مقدمه:
نیروهای گرانشی مابین ماه و خورشید و زمین سبب بالا و پایین رفتن منظم آب اقیانوس‌ها در سراسر جهان گردیده که نتیجه آن امواج جزر و مدی می‌باشد. پیش از در دسترس بودن توان الکتریکی تجاری انرژی آبی بیشتر برای آبیاری و بکار انداختن دستگاه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گرفت. در گذشته برای خرد کردن گندم و ذرت در آسیاب‌ها از آب جاری برای چرخاندن چرخهای چوبی آسیاب استفاده می‌کردند این نوع آسیاب را آسیاب آبی یا آسیاب غلات می‌گفتند. تولید برق از جریان آب یکی از قدیمی ترین و پاکیزه ترین راه های تولید انرژی برای کاهش انتشارگازهای آلاینده ناشی از سوخت های کربنی است. که با هزینه پایین تر و آلودگی کمتر از بسیاری دیگر از منابع جایگزین انرژی تولید می کند. انرژی آبی بر منابع گوناگون اتکا دارد، ازجمله سدهای بزرگ . خشکسالی می تواند در تولید انرژی آبی محدودیت ایجاد کند. حتی با این نقطه ضعف، انرژی آبی بسیار انعطاف پذیر باقی می ماند و می تواند با آب های ذخیره شده به سرعت جوابگوی نوسانات تقاضا برای برق باشد.
آب منبعی بنیادی برای حیات و اقتصاد به شمار می‌آید. با اینکه نزدیک به سه چهارم سطح زمین از آب پوشیده شده است، ولی کمتر از سه درصد آن آب شیرین است و نود و هفت درصد دیگر را آب غیر قابل شرب دریاها تشکیل می‌دهد و فقط کسر کوچکی از این سه درصد برای استفاده انسان در دسترس قرار دارد. بقیه در یخچال‌ها و یخ‌های قطبی محبوس است. فشار بر منابع محدود آب شیرین، به دلیل افزایش جمعیت، رشد اقتصادی و آلودگی در حال افزایش است. روندهای جاری حاکی از آینده‌ای است که رقابت فزاینده‌ای برای منابع کمیاب‌تر آب وجود خواهد داشت. تلاقی انرژی و آب قدمت دیرینهای دارد. در قرون وسطی از چرخهای آبی برای تأمین انرژی مکانیکی به عنوان جایگزین نیروی انسان یا حیوان استفاده می‌شده و تکنولوژی حفاری به کار رفته در نخستین چاه‌های نفت، برگرفته از تکنولوژی حفاری برای استخراج آب بوده است. اکنون رابطه آب و انرژی به دغدغه‌ای جدید تبدیل شده است چرا که نگرانی‌ها درباره فشارهای ناشی از مصارف رقیب آب جدی‌تر شده است.
بخش کشاورزی:
مصرف‌کننده اصلی منابع محدود آب است و در سطح جهانی حدود هفتاد درصد برداشت آب را به خود اختصاص داده است. به نسبتی که جمعیت جهان افزایش می‌یابد، ضرورت استفاده بخردانه و کارآمد از منابع حیاتی آب نیز بسیار جدی خواهد شد.
بخش صنعت:
که بخش انرژی را نیز شامل می‌شود، دومین استفاده‌کننده اصلی آب است. تولید انرژی لازمه توسعه اقتصادی و ارتقای استانداردهای زندگی است. در سطح جهان، بخش انرژی حدود هشت درصد کل برداشت آب را استفاده می‌کند. در کشورهای توسعه‌یافته تا چهل درصد آب شیرین برداشت‌شده به بخش انرژی تعلق دارد. انرژی نیز نهاده‌ای کلیدی در چرخه ارزش آب است. جابجایی، تصفیه و استفاده از آب به مقادیر قابل ملاحظه‌ای انرژی نیاز دارد.
در بحث چگونگی استفاده آب در بخش‌های گوناگون اقتصاد، تمایز میان حجم آب برداشتی و حجم مصرف‌شده بسیار مهم است. آب برداشت‌شده به کل حجم برداشت‌شده از منبع آب گفته می‌شود. آب مصرف‌شده به حجم آب برداشتی برای استفاده گفته می‌شود که به منبع آن باز نمی‌گردد. حجم آب برداشتی برای انرژی بسیار بیشتر از مصرف آن است. برای نمونه در ایالات متحده حدود بیست و پنج برابر است که عمدتاً به دلیل استفاده از آب در برخی نیروگاه‌ها برای خنک‌کردن است. حجم آب برداشت‌شده نیز مهم است چون تولید انرژی به موجودی آب متکی است. علاوه بر این، آب برداشت‌شده همیشه به همان حالتی که در ابتدا برداشت‌شده به اکوسیستم باز نمی‌گردد. در برخی کشورها مقررات سختی درباره کیفیت آب برگشتی وجود دارد، ولی همه جا چنین نیست.
