水和能源生产改善背后的驱动因素

当我开始本文时，答案似乎很明确。当我深入研究这个相当复杂的主题时，冲击波回响了。判断是基于对数据的误解。继续阅读。

获得清洁水并将能源驱动到更清洁，更高效的资源的方法是众所周知的，但很少遵循。改善在环境经济学和政策之间产生共鸣。公共部门的激励和投资很少能达到预期的效果。相反，联邦法规以及私营部门的投资才是成功的秘诀。这就是本讨论的主题。

毕竟，古希腊人也许是正确的。他们相信一切事物赖以生存的基本部分包括土，水，空气和火。为什么它们没有将太阳和时间包括在基本元素组合中，这有点奇怪。然而，我们所知道的世界是这些古典元素之间的微妙相互作用。在生命方面，水和能源是维持几乎所有生命形式并将人类从山洞带到城市的两种必不可少的资源。

社会通过寻找更好的利用水和能源的方式而进步。新兴文明用水来产生能量。发达的文明利用能源分配水和提高水的质量。几乎没有例外，能源和水有着千丝万缕的联系-更多的电力需要更多的水，而清洁的水则需要更多的能源。能源和水资源的改善在环境经济学和政策之间引起共鸣。

从改进的角度来看，水和能源的处理方式有所不同吗？从提高质量的角度来看，与提高质量的方式不同，能源供应商致力于寻求更清洁，更高效，更可靠的能源，而水则致力于为农业和人类消费分配更清洁的供应。其中方式和手段包括投资，赠款和法规。尽管成本是实现这些目标的最终动力，但政府倾向于采取不同的方法来改善电力和水资源。也就是说，通过变革性的科学和技术解决方案解决其能源挑战，从而改善美洲的繁荣。

能源拥有美国能源部“通过变革性的科学和技术解决方案来应对其能源，环境和核挑战，从而确保美洲的安全与繁荣。”在联邦一级，联邦能源监管委员会（FERC）监管州际间电力，天然气和石油的传输。但是，FERC并不要求分配资源。

在过度简化相当复杂的政治，金融，技术，环境和区域模型中，可再生能源的基因在于可再生（能源）投资组合标准（RPS）基准与联邦和州的激励与投资之间的微妙平衡。与大多数商品一样，可再生能源的成本和可靠性仍然是装机容量的主要驱动力。

能源类型的监管在于每个州所要求的宽松控制的RPS。根据国家可再生能源实验室（“ NREL”）的说法，“ RPS是在特定日期之前实现可再生能源目标的法定要求。RPS计划规定了负载服务实体（LSE）提供可再生能源的任务；它们为有资格在特定州RPS计划中颁发可再生能源证书（REC）或太阳能可再生能源证书（SREC）的可再生能源生产商创造了有利可图的俘虏市场。

LSE权衡REC的相对价格和替代合规付款（ACP）或太阳能替代合规付款（SACP）的成本，以确定购买REC / SREC（增加容量）或支付ACP（延期附加费用）在财务上是否有利容量）。ACP或SACP是负载服务实体（LSE）（即电力供应商）必须为无法满足自身RPS要求而无法自己发电或购买通过REC或SREC购买的权利的每MWh支付的电量。尽管ACP或SACP在任何给定年份都是固定的，但是REC或SREC的价格会根据供求的市场力量而变化。

从当今的美国能源格局中最消失的是一系列联邦激励措施，例如可再生能源补助金，能源投资税收抵免（ITC）和生产税收抵免（PTC）等。而且，联邦政府制定的刺激使用包括碳信用额在内的清洁能源资源的计划也从未实现。

图1显示了1980年至2034年美国的实际和预计的可再生能源消费量.1980年至2010年，可再生能源的消费量增长可忽略不计。能源信息署（EIA）预计，到2035年，美国经济中可再生能源的使用将仅增长3％。

图1：美国从1980年到2034年的实际和预计的可再生能源消费量

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如图1和1A所示，2011年美国消耗的总能源中约9％来自可再生资源。不包括水力发电，在常规状态（水坝）中水力发电并不总是被视为可再生资源，可再生能源的净贡献降至不到6％。这些数字证实了一个事实，即太阳能和风能的直接贡献远不如专家认为的那样。

图1A：2011年美国能源消耗量

根据美国能源信息管理局（Energy Information Administration）的数据，2011年能源消耗从2001年的96.2个四分之一增长了1.2％，至97.3个四分之一。请参阅（http://www.eia.gov/totalenergy/data/annual/index.cfm#summary） 。在此期间，美国人口从2001年的2.853亿增加到2011年的3.115亿，增长了9.2％。从2001年到2011年，这意味着美国的人均能耗下降了7.4％。人均能源使用量的下降主要来自设备效率的提高以及车辆效率标准的提高。

