地得水而柔 水得地而流──能源與水資源的依存與競爭

▓撰文：程金保、商育滿

能源與水的依存與競爭關係比一般想像的複雜。在今（2011）年3月日本福島核災之後，人們更謹慎思考能源議題與替代能源的發展，然而卻面臨更棘手的處境，未來水資源與能源的分配，呈現捉襟見肘的兩難窘境。

水之於能源，正如能源之於水

狹義而言，水是資源而非能源，除非拿來當水力發電，「水」落在資源的這個範疇，而未能與「能源」產生直接的歸屬關係，因此在評定一個學校或單位的節能事蹟時，我們慣性地將雨水回收、省水龍頭等歸為次要的項目。簡單的邏輯，快速的在能源與水之間劃開一條界線，或者說分出一個層次，若不深究似乎也說得過去。

然真實世界裡，水在所有能源的開發與使用上，皆有其舉足輕重的份量；反之亦然，能源在水資源的分配與利用上，更是不可或缺的要素。二者互相依存的關係極為密切，打個比方，以次顯微的觀點而言，氫原子和氧原子互相結合，成了生物賴以維生的水分子。正如氫氧原子的交織般，水與能源的開發，甚至傳輸與使用，都以密不可分的方式互相依賴著。

節水節電，一舉兩得

從水源的取得、純化水質、輸配水、使用水乃至於使用過後的廢水處理，都需要用到大量的能源。以美國加州為例，光是輸配水就耗掉了全體能源的5％，而實際使用這些水，又耗了另外14％的能源。以美國全國為例，能源的生產用掉了50％的水資源，所以我們用掉的每一份能源，都同時隱含了水資源的消耗，諸如交通運輸的油耗、電器使用的電力，尤其是工商業的大宗能源使用等，都好像列車的雙軌一般，我們用的明明是能源，卻同時必須以水來支撐。舉例而言，冰箱接上電源一整天，除了明顯的耗電之外，為了供應這些電力，背後同時也耗掉了大約淋浴10分鐘所需要的水，易言之，我們每用掉1度電，就等於同時又用掉了21加侖的水（來生產這些電）。同理，用的僅僅是水，卻同時牽動能源的耗用，再舉例說明，當水龍頭開著流水5分鐘，除了明顯可計算的水量消耗，同時背後約需2度的電力用以生產運輸這些水。

能源與水的供需分配

目前所開發使用的能源，皆為必須仰賴水進行作業處理的「溼式能源」，無論是水力發電、燃煤發電、燃氣發電、核能發電、生質油品、太陽光電等，無一不是。

大家寄予厚望的再生能源也傳承了這個基因，因此能源對水的重度依賴便無法切割，根據美國2011年的官方報告（January 2011 Congressional Research Service Report），能源部門是最大也是成長最快的水資源使用大戶。值得一提的是，這些能源的開發生產過程中，每一個步驟都需要大量的水，以化石燃料而言，從原始的開採過程，精煉純化，生產流程都需要用到水，有部分的水被使用後以蒸汽的方式逸散開，也有部分回收利用，當然更有部分是被排放至環境中，而這些排放出來的水，有很多已經附著了副產物，其對環境的衝擊不在此討論，但至少必須經過另一道處理程序方能再度使用。

水與能源交纏的依賴與競爭，本已是挑戰，現在更棘手的是，全球環境變遷加劇，水資源的供需失衡，許多地區面臨極度的乾旱，可用的水資源做為飲用及民生用途都成問題了，何況要分一大部分進行能源的用途，可是怎麼辦呢？日常生活中，能源是無法缺席的，就連水的生產配送本身就需要能源，尤其在乾旱地區，能源的需求更為升高。

從1935年起，美國胡佛水壩以水資源和能源，供應著2千2百萬人的用水需求，年發電量超過4億瓩，成就了美國西南部及南加州75年來的榮景。然而近年來的旱象已經對這個供應系統產生挑戰，不再有足夠的水納入水庫，今年只剩不到一半的蓄水量，意味著賴以生存鳳凰城、賭城拉斯維加斯以及有名的洛杉磯等區域，會在同一個熱浪來襲時，展開爭水及爭電大戰。早在3年前，就有海洋學家提出警告，到了2021年，此處將會有5成乾涸的可能性，預估在2013年起便將因為水位不足而必須停止發電，沒想到今年就幾乎快要搶先應驗這個預告。除此之外，美國的許多其他地區也都基於水的需求考量，暫停或縮小原先的能源發展計畫。

借鏡美國的情形，或許慶幸，我國四面臨海，水取得並不困難，應當不致於陷入困境，實則不然。我國可用的水資源取得與使用亦呈現失衡，加上經濟發展所需，水與能源的需求持續上升，我國其實亦面臨相當的挑戰，必須提早擬定因應措施。

碳足跡與水足跡

通常當解決一個問題，同時也製造一個新的問題。美國聖笛亞國家實驗室（Sandia National Laboratory）的博士麥克海濤爾（Mike Hightower）下了一個有意思的註腳：「幾乎每一個被減下的碳足跡都必須以更大的水足跡做為代價修補。」因此碳足跡的計算公式必須加權處理，較為合理。根據這個實驗室的計算，以玉米製造酒精汽油，非但與民爭糧，同時也與民爭水，因為灌溉這些玉米生長的用水，比精煉原油、純化汽油的用水要高上1,000倍。而太陽光電板發出的每千度電，至少需要800加侖的用水。

另一個新興的議題，預見現有的油田告磬，油頁岩這個大家評估考量中的未來油源，倘若當真開採，生產過程所需水量極大，有鑑於此，即便煉取油頁岩的技術尚未真正開發成功，精明的能源公司已經悄悄地取得水權，以備屆時使用。可以想見，這些大量用水勢必排擠到民生用水。如此的競爭算計非我們所樂見，然而，倘若油頁岩成為未來唯一可行的選項時，這進退維谷的時刻該如何舉步，在在考驗著人類的智慧與長遠的眼光。

站得夠高，就不會有界線

當倡議節能減碳時，除了積極在食衣住行育樂各面向節能，並鼓勵發展再生能源之外，亦可加強檢視能源與水資源的分配與使用，以及背後隱含的成本。借用電影「最後14堂星期二的課」中提到的一個小故事：兩個小海浪開心的在浪頭裡追逐嬉戲著，當浪頭快要抵達岸邊時，其中一個小海浪驚慌失措的對同伴說，「大事不妙，我們要撞上石頭了，意味著我們要幻滅消失了…。」它的同伴轉過頭來對它說，「你弄錯了，我們就是海洋的一部分，無論是聚成現在的小波浪或是拍散成細小的水分子，我們都是海洋的一部分，這是循環的旅程。」人類在能源與水源的開發與使用上應該更謙卑理性，在這個宇宙循環中，順勢而為，共榮共生。（作者分別任職於台師大機電科技學系、就讀於台大環境衛生研究所）