Istnieje szereg dostępnych niskoemisyjnych technologii wytwarzania energii elektrycznej. Ale czy naprawdę są lepsze niż paliwa kopalne i energia jądrowa?

Aby odpowiedzieć na to pytanie, należy porównać nie tylko emisje różnych źródeł energii, ale także korzyści zdrowotne i zagrożenia dla ekosystemów of zielona energia.

Produkcja energii elektrycznej odpowiada za około ćwierć globalnych emisji gazów cieplarnianych, a popyt może wzrosnąć, ponieważ niedostatecznie obsługiwane populacje łączą się z sieciąi elektronika i pojazdy elektryczne rozmnażać się. Zatem zatrzymanie globalnego ocieplenia będzie wymagało przekształcenia produkcji energii elektrycznej.

Jednak ważne jest, aby uniknąć różnych pułapek środowiskowych w tej transformacji, takich jak zakłócanie ekosystemów i dzikiej przyrody lub powodowanie zanieczyszczenie powietrza.

W Referat naukowyprzeanalizowaliśmy wpływ wytwarzania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, rozszczepienia jądrowego elektrownie i paliwa kopalne, z i bez WSPÓŁ? przechwytywanie i przechowywanie Technologia (CCS) do oddzielania CO? i składowanie go pod ziemią. Uwzględniliśmy skutki środowiskowe związane z produkcją, eksploatacją i demontażem obiektów, a także produkcją, transportem i spalaniem paliw. Następnie porównaliśmy scenariusz bazowy z scenariusz niskoemisyjnej energii elektrycznej to zapobiegłoby wzrostowi średniej globalnej temperatury o więcej niż dwa stopnie Celsjusza powyżej poziomu sprzed epoki przemysłowej do 2050 r. – punkt klimatolodzy twierdzą, że pozwoli uniknąć niebezpiecznych zmian klimatu.

Nasze badanie dobitnie potwierdza, że ​​paliwa kopalne – głównie węgiel – obciążają środowisko naturalne oraz że większość projektów dotyczących energii odnawialnej ma mniejszy wpływ związany z zanieczyszczeniem na ekosystemy i zdrowie ludzkie. Niemniej jednak żadne źródło energii nie jest pozbawione negatywnych skutków ubocznych dla środowiska. Lokalizacja elektrowni, projekt i wybór technologii to kluczowe kwestie, które inwestorzy i rządy powinni bardzo uważnie rozważyć.

Słońce świeci

Zastąpienie elektrowni na paliwa kopalne odnawialnymi źródłami energii, w tym energią słoneczną, wiatrową, wodną i geotermalną, zmniejszyłoby różne rodzaje zanieczyszczeń. Skala różnicy w zanieczyszczeniu między paliwami kopalnymi a niektórymi opcjami energii odnawialnej jest oszałamiająca. Na przykład odkryliśmy, że cały proces produkcji, ustawiania i eksploatacji paneli fotowoltaicznych powoduje mniejsze zanieczyszczenie niż tylko dostarczanie paliwa do elektrowni węglowej, gdy uwzględnia się wydobycie.

A co ze śladem środowiskowym faktycznego wytwarzania systemów energii odnawialnej?

Fotowoltaika (PV) wypada bardzo dobrze w naszej analizie. Dziś do produkcji ogniw fotowoltaicznych zużywa się znacznie mniej energii niż wcześniej. Emisja dwutlenku węgla na jednostkę energii fotowoltaicznej stanowi jedną dziesiątą lub mniej nawet najbardziej wydajnych elektrowni na gaz ziemny. Problemy zdrowotne ludzi, takie jak choroby układu oddechowego spowodowane narażeniem na pył, stanowią około jednej dziesiątej problemów nowoczesnych elektrowni węglowych wyposażonych w zaawansowany sprzęt do kontroli zanieczyszczeń. Stwierdziliśmy, że podobne wnioski dotyczą zanieczyszczenia wody i gleby w ekosystemach.

Ale panele słoneczne wymagają znacznie więcej miejsca, aby wytworzyć taką samą ilość energii, jak generatory na paliwa kopalne lub elektrownie jądrowe. Czy pokrycie ogromnych obszarów panelami słonecznymi nie powinno stanowić problemu? Niekoniecznie. Ilość ziemi potrzebnej do wytworzenia kilowatogodziny z fotowoltaiki jest porównywalna z tą z elektrowni węglowych, jeśli weźmiemy pod uwagę tereny związane z wydobyciem węgla. A około połowa instalacji fotowoltaicznych w naszym przyszłym scenariuszu w 2050 roku może być umieszczona na dachach.

Produkcja paneli fotowoltaicznych wymaga różnych metali, z których wiele jest produkowanych tylko w ograniczone lokalizacje. Niektóre z tych metali są bardzo toksyczne. Przetwarzanie odpadów i recykling, których nie uwzględniliśmy w naszej ocenie, są zatem ważne.

Oczywiście fotowoltaika dostarcza prąd tylko wtedy, gdy świeci słońce. Jednak inna technologia solarna – koncentracja energii słoneczno-cieplnej, która koncentruje światło na wytwarzaniu ciepła – może być realnym rozwiązaniem, ponieważ zapewnia podobną wydajność pod względem redukcji zanieczyszczeń, a jednocześnie oferuje opcję magazynowania ciepła, a tym samym wytwarzania energii elektrycznej wieczorem. Założyliśmy, że technologia CSP, która obecnie ma bardzo niskie zastosowanie w porównaniu z fotowoltaiką, zapewni jedną czwartą energii słonecznej w naszym scenariuszu niskoemisyjnym.

