Они обнаружили, что данное домашнее хозяйство может экономить в среднем 16 200 галлонов воды в год, устанавливая солнечные батареи на крыше. В некоторых штатах, таких как Калифорния, эта экономия может увеличиться до 53 000 галлонов, что эквивалентно 60 процентам среднего потребления воды домохозяйствами в США.

Вы не увидите экономии на счете за воду в вашем доме, но она все равно важна.

Это потому, что потребление энергии тесно связано с потреблением воды. Производство электроэнергии в США потребляет почти столько же воды, сколько сельскохозяйственный сектор. Но эта цифра не включает дополнительную воду, используемую в первую очередь для производства ископаемого топлива, а также для утилизации отходов угольной золы.

"Чтобы вырабатывать электроэнергию для сети, нам нужно добывать и сжигать уголь, проводить гидроразрыв пласта и качать природный газ, а также охлаждать атомные станции, и все это требует больших объемов воды, которая постоянно теряется", - сказал Авнер Венгош, заслуженный профессор качества окружающей среды Университета Дьюка в Школе окружающей среды Николаса и соавторавтор новой статьи, которая появится 19 сентября в Наука об общей окружающей среде.

"Однако с солнечным элементом единовременное потребление гораздо меньшего объема воды для производства", - сказал Венгош. "А затем, как только он будет установлен, из него больше не будет потребляться вода в течение следующих 25 лет ожидаемого использования".

В настоящее время более 70 процентов солнечных панелей в мире производятся в Китае, поэтому потребление воды для выработки солнечной энергии происходит за рубежом.

Соавтор исследования Эрика Вайнтал, профессор экологической политики в школе Николаса, сказала, что для понимания более широкого воздействия производства солнечных панелей на воду жизненно важно взглянуть на всю цепочку поставок по всему миру.

"С точки зрения загрязнения солнечные элементы обладают огромным потенциалом нанесения ущерба окружающей среде", - сказал Венгош. "Он содержит тяжелые металлы, некоторые из которых очень токсичны, и поэтому они могут оказать воздействие на непосредственную окружающую среду, где происходит производство".

Но после этого потребление воды солнечной системой равно нулю.

В предыдущих исследованиях предпринималась попытка оценить объем потребления воды на различных стадиях производства энергии, обычно выражаемый как объем воды для получения энергии, такой как литр или галлон на гигаджоуль. В новом исследовании авторы объединили источники энергии, которые используются для выработки электроэнергии для жилого сектора по всей территории США, и перевели это в объем потребления воды в каждом штате.

После оценки водопотребления в жилом секторе по всему штату новое исследование рассчитало виртуальное водопотребление отдельных домов в 48 штатах. Согласно этим расчетам, общее количество воды, потребляемой для питания жилого сектора по всей территории США, составляет 2,6 триллиона галлонов.

Переход на солнечную энергию в домах сокращает потребление электроэнергии из сети и, следовательно, также объем воды. В некоторых штатах, например, на юго-западе США, экономия воды в индивидуальном хозяйстве может достигать 1000 процентов при установке солнечных батарей на крыше.

Эти расчеты водопотребления являются продолжением недавней книги Венгоша и Вайнтала, опубликованной ранее в этом году, о взаимосвязи энергии и качества воды, в которой представлены подробные исходные данные для потребления воды различными источниками ископаемого топлива.

Во время отключения от пандемии авторы решили добавить солнечные панели в дом, который они делят. Хотя вначале главной мотивацией было сокращение выбросов углекислого газа, через некоторое время они поняли, что это может сэкономить и воду.

"Итак, эта статья на самом деле является результатом желания обезуглеродить нашу собственную личную жизнь", - сказал Вайнтал. "Я преподаю глобальную экологическую политику, и я рассказываю о Парижском соглашении, и я всегда пытаюсь заставить студентов связать то, что происходит на межгосударственном уровне, с тем, что мы можем сделать с помощью наших собственных форм участия".

Сегодня на фотоэлектрические солнечные элементы приходится около 1,5 процента электроснабжения страны. По оценкам авторов, это означает экономию 99 миллиардов галлонов воды в год, что эквивалентно примерно четырем дням общего потребления воды в Калифорнии. Но по мере роста доли солнечной энергии будет расти и экономия.

В их документе также сравнивается потребление воды для получения энергии по штатам, поскольку каждый штат использует разные источники энергии для производства электроэнергии и имеет разные схемы использования и количество домов.

Например, штаты Новой Англии демонстрируют огромные успехи в переходе на солнечную энергию, потому что они не используют много электроэнергии для кондиционирования воздуха и, как правило, отапливают свои дома маслом, а не электричеством, сказал Венгош. Аризона и Калифорния, штаты с дефицитом воды и большим количеством солнечных дней, также были бы в выигрыше.

В своей книге Вайнтал и Венгош показали, что использование воды - это только часть головоломки. Загрязнение водных ресурсов из-за добычи угля, гидроразрыва пласта и удаления угольной золы еще больше сокращает доступность воды, и, следовательно, водный след от добычи ископаемого топлива намного больше, чем мы думаем.

"Мы также попытались количественно оценить влияние на качество воды, например, насколько сильно вода загрязняется в результате таких событий, как разлив нефти или хроническое попадание угольной золы в водные ресурсы", - сказал Венгош. "Таким образом, если вы знаете объем разлива нефти, вы можете перевести его в объем загрязненной и потерянной воды".

По словам Вайнтала, важно оценить общую стоимость любой технологии. "Нам нужно двигаться в сторону возобновляемых источников энергии, солнечной и ветровой, но при этом мы должны признать, что для любой формы энергетической инфраструктуры, даже если это возобновляемые источники энергии, могут возникнуть некоторые затраты, когда речь заходит о воде. Нужно думать о водном следе для любой формы производства энергии", - сказала она.

Исследователи уже обратили свое внимание на использование воды и экологические последствия добычи лития - металла, который является ключевым для батарей следующего поколения.