口渴的能源（三）：石油與生質能源喝了你多少水？

全球各項能源產出有90%都亟需要使用水資源，同樣的，汽油和石油都與水資源的使用緊密相關；我們的各項交通都非常需要石油的產物，但原油精煉的過程需使用大量的水資源，根據估計，在美國，每天將近有38億~76億公升的水資源用於原油的精煉，藉以提煉出30億公升的石油產物。

那麼替代能源呢？

普遍被視為替代能源的第一代生質能源，同樣也是高耗水的能源，以玉米所製得的酒精來計算，製作1公升的玉米酒精，需要3.5~6公升的水，相較於產出1公升汽油，需要1~2.5公升的水，生質能源的耗水量更高；以愛荷華的生質酒精廠為例，每年需使用15億公升的水資源，這樣的水量可以讓一個10,000人的小鎮使用一年。另外，石油依照開採來源是否屬常規，及各項技術的影響，產出1公升汽油，有可能也會耗用到超過2.5公升的水資源。據統計，提供一輛汽車運轉1英里所需的生質能源耗用的水資源是石油的20倍。

站在水資源保護的角度，發展這類型以糧食作物為製造來源的生質能源，也造成了很大的水資源壓力，因為生產製作生質能源的農作，需要大量的水資源；特別是歐盟在再生能源的政策上也相當重視生質能源的發展，除了衝擊水資源外，對糧食分配也造成了舉足輕重的影響。

依據交通部統計，民國102年，台灣外出民眾使用之交通工具，以「機車」所占比率最高，達47.7%，「自用小客車」占23.7%次之，兩者合占所有交通工具之71.4%，公共運輸則占15.2%；而行駛1公里平均所需要的汽油，大約需耗費1.8公升的水來進行石油的抽取、精煉和運輸，所以少開車、共乘或搭乘公共運輸都可以幫助減少石油的使用，讓我們節能省水。

從水資源的角度了解生質能源與石油，並非是為替代能源下結論，除了讓大家了解隱含在交通背後的水足跡，更期望大眾重新思考每一項"替代"方案，是否會再衍生其他環境問題；為了面對石油資源將有耗盡之時以及碳排放等問題，我們所尋找出來的替代能源和方案必須更全面性的考量整體，不讓任何一項決定造成資源間的競逐，如此才能在解決問題之際，不再製造新的問題，達到真正的永續。

本文載自環境資訊中心

口渴的能源（一）：核能發電喝了你多少水？

地球上的水，僅有0.025%是可用的淡水資源，而水和能源之間的關係又是緊密關聯且高度相互依存的，因為能源生產和傳輸需要利用水資源，特別是水力發電，核能和火力發電，水和蒸氣扮演了驅動發電的角色；相反的，水資源也需要能源，全球能源發電約8％是用於抽水、處理水和輸送水資源到各用戶中。

根據統計，全世界的可用水資源有70%是用於農業，15%則用於能源生產，估計約90%的能源產出都非常需要使用水資源，我們幾乎可以說，水產生了電，因此，只要我們能發展低耗水的發電方式，就有機會透過能源議題的耕耘，解決部分水資源的問題。

以台灣目前最熱門的核電議題來說，核能發電的產出過程也需要大量的水資源。核能發電是利用鈾-235分裂反應所產生的能量，將水加熱使其變成蒸氣，再推動汽輪機與發電機來發電，接著再以水冷卻蒸氣並釋放多餘的熱能，就是這樣的過程會使用到不少的水資源。

核能發電使用到水資源來冷卻，主要有兩個部分：

1. 反應爐內的熱轉換：水在反應爐中進行封閉式的循環，由鈾分裂產生的熱能，可以將在反應爐內循環的水轉化成蒸氣，蒸氣推動汽輪機後，再使發電機發電，熱蒸氣再透過冷凝器冷卻為水，循環使用，正常情況下，這部份使用的水是小量的。

2. 冷凝器冷卻蒸氣並釋放多餘的熱能：所花的水量，則是發電過程中真正主要所消耗的部分。

將蒸氣冷卻有兩種較普遍的方式，貫流式冷卻(once-through cooling)和濕式冷卻塔 (wet cooling towers：recirculating cooling systems)，前者的冷却系統用水取自可用水源，例如河、海、湖、運河等，並且為一次性使用，水通過電廠冷凝器吸熱後，流回原水源，過程會有部分蒸發的現象；後者則將冷凝後尚溫熱的水送入冷卻塔，透過接觸空氣，蒸發將熱帶走，再下落到下方的冷水儲水槽，有些水在這過程會飄出，降溫後剩餘的水送回發電廠冷凝器中再循環使用，因此，只需抽取因蒸發或下落飄出而減少的水來填補冷卻系統，相較於前者抽取的水量是較低的。耗損的水資源，主要來自蒸發，但因兩者冷卻方式的不同，後者耗損的水資源是較多的，前者不計算流回原水源的部分，每發一度電所消耗的水資源平均約為1.5公升，後者每發一度電所消耗的水資源平均約為3公升。

圖一：貫流式冷卻(once-through cooling)

   

圖二：濕式冷卻塔 (cooling towers：open recirculating cooling systems)

下表提供兩種冷卻方式下，每發一度電平均所需抽取的水量，與實際耗損的水量：

每度電	貫流式冷卻		濕式冷卻塔
	抽取水量	耗損水量	抽取水量	耗損水量
核能發電	95~227公升	0.4~1.5公升	3.0~9.8公升	2.3~3.0公升

雖然前者所蒸發耗損的水量較少，使用後會排放回原水源，但因為所需抽取的水量很大，會在抽取過程影響海洋生物，包含會抽入魚卵、魚類和甲殼類等，並且冷凝後尚有溫度的溫水直接排放回水的來源地，對海洋生態系會再次造成影響。

不論使用何種冷卻方式，核能發電過程平均每發一度電至少會消耗1.5~3公升不等的水資源，雖然政府官方資訊提到核能發電為潔淨能源，不會有二氧化碳排放，但每一個行動都要考量各種資源的投入，核電雖然較無碳排，但耗用的水資源卻是各種能源中相對較高的一種。

根據聯合國數據顯示，未來人口會不斷成長，水資源與能源需求必會提升，預估到2035年，能源需求會成長50%，然而，地球整體的水資源是有限的，並且因氣候變遷所導致的不穩定性會提高，在這樣的情況下，如何從各個面向降低水資源的耗損是很重要的課題。

以去年102年一整年為例，核能發電在台灣所有發電中約佔20%左右，累計的發電量約是400.79億度，以每發一度電消耗水資源1.5公升來計算，去年核能發電就消耗了約600億公升的水資源，相當於24,000多座奧林匹克標準游泳池的水量，因此，除了永續可再生、無碳排放等考量，尋找低耗水發電方式的替代能源是我們也必須思考與努力的方向。