美國(guó)能源部曾以我們的研究成果為基礎(chǔ)，向美國(guó)國(guó)會(huì)提交了一份闡述能源與水資源之間依賴(lài)性的報(bào)告。在研究報(bào)告形成過(guò)程中，我們重點(diǎn)探討了美國(guó)自2004 年至2007 年期間，很多電廠或生物燃料精煉廠因該地區(qū)水供應(yīng)不足而不能獲得生產(chǎn)許可證的實(shí)例。此后，我們還見(jiàn)證了得克薩斯州和美國(guó)西南、東南和東北地區(qū)出現(xiàn)的旱情，導(dǎo)致大量的燃煤發(fā)電廠和核電站因供水不足或水溫過(guò)高導(dǎo)致冷卻能力下降而減產(chǎn)或停產(chǎn)的事例。自2005 年以來(lái)，由于供水不足和熱浪導(dǎo)致的高水溫，法國(guó)已被迫在三個(gè)不同年份中分別將核電站和水電站的發(fā)電量削減了20%。2013 年2 月，印度一家裝機(jī)容量為1130 MW 的熱電廠因馬拉特瓦達(dá)地區(qū)嚴(yán)重缺水而關(guān)閉。在過(guò)去幾十年里，南非已有許多電廠為應(yīng)對(duì)水供應(yīng)不足問(wèn)題而轉(zhuǎn)為干式冷卻。同時(shí)，經(jīng)常性和長(zhǎng)期的干旱也在威脅著許多國(guó)家的水電裝機(jī)容量，例如斯里蘭卡、 中國(guó)和巴西。在未來(lái)40 年中，隨著一些新興經(jīng)濟(jì)體面臨能源需求翻倍，這些問(wèn)題將更加嚴(yán)重。

推動(dòng)能源和水資源邁向可持續(xù)發(fā)展的未來(lái)

許多機(jī)構(gòu)已經(jīng)著手研究，并為解決這些日益受到關(guān)注的問(wèn)題而開(kāi)展富有意義的對(duì)話(huà)，以避免這些新型能源過(guò)于依賴(lài)水資源。例如，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在美國(guó)舉辦了一系列全國(guó)討論會(huì)，目的是確定研究領(lǐng)域和創(chuàng)新方案，以減少能源領(lǐng)域的淡水用量和提高水資源的可用性。自此以后，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、美國(guó)審計(jì)總署、美國(guó)國(guó)家研究委員會(huì)、美國(guó)電力研究院、美國(guó)能源部等其他許多團(tuán)體，以及約翰遜基金會(huì)等非營(yíng)利機(jī)構(gòu)，均已研究出創(chuàng)新方法來(lái)幫助解決這些問(wèn)題。在國(guó)際上，聯(lián)合國(guó)、世界銀行、世界可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)和加拿大研究所也紛紛開(kāi)展各項(xiàng)工作，幫助研發(fā)和實(shí)施能源發(fā)展領(lǐng)域創(chuàng)新的低水密集型技術(shù)或方法。經(jīng)過(guò)觀察，大部分想法可歸入以下四大類(lèi)別。

減少電力和交通運(yùn)輸燃料的淡水用量

現(xiàn)有的許多方法都有助于減少發(fā)電所需的淡水用量。但是，像干式冷卻和混合式冷卻這樣的技術(shù)，以及用水量低的可再生能源技術(shù)等，都還存在必須加以改善的成本或斷續(xù)問(wèn)題。由于幾乎所有新的替代交通運(yùn)輸燃料都會(huì)增加用水量，如果要大規(guī)模生產(chǎn)這些燃料，就必須在種植、采礦、加工或精煉過(guò)程中采用耗水量更少的技術(shù)方法。

開(kāi)發(fā)更易于使用非傳統(tǒng)水資源的材料和水處理技術(shù)

隨著淡水供應(yīng)日益緊缺，需要進(jìn)行廢水回用和非傳統(tǒng)的水資源利用，包括海水、苦咸地下水和采出水。能夠以很低的能源投入來(lái)滿(mǎn)足新興水質(zhì)要求的水處理新技術(shù)日趨重要。這些新技術(shù)能夠減少水處理和泵送所需的能源消耗，同時(shí)加速在冷卻以及液壓壓裂等能源使用領(lǐng)域?qū)Ψ莻鹘y(tǒng)水資源的利用。

改進(jìn)水質(zhì)評(píng)價(jià)及能源和水資源系統(tǒng)分析和決策工具

缺乏耗水量數(shù)據(jù)也加劇了可用水資源的不確定性。我們需要改進(jìn)水資源的利用和消耗數(shù)據(jù)收集，以便更好地進(jìn)行水資源監(jiān)控。同時(shí)，決策支持工具和系統(tǒng)分析方法也需要加以改進(jìn)，以便幫助社區(qū)和地區(qū)更好地理解和配合實(shí)施，形成能夠最大限度降低淡水需求量和用量的可持續(xù)發(fā)展解決方案。此外，還需要建立地區(qū)氣候變化模型，從而更好地預(yù)測(cè)氣候變化在地區(qū)或流域?qū)用鎸?duì)降水量和蒸發(fā)蒸騰等方面的影響。這些都將有助于我們充分了解水資源的可用性，并為改進(jìn)水資源管理提供支持。

增加整合能源和水資源基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃的機(jī)會(huì)

目前，水資源和能源的基礎(chǔ)設(shè)施往往是分開(kāi)管理的。將能源和水資源基礎(chǔ)設(shè)施予以整合或設(shè)在同一位置并實(shí)施綜合規(guī)劃，可帶來(lái)潛在的經(jīng)濟(jì)效益。此外，還可以更好地利用電廠或精煉廠的余熱和水處理廠產(chǎn)生的廢水，從而減少能源和淡水資源的使用。

在私營(yíng)領(lǐng)域，許多企業(yè)和社會(huì)機(jī)構(gòu)已開(kāi)始利用自身的人才和資源解決這些問(wèn)題。例如，美國(guó)電力研究協(xié)會(huì)(EPRI) 及其下屬電力公司已著手研究新的低耗水型冷卻技術(shù)，并幫助美國(guó)東南部的一家電廠建立了耗資1600 萬(wàn)美元的大型測(cè)試設(shè)施，用于測(cè)試創(chuàng)新的低耗水型冷卻技術(shù)。所收集的數(shù)據(jù)亦與歐洲的電力公司共享。煤炭生產(chǎn)企業(yè)也在積極探索替代水源——例如海水淡化，并使用礦井水來(lái)減少淡水用量。在石油和天然氣領(lǐng)域，加拿大和美國(guó)的企業(yè)均已開(kāi)始通過(guò)在油砂和液壓壓裂中使用苦咸水和中水回用的方法，來(lái)最大限度減少淡水用量和廢水處理。這些努力已在顯著減少淡水用量的情況下提高了燃料產(chǎn)量。這些例子進(jìn)一步有力地說(shuō)明，我們需要社會(huì)各界的的廣泛關(guān)注，通過(guò)綜合考慮水足跡等環(huán)境指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)均衡利用自然資源和財(cái)政資源，以幫助推動(dòng)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的能源未來(lái)。

作者簡(jiǎn)介：美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室杰出研究員