Det finnes en rekke tilgjengelige kulleteknologier for å generere elektrisitet. Men er de virkelig bedre enn fossilt brensel og atomkraft?

For å svare på det spørsmålet må man sammenligne ikke bare utslippene av forskjellige kraftkilder, men også helsemessige fordeler og truslene mot økosystemene of grønn energi.

Produksjon av elektrisitet er ansvarlig for ca. en fjerdedel av globale klimagassutslipp, og etterspørselen er klar til å stige som underserved befolkninger koble til rutenettet, og elektronikk og elektriske biler sprer. Så stoppe global oppvarming vil kreve en transformasjon av elektrisitetsproduksjon.

Men det er viktig å unngå ulike miljømessige fallgruver i denne overgangen, for eksempel forstyrre økosystemer og dyreliv eller forårsaker luftforurensning.

I en forskning papir, analyserte vi effekten av elektrisitetsproduksjon fra fornybare kilder, atomfisjon kraftverk og fossile brensler, med og uten CO? fangst og lagring (CCS) teknologi for å separere CO? og lagre den under jorden. Vi redegjorde for miljøeffekter knyttet til produksjon, drift og demontering av anlegg, samt produksjon, transport og forbrenning av drivstoff. Vi sammenlignet deretter et grunnscenario med et lav-CO2-elektrisitet scenario det ville hindre at globale gjennomsnittstemperaturer stiger mer enn to grader Celsius over preindustrial nivåer av 2050 - The punkt klimaforskere sier at unngår farlige klimaendringer.

Vår studie bekrefter bekrefter at fossilt brensel - hovedsakelig kull - Legg stor belastning på miljøet og at de fleste fornybare kraftprosjekter har lavere forurensningsrelaterte konsekvenser for økosystemer og menneskers helse. Likevel er ingen energikilde uten negative bivirkninger på miljøet. Kraftverk siting, prosjekt design og teknologi valg er kritiske problemer som investorer og regjeringer bør vurdere svært nøye.

Solen skinner

Bytte av kraftverk med fossilt brensel med fornybare energikilder, inkludert sol, vind, vannkraft og geotermisk kraft, vil redusere ulike former for forurensning. Størrelsen på forskjellen i forurensning mellom fossile og noen fornybare energikilder er fantastisk. For eksempel fant vi at hele prosessen med produksjon, oppstart og drift av fotovoltaiske paneler forårsaker mindre forurensning enn bare å levere drivstoff til et kullkraftverk når gruvedrift er inkludert.

Hva med miljøsporet av å lage fornybare energisystemer?

Photovoltaics (PV) kommer ut veldig bra i vår analyse. I dag bruker produksjonen av PV-celler mye mindre energi enn tidligere. Kullutslippene per enhet av PV-elektrisitet er en tiendedel eller mindre av selv de mest effektive naturgassverkene. Menneskelige helseproblemer, som åndedrettssykdommer fra eksponering av partikler, er rundt en tiendedel av de av moderne kullkraftverk med avansert forurensningsutstyr. Lignende konklusjoner holder fast for vann- og jordforurensning på økosystemer, fant vi.

Men solcellepaneler krever mye mer plass for å generere samme mengde kraft som fossilt brensel eller atomkraftverk. Skal ikke dekke store områder med solcellepaneler være et problem? Ikke nødvendigvis. Mengden jord som trengs for å generere en kilowatt-time fra PV, er sammenlignbar med kullkraft, når landet som er knyttet til gruvekull, blir regnskapsført. Og omtrent halvparten av PV-installasjonene i vårt fremtidige scenario i 2050 kan plasseres på hustak.

Produksjon av PV-paneler krever ulike metaller, hvorav mange produseres bare i begrensede steder. Noen av disse metaller er svært giftige. Avfallsbehandling og gjenvinning, som vi ikke inkluderte i vurderingen vår, er derfor viktig.

PV, selvfølgelig, leverer bare strøm når solen skinner. Men en annen solteknologi - konsentrere solvarmekraft, som konsentrerer lys for å lage varme - kan være en levedyktig vei fremover, da det gir en tilsvarende ytelse når det gjelder forurensningsreduksjon, men gir deg muligheten til å lagre varme og dermed generere elektrisitet om kvelden. Vi antok at CSP-teknologi, som for øyeblikket har svært lav adopsjon i forhold til PV, vil gi en fjerdedel solskraft i vårt lavemissionsscenario.

