本文最初发表在《复兴经济》上。它已被完全授权重新发布。
2010年,用于满足世界日益增长的能源需求的水量(每年5830亿立方米)超过印度强大的恒河的排放量。
这是一个有趣的统计数据,但是为什么要这么重要呢?好吧,如果世界继续前进,那么电力容量,尤其是煤炭和核能之类的耗水能源技术,以及煤炭,页岩气和焦油砂等依赖水的开采技术将迅速增长,并且据国际能源署(International Energy Agency)称,世界对水的需求将以两倍的速度增长,这给日益稀缺的水资源带来了压力。
在印度和中国等已经面临缺水压力的国家中,未来20年的电力需求将增长70%。他们的大部分水被保留用于农业和市政需求。与发展中国家中的许多其他国家一样,这两个国家都面临用水压力,而且两个国家都无法复制美国。美国有近一半的用水量被保留用于能源用途-生物燃料,煤矿开采,天然气开采和发电。
压力是如此之大,以至于IEA首次将其年度参考工作的整章《世界能源展望》专门用于水资源短缺和能源供应问题。报告说,对于中国和美国部分地区的非常规天然气开发和发电,印度日益依赖水的发电厂以及加拿大油砂生产,水将成为“日益严重的问题”。它似乎向那些希望投资能源项目的人发出警告。一般而言,除了耗水的核能外,能源类型的排放量越大,所需的水就越多。气候变化政治可能意味着对碳排放没有施加限制来限制这些技术的发展,但是自然界可能会通过获取水来施加自己的限制。而且,正如IEA指出的那样,人口激增,经济增长以及气候变化影响加剧将进一步影响能源的可靠性和成本。
这可能是IEA首次解决缺水问题及其对电力部门的影响,但是私人分析家已经仔细观察了一段时间。
9月,汇丰银行发布了一份题为《无水无电》的报告,着眼于中国面临的挑战及其电力需求,强调了一个事实,即其煤炭资源最丰富,工业化程度最高的省份面临着最严重的水资源短缺,电力容量扩展计划面临真正的限制。它指出:“水容量与计划容量增加之间不匹配。”
汇丰银行的报告说,中国约47%的煤炭储量位于缺水的省份(见图),汇丰银行认为可能没有足够的水来提取。煤炭需要水来提取,运输,加工(洗涤),储存和处置。他们认为,水资源短缺是当局减少对化石燃料依赖的另一个原因。“在没有提高发电能力的用水效率的情况下,一些发电厂可能会面临资产搁浅的风险。”
中国政府显然意识到了挑战。即将卸任的领导人胡锦涛在本周对党代会表示:“我们应该在能源生产和消费方面发起一场革命,对总能源消耗施加上限。”
IEA也采用了类似的主题。报告指出,能源效率,风能和太阳能光伏是水需求最低的能源选择(见下表),在其450种情景中(世界大胆地采取行动限制全球变暖),这些技术的部署意味着水未来几十年,使用量只会略有增长。
在照常运作和“口头服务”的情况下(政府在气候问题上做得有点而不是做得太多),用水量呈指数增长。
但是,除了关注能源效率和可再生能源(例如太阳能光伏和风能)之外,IEA的主流450情景还要求包括核电,装有CCS的发电厂和常规生物燃料在内的技术,这些技术必须考虑到高用水需求。所有这些技术都可以找到减少用水的方法,但是这样做会增加运营和资本成本,并且在某些情况下会使工厂的效率降低。利用太阳的热量(而不是煤炭)烧开水的太阳能热(或集中的太阳能)也很耗水。
汇丰银行的报告指出,山西,陕西,内蒙古和新疆这三个省占中国煤炭资源总量的74%,但仅占该国水资源的7%。这可能会限制在这些地区建设发电厂的范围,迫使将更多的煤炭运到需求中心,加剧了产能瓶颈– 2010年中国臭名昭著的110公里交通拥堵是由内蒙古运送煤炭的10,000多辆卡车造成的。这些地区的水资源短缺已经导致取消了数十个耗水量很大的煤制油项目。
在核电方面,尽管中国现有的所有工厂都使用海水进行冷却,但未来的计划包括开发内陆核电设施(其中三个将在“十二五”规划期间开始建设),这将加剧对稀缺性的竞争植物所在的水资源。
IEA指出,印度也面临着类似的问题。2010年夏季缺水,导致马哈拉施特拉邦2.3GW钱德拉布尔燃煤电厂关闭,导致全州停电。由于季风推迟,该电厂在2012年中期再次面临缺水问题,而印度北部的缺水问题有时会减少水力发电,由于发电厂的煤炭供应不足,加剧了缺电问题。
IEA指出,在美国,对水的可获得性和生产对水质的影响的担忧也可能会显着减缓页岩气生产的发展,尤其是在德克萨斯州等水资源匮乏的州。
IEA指出:“毫无疑问,水作为评估能源项目的物理,经济和环境可行性的标准越来越重要。”
原子能机构说,有多种选择可以解决这一问题:一种是对水需求最少的可再生能源技术的依赖,例如太阳能光伏和风能。另一个是提高工厂效率,另一个是部署更先进的冷却系统。(CSIRO正在研究一种技术,该技术在太阳能热电厂中使用最少的水)。
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