美国能源部曾以我们的研究成果为基础，向美国国会提交了一份阐述能源与水资源之间依赖性的报告。在研究报告形成过程中，我们重点探讨了美国自2004 年至2007 年期间，很多电厂或生物燃料精炼厂因该地区水供应不足而不能获得生产许可证的实例。此后，我们还见证了得克萨斯州和美国西南、东南和东北地区出现的旱情，导致大量的燃煤发电厂和核电站因供水不足或水温过高导致冷却能力下降而减产或停产的事例。自2005 年以来，由于供水不足和热浪导致的高水温，法国已被迫在三个不同年份中分别将核电站和水电站的发电量削减了20%。2013 年2 月，印度一家装机容量为1130 MW 的热电厂因马拉特瓦达地区严重缺水而关闭。在过去几十年里，南非已有许多电厂为应对水供应不足问题而转为干式冷却。同时，经常性和长期的干旱也在威胁着许多国家的水电装机容量，例如斯里兰卡、 中国和巴西。在未来40 年中，随着一些新兴经济体面临能源需求翻倍，这些问题将更加严重。

推动能源和水资源迈向可持续发展的未来

许多机构已经着手研究，并为解决这些日益受到关注的问题而开展富有意义的对话，以避免这些新型能源过于依赖水资源。例如，桑迪亚国家实验室在美国举办了一系列全国讨论会，目的是确定研究领域和创新方案，以减少能源领域的淡水用量和提高水资源的可用性。自此以后，美国国家科学基金会、美国审计总署、美国国家研究委员会、美国电力研究院、美国能源部等其他许多团体，以及约翰逊基金会等非营利机构，均已研究出创新方法来帮助解决这些问题。在国际上，联合国、世界银行、世界可持续发展委员会和加拿大研究所也纷纷开展各项工作，帮助研发和实施能源发展领域创新的低水密集型技术或方法。经过观察，大部分想法可归入以下四大类别。

减少电力和交通运输燃料的淡水用量

现有的许多方法都有助于减少发电所需的淡水用量。但是，像干式冷却和混合式冷却这样的技术，以及用水量低的可再生能源技术等，都还存在必须加以改善的成本或断续问题。由于几乎所有新的替代交通运输燃料都会增加用水量，如果要大规模生产这些燃料，就必须在种植、采矿、加工或精炼过程中采用耗水量更少的技术方法。

开发更易于使用非传统水资源的材料和水处理技术

随着淡水供应日益紧缺，需要进行废水回用和非传统的水资源利用，包括海水、苦咸地下水和采出水。能够以很低的能源投入来满足新兴水质要求的水处理新技术日趋重要。这些新技术能够减少水处理和泵送所需的能源消耗，同时加速在冷却以及液压压裂等能源使用领域对非传统水资源的利用。

改进水质评价及能源和水资源系统分析和决策工具

缺乏耗水量数据也加剧了可用水资源的不确定性。我们需要改进水资源的利用和消耗数据收集，以便更好地进行水资源监控。同时，决策支持工具和系统分析方法也需要加以改进，以便帮助社区和地区更好地理解和配合实施，形成能够最大限度降低淡水需求量和用量的可持续发展解决方案。此外，还需要建立地区气候变化模型，从而更好地预测气候变化在地区或流域层面对降水量和蒸发蒸腾等方面的影响。这些都将有助于我们充分了解水资源的可用性，并为改进水资源管理提供支持。

增加整合能源和水资源基础设施规划的机会

目前，水资源和能源的基础设施往往是分开管理的。将能源和水资源基础设施予以整合或设在同一位置并实施综合规划，可带来潜在的经济效益。此外，还可以更好地利用电厂或精炼厂的余热和水处理厂产生的废水，从而减少能源和淡水资源的使用。

在私营领域，许多企业和社会机构已开始利用自身的人才和资源解决这些问题。例如，美国电力研究协会(EPRI) 及其下属电力公司已着手研究新的低耗水型冷却技术，并帮助美国东南部的一家电厂建立了耗资1600 万美元的大型测试设施，用于测试创新的低耗水型冷却技术。所收集的数据亦与欧洲的电力公司共享。煤炭生产企业也在积极探索替代水源——例如海水淡化，并使用矿井水来减少淡水用量。在石油和天然气领域，加拿大和美国的企业均已开始通过在油砂和液压压裂中使用苦咸水和中水回用的方法，来最大限度减少淡水用量和废水处理。这些努力已在显著减少淡水用量的情况下提高了燃料产量。这些例子进一步有力地说明，我们需要社会各界的的广泛关注，通过综合考虑水足迹等环境指标，实现均衡利用自然资源和财政资源，以帮助推动和实现可持续发展的能源未来。

作者简介：美国桑迪亚国家实验室杰出研究员