从2000年到2014年，能源部（DOE）仅平均将预算的5.4％分配给旨在清洁能源应用研究，开发，示范和部署（RDD＆D）计划的能效和可再生能源（EERE）技术，请参阅图2。在此期间，EERE计划的总支出约为200亿美元。

没有专门的联邦机构管理能源类型。有诸如美国环境保护署（EPA）之类的机构批准建设发电设施。但是，批准系统基于构造和输出要求，而不是用于发电的燃料类型。EPA是一个非立法机构，旨在确保美国每个小社区的人们都拥有清洁的空气，饮用水，废物处理以及相关服务，以在友好和可持续的环境中维护其健康。

图2：2000 – 2014财政年度能源部，能源效率和可再生能源预算总额

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美国联邦机构（Commerce and USDA）通过变革性的科学和技术解决方案解决其水资源挑战，从而确保了美洲的繁荣。水的监管方面是40年前创建的EPA责任。根据《清洁水法》（CWA）和《安全饮用水法》（SDWA），改善对公共健康，水质和环境的保护。2013年3月13日，美国国家环境保护局水务局副局长迈克尔·夏皮罗（Michael H. Shapiro）向美国众议院报告说：“我们国家的饮用水达到了世界上任何保护性的标准，我们的水质得到了改善并在全国的溪流，湖泊，海湾和其他水域增加了公共卫生保护。” http://appropriations.house.gov/uploadedfiles/hhrg-113-ap06-wstate-shapirom-20130313.pdf

这些行为使废水处理设施，饮用水系统和管道的建设和运营取得了进展。Shapiros的证词继续说，

“两个国家最重要的水基础设施融资来源是清洁水和饮用水州循环基金（CWSRF和DWSRF）计划。2012年，SRF向全国2600多个社区提供了77亿美元的资金。到2012财年，在这两个计划的整个生命周期中，联邦拨款和州政府提供的总资金接近1200亿美元，其中只有526亿美元来自联邦拨款。CWSRF计划已提供了约970亿美元的贷款，并提供了32,000多笔个人贷款。”

支出是一回事，它们的净影响是完全不同的另一回事。充其量很难找到有关美国水清单质量的当前和历史数据。报告太旧，太狭窄或太主观，无法对目前在减少地下水污染和改善饮用水质量方面的进展情况提供可靠的描述。其中包括2000年6月EPA的“水质进展，对国家对市政废水处理的投资评估”； “第319节非点源成功案例；” “国家水生资源调查；”以及美国环境保护局水务办公室副助理署长Michael H.Shapiro的证词，2013年3月3日，美国内政部，环境及相关机构小组委员会和拨款委员会。在本文的稍后部分，我们将返回Shapiros先生的证词。

偶然发现EPAs网站“流域评估，跟踪与环境结果”（http://www.epa.gov/waters/ir）。该站点提供了2002年至今的水质状况信息（考虑为2012年）。在各州根据《清洁水法》向EPA报告数据的范围内，EPA从各州收集有关每种水的报告周期评估的总水量（英里，英亩或平方英里）的信息（例如，河流，湖泊，海湾，沿海海岸线，湿地和大湖地区海岸线）。被评估水域是指各州使用监视或其他类型信息来判断是否满足指定用途的水域。有关定义，术语和短语，请参见“ 2012财年NWPG水质度量标准定义”（http://water.epa.gov/resource_performance/planning/FY-2012-NWPG-Measure-Definitions-Water-Quality.cfm）。

图3、4和5分别给出了美国2012年，2002年报告年度的总评估水量以及这些年份每种水之间的变化。每个图的上半部分是EPAs网站上的副本和粘贴。下半部分是我对“良好”，“受威胁”和“受损”水域的“达标状态”的分析，以总评估水量的百分比表示。图5给出了图3和4中给出的百分比之间的差异，即从2012年的数字中减去2002。负数表示减少；正数表示增加。例如，河流和溪流的达标状况显示，2012年的“优质”用水比2002年减少了4.9％。与此类似，2012年的河流和溪流“受损”水比2002年增加了8.3％。

