Open-loop, or once-through, cooling withdraws large volumes of surface water, fresh and saline, for one-time use and returns nearly all the water to the source with niewielka część ogólnej wody jest zużywana z powodu parowania. Podczas gdy chłodzenie w otwartej pętli jest energooszczędne i niskie koszty infrastruktury i eksploatacji, odprowadzana woda jest cieplejsza niż woda z otoczenia, powodując zanieczyszczenie termiczne, które może zabijać ryby i szkodzić ekosystemom wodnym. W ten sposób agencje środowiskowe regulują temperaturę zrzutu, biorąc pod uwagę zdolność odprowadzania ciepła przez część wody.

chłodzenie w obiegu zamkniętym wymaga mniej poboru wody, ponieważ woda jest recyrkulowana poprzez zastosowanie wież chłodniczych lub stawów wyparnych (które są zbiornikami przeznaczonymi do chłodzenia elektrowni). Ponieważ jednak chłodzenie odbywa się głównie poprzez odparowanie, chłodzenie w obiegu zamkniętym powoduje większe zużycie wody. Alternatywa, chłodzenie powietrzem, nie wymaga wody, ale zamiast tego chłodzi się za pomocą wentylatorów, które przenoszą powietrze nad chłodnicą podobną do tej w samochodach. Jednak wydajność elektrowni w zakresie chłodzenia powietrzem jest niższa, wyższe są początkowe koszty kapitałowe, a wymagania dotyczące nieruchomości są czasami większe, co często czyni tę opcję mniej atrakcyjną ekonomicznie, chyba że zasoby wody są ograniczone.

mimo, że elektrownie zwracają większość wody, którą wycofują, zapotrzebowanie na tak duże ilości wody w odpowiedniej temperaturze do chłodzenia wprowadza słabe punkty dla elektrowni. Jeśli dotkliwa susza lub fala upałów zmniejsza dostępność wody lub ogranicza jej skuteczność chłodzenia z powodu zahamowania transferu ciepła lub ograniczeń zanieczyszczenia termicznego, fakt, że elektrownia zużywa tak mało wody, staje się mniej ważny niż fakt, że potrzebuje wody w pierwszej kolejności.

elektrownie zbudowane ponad 50 lat temu prawie wyłącznie używały chłodzenia w otwartej pętli, które mają bardzo wysoki pobór wody. Kiedy te elektrownie były budowane, woda była postrzegana jako obfita, a przepisy dotyczące ochrony środowiska praktycznie nie istniały. W latach 60. i 70. wzrosły obawy dotyczące środowiska związane z wodą, co zapoczątkowało erę presji regulacyjnej mającej na celu zmniejszenie zużycia wody w elektrowniach.

ich kluczowym prawodawstwem była ustawa o czystej wodzie (Cwa), która według Agencji Ochrony Środowiska (EPA) „…ustanawia podstawową strukturę regulującą zrzuty zanieczyszczeń do wód Stanów Zjednoczonych i regulującą normy jakości dla wód powierzchniowych” (EPA Cwa Summary, EPA Cwa History). Federalna ustawa o kontroli zanieczyszczenia wody z 1948 roku służyła jako podstawa ram regulacyjnych, które później stały się CWA w popularnym języku w 1972 roku po znacznej reorganizacji i ekspansji. CWA upoważnia Urząd EPA do wdrażania programów kontroli zanieczyszczeń, w tym do ustanawiania norm ścieków dla przemysłu i norm jakości wody dla wód powierzchniowych.

CWA zakazało zrzutu jakichkolwiek zanieczyszczeń z punktowego źródła do wód żeglownych, co doprowadziło do utworzenia krajowego systemu eliminacji zanieczyszczeń EPA (National Pollutant Discharge Elimination System-Npdes) pozwalającego na kontrolę zrzutów. Źródła punktowe (tj. dyskretne lokalizacje, takie jak rury lub rowy wykonane przez człowieka) są regulowane przez CWA. Podczas gdy Domy na ogół nie potrzebują pozwolenia NPDES dla ich ścieków przepływa do kanalizacji lub szamba, przemysłowe, komunalne i inne obiekty muszą uzyskać pozwolenia na ich zrzutów, które trafiają do wód powierzchniowych. W ten sposób CWA reguluje zrzuty z elektrowni. Regulują również wymagania dotyczące spożycia.

elektrownie zbudowane od tego czasu prawie wyłącznie wykorzystywały projekty w zamkniętej pętli z wieżami chłodniczymi jako sposób na zaspokojenie wielu interesów środowiskowych poprzez znaczne zmniejszenie uwięzienia (ryby i organizmy wodne są wycofywane ze środowiska do elektrowni) i uderzenia (ryby i organizmy wodne są przypięte do ekranów poboru wody) dzikiej przyrody. Oznacza to, że w odpowiedzi na §316 lit.b) CWA uchwalony w 1972 r. zmniejszył się poziom wycofywania wody.

zapobiegają również sztucznemu ogrzewaniu środowiska wodnego, które jest formą zanieczyszczenia termicznego i jest regulowane przez §316(a) CWA. Konwencjonalna mądrość stwierdza, że wieże chłodnicze mają mniejszy wpływ niż systemy chłodzenia w otwartej pętli, ponieważ pobierają mniej wody, mimo że wieże chłodnicze zużywają więcej wody, jak wspomniano wcześniej.

w pierwszej dekadzie XXI wieku 43% amerykańskich elektrowni termoelektrycznych stanowiły duże elektrownie o mocy ponad 100 MW. Spośród tych dużych elektrowni 42% wykorzystywało chłodnie kominowe z recyrkulacją mokrą (tj. w obiegu zamkniętym), a 14,5% wykorzystywało zbiorniki chłodnicze. Pozostałe 43% tych dużych elektrowni używało chłodzenia jednorazowego, a prawie 1% używało chłodzenia na sucho(King et al., 2013). Większość tych zakładów z jednoprzepustowymi systemami chłodzenia została zbudowana przed uchwaleniem CWA lub została nabyta w momencie uchwalenia przepisów. Wiele z nich to również te same instalacje, które zostały zbudowane przed ścisłą kontrolą emisji. Oznacza to, że większość z nich ma dziesięciolecia i jest jednocześnie brudna i spragniona (z wyjątkiem tych, które dodały płuczki), a to, czy są one zamykane w zamian za nowsze, czystsze, szczuplejsze rośliny, pozostaje gorącą dyskusją publiczną.

idąc naprzód, nowe systemy hybrydowe i suche mogą zostać wdrożone w większym stopniu ze względu na zbliżające się wymogi regulacyjne i konkurencję o wodę. Na przykład Komisja stanu Kalifornia zaproponowała moratorium na budowę nowych elektrowni z systemami chłodzenia w otwartej pętli, co koliduje z oddzielnymi wysiłkami na rzecz zepchnięcia elektrowni do regionów przybrzeżnych, w których chłodzenie w otwartej pętli może wykorzystywać wodę morską do oszczędzania śródlądowej wody słodkiej (CASLC, 2006). Woda przybrzeżna ma większe korzyści wydajnościowe, ponieważ znajduje się w stosunkowo niższej temperaturze, co poprawia wydajność elektrowni. Jednak problemy środowiskowe związane z oceaniczną przyrodą są w bezpośrednim konflikcie z problemami środowiskowymi dotyczącymi śródlądowych zasobów słodkiej wody.

jak wspomniano wcześniej, istnieją bardziej wydajne technologie chłodzenia wodą; jednak systemy te mają wady. Systemy chłodzone na sucho pobierają i zużywają mniej niż 10% wody z systemów chłodzonych na mokro. Jednak systemy suchego chłodzenia mają wyższe koszty kapitałowe i zmniejszają ogólną wydajność instalacji, co zwiększa koszty i emisje na jednostkę wytwarzanej energii elektrycznej. Ponieważ pojemność cieplna powietrza jest o wiele niższa niż wody, trzeba przenieść znacznie więcej powietrza, aby osiągnąć takie samo chłodzenie jak w przypadku wody. Oznacza to znacznie większe obiekty do tworzenia większych powierzchni chłodniczych w systemach suchego chłodzenia, co znacznie zwiększa koszty kapitałowe. Ponadto elektrownia z suchym chłodzeniem może doświadczyć 1% utraty wydajności dla każdego wzrostu skraplacza o 1 ° F, ograniczając wytwarzanie energii w oparciu o temperatury powietrza otoczenia(Kutscher et al., 2006).

ponieważ obejmują one zarówno chłodzenie na mokro, jak i na sucho w obiegu zamkniętym, hybrydowe systemy chłodzenia na mokro i na sucho stanowią kompromis między systemami chłodzenia na mokro i na sucho. W ten sposób hybrydowe systemy chłodzenia mokro-sucho mogą zużywać niewielką ilość wody przez większą część roku, ponieważ działają głównie w trybie suchym, ale mają elastyczność pozwalającą na bardziej wydajną pracę w trybie mokrym w najgorętszych porach roku. Niestety zasoby wody są zazwyczaj mniej dostępne w okresach szczytowego zapotrzebowania. Chociaż systemy chłodzenia suchego i hybrydowego są sprawdzonymi technologiami, niskie ceny wody i wyższe prawa do wody dla Wytwórców energii zwykle uniemożliwiają im konkurencyjną ekonomicznie konstrukcję. Jednak w regionach o ograniczonym dostępie do wody, gdzie woda nie jest dostępna do chłodzenia, chłodzenie na sucho jest często jedyną alternatywą. W takich przypadkach koszty kapitału początkowego i obciążenia związane z efektywnością pasożytniczą są łatwiej uzasadnione.