Der er en række tilgængelige kulstoffattige teknologier til at generere elektricitet. Men er de virkelig bedre end fossile brændstoffer og atomkraft?

For at besvare dette spørgsmål skal man ikke kun sammenligne emissionerne fra forskellige strømkilder, men også sundhedsmæssige fordele og truslerne mod økosystemer of grøn energi.

Produktion af elektricitet er ansvarlig for ca. en fjerdedel af de globale drivhusgasemissioner, og efterspørgslen er klar til at stige som underserverede populationer forbinder til nettet, og elektronik og elektriske køretøjer formere sig. Så det at stoppe den globale opvarmning vil kræve en transformation af elproduktionen.

Men det er vigtigt at undgå forskellige miljømæssige faldgruber i denne overgang, såsom at forstyrre økosystemer og vilde dyr eller forårsage luftforurening.

I en forskningsartikel, analyserede vi virkningen af ​​elproduktion fra vedvarende kilder, nuklear fission kraftværker og fossile brændstoffer, med og uden CO? fangst og opbevaring (CCS) teknologi til at separere CO? og opbevare det under jorden. Vi redegjorde for miljøeffekter forbundet med produktion, drift og nedtagning af anlæg samt produktion, transport og forbrænding af brændsler. Vi sammenlignede derefter et basisscenarie med et scenarie med lavt kulstofindhold der ville forhindre globale gennemsnitstemperaturer i at stige mere end to grader Celsius over præindustrielle niveauer inden 2050 - punkt klimaforskere siger, at vil undgå farlige klimaændringer.

Vores undersøgelse bekræfter eftertrykkeligt, at fossile brændstoffer - hovedsageligt kul - læg en tung belastning på miljøet og at de fleste vedvarende energiprojekter har mindre forureningsrelaterede virkninger på økosystemer og menneskers sundhed. Ikke desto mindre er der ingen energikilde uden negative miljømæssige bivirkninger. Placering af kraftværker, projektdesign og teknologivalg er kritiske spørgsmål, som investorer og regeringer bør overveje meget nøje.

Solen skinner

Udskiftning af kraftværker med fossile brændstoffer med vedvarende energikilder, herunder solenergi, vind, vandkraft og geotermisk energi, ville reducere forskellige former for forurening. Omfanget af forskellen i forurening mellem fossile og nogle muligheder for vedvarende energi er forbløffende. For eksempel fandt vi ud af, at hele processen med fremstilling, opsætning og drift af solcelleanlæg forårsager mindre forurening end kun at levere brændstof til et kulfyret kraftværk, når minedrift er inkluderet.

Hvad med det miljømæssige fodaftryk ved faktisk at fremstille systemer til vedvarende energi?

Solceller (PV) kommer meget godt ud i vores analyse. I dag bruger produktionen af ​​solceller meget mindre energi end tidligere. Kulstofemissionerne pr. Enhed PV-elektricitet er en tiendedel eller mindre af selv de mest effektive naturgaskraftværker. Menneskelige sundhedsproblemer, såsom luftvejssygdomme fra udsættelse for partikler, er omkring en tiendedel af moderne kulfyrede kraftværker med avanceret forureningsbekæmpelsesudstyr. Lignende konklusioner gælder for vand- og jordforurening på økosystemer, fandt vi.

Men solpaneler kræver meget mere plads til at generere den samme mængde energi som fossilt brændsel eller atomkraftværker. Bør det ikke være et problem at dække store områder med solpaneler? Ikke nødvendigvis. Mængden af ​​jord, der er nødvendig for at generere en kilowatt-time fra solceller, er sammenlignelig med den for kulkraft, når der redegøres for jord forbundet med minekul. Og omkring halvdelen af ​​solcelleanlæggene i vores fremtidsscenarie i 2050 kunne placeres på hustage.

Produktion af solcellepaneler kræver forskellige metaller, hvoraf mange kun produceres i begrænsede placeringer. Nogle af disse metaller er meget giftige. Affaldsbehandling og genanvendelse, som vi ikke har medtaget i vores vurdering, er derfor vigtig.

PV leverer selvfølgelig kun elektricitet, når solen skinner. Dog en anden solteknologi - koncentrere solvarme, som koncentrerer lys for at skabe varme - kan være en levedygtig vej fremad, da det leverer en lignende præstation med hensyn til reduktion af forurening, men alligevel giver mulighed for at lagre varme og dermed generere elektricitet om aftenen. Vi antog, at CSP-teknologi, som i øjeblikket har en meget lav anvendelse i forhold til solceller, ville levere en fjerdedel af solenergi i vores scenarie med lave emissioner.

Ud fra kulstofemissioner og sundhedsperspektiv er solenergi langt bedre end produktion af fossile brændstoffer. Men store solcelleanlæg kræver store landområder og kan have en negativ indvirkning på lokale arter. 11_jamey_stillings_20121027_bse / flickr, CC BY

Miljøeffekter fra vandkraft varierer meget, fandt vi. Nogle dæmninger forårsager betydelige klimaeffekter gennem emissioner af metan fra nedbrydning af biomasse i reservoirer. Andre dæmninger forårsage lige så alvorlige økologiske problemer gennem ødelæggelse af levesteder. De kan også blokere vandringen af ​​vandarter og reducere sedimentstrøm og transport af næringsstoffer, hvilket påvirker flodsletter og deltaer. På den anden side danner reservoirer nye levesteder for fugle og andre arter.

Vandkraft giver en god illustration af vigtigheden af ​​stedvalg og projektdesign. Nogle projekter kan være økonomisk bæredygtige, men i sidste ende bør de ikke realiseres, hvis samfundet overvejer den miljøforringelse, de kan forårsage. For andre projekter kan virkningerne begrænses af afbødningsstrategier som f.eks miljøstrømstrøm , fiskestiger, som giver en omvej til vandrende fisk omkring en dæmning.

Lignende lektioner gælder for vindkraft, hvor ødelæggelse af levesteder under konstruktion skal minimeres og operationer justeres for at reducere kollisioner med rovfugle og flagermus. Vindkraftressourcer varierer også meget på tværs af steder, hvilket argumenterer for at vælge steder, hvor vindressourcer er mere rigelige.

Bioenergi truer biodiversiteten

Biomasse energi eller afbrænding af plantemateriale til elproduktion spiller en central rolle i de fleste planer om at begrænse den globale opvarmning til 2 ° C over det førindustrielle niveau. I modsætning til solceller og vind leverer den vedvarende strøm på forespørgsel.

Når kombineret med CO? fangst og opbevaring, kan det skrubbe kulstof fra atmosfæren og placer det under jorden. Brændende kort rotation coppice, såsom pil , miscanthus, at producere kraft kan også sænke netto drivhusgasemissioner af biokraft. På disse måder kan sundhedseffekterne af brændende biomasse reduceres.

At producere energi fra bioenergi, såsom flis, har kulstofemissioner og andre luftforurenende stoffer. Indfangning af kulstof og pumpning af det under jorden forbedrer dets miljømæssige fodaftryk. Oregon Department of Forestry, CC BY

Alligevel dværger den arealanvendelse, der kræves for at dyrke selv disse hurtigtvoksende planter, arealanvendelsen af ​​andre strømkilder. Dette har betydelige økologiske implikationer. Målt efter arter, der er gået tabt pr. Genereret kilowatt-time, fandt vi, at de økologiske skader ved biomasse kan sammenlignes med kul og gas.

Så selvom det giver fordele fra reducerede drivhusgasemissioner, bliver biomassekraft kun gunstigere for økosystemer, når det bruges med opsamling og lagring af kulstof, konkluderede vi.

Klimabegrænsende strategier kan give en sjælden mulighed for ikke kun at reducere kulstofemissioner, men også en lang række miljøproblemer. Imidlertid bør implementering af kulstoffattige teknologier undgå følsomme levesteder for fuldt ud at realisere deres miljøfordele uden at udløse utilsigtede konsekvenser.

Mens de fleste mennesker erkender, at sol og vind er energikilder med lavt kulstofindhold, spiller bioenergi og kulstofopsamling og -lagring også en uundværlig rolle i stort set alle scenarier, hvor lande hurtigt reducerer kulstofemissioner. Vores resultater viser, at vi er nødt til at søge efter måder at bruge disse teknologier på, mens vi minimerer skaden på økosystemer. Det handler ikke kun om, hvorvidt vi anvender ren energi, men hvilke teknologier, hvor og hvordan.

Om forfatteren

Edgar Hertwich, professor i industriel økologi, Yale University; Anders Arvesen, forsker i energi- og procesteknik, Norsk Videnskabsuniversitet; Sangwon Suh, professor i industriel økologi, University of California, Santa Barbaraog Thomas Gibon, Ph.D. Kandidat, Norsk Videnskabsuniversitet

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon