水资源短缺和气候变化对能源安全构成威胁，因为水和发电厂干冷却的碳排放减少仍然是世界范围内的重大挑战。石溪大学何刚博士等科学家的国际合作利用全球发电厂数据展示了一个综合水碳管理框架，该框架弥补了将不同水碳减排技术与其他方法结合起来的差距。他们的发现详细发表在《自然水》杂志上的一篇论文中。

火力发电使用大量淡水，主要用于冷却发电厂，占美国总取水量的40%至50%，占欧洲的40%。与此同时，2019年全球经济体与能源相关的二氧化碳(CO2)排放量中，发电约占36%。

作者指出，因此，电力部门对淡水资源高度依赖，并表现出内在的水碳相互联系，这对可靠的电力输出和能源安全具有关键影响，特别是在气候变化的情况下。

在“火力发电干冷却碳水权衡全球评估”中，他们得出结论，这种综合规划对于解决水和能源系统之间复杂的相互作用至关重要。该团队构建了一个全球单位级框架，以评估干冷却(一种重要的节水策略)以及不同情景下的替代水源和碳捕获与封存(CCS)的影响。

据合著者、石溪大学技术与社会系助理教授何介绍，研究团队收集了机组级电厂数据，包括燃料和发动机类型、装机容量等发电机组基本信息。、冷却技术等细节。然后，他们根据已知的工厂排放因子和冷却技术、燃料类型和当地气象的用水强度来估计碳排放和取水量。

他表示，从他们的全球数据来看，干式冷却装置的CO2排放和能源损失取决于具体位置和气候，占发电厂产量的1%到15%不等。此外，在气候变化情景下，效率损失很高。

从积极的方面来看，该团队发现了缓解发电厂周围水资源短缺问题的潜在解决方案，例如增加废水和盐水的可及性，这可以为干式冷却提供可行的替代方案，并减少能源和CO2损失。

此外，He和合著者得出结论，CCS已成为抵消与干冷却相关的CO2排放权衡的宝贵工具，特别是在某些发电厂区域仅依靠替代水源还不够的情况下。

然而，他强调，这个问题在全球范围内都很复杂，因为CCS可能需要更多的能源，从而导致更多的排放，而废水可能有用，但有其局限性，并且在一些发电厂附近可能无法获得。

作者担心干冷却可能会增加水碳权衡。他们写道：“面对日益严重的水资源问题，干式冷却已经并将在未来几十年内随着可再生能源转型作为一种新兴的淡水缓解技术在一些主要经济体中得到推广。”

他表示，该论文的研究强调了面对水碳双重挑战时综合电力部门规划的紧迫性，并“强调了考虑气候特定因素和相互关联的系统以实现可持续能源解决方案的重要性。”