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仅仅依靠高能耗的海水淡化无法解决中国水资源危机

在城市化快速发展的中国,约有3亿人喝不上清洁饮用水,而且近90%的沿海城市面临不同程度的缺水问题。为解决长期的缺水问题,中国政府开始利用海水淡化技术,并期望到2020年将海水淡化日产量从当前的77万立方米提高到300万立方米

但是世界资源研究所的分析表明,中国的海水淡化战略将可能消耗大量能源,并产生温室气体排放和空气污染增加等问题,还有可能超出大部分城市的经济负担能力。

中国城市海水淡化的能耗需求

以中国的青岛和天津为例,这两个城市的人均水资源量仅为全国平均水平的12%和7%,而且都建设了海水淡化厂。青岛的海水淡化工厂于2010年由西班牙Abengoa公司建设,规划每天能为50万人(约占青岛城区人口的25%)提供10万立方米淡化海水作为饮用水。而天津的北疆海水淡化厂和大港海水淡化厂建成之后,中国的海水淡化产能将在2015年达到每天150万至200万立方米,其中这两座厂约占总产能的三分之一。

海水淡化由于巨大的能源需求以及高昂资金投入和运营成本,使之很难成为一种可持续的环保型和经济型供水方案。世界资源研究所在青岛开展研究,对不同水源的单位制水能耗进行分析。发现海水淡化每生产1立方米淡水的平均耗电量为4度;而生产再生水的平均耗电量不到1度。由于能耗支出可占海水淡化厂运营成本的一半,使得海水淡化厂的运营成本容易受到能源市场价格波动的影响。

下图是关于青岛不同水源制水能耗的分析表明,海水淡化的制水能耗是本地地表水的10倍左右,这主要是因为反渗透脱盐工艺需要消耗很多能源。世界资源研究所研究发现,生产再生水的能耗和成本远远低于海水淡化和南水北调。目前煤炭在中国能源结构中占主导地位,2012年发电量中有79%为燃煤发电。因此,海水淡化消费量的上升将可能造成温室气体排放的同步增长。例如,假设青岛达到海水淡化日产量40万立方米的规划产能,则每生产1立方米淡水,供水过程中的温室气体排放将增加80%。

注: 1. 青岛市不同水源的供水潜力根据《青岛市水资源公报》(青岛市水利局,2012)和《青岛市海水淡化发展规划》(青岛市发改委,2005)估算。 2. 不同类型水源的单位制水能耗根据世界资源研究所的实地访谈和文献(如Cohen等,2004;新加坡公用事业局,2012)进行估算。来源:《城市水源选择的水-能源关联分析:以青岛为例》,世界资源研究所,2014

海水淡化不应优先成为城市的首要水源

英国和澳大利亚等国家已经制定战略解决海水淡化的高成本和高能耗问题。2010年,英国建造了第一个大型海水淡化厂,可以为100万人供水,但仅在干旱等紧急情况下投入使用。这样子工厂在关闭时期不需消耗昂贵的能源,也不会释放温室气体和空气污染物。澳大利亚则利用可再生能源为海水淡化工厂供电,例如,珀斯海水淡化工厂利用风电减少温室气体排放。

在海水淡化技术的能效得到显著提高之前,淡化海水最好只作为中国城市的备用水源。政府对可再生能源等相关技术的持续投资将有助于减少海水淡化的温室气体排放。

更重要的是,为缓解缺水问题,中国应在水资源规划中仔细研究并优先考虑其它成本更低、更有利于环境可持续发展的水源类型,如投资提高用水效率和再生水的利用。

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