数据显示以下百分比：•除八个类别之一外，所有类别中的“好”水均减少•；两个报告类别中的“受威胁”水量略有增加•，除八个类别中的一个类别外，“受损水”均增加。

无一例外，从2002年到2012年，所评估的水量大量增加。但是，只要EPA数据有效，“好”水的比例就会减少，而“受损”水的比例就会增加。这是一个相当令人吃惊的发现，与本文开头所考虑的情况相差180度。至于为什么，必须在众议院面前回过沙皮罗斯先生的证词（http://appropriations.house.gov/uploadedfiles/hhrg-113-ap06-wstate-shapirom-20130313.pdf）。他说：

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“自EPA成立40多年来，根据《清洁水法》和《安全饮水法》，我们在改善对公共卫生，水质和环境的保护方面已经走了很长一段路。”

夏皮罗先生进一步提到：

“我们国家需要大量的水和废水投资。根据EPA的调查，在过去的20年中，美国需要3000亿美元的废水和2250亿美元的饮用水基础设施改善。”

夏皮罗先生肯定可以采取措施支持他的发言。只是没有，弄清楚在哪里可以找到该信息。这可能会解释EPA网站中的模糊说明：“由于各州评估方法的不同，因此不应将本站点中的信息用于比较各州之间的水质状况或确定水质趋势。”也就是说，在比较各个州的各个州之间的趋势或各个州的集体数据的年比趋势时，这很模糊。

最后，2000年6月EPA的报告“水质进展：“对市政废水处理的国家投资评估”描述了在清洁美洲水方面取得的进展，请参见http://water.epa.gov/polwaste/wastewater/treatment/upload/2002_06_28_wquality_wquality.pdf。该报告记录了与全国16,000多个公有污水处理厂（POTW）相关的水质收益。该报告还强调了联邦政府资助的建设赠款计划的作用，该计划从1972年到1995年向地方当局提供了611亿美元的赠款，以帮助改善该国的废水处理设施。

该报告指出：“在《清洁水法》和联邦资助之前，该国许多水域太污染了，无法捕鱼和游泳，或者在严重的情况下无法维持野生动植物。每天大约有700万吨未经处理的废水被倾倒到美洲的水中。1972年的《清洁水法》确立了消除向国家水域排放污染物并使水域可捕鱼和可游泳的目标。”

由于“流域评估，跟踪与环境结果”站点始于2002年，因此很难将当前信息与2000年报告中的信息进行比较。我们认为并且有可能经历了美国河流，湖泊和河口的水质有所改善。但是，最近十年的最新数据分析倾向于反驳这一观点。

EPA可能是正确的说：“在1997年，《清洁水法》颁布25周年之际，据报道，该国60％以上的水域支持捕鱼，游泳和其他用途，目的是不断改善水体状况。未来。尽管人口增长，但该国水域的污染水平在1972年至1996年之间减少了36％。”

总而言之，对于本讨论的论点-更有效的-法规，技术投资或政府贷款以驱使我们清理水资源并使我们从事清洁能源业务，尚无明确结论。

如果有人认为，联邦政府200亿美元的投资将使可再生能源资源增加几个百分点，那么可行的研究，开发和示范计划便是路要走。迄今为止，如果没有研发和创新，效率提高或仅仅是聪明地使用能源就无法实现。如果社会对能源安全和更清洁的环境非常重视，那么就必须以我们使用能源的方式和方式发生范式转变。

强有力的法规加上严厉的处罚以及对私营部门的贷款计划可能会更有效地取得成果。这需要我们国会山议员的解决方案。国会可能更容易立法立法我们没有的支出，而不是大肆宣传。有了精力，我们正在为看不见的未来进行投资，并且今天可以轻松解决这个问题。

相反，就范围，可变性及其直接性而言，水修复是一个更为复杂的主题。花费无数的数百亿美元，以及支持，维持和改善我们饮用和使用的水所需的数千亿美元，突显了这一点。如果可以相信这些言论和数据，那么几年前水质的改善可能已经悄然发生，而现在却有所下降。似乎我们评估的地表水越多，发现它的效果就越差。

有创新的方法来清洁水将很有帮助。然而，由于拥有大量可用的水处理技术，监管而不是研发途径是改善整个社会水质的务实方法。因此，联邦贷款是生活中必不可少的事实。这并不是说不需要研究，开发和示范计划，但就水事而言，这并不是优先事项。然而，在大多数情况下，这是将传统技术置于一个日益增长的问题上的问题。有了水，我们今天就进行投资。那么生命的代价是什么？

如果没有立法，法规，赠款，赞助的RD＆D和贷款，这是一件很难争论的事情，对于清洁能源和可用水而言，情况将更加糟糕。现在我们如何偿还债务？

通过。巴里·史蒂文斯博士