Sähköntuotantoa varten on olemassa useita vähähiilisiä teknologioita. Mutta ovatko ne todella parempia kuin fossiiliset polttoaineet ja ydinvoima?

Vastatakseen tähän kysymykseen ei tarvitse vertailla pelkästään eri energialähteiden päästöjä vaan myös terveysvaikutuksia ja ekosysteemeihin kohdistuvia uhkia of vihreää energiaa.

Sähkön tuotanto on vastuussa neljäsosaa kasvihuonekaasupäästöistä ja kysyntä kasvaa alivaraamattomat populaatiot muodostavat yhteyden verkkoonja elektroniikka ja sähköautoja lisääntyä. Niinpä ilmaston lämpenemisen lopettaminen edellyttää sähköntuotannon muuttamista.

Mutta on tärkeää välttää erilaisia ​​ympäristöhaittoja tässä siirtymässä, kuten ekosysteemien ja villieläinten häiritseminen tai aiheuttaminen ilmansaasteet.

Jonkin sisällä tutkimus paperi, analysoimme uusiutuvista lähteistä tuotetun sähkön tuotannon vaikutuksia, ydinfissio voimalaitokset ja fossiiliset polttoaineet CO? talteenotto ja varastointi (CCS) tekniikkaa CO:n erottamiseen? ja varastoimaan sen maan alle. Otimme huomioon laitosten tuotantoon, käyttöön ja purkamiseen sekä polttoaineiden tuotantoon, kuljetukseen ja polttamiseen liittyvät ympäristövaikutukset. Sitten vertasimme perusskenaariota a vähähiilisen sähkön skenaario joka estäisi keskimääräisten keskilämpötilojen nousevan yli kaksi celsiusastetta esiteollisen tason yläpuolelle 2050 - the piste ilmaston tutkijat sanovat välttävänsä vaarallisia ilmastonmuutoksia.

Tutkimus vahvistaa voimakkaasti, että fossiiliset polttoaineet - lähinnä hiili - rasittaa ympäristöä ja että useimmilla uusiutuvista energialähteistä tuotetuilla hankkeilla on vähemmän pilaantumisvaikutuksia ekosysteemeihin ja ihmisten terveyteen. Mikään energialähde ei kuitenkaan ole haitallisia ympäristövaikutuksia. Voimalaitosten sijoittaminen, hankesuunnittelu ja teknologian valinta ovat kriittisiä kysymyksiä, joita sijoittajien ja hallitusten tulisi harkita huolellisesti.

Aurinko paistaa

Fossiilisten polttoaineiden voimalaitosten korvaaminen uusiutuvilla energialähteillä, kuten aurinko-, tuuli-, vesivoima- ja geoterminen voima, vähentäisi erilaisia ​​pilaantumistyyppejä. Fossiilisten ja joidenkin uusiutuvien energialähteiden välillä tapahtuvan pilaantumisen erojen suuruus on upea. Esimerkiksi havaitsimme, että koko aurinkosähköpaneelien valmistus-, käyttöönotto- ja käyttöprosessi aiheuttaa vähemmän pilaantumista kuin vain polttoaineen toimittaminen hiilivoimalaan, kun louhinta on mukana.

Entä uusiutuvan energian järjestelmien todellisen tekemisen ympäristöjalanjälki?

Aurinkosähkö (PV) tulee hyvin esiin analyysissämme. Nykyään PV-solujen tuotanto käyttää paljon vähemmän energiaa kuin aikaisemmin. Hiilidioksidipäästöt PV-sähkön yksikköä kohti ovat kymmenesosa tai vähemmän jopa tehokkaimmista maakaasulaitoksista. Ihmisten terveyteen liittyvät ongelmat, kuten hiukkaspäästöjen aiheuttama hengityselinsairaus, ovat noin kymmenesosa nykyaikaisista hiilivoimalaitoksista, joissa on kehittyneitä pilaantumista rajoittavia laitteita. Samankaltaisia ​​päätelmiä pidetään myös ekosysteemien veden ja maaperän pilaantumiselta.

Mutta aurinkopaneelit vaativat paljon enemmän tilaa, jotta saadaan aikaan sama määrä virtaa kuin fossiilisilla polttoaineilla tai ydinvoimalaitoksilla. Ei pitäisi kattaa valtavia alueita aurinkopaneeleilla olla ongelma? Ei välttämättä. Maa-alue, joka tarvitaan kilowattitunnin tuottamiseksi PV: stä, on verrattavissa hiilen tehoon, kun kaivosteollisuuteen liittyvä maa otetaan huomioon. Ja noin puolet 2050: n tulevista PV-asennuksista voitaisiin sijoittaa kattoihin.

PV-paneelien valmistus vaatii erilaisia ​​metalleja, joista monet valmistetaan vain rajoitetut sijainnit. Jotkut näistä metalleista ovat erittäin myrkyllisiä. Jätteiden käsittely ja kierrätys, joita emme sisällyttäneet arviointiin, ovat siksi tärkeitä.

PV tietysti toimittaa sähköä vain silloin, kun aurinko paistaa. Kuitenkin eri aurinkotekniikka - aurinkolämpötehon keskittäminen, joka keskittyy valon lämmittämiseen, voi olla elinkelpoinen tapa edetä, koska se tuottaa samanlaisen suorituskyvyn pilaantumisen vähentämisessä, mutta tarjoaa myös mahdollisuuden tallentaa lämpöä ja siten tuottaa sähköä illalla. Oletimme, että CSP-tekniikka, jolla on tällä hetkellä hyvin vähäinen hyväksyntä PV: hen verrattuna, tarjoaisi neljänneksen aurinkosähköstä vähäpäästöisessä skenaariossa.

