名家論
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2024.05.07 水資源
世界各國海淡水使用狀況/游勝傑
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2024.05.07 水資源
世界各國海淡水使用狀況/游勝傑
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中原大學環境工程學系教授/游勝傑
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全球氣候變遷導致旱澇劇烈變化頻率增加,我國2021年百年大旱時長達約8個月的旱象造成全臺多處缺水,多虧經濟部水利署透過開源、節流、調度、備援等4 大策略,增加水資源供應能力,而再生水、海淡水、伏流水及感潮河段的水質淨化等新興水資源更可降低對傳統淡水資源的依賴。其中海淡水主要水源為占全球面積70%的海洋,水源豐沛穩定,水量不易受氣候因素干擾而不穩定,相對於高度依賴自然降水所產生之淡水,具有最穩定水源之特性,相當適合作為民生用水之替代水源,以提升供應各產業或農業灌溉自然水源之彈性,世界其他國家亦積極發展海水淡化工程與技術。

 

 

根據國際組織的調查,世界上海淡水產量最高的10個國家分別是沙烏地阿拉伯、阿拉伯聯合大公國(阿聯)、科威特、阿爾及利亞、以色列、澳洲、埃及、新加坡、美國與摩洛哥,其主要用途為民生用水或是工業用水。其中又以沙烏地阿拉伯使用量約590萬噸/日為最高。另以技術面向來觀察,主要海淡的技術掌握在沙烏地阿拉伯、阿聯、美國、以色列、西班牙等國家。沙烏地阿拉伯目前是世界上最大的海淡水生產國,海水淡化在該國已成為可行且具成本效益的解決方案,穩定提供國家70%的用水。海淡發展歷史最早可追朔自1890年代,為了滿足麥加朝聖者的用水需求而發展,第一座海水淡化廠於1969年在Al Wajh和Duba建成,統計至2020 年,該國已經擁有 35 座大型海水淡化廠,該國持續訂定雄心勃勃的願景目標,加速擴大其海淡水生產,知名海淡廠如Shuqaiq 3,已被公認為最複雜、最具創新性的海淡廠之一,建廠應用結合太陽能與高效率逆滲透的技術,有效提高產水效率並降低海淡水產生之碳排;又如Ras Al-Khair廠,結合發電廠共構,每天可生產103萬噸的水和2,400MW的電力,是境內最大規模的海淡廠。

 

 

 

以色列主要依賴海水淡化與再生水作為供水水源,國內推動海水淡化計畫始於2000年建造第一座產量13萬噸/日海淡廠,90%的海淡水來自五個主要海淡廠,總產水量約為160萬噸/日,其中以Sorek海水淡化廠規模最大,供應量達64萬噸/日可滿足以色列 20% 的市政用水需求。未來以色列將再建造兩座大型海淡廠,規劃以海淡水供應85-90%的市政與工業用水。

 

 

阿聯是海水淡化領域的世界領導者之一,由於水資源的天然稀缺性,自1970 年代後期就發展海淡廠,當時在阿布達比建立了第一家海淡廠。早期設施使用多級閃蒸(MSF)等熱海淡技術。後續為滿足阿聯快速上升的用水需求,建造更多應用逆滲透(RO)技術的大型海淡廠,與MSF技術相比,RO提供更好的能源效率和降低成本。阿聯境內約70座大型海淡廠可提供42%總需水量(490萬噸/日),其產量佔全球總產量的14%。此外,阿聯更致力於研究更高效和永續的海水淡化逆滲透技術。杜拜的Jebel Ali廠是境內規模最大廠區,每日可生產2060MW電力與223萬噸淡水。

 

 

美國雖然與中東國家相比規模較小,但在技術處於領先地位,其發展歷史可追朔到1880年代即參與早期的技術研發,二戰後為了解決加州乾旱問題,美國對海淡技術投入大量研發,1955年即成立海水辦公室專職研發,也成功在1961年建立第一座海淡廠。美國全國海淡水產量約為181萬噸/日,其中Carlsbad海水淡化廠是該國規模最大、技術最先進、能源效率最高的海水淡化廠。該設施每天提供超過19萬噸飲用水,供應聖地牙哥約10%的用水,有助於減輕對外部水源的依賴,為該地區的水資源穩定做出貢獻,亦有助於緩衝威脅西南部各州的乾旱週期加劇的影響。此外,位於佛羅里達州的Tampa Bay海水淡化廠自2008年營運以來已持續運轉供應水源,海淡水產量約為9.5萬噸/日,廠區大量應用太陽能以降低傳統能源的使用,提高營運的永續性亦降低成本,對減輕環境壓力並滿足不斷增長的地區用水需求具有重要貢獻。

 

 

在歐洲西班牙具有最高的海水淡化產量,可以滿足供應易受乾旱影響的地中海沿岸農業、旅遊和公共用水。自1960 年代第一座海水淡化廠在加那利群島投產以來,該國在海淡建設具有顯著增長,建造近800 座產量大於100噸/日的海水淡化廠。其中El Prat廠為該國最大也是歐洲最大海淡廠,淡水產量約為16萬噸/日,而在近年乾旱威脅持續擴大的趨勢下,2024年宣布再建造兩座大型海淡廠,每廠產量約為22萬噸/日,分別將在2028、2029年正式營運。此外,西班牙具有前瞻性的海淡廠設施整合風能、太陽能和波浪能,以最大限度地減少環境足跡提高海淡廠永續性。

 

 

我國自1989年起開始建設海淡廠,主要供應外島地區如澎湖、金門、馬祖之用水,目前已完工營運中共計24座,總產水量約每日4.3萬噸。而在本島地區2021年為因應百年大旱,於新竹南寮地區緊急興建產量約1.3萬噸/日的海水淡化廠,用於支持大新竹地區的產業用水。隨後政府加速推動海淡廠計畫,在本島從北到南共規劃 6 處可行廠址,並優先推動新竹及臺南產水量各10萬噸/日海水淡化廠工程,主要作為備用水源使用。海淡水具有供水穩定之特性,不但不易受氣候影響且水質穩定優異,綜觀國際供水管理經驗,如何靈活應用科技將自然淡水、海淡水、再生水進行調度為關鍵趨勢,若能妥善利用海淡水成功替代部分自然水源使用,將可大幅提升區域性或是全國性用水調度之彈性,強化臺灣之氣候韌性並促進國家水資源永續發展。

 

(本文內容為作者個人觀點,不代表本部立場)

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