آب تقریباً در تولید تمامی شکل‌های انرژی، شامل تولید نیروی الکتریکی و تأمین سوخت بخش حمل و نقل استفاده می‌شود. در مقابل نیز انرژی برای تحویل آب، از استخراج آب زیرزمینی و انتقال به محل مصرف گرفته تا تأسیسات پیچیده‌تر آب شیرین‌کن و تصفیه پساب استفاده می‌شود.در بخش‌های نفت و گاز و نیرو در صنعت انرژی، آب همیشه نقش مهمی ایفا کرده است. نیروگاه‌ها اعم از زغالی، هسته‌ای، گاز طبیعی یا نفتی برای خنک‌کردن به آب نیاز دارند. صنعت نفت و گاز برای راندن نفت به چاه‌های تولید و بازکردن شکاف سازندهای سنگی برای خارج‌شدن نفت، آب یا بخار را به زیرزمین پمپاژ می‌کند. تولید نفت از ذخایر بزرگ باقیمانده و امیدبخش سوخت‌های فسیلی، مانند ماسه‌های نفتی و گاز طبیعی نامتعارف به آب فراوانی نیاز دارد.تولید انرژی فقط مصرف‌کننده آب نیست، بلکه در آلودگی آن نیز نقش دارد. در میدان‌های نفتی قدیمی‌تر، آب بیشتری در مقایسه با نفت تولید می‌شود، چون سازندهای پیچیده زمین‌شناختی حاوی نهشته‌های نفت، گاز و آب هستند. این آب غالباً به حدی آلوده است که نمی‌تواند بدون تصفیه کافی رها شود. زهاب اسیدی ناشی از معادن زغال سنگ و رواناب کود ناشی از تولید محصول برای سوخت‌های زیستی نیز پتانسیل آسیب‌رساندن به منابع آب را دارند.
تمامی سامانه‌های آبی، از مهار آب تا انتقال، تصفیه، توزیع، استفاده و تصفیه پساب به آب نیاز دارند. شدت انرژی آب تحویلی به مبدأ آب و نحوه استفاده از آن بستگی دارد. برای نمونه، در ایالت کالیفرنیا از طیف وسیعی از منابع آب بهره‌برداری می‌شود. بر این اساس، شدت انرژی آب تأمین‌شده از کمتر از چهل کیلووات ساعت به ازای هر صد متر مکعب منابع محلی و پساب بازیافتی تا بیش از سیصد کیلووات ساعت به ازای هر صد متر مکعب آب شیرین‌شده دریا در تأسیسات اُسمز معکوس متغیر است. بنابراین، انتخاب‌های مختلف درباره منبع آب الزامات انرژی متفاوتی خواهد داشت. مطابق برآورد جدید کمیسیون انرژی کالیفرنیا، تا بیست درصد مصرف انرژی این ایالت به جنبه‌های مختلف تأمین و استفاده آب اختصاص دارد.
جمع‌بندی
آب به طور فزاینده‌ای از مسئله‌ای عملیاتی به یکی از مسائل مهم استراتژیک تبدیل می‌شود. دسترسی به آب، ریسک رو به رشدی برای صنعت نیروی الکتریکی در برنامه‌ریزی سرمایه‌گذاری در نیروگاه‌های جدید است. به ویژه در مناطقی که شاهد تنش آبی هستند، نزاع بر سر حقوق آب مؤلفه دیگری را به ریسک در نیروگاه‌های پیشنهادی جدید اضافه می‌کند. آب همچنین دغدغه رو به رشدی برای شرکت‌های نفت و گاز است. به نسبتی که صنعت نفت روی بازیابی پیشرفته و بهتر نفت متمرکز می‌شود، شرکت‌های نفت و گاز نیاز دارند منابع آبی را برای استفاده در تولید و حل مشکلات مرتبط با آب تولیدشده پیدا کنند.وقتی موجودی و مصرف آب با فشار برای کاهش استفاده از سوخت‌های فسیلی ترکیب می‌شود، ریسک‌های شرکت‌های انرژی بزرگتر می‌شود. با اینکه سوخت‌های زیستی آب‌بر هستند، به ویژه وقتی با استفاده از کشت‌های آبیاری‌شده تولید شود، ولی استفاده از آب در منابع انرژی تجدیدپذیر دیگر کمتر است. صنعت انرژی که هم‌اکنون برای کاهش انتشارات گاز گلخانه‌ای تحت فشار قرار دارد، با چالش بالقوه ناشی از ضرورت جابجایی به سوخت‌های جایگزین و کاهش نیاز به منابع محدود آب شیرین روبرو می‌شود.واقعیت محدودیت منابع آب صنعت انرژی را وادار خواهد ساخت از آب در استخراج، تبدیل و تحویل انرژی با کارآیی بسیار بیشتری استفاده کند. تلاش برای بهبود کارآیی آب نیز می‌تواند صرفه‌جویی قابل ملاحظه‌ای را در مصرف آب و انرژی نتیجه دهد. تبدیل دغدغه‌های جهانی آب به راه‌حل‌های اثربخش نه فقط به افزایش آگاهی از چالش‌ها بلکه به درک بهتر بخش انرژی از رابطه پیچیده آب و انرژی نیاز دارد. تصمیم‌گیران بایستی این مسائل را در سیاست آب و مسائل آبی را در سیاست انرژی یکپارچه کنند. عدم نگاه یکپارچه در سیاست‌گذاری آب و انرژی ، تأمین آب و انرژی را به مخاطره خواهد انداخت.