美國能源部曾以我們的研究成果為基礎，向美國國會提交了一份闡述能源與水資源之間依賴性的報告。在研究報告形成過程中，我們重點探討了美國自2004 年至2007 年期間，很多電廠或生物燃料精煉廠因該地區水供應不足而不能獲得生產許可證的實例。此后，我們還見證了得克薩斯州和美國西南、東南和東北地區出現的旱情，導致大量的燃煤發電廠和核電站因供水不足或水溫過高導致冷卻能力下降而減產或停產的事例。自2005 年以來，由于供水不足和熱浪導致的高水溫，法國已被迫在三個不同年份中分別將核電站和水電站的發電量削減了20%。2013 年2 月，印度一家裝機容量為1130 MW 的熱電廠因馬拉特瓦達地區嚴重缺水而關閉。在過去幾十年里，南非已有許多電廠為應對水供應不足問題而轉為干式冷卻。同時，經常性和長期的干旱也在威脅著許多國家的水電裝機容量，例如斯里蘭卡、 中國和巴西。在未來40 年中，隨著一些新興經濟體面臨能源需求翻倍，這些問題將更加嚴重。

推動能源和水資源邁向可持續發展的未來

許多機構已經著手研究，并為解決這些日益受到關注的問題而開展富有意義的對話，以避免這些新型能源過于依賴水資源。例如，桑迪亞國家實驗室在美國舉辦了一系列全國討論會，目的是確定研究領域和創新方案，以減少能源領域的淡水用量和提高水資源的可用性。自此以后，美國國家科學基金會、美國審計總署、美國國家研究委員會、美國電力研究院、美國能源部等其他許多團體，以及約翰遜基金會等非營利機構，均已研究出創新方法來幫助解決這些問題。在國際上，聯合國、世界銀行、世界可持續發展委員會和加拿大研究所也紛紛開展各項工作，幫助研發和實施能源發展領域創新的低水密集型技術或方法。經過觀察，大部分想法可歸入以下四大類別。

減少電力和交通運輸燃料的淡水用量

現有的許多方法都有助于減少發電所需的淡水用量。但是，像干式冷卻和混合式冷卻這樣的技術，以及用水量低的可再生能源技術等，都還存在必須加以改善的成本或斷續問題。由于幾乎所有新的替代交通運輸燃料都會增加用水量，如果要大規模生產這些燃料，就必須在種植、采礦、加工或精煉過程中采用耗水量更少的技術方法。

開發更易于使用非傳統水資源的材料和水處理技術

隨著淡水供應日益緊缺，需要進行廢水回用和非傳統的水資源利用，包括海水、苦咸地下水和采出水。能夠以很低的能源投入來滿足新興水質要求的水處理新技術日趨重要。這些新技術能夠減少水處理和泵送所需的能源消耗，同時加速在冷卻以及液壓壓裂等能源使用領域對非傳統水資源的利用。

改進水質評價及能源和水資源系統分析和決策工具

缺乏耗水量數據也加劇了可用水資源的不確定性。我們需要改進水資源的利用和消耗數據收集，以便更好地進行水資源監控。同時，決策支持工具和系統分析方法也需要加以改進，以便幫助社區和地區更好地理解和配合實施，形成能夠最大限度降低淡水需求量和用量的可持續發展解決方案。此外，還需要建立地區氣候變化模型，從而更好地預測氣候變化在地區或流域層面對降水量和蒸發蒸騰等方面的影響。這些都將有助于我們充分了解水資源的可用性，并為改進水資源管理提供支持。

增加整合能源和水資源基礎設施規劃的機會

目前，水資源和能源的基礎設施往往是分開管理的。將能源和水資源基礎設施予以整合或設在同一位置并實施綜合規劃，可帶來潛在的經濟效益。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生的廢水，從而減少能源和淡水資源的使用。

在私營領域，許多企業和社會機構已開始利用自身的人才和資源解決這些問題。例如，美國電力研究協會(EPRI) 及其下屬電力公司已著手研究新的低耗水型冷卻技術，并幫助美國東南部的一家電廠建立了耗資1600 萬美元的大型測試設施，用于測試創新的低耗水型冷卻技術。所收集的數據亦與歐洲的電力公司共享。煤炭生產企業也在積極探索替代水源——例如海水淡化，并使用礦井水來減少淡水用量。在石油和天然氣領域，加拿大和美國的企業均已開始通過在油砂和液壓壓裂中使用苦咸水和中水回用的方法，來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量。這些例子進一步有力地說明，我們需要社會各界的的廣泛關注，通過綜合考慮水足跡等環境指標，實現均衡利用自然資源和財政資源，以幫助推動和實現可持續發展的能源未來。

作者簡介：美國桑迪亞國家實驗室杰出研究員