Phát triển Năng lượng Toàn cầu và Tình trạng Khát nước do Biến đổi Khí hậu - Giới hạn Vật lý, Hạn chế Ngành và Các Tính Toán Chính sách
Tóm tắt
Tăng trưởng nhanh chóng nhu cầu năng lượng toàn cầu hiện nay đang gặp phải các giới hạn về tài nguyên nước và sự biến đổi thủy văn liên quan đến biến đổi khí hậu. Các xu hướng không gian và thời gian toàn cầu về yêu cầu nước cho phát triển năng lượng và các lựa chọn chính sách để giải quyết những hạn chế này còn chưa được hiểu rõ. Bài viết này phân tích các xu hướng nhu cầu năng lượng ở cấp quốc gia dựa trên dữ liệu của Cục Thông tin Năng lượng Hoa Kỳ liên quan đến các đánh giá mới về tiêu thụ nước và tác động chu trình sống của sản xuất điện nhiệt và nhiên liệu sinh học, cũng như sự sẵn có nước ngọt và phân bổ theo ngành từ Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc và Ngân hàng Thế giới. Các điểm nóng khan hiếm nước liên quan đến năng lượng nổi lên bao gồm những nền kinh tế lớn và đa dạng nhất thế giới (Brazil, Ấn Độ, Trung Quốc và Hoa Kỳ, trong số những nước khác), trong khi khan hiếm nước về mặt vật lý vẫn tiếp tục hạn chế phát triển năng lượng ở Trung Đông và các quốc đảo nhỏ. Những phát hiện bao gồm: (a) các rào cản công nghệ để giảm thiểu tình trạng khan hiếm nước do nhu cầu năng lượng tạo ra là có thể vượt qua; (b) sự bảo tồn tài nguyên là điều không thể tránh khỏi, kéo theo giới hạn tài chính và hiệu quả; và (c) các phương án thể chế đóng vai trò then chốt trong chu trình nước-năng lượng-khí hậu tích cực. Chúng tôi kết luận bằng cách tham khảo các lựa chọn chính sách liên quan đến nước-năng lượng bao gồm các danh mục năng lượng tiết kiệm nước, chuyển nhượng nước liên ngành, nước ảo cho năng lượng, các thỏa thuận thủy điện, và việc sử dụng nước bị suy giảm cho phát triển năng lượng.
Từ khóa
#năng lượng #khan hiếm nước #biến đổi khí hậu #chính sách #phát triển bền vữngTài liệu tham khảo
Chu, 2012, Opportunities and challenges for a sustainable energy future, Nature, 488, 294, 10.1038/nature11475
Ackerman, 2013, Is there a water–energy nexus in electricity generation? Long-term scenarios for the western United States, Energy Policy, 59, 235, 10.1016/j.enpol.2013.03.027
Frei, 2009, Water: A key resource in energy production, Energy Policy, 37, 4303, 10.1016/j.enpol.2009.05.074
Shah, 2009, Climate change and groundwater: India’s opportunities for mitigation and adaptation, Environ. Res. Lett., 4, 035005, 10.1088/1748-9326/4/3/035005
Yearsley, 2012, Vulnerability of US and European electricity supply to climate change, Nat. Clim. Chang., 2, 676, 10.1038/nclimate1546
Spang, 2014, The water consumption of energy production: an international comparison, Environ. Res. Lett., 9, 105002, 10.1088/1748-9326/9/10/105002
Siddiqi, 2011, The water energy nexus in Middle East and North Africa, Energy Policy, 39, 4529, 10.1016/j.enpol.2011.04.023
Chandel, 2011, The potential impacts of climate-change policy on freshwater use in thermoelectric power generation, Energy Policy, 39, 6234, 10.1016/j.enpol.2011.07.022
Scott, 2011, The water-energy-climate nexus: Resources and policy outlook for aquifers in Mexico, Water Resour. Res., 47, W00L04, 10.1029/2011WR010805
Pachauri, R.K., Allen, M.R., Barros, V.R., Broome, J., Cramer, W., Christ, R., Church, J.A., Clarke, L., Dahe, Q., and Dasgupta, P. (2014). Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC.
Scott, 2011, Policy and institutional dimensions of the water–energy nexus, Energy Policy, 39, 6622, 10.1016/j.enpol.2011.08.013
Shrestha, 2012, The carbon footprint of water management policy options, Energy Policy, 42, 201, 10.1016/j.enpol.2011.11.074
Vengosh, 2014, A critical review of the risks to water resources from unconventional shale gas development and hydraulic fracturing in the United States, Environ. Sci. Technol., 48, 8334, 10.1021/es405118y
Averyt, K., Fisher, J., Huber-Lee, A., Lewis, A., Macknick, J., Madden, N., Rogers, J., and Tellinghuisen, S. (2011). Freshwater Use by US Power Plants: Electricity’s Thirst for a Precious Resource, Union of Concerned Scientists.