Z punktu widzenia emisji dwutlenku węgla i zdrowia energia słoneczna jest znacznie lepsza niż wytwarzanie energii z paliw kopalnych. Jednak wielkoskalowe elektrownie słoneczne wymagają dużych połaci ziemi i mogą mieć negatywny wpływ na lokalne gatunki. 11_jamey_stillings_20121027_bse/flickr, CC BY

Stwierdziliśmy, że oddziaływanie elektrowni wodnych na środowisko jest bardzo zróżnicowane. Niektóre tamy powodują znaczący wpływ na klimat poprzez emisje metanu z rozkładu biomasy w zbiornikach. Inne tamy powodują równie poważne problemy ekologiczne poprzez niszczenie siedlisk. Mogą również blokować migrację gatunków wodnych oraz ograniczać przepływ osadów i transport składników odżywczych, co wpływa na obszary zalewowe i delty. Z drugiej strony zbiorniki wodne tworzą nowe siedliska dla ptaków i innych gatunków.

Energetyka wodna stanowi dobrą ilustrację znaczenia wyboru lokalizacji i projektu. Niektóre projekty mogą być ekonomicznie opłacalne, ale ostatecznie nie powinny być realizowane, jeśli społeczeństwo weźmie pod uwagę degradację środowiska, jaką mogą spowodować. W przypadku innych projektów wpływ można ograniczyć za pomocą strategii łagodzących, takich jak: przepływ strumienia środowiska i drabiny rybne, które zapewniają objazd dla migrujących ryb wokół tamy.

Podobne wnioski odnoszą się do energetyki wiatrowej, gdzie niszczenie siedlisk podczas budowy powinno być zminimalizowane, a operacje dostosowane w celu ograniczenia zderzenia z ptakami drapieżnymi i nietoperzami. Ponadto zasoby energii wiatrowej różnią się znacznie w zależności od lokalizacji, co przemawia za wyborem lokalizacji, w których zasoby wiatru są bardziej obfite.

Bioenergia zagraża bioróżnorodności

biomasa energia, czyli spalanie materiału roślinnego do wytwarzania energii, odgrywa kluczową rolę w większości planów ograniczenia globalnego ocieplenia do 2°C powyżej poziomu sprzed epoki przemysłowej. W przeciwieństwie do fotowoltaiki i wiatru dostarcza energię odnawialną na żądanie.

W połączeniu z CO? przechwytywać i przechowywać, to możliwe szoruj węgiel z atmosfery i umieść go pod ziemią. Płonące zagajniki o krótkiej rotacji, takie jak wierzba i miskant, produkcja energii może również obniżyć emisję gazów cieplarnianych netto z bioenergii. W ten sposób można zmniejszyć zdrowotne skutki spalania biomasy.

Wytwarzanie energii z bioenergii, takiej jak zrębki drzewne, powoduje emisje dwutlenku węgla i inne zanieczyszczenia powietrza. Wychwytywanie dwutlenku węgla i wpompowywanie go pod ziemię poprawia jego wpływ na środowisko. Departament Leśnictwa stanu Oregon, CC BY

Jednak wykorzystanie ziemi wymagane do uprawy nawet tych szybko rosnących roślin przyćmiewa wykorzystanie innych źródeł energii. Ma to istotne konsekwencje ekologiczne. Mierzone na podstawie gatunków traconych na wytworzoną kilowatogodzinę odkryliśmy, że szkody ekologiczne biomasy są porównywalne do szkód powodowanych przez węgiel i gaz.

Tak więc energia z biomasy, choć przynosi korzyści w postaci zmniejszonej emisji gazów cieplarnianych, staje się bardziej korzystna dla ekosystemów tylko wtedy, gdy jest wykorzystywana z wychwytywaniem i składowaniem dwutlenku węgla, Zakończyliśmy.

Strategie łagodzenia zmiany klimatu mogą stanowić rzadką okazję do zmniejszenia nie tylko emisji dwutlenku węgla, ale także szerokiego zakresu problemów środowiskowych. Jednak wdrażanie technologii niskoemisyjnych powinno unikać wrażliwych siedlisk, aby w pełni wykorzystać korzyści środowiskowe bez wywoływania niezamierzonych konsekwencji.

Podczas gdy większość ludzi zdaje sobie sprawę, że energia słoneczna i wiatrowa są źródłami energii o niskiej emisji dwutlenku węgla, bioenergia oraz wychwytywanie i składowanie dwutlenku węgla również odgrywają nieodzowną rolę w zasadzie we wszystkich scenariuszach, w których kraje szybko redukują emisje dwutlenku węgla. Nasze wyniki wskazują, że musimy szukać sposobów wykorzystania tych technologii przy minimalizacji szkód dla ekosystemów. Nie chodzi tylko o to, czy stosujemy czystą energię, ale jakie technologie, gdzie i jak.

O autorze

Edgar Hertwich, profesor ekologii przemysłowej, Uniwersytet Yale; Anders Arvesen, badacz w dziedzinie inżynierii energetycznej i procesowej, Norweski Uniwersytet Nauki i Technologii; Sangwon Suh, profesor ekologii przemysłowej, University of California w Santa Barbaraoraz dr Thomas Gibon. Kandydat, Norweski Uniwersytet Nauki i Technologii

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Konwersacje. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon