中美兩國均麵臨著水資源、能源、糧食三者之間的衝突
2014-04-18 18:56:42
admin
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據東方財富網2014年1月7日訊 日漸稀缺的淡水資源、變化不定的糧食供給和日益旺盛的能源需求,這三者的相互衝突正擾亂著世界經濟格局、政府運作以及環境健康。
水資源、糧食、能源三者之間的關係非常複雜。與食物和能源不同,我們無法輕而易舉地創造淡水資源。同時,糧食生產需要水和能源,水和能源又日漸相互依賴。這是因為,幾乎任何一種形式的能源生產都需要水,其中煤炭是需水*多的——從供應鏈上遊的煤炭開采和洗滌,到下遊的發電廠冷卻和煤灰控製。如果控製不好,煤炭發電廠的排放物不僅會汙染空氣、導致酸雨,還會破壞水生態係統。相反,水資源利用的每個步驟都需要能源,為抽水、運水、水處理和水循環設備提供動力。
雖然能源與水資源之間關係密切,但是大多數國家都無法協調兩種資源的政策管理以及數據采集。結果,水資源和能源的發展瓶頸頻現。
美國伍德羅威爾遜國際學者中心的中國環境論壇和密歇根州的藍圈組織合作,力圖理解中美兩國各自土地上水資源和能源密不可分、錯綜複雜的關係。中美是世界上*大的能源生產國和消費國,而且,兩國的“資源足跡”和“能源足跡”都在不斷增長。
水在能源生產中的價值
在水資源-能源-糧食三者的關係鏈條中,*核心的是水資源。
中國的淡水資源儲量位列世界第五,但人均淡水資源隻有世界平均水平的四分之一。中國的農業用水、能源用水、城市和工業用水都在急劇增加,加上幹旱氣候的影響,中國的水資源儲量正不斷下降。中國水利部2013年3月發布的報告顯示,過去60年間,全國有23000條河流已經幹涸。
中國的能源生產和糧食生產高度依賴水資源。但是,中國大部分水資源分布在多雨的南方地區,而煤炭和穀物生產地集中在幹旱的北方。例如,內蒙古占全國煤炭產量的26%,水資源隻占全國的1.6%。這種地理空間上的錯配,是中國水資源短缺的核心問題之一。中國20%的水資源用於煤炭發電,另外65%用於農業。
在美國,核電站和燃煤電廠的取水量超過全美40%的淡水資源。2007年,在喬治亞州、阿拉巴馬州、佛羅裏達州的嚴重幹旱,幾乎導致20座核電站和煤電站停止運營。
中國城市的霧霾日益加重,天然氣、頁岩氣和合成天然氣的開發日漸緊迫。2013年9月,中國政府發布《大氣汙染防治行動計劃》,呼籲增加煤製合成天然氣的使用。合成天然氣可能會減少空氣汙染,但是其生產過程卻要消耗大量的水資源。
為減少中國對煤炭的嚴重依賴,頁岩氣被寄予厚望。中國擁有全球可開采頁岩氣儲量的19%。但是,四川盆地和新疆塔裏木盆地的頁岩氣開發卻可能嚴重破壞當地的水資源。對於頁岩氣水壓致裂法的整體趨勢,桑迪亞國家實驗室的文森特·蒂德韋爾表示,打一口頁岩氣井大概需要2百萬至5百萬加侖水,而每一區塊裏大概都會有上千口井。在美國,頁岩氣開發導致的水汙染引人擔憂。例如,在特拉華州的河穀盆地,當地居民對飲用水安全和土地退化的擔憂直接導致當地的頁岩氣開發項目擱置。美國聯邦和州政府已經開始立法監管頁岩氣開發對水資源的破壞問題。同樣,中國在大規模開發頁岩氣之前,也亟需製定類似的法律法規。
水資源利用中的能源投入
中國對水生產過程中的能源利用研究較少,而中央近幾年落實的南水北調工程以及海水淡化工程卻恰恰是以電取水的*好例證。
據我們了解,中國並未公布南水北調工程中有關抽水、水處理和運輸水等能源消耗的統計數據。但是,僅僅承擔該工程東線的水處理負荷就需要建造426個汙水處理廠,占東線工程50億美元投資額的44%。這突出說明了汙水處理過程中的能源消耗問題。汙水處理的電費開支也成為中國地方政府財政支出的重要方麵。
