‘Gevolgen van energietransitie ook berekenen voor globale watervoorraad’

Het inzetten van hernieuwbare energieën kan onverwachte gevolgen hebben voor de wereldwijde watervoorraad. Bijvoorbeeld omdat water nodig is voor koeling. Daar wordt nog veel te weinig over nagedacht, vindt prof. dr. Martina Flörke. Zij hoogleraar technische hydrologie en waterbeheer aan de Ruhruniversiteit Bochum (RUB). Zij pleit ervoor om niet alleen naar de CO₂-uitstoot te kijken, maar ook rekening te houden met andere milieu-invloeden. Het effect op de watervoorraden, bijvoorbeeld.

Met haar team heeft zij een model ontwikkeld dat de beschikbaarheid van en de vraag naar water wereldwijd kan berekenen. Dat model, “WaterGAP3” genaamd, verdeelt de landmassa van de aarde in 2,2 miljoen rastercellen. Aan de evenaar komt dit overeen met een celgrootte van negen bij negen vierkante kilometer. Voor elke landcel voerden de onderzoekers fysiografische en meteorologische gegevens in het model in, zoals bodembedekking, bodemsamenstelling, dagelijkse neerslag, temperatuur en zonnestraling. Op basis hiervan simuleert het algoritme de terrestrische watercyclus. Hoeveel neerslag in elke cel in de bodem sijpelt en verdampt. En hoeveel water dan beschikbaar is als directe en grondwaterafvloeiing in rivieren en watervoerende lagen. De simulatie kan teruggaan tot de pre-industriële tijd en vooruitkijken tot het jaar 2300.

Voorspelling tot het jaar 2040

Zo berekende de groep de beschikbaarheid van water wereldwijd, waarbij alleen rekening werd gehouden met hernieuwbare watervoorraden, d.w.z. niet met fossiele diepe watervoerende lagen. Vervolgens heeft het team de beschikbaarheid van water afgezet tegen de geplande wateronttrekkingen. Daartoe hebben zij ook 48.000 locaties van energieopwekkingscentrales en hun waterverbruik opgenomen. Om een voorspelling te kunnen maken voor het jaar 2040, baseerden de onderzoekers zich op vier toekomstscenario’s die Greenpeace en het Internationaal Energieagentschap hadden opgesteld. Deze scenario’s, die in 2014 en 2015 zijn gepresenteerd, beschrijven hoe de energiemix zich in de toekomst zou kunnen ontwikkelen.

Eén scenario beschrijft bijvoorbeeld welke vormen van energie het mogelijk zouden maken de opwarming van de aarde tot twee graden Celsius te beperken en leunt zwaar op fotovoltaïsche energie, zonne-energiecentrales, energieopwekking uit biomassa, wind en waterkracht. De onderzoekers reproduceerden deze energiemix van de vier scenario’s in hun model. Daarbij gingen zij ervan uit dat in de toekomst meer elektriciteit met deze methode zal worden opgewekt op locaties die nu bijvoorbeeld al energie produceren met behulp van fotovoltaïsche cellen.

Ook interessant: App regelt irrigatie voor een zo zuinig mogelijk gebruik van water

“We kunnen natuurlijk niet weten op welke locaties in de toekomst meer zonnepanelen zullen worden gebouwd. We kunnen derhalve in ons model alleen werken met de momenteel bestaande locaties. Ook al is dat zeker een zwak punt, omdat in de toekomst ook op andere locaties zal worden geproduceerd”, legt Martina Flörke uit. De kern van de berekeningen wordt hierdoor echter niet beïnvloed.

Op maximaal 42 procent van de locaties is een tekort te verwachten, omdat daar in de toekomst meer water nodig zal zijn dan er beschikbaar is. “En dan wordt nog geen rekening gehouden met het feit dat de vraag naar water in deze regio’s ook om andere redenen kan toenemen. Bijvoorbeeld omdat de velden vaker moeten worden geïrrigeerd als gevolg van de effecten van de klimaatverandering”, voegt de wetenschapper eraan toe.

Extreme droogte in het Middellandse-Zeegebied

Watertekorten zijn vooral te verwachten in het westen van Amerika, in het Midden-Oosten en het noorden van Afrika, in Zuid-Europa en op bepaalde plaatsen in het zuiden en oosten van China en India. “Vooral in het Middellandse-Zeegebied is het zeer waarschijnlijk dat droogte-extremen vaker zullen voorkomen”, zegt Flörke. Daarom moeten sommige locaties die momenteel voor energieproductie worden gebruikt, fundamenteel ter discussie worden gesteld.

“De modelanalyse laat ons duidelijk zien dat het absoluut niet gunstig zou zijn om de energieproductie op de huidige locaties uit te breiden”, concludeert de onderzoeker uit Bochum. Daarnaast zijn efficiëntere technologieën, opslagmogelijkheden voor water en energie en alternatieven voor het gebruik van zoet water, bijvoorbeeld behandeld afvalwater, nodig.

Lees ook het uitgebreide artikel hierover in het wetenschappelijk tijdschrift Rub­in.

Foto: Martina Flörke en haar team berekenen de beschikbaarheid van water wereldwijd met behulp van het WaterGAP3-model.