Scanlon, 2013, Drought and the water-energy nexus in Texas, Environ. Res. Lett., 8, 045033, 10.1088/1748-9326/8/4/045033
Sovacool, 2009, Identifying future electricity-water tradeoffs in the United States, Energy Policy, 37, 2763, 10.1016/j.enpol.2009.03.012
Teichert, 2011, Future changes of freshwater needs in European power plants, Manage. Environ. Quality, 22, 89, 10.1108/14777831111098507
DOE (2006). Energy demands on water resources: report to Congress on the interdependency of energy and water, Available online:http://energy.sandia.gov/wp/wp-content/gallery/uploads/dlm_uploads/121-RptToCongress-EWwEIAcomments-FINAL.pdf.
Elcock, 2010, water consumption: The role of energy production, J. Am. Water Resour. Assoc., 46, 447, 10.1111/j.1752-1688.2009.00413.x
Vassolo, 2005, Global-scale gridded estimates of thermoelectric power and manufacturing water use, Water Resour. Res., 41, W04010, 10.1029/2004WR003360
Hoekstra, 2012, Biofuel scenarios in a water perspective: the global blue and green water footprint of road transport in 2030, Global Environ. Change, 22, 764, 10.1016/j.gloenvcha.2012.04.001
Spang, 2014, Multiple metrics for quantifying the intensity of water consumption of energy production, Environ. Res. Lett., 9, 105003, 10.1088/1748-9326/9/10/105003
International energy statistics. U.S. Energy Information Administration [EIA], Available online:http://www.eia.gov/cfapps/ipdbproject/IEDIndex3.cfm.
AQUASTAT database. Food and Agriculture Organization of the United Nations [FAO]. Available online:http://www.fao.org/nr/water/aquastat/main/index.stm.
Indicators. World Bank. Available online:http://data.worldbank.org/indicator.
Macknick, 2012, Operational water consumption and withdrawal factors for electricity generating technologies: a review of existing literature, Environ. Res. Lett., 7, 045802, 10.1088/1748-9326/7/4/045802
Mulder, 2010, Burning water: A comparative analysis of the energy return on water invested, Ambio, 39, 30, 10.1007/s13280-009-0003-x
Bailey, R. (2013). Energy, Environment and Resources EER PP, Chatham House. 2013/01.
Mittal, A. (2010). Energy-water nexus: Many uncertainties remain about national and regional effects of increased biofuel production on water resources, Available online:http://www.gao.gov/assets/300/299103.pdf.
OECD-FAO Agricultural Outlook Database Organisation for Economic Co-operation and Development; Food and Agricultural Organization of the United Nations. Available online:http://www.agri-outlook.org/database.html.
Giordano, 2008, Biofuels and implications for agricultural water use: Blue impacts of green energy, Water Policy, 10, 67, 10.2166/wp.2008.054
Kanellakis, 2013, European energy policy—A review, Energy Policy, 62, 1020, 10.1016/j.enpol.2013.08.008
Chiu, 2009, Water embodied in bioethanol in the United States, Environ. Sci. Technol., 43, 2688, 10.1021/es8031067
Guilhoto, 2013, Analysis of socio-economic impacts of sustainable sugarcane–ethanol production by means of inter-regional Input–Output analysis: Demonstrated for Northeast Brazil, Renew. Sust. Energ. Rev., 28, 290, 10.1016/j.rser.2013.07.050
Chiu, 2012, Assessing county-level water footprints of different cellulosic-biofuel feedstock pathways, Environ. Sci. Technol., 46, 9155, 10.1021/es3002162
Mekonnen, M.M., and Hoekstra, A.Y. (2010). UNESCO. Available online:http://waterfootprint.org/media/downloads/Report47-WaterFootprintCrops-Vol1.pdf.
King, 2010, The water needs for LDV transportation in the United States, Energy Policy, 38, 1157, 10.1016/j.enpol.2009.11.004
Kenny, J.F., Barber, N.L., Hutson, S.S., Linsey, K.S., Lovelace, J.K., and Maupin, M.A. (2009). Estimated use of water in the United States in 2005, Available online:http://pubs.usgs.gov/circ/1344/.
Orcutt, M. Water power. Available online:http://www.technologyreview.com/graphiti/423762/water-power/.
Siddiqi, 2013, Bridging decision networks for integrated water and energy planning, Energy Strateg. Rev., 2, 46, 10.1016/j.esr.2013.02.003
Schoonbaert, B. (2012). The water-energy nexus in the UK: Assessing the impact of UK energy policy on future water use in thermoelectric power generation. [Master’s thesis, Kings College, University of London]. Available online:http://www.kcl.ac.uk/sspp/departments/geography/study/masters/dissertations/Dissertation-2012-Schoonbaert.pdf.
Sorrell, 2014, Energy substitution, technical change and rebound effects, Energies, 7, 2850, 10.3390/en7052850
Koch, 2002, Hydropower—the politics of water and energy: Introduction and overview, Energy Policy, 30, 1207, 10.1016/S0301-4215(02)00081-2
Bauer, 1998, Slippery property rights: multiple water uses and the neoliberal model in Chile, 1981–1995, Nat. Resour. J., 38, 109