與一些中東國家類似,海水淡化是中國走出水資源困境的另一個關鍵戰略。*近,中國在海水淡化方麵也投入了大量資金,並計劃在2015年前將海水淡化能力提升三倍。但中國是否有足夠的電力支持海水淡化將是一個巨大的問號。
在美國,13%的能源消耗是用於水的轉移、處理和淡化。加利福尼亞州的水係統用電*多,消耗了加州19%的電力,其中的用電大戶是加利福尼亞州水利工程。這一綿延200公裏的調水工程每年將74億立方米的水從北方運輸至南方,以供應洛杉磯的城市用水,並且在雨量很少時保證農業用水。這是世界上規模*大的運水工程,消耗了整個州2%-3%的電力資源。有意思的是,在加州,海水淡化可能比調水更便宜。
太平洋研究所的海瑟·庫利認為,雖然大量能源被利用在水資源運輸上,但在家庭、工業和商業中,80%-90%的能源是用在對水的加熱、抽取和處理上。她解釋,打開一個水龍頭五分鍾消耗的能源,相當於一個60瓦燈泡亮14個小時。所以,需求側管理可以讓美國各州在減少水資源的能源投入中事半功倍。以成本效益分析來對比水資源節約以及調水、海水淡化的基礎建設投資可以成為中美兩國學者未來合作的重要方向。
糧食生產過程中的能源和水資源投入
中國需要在2030年前增加30%的糧食產量,才能保證全國人民的溫飽。為此,中國需要使用更多的能源抽取地下水或地表水,以滿足農業灌溉。目前,中國是世界上灌溉用水第二大消費國,位列印度之後、美國之前。農業用水占全國總用水量的62%.
由於工業化和城鎮化的快速發展,中國農業的用水比例由1949年的87%下降到2009年的62%。農民依靠地下水維持農業灌溉,1950年以來,中國地下水資源開采激增。從1978年到2003年,中國地下水井數量翻倍。在河北中部和南部平原地區的地下水不合理開采已導致地下水位平均下降7.4米。隨著地下水資源日益匱乏,農民需要消耗更多的能源,才能從更深的含水層中取水。
理順水資源、能源、糧食的關係
將水資源、能源、糧食三者統籌結合,似乎給中國未來的發展蒙上一層陰影。但隻要提高水資源利用效率,大力提倡節約能源,這種聯係也意味著發展機會。我們建議,有兩個問題需要優先解決:
加強對水資源和能源的需求側管理。在水資源和能源的供應端,中國投入了大量的資金和技術。但加強資源需求側的管理,強調節約,減少消費,將會事半功倍。大力宣傳能源節約理念,提高公眾在這方麵的認知度,將是非常有效的管理方式。中國政府應製定相應的節約標準和行動準則,激勵節水節能。
在美國,加利福尼亞州對住宅、工業和商業等領域的洗浴噴頭、馬桶和其他電器等規定了*大水流量;用滾筒洗衣機替代波輪洗衣機,也能節約大量生活用水。
實施水資源與能源的綜合管理。從2006年開始,美國能源部的聖地亞國家實驗室建立了一個研究聯盟,以研究並起草全國性的水資源—能源路線圖。能源部提出,未來能源領域的政策、規定和投資都需考慮水資源因素。德克薩斯電力持續委員會(ERCOT)管理著2300萬德州人的供電,他們把負責能源生產和水資源管理的有關部門和企業召集起來,通過統籌該州西部地區1200個分水嶺,共同研究決定在何處建設新的發電站。中國政策製定者也應考慮類似的跨部門合作。
隨著城鎮化的發展,城市人口相應增加,對水、能源和糧食的需求與日俱增。實施正確的政策,為城市基礎設施和水資源—能源的綜合管理打下牢固基礎將至關重要。雖然挑戰巨大,但是中國政府可以借鑒美國在水資源—能源綜合發展中的經驗和教訓,要勇於承擔風險,進行技術革新,製定新政策,以適應迅速變化的國情。