Hiilidioksidipäästöjen ja terveyden näkökulmasta aurinkoenergia on paljon parempi kuin fossiilisten polttoaineiden tuotanto. Suuret aurinkokennot vaativat kuitenkin suuria maa-alueita ja voivat vaikuttaa kielteisesti paikallisiin lajeihin. 11_jamey_stillings_20121027_bse / Flickr, CC BY

Vesivoiman ympäristövaikutukset vaihtelevat suuresti. Jotkut patot aiheuttavat merkittäviä ilmastovaikutuksia metaanin päästöistä, jotka johtuvat biomassan hajoamisesta säiliöissä. Muut patot aiheuttaa yhtä vakavia ekologisia ongelmia elinympäristön tuhoutumisen kautta. Ne voivat myös estää vesilajien siirtymisen ja vähentää sedimentin virtausta ja ravinteiden kulkeutumista, mikä vaikuttaa tulvatasoihin ja deltoihin. Toisaalta säiliöt muodostavat uusia lintuja ja muita lajeja.

Vesivoima tarjoaa hyvän kuvauksen sivuston valinnan ja projektisuunnittelun merkityksestä. Jotkut hankkeet voivat olla taloudellisesti kannattavia, mutta lopulta niitä ei pitäisi toteuttaa, jos yhteiskunta ottaa huomioon niiden aiheuttaman ympäristön pilaantumisen. Muiden hankkeiden osalta vaikutuksia voidaan rajoittaa lieventämisstrategioilla, kuten ympäristövirran virtaus ja kalatikkaat, jotka tarjoavat kiertävän kalan kiertämisen padon ympärille.

Samankaltaisia ​​oppitunteja pidetään tuulivoimalla, jossa elinympäristön tuhoutuminen rakentamisen aikana on minimoitava ja toiminta on mukautettava vähentämiseksi törmäykset rappien ja lepakoiden kanssa. Myös tuulivoimavarat vaihtelevat suuresti eri paikoissa, mikä puolestaan ​​valitsee sellaisten paikkojen valinnan, joissa tuulivarat ovat runsaampia.

Bioenergia uhkaa biologista monimuotoisuutta

biomassa energialla tai polttamalla kasvin materiaalia sähköntuotantoon, on keskeinen rooli useimmissa suunnitelmissa rajoittaa ilmaston lämpenemistä 2 ° C: een ennen teollista tasoa. Toisin kuin PV ja tuuli, se tarjoaa uusiutuvan energian kysynnän.

Yhdistettynä CO:n kanssa? kaapata ja tallentaa, se voi puhdista hiiltä ilmakehästä ja aseta se maan alle. Lyhytkiertoleikkauksen polttaminen, kuten paju ja miscanthus, energian tuottamiseksi voidaan myös vähentää biopolttoaineen kasvihuonekaasupäästöjä. Näillä tavoilla polttavan biomassan terveysvaikutuksia voidaan vähentää.

Energian tuottamisella bioenergiasta, kuten haketta, on hiilidioksidipäästöjä ja muita ilman epäpuhtauksia. Hiilen talteenotto ja sen maanalainen pumppaus parantaa sen ympäristön jalanjälkeä. Oregonin metsätalousministeriö, CC BY

Silti näiden nopeasti kasvavien kasvien kasvattamiseen tarvitaan maankäyttöä muiden energialähteiden maankäyttöä varten. Tällä on merkittäviä ekologisia vaikutuksia. Kun mitattiin lajin menetys kilowattituntia kohti, havaitsimme, että biomassan ekologiset vahingot ovat verrattavissa hiilen ja kaasun haittoihin.

Joten vaikka se tuottaa hyötyä kasvihuonekaasupäästöjen vähenemisestä, biomassan teho muuttuu ekosysteemeille suotuisammaksi vain silloin, kun sitä käytetään hiilidioksidin talteenotto ja varastointi, päätimme.

Ilmastonmuutoksen hillitsemisstrategiat voivat tarjota harvinaisen mahdollisuuden vähentää paitsi hiilidioksidipäästöjä myös monenlaisia ​​ympäristöongelmia. Vähähiilisten teknologioiden käyttöönoton tulisi kuitenkin välttää arkaluonteisia elinympäristöjä, jotta niiden ympäristöhyödyt saadaan täysin käyttöön ilman, että ne aiheuttavat tahattomia seurauksia.

Vaikka useimmat ihmiset tunnustavat, että aurinko ja tuuli ovat vähähiilisiä energialähteitä, bioenergialla ja hiilidioksidin talteenotolla ja varastoinnilla on myös välttämätön rooli pohjimmiltaan kaikissa tilanteissa, joissa maat nopeasti vähentävät hiilidioksidipäästöjä. Tuloksemme osoittavat, että meidän on etsittävä keinoja käyttää näitä tekniikoita ja minimoida ekosysteemeihin kohdistuva haitta. Kyse ei ole pelkästään siitä, käytämmekö puhdasta energiaa, vaan mitä teknologioita, missä ja miten.

Author

Edgar Hertwich, teollisen ekologian professori, Yale University; Anders Arvesen, energia- ja prosessitekniikan tutkija, Norjan tiede- ja teknologiayliopisto; Sangwon Suh, teollisen ekologian professori, Kalifornian yliopisto, Santa Barbaraja Thomas Gibon, Ph.D. ehdokas, Norjan tiede- ja teknologiayliopisto

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon