenats och förlorats."

Det som är viktigt är att bedöma den totala kostnaden för någon teknik, sa Weinthal. "Vi måste gå mot förnybar energi, sol och vind, men när vi gör det måste vi inse att för alla former av energiinfrastruktur, även om det är förnybart, kan det tillkomma vissa kostnader när det kommer till vatten. Man måste tänk på vattenavtrycket för alla former av energiproduktion", sa hon.

Forskarna har redan riktat sin uppmärksamhet mot vattenanvändningen och miljöeffekterna av litiumbrytning, en metall som är nyckeln till nästa generations batterier. + Utforska vidare

Genom att ersätta kol med gas eller förnybara energikällor sparas miljarder liter vatten