Terdapat beberapa teknologi rendah karbon yang boleh digunakan untuk menjana tenaga elektrik. Tetapi adakah mereka benar-benar lebih baik daripada bahan api fosil dan kuasa nuklear?

Untuk menjawab soalan itu, seseorang perlu membandingkan bukan hanya pelepasan sumber kuasa yang berbeza tetapi juga faedah kesihatan dan ancaman kepada ekosistem of tenaga hijau.

Pengeluaran elektrik adalah bertanggungjawab suku daripada pelepasan gas rumah hijau global, dan permintaan dijangka meningkat seperti populasi yang kurang mendapat sambutan menyambung ke grid, dan elektronik dan kenderaan elektrik berkembang biak. Jadi menghentikan pemanasan global memerlukan transformasi pengeluaran elektrik.

Tetapi adalah penting untuk mengelakkan pelbagai masalah alam sekitar dalam peralihan ini, seperti mengganggu ekosistem dan hidupan liar atau menyebabkan pencemaran udara.

Dalam pakej kertas penyelidikan, kami menganalisis kesan penjanaan elektrik dari sumber yang boleh diperbaharui, pembelahan nuklear loji kuasa dan bahan api fosil, dengan dan tanpa CO? tangkapan dan penyimpanan (CCS) teknologi untuk mengasingkan CO? dan menyimpannya di bawah tanah. Kami mengambil kira kesan alam sekitar yang berkaitan dengan pengeluaran, operasi dan pembongkaran kemudahan, serta pengeluaran, pengangkutan dan pembakaran bahan api. Kami kemudiannya membandingkan senario garis dasar kepada a senario elektrik rendah karbon yang akan menghalang suhu purata global daripada meningkat lebih daripada dua darjah Celsius di atas paras praindustri oleh 2050 - yang titik ahli sains iklim berkata akan mengelakkan perubahan iklim berbahaya.

Kajian kami secara tegas menegaskan bahawa bahan api fosil - terutamanya arang batu - meletakkan beban berat terhadap alam sekitar dan projek kuasa yang paling banyak diperbaharui mempunyai impak yang berkaitan dengan pencemaran yang lebih rendah terhadap ekosistem dan kesihatan manusia. Walau bagaimanapun, tiada sumber tenaga tanpa kesan sampingan alam sekitar yang buruk. Penjanaan loji janakuasa, reka bentuk projek dan pilihan teknologi adalah isu kritikal yang pelabur dan kerajaan perlu mempertimbangkan dengan teliti.

Suria bersinar

Menggantikan loji janakuasa bahan api fosil dengan sumber tenaga boleh diperbaharui, termasuk solar, angin, kuasa hidro dan kuasa geoterma, akan mengurangkan pelbagai jenis pencemaran. Besarnya perbezaan pencemaran antara fosil dan beberapa pilihan tenaga boleh diperbaharui adalah menakjubkan. Sebagai contoh, kami mendapati bahawa keseluruhan proses pembuatan, menubuhkan dan mengendalikan panel fotovoltaik menyebabkan kurang pencemaran daripada hanya menyampaikan bahan api ke loji kuasa arang batu apabila pertambangan dimasukkan.

Bagaimana pula dengan kesan alam sekitar yang sebenarnya membuat sistem tenaga boleh diperbaharui?

Photovoltaics (PV) keluar dengan baik dalam analisis kami. Hari ini, pengeluaran sel PV menggunakan tenaga yang lebih sedikit daripada sebelumnya. Pelepasan karbon per unit elektrik PV adalah sepersepuluh atau kurang walaupun loji kuasa gas yang paling cekap. Masalah kesihatan manusia, seperti penyakit pernafasan dari pendedahan bahan partikulat, adalah sekitar sepersepuluh dari loji janakuasa arang batu moden dengan peralatan kawalan pencemaran yang lebih maju. Kesimpulan yang sama berlaku untuk pencemaran air dan tanah ke atas ekosistem, kami dapati.

Tetapi panel solar memerlukan lebih banyak ruang untuk menjana kuasa yang sama seperti bahan api fosil atau penjana kuasa nuklear. Sekiranya tidak meliputi kawasan yang besar dengan panel solar menjadi masalah? Tidak semestinya. Jumlah tanah yang diperlukan untuk menghasilkan satu kilowatt-jam dari PV adalah sebanding dengan kuasa arang batu, apabila tanah yang berkaitan dengan arang batu pertambangan diambil kira. Dan kira-kira separuh daripada pemasangan PV dalam senario masa depan kami di 2050 boleh diletakkan di atas bumbung.

Memproduksi panel PV memerlukan pelbagai jenis logam, yang kebanyakannya hanya dihasilkan lokasi terhad. Sebahagian daripada logam tersebut sangat toksