Перспективы роста возобновляемого опреснения в странах Персидского залива

Во всем мире более 2 миллиардов человек живут в районах, испытывающих острый дефицит или нехватку воды. С 1900 года темпы роста водопотребления более чем в два раза превышают темпы роста населения во всем мире. Настоящее и будущее наличие достаточных запасов пресной воды по всему миру находится под угрозой, а дефицит поверхностных и подземных водных ресурсов еще больше усугубит нынешнюю ситуацию с нехваткой воды.

По данным на 2019 год, 17 стран мира испытывают чрезвычайно высокий уровень базового водного стресса. 12 из 17 стран находятся в регионе Ближнего Востока и Северной Африки (MENA); Катар возглавляет список 17 стран, Кувейт занимает 7^е место, а Саудовская Аравия — 8^е. Три другие страны Персидского залива — Объединенные Арабские Эмираты, Бахрейн и Оман — также попали в этот список. Ожидается, что в ближайшие 10 лет ситуация будет только ухудшаться, поскольку страны ССАГПЗ продвигаются по пути диверсификации экономики. В связи с этим поиск надежного альтернативного источника водоснабжения и удовлетворение растущих потребностей является насущной необходимостью.

Десалинизация является глобально предпочтительной для устранения разрыва между спросом и предложением

В условиях ограниченного наличия пригодной для использования воды как природного ресурса, технологии опреснения и повторного использования воды все чаще становятся основными решениями для решения проблемы нехватки воды. В рамках этих решений технологии опреснения воды получили широкое признание, о чем свидетельствует степень их внедрения. За последние 10 лет прирост мощностей по опреснению воды составлял в среднем 8 % в год и достиг 97,4 млн куб. м в сутки по всему миру (2018 год).

В настоящее время из 19 744 опреснительных установок примерно 16 000 находятся в эксплуатации и производят около 93 млн куб. м в день пресной воды, которую могут потреблять более 300 млн человек по всему миру. Ожидается, что к 2030 году мировые мощности по опреснению воды удвоятся и превысят 200 миллионов кубических метров в день.

Технология опреснения воды приобрела статус предпочтительной, поскольку позволяет странам использовать нетрадиционные водные ресурсы для обеспечения пресной водой в больших объемах и с высокой эффективностью. Многие города с высокой концентрацией населения расположены вблизи береговых линий и имеют неограниченный доступ к океанской воде, что является одним из факторов, способствующих росту внедрения технологии опреснения.

Опреснение воды удовлетворяет около 50% спроса на воду в странах Персидского залива

Опреснение воды является источником воды в засушливых районах, таких как MENA, и на этот регион приходится 47% от общей мировой установленной мощности. ССАГПЗ находится в процессе переключения передач, чтобы быстро изменить свой путь экономического роста на устойчивый. Пресной воды в регионе традиционно не хватало, и ситуация еще больше усугубляется быстрым экономическим развитием, ростом населения, урбанизацией, скудными осадками, высокой скоростью испарения и недостаточностью возобновляемых водных ресурсов. Эти факторы стимулировали рост опреснения воды в странах Персидского залива.

В мире существует множество технологий термического опреснения. Из них в 2000-х годах в странах Персидского залива предпочтение отдавалось многоступенчатой технологии (MSF) благодаря ее эффективности при работе с водой с высоким уровнем минерализации. Термические технологии опреснения потребляют большое количество тепловой и электрической энергии, и субсидирование стоимости энергии способствовало росту технологии MSF в странах Персидского залива.

Однако опреснение не обходится без проблем. Процесс опреснения потребляет значительно больше энергии, чем традиционные технологии водоподготовки и повторного использования воды. В результате рост числа опреснительных установок в странах Персидского залива оказывает серьезное влияние на энергетические ресурсы, создавая водно-энергетический комплекс.

Заметный переход от термического к мембранному опреснению в странах Персидского залива за последнее десятилетие

В первые годы мембранное опреснение в странах Персидского залива было сопряжено с высокими затратами на капитальные вложения. Доказанная надежность тепловых технологий и опыт, накопленный при разработке и эксплуатации крупных тепловых установок, также препятствовали проникновению мембранного опреснения. Однако инновации в области предварительной обработки, конструкции фильтров и рекуперации энергии позволили снизить высокие затраты на предварительную обработку и энергопотребление.

Эти разработки в сочетании с повышением эффективности эксплуатации привели к снижению стоимости опреснения воды с помощью мембранной технологии. Эти факторы привели к росту числа опреснительных систем обратного осмоса в странах Персидского залива.

В результате, если в 2000-2009 годах на долю тепловых технологий приходилось 60 % от общего объема опреснительных мощностей в странах ССАГПЗ, то к концу 2016 года их доля постепенно сократилась до 18 %. Из 61 установки, находящейся в стадии строительства и планирования с 2016 года, только 1 проект разрабатывается с использованием технологии многоэффективной дистилляции (MED) в странах Персидского залива.

Переход от термических технологий к мембранным обеспечивает значительную экономию энергии, потребляя около 5 % от общего объема энергии по сравнению с термическими технологиями. Несмотря на то, что этот очевидный технологический сдвиг приведет к экономии энергии, прогнозируется рост спроса на энергию, пропорциональный высокому росту опреснительных установок в странах Персидского залива.

Рост спроса на энергию в странах Персидского залива может привести к возникновению проблем, связанных с распределением ресурсов, отсутствием энергетической безопасности и ограничением экономического роста. Исходя из этого, страны ССАГПЗ разработали политику, направленную на управление спросом на энергию и инвестиции в технологии возобновляемых источников энергии. Поскольку опреснение воды будет основным источником водоснабжения, несмотря на такие устойчивые меры, как рециркуляция и повторное использование сточных вод, меры по повышению энергоэффективности и использование возобновляемых источников энергии для опреснения, это крайне необходимо.

Солнечное опреснение предпочтительнее благодаря своей надежности и экономичности

Для повышения энергоэффективности опреснение можно сочетать с возобновляемыми источниками, такими как солнце, ветер и т. д.

Солнечная энергия набирает популярность благодаря ее широкой доступности, а также равномерному распределению по всему региону. Недавний успех пилотной программы компании Masdar по опреснению воды из возобновляемых источников в Гантуте, как ожидается, ускорит коммерциализацию коммунальных/крупномасштабных проектов. Пилотный проект в Гантуте за 4 года реализации программы достиг повышения энергоэффективности до 75% по сравнению с тепловыми технологиями опреснения в ОАЭ. Основной проблемой коммерциализации крупномасштабных установок сегодня является снижение зависимости от электросети в качестве резервного источника энергии при недостатке солнечной энергии.

В странах Персидского залива растет число проектов по опреснению воды с использованием возобновляемых источников. В 2018 году Экономический город короля Абдаллы (KAEC) заключил контракт на создание опреснительной установки на основе солнечной энергии мощностью 30 000 куб. м в сутки с возможностью расширения до 60 000 куб. м в сутки. Кувейтский институт научных исследований в начале 2019 года заявил о планах по запуску опреснительных установок на солнечной энергии на севере Кувейтского залива. Управление электроэнергетики и водоснабжения Дубая (DEWA) в Объединенных Арабских Эмиратах поставило цель сэкономить к 2030 году около 13 миллиардов долларов США за счет питания опреснительных установок солнечной энергией.

Успех пилотных солнечных опреснительных установок, как ожидается, ознаменует рост крупномасштабных опреснительных установок на основе возобновляемых источников энергии. Использование возобновляемых источников энергии для опреснения выглядит многообещающе и позволит снизить зависимость от ископаемого топлива и сократить выбросы углекислого газа. Если будет доказана успешность использования крупных мощностей, регион Персидского залива станет законодателем мод в области опреснения на основе возобновляемых источников энергии и может превысить глобальную цель по созданию 20% новых установок на основе возобновляемых источников энергии в период с 2020 по 2025 год.