Fra kjerneutslipp og helse er solenergi langt bedre enn kraftproduksjonen av fossilt brensel. Men store solkraftverk krever store landområder og kan ha en negativ innvirkning på lokale arter. 11_jamey_stillings_20121027_bse / flickr, CC BY

Miljøeffekter fra vannkraft varierer mye, vi fant. Noen dammer gir betydelige klimapåvirkninger gjennom utslipp av metan fra dekomponering av biomasse i reservoarer. Andre dammer forårsake like alvorlige økologiske problemer gjennom ødeleggelse av habitat. De kan også blokkere migrering av akvatiske arter og redusere sedimentstrøm og næringstransport, noe som påvirker flomfelt og deltas. På den annen side danner reservoar nye habitater for fugler og andre arter.

Vannkraft gir en god illustrasjon av betydningen av nettstedvalg og prosjektdesign. Noen prosjekter kan være økonomisk levedyktige, men til slutt bør de ikke realiseres dersom samfunnet vurderer miljøforringelsen de kan forårsake. For andre prosjekter kan konsekvensene begrenses av begrensende strategier som miljøstrømmen og fisk stiger, som gir en omvei for å migrere fisk rundt en dam.

Lignende leksjoner holder for vindkraft, hvor ødeleggelse av habitat under konstruksjon skal minimeres og driften justeres for å redusere kollisjoner med rovfugler og flaggermus. Også vindkraftressurser varierer mye på tvers av steder som argumenterer for å velge steder der vindressurser er rikeligere.

Bioenergi truer biologisk mangfold

biomasse energi, eller brennende plantemateriale for kraftproduksjon, spiller en sentral rolle i de fleste planer om å begrense global oppvarming til 2 ° C over preindustrial nivåer. I motsetning til PV og vind, gir den på forespørsel fornybar kraft.

Når kombinert med CO? fangst og lagring, kan det skrubbe karbon fra atmosfæren og plasser den under jorden. Burning short-rotation coppice, for eksempel selje og Miscanthus, for å produsere kraft kan det også redusere netto klimagassutslipp av biopower. På disse måtene kan helseeffekter av brennende biomasse reduseres.

Å lage kraft fra bioenergi, som flis, har karbonutslipp og andre luftforurensende stoffer. Fangst av karbon og pumpe det under jorden forbedrer sitt miljøavtrykk. Oregon Department of Forestry, CC BY

Likevel, arealbruken som kreves for å vokse selv disse raskt voksende plantene dverger jordbruken av andre kraftkilder. Dette har betydelige økologiske implikasjoner. Målt etter arter som er tapt per kilowatt-time, oppnådde vi at økologiske skader på biomasse er sammenlignbare med kull og gass.

Så selv om det gir fordeler fra reduserte klimagassutslipp, blir biomasse kraft bare gunstigere for økosystemer når de brukes med karbonfangst og lagring, konkluderte vi.

Klimatilpasningsstrategier kan gi en sjelden mulighet til å redusere ikke bare karbonutslipp, men også et bredt spekter av miljøproblemer. Utbredelse av lavkulleteknologi bør imidlertid unngå følsomme habitater for fullt ut å realisere sine miljøfordeler uten å utløse utilsiktede konsekvenser.

Mens de fleste innser at sol og vind er kullbrenselkilder, har bioenergi og karbonfangst og -lagring også en uunnværlig rolle i utgangspunktet alle scenarier der land raskt reduserer karbonutslipp. Våre resultater tyder på at vi må søke etter måter å bruke disse teknologiene samtidig som skadene for økosystemene minimeres. Det handler ikke bare om vi bruker ren energi, men hvilke teknologier, hvor og hvordan.

Om forfatteren

Edgar Hertwich, professor i industriell økologi, Yale University; Anders Arvesen, forsker innen energi og prosessingeniør, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet; Sangwon Suh, professor i industriell økologi, University of California, Santa Barbara, og Thomas Gibon, Ph.D. Kandidat, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

at InnerSelf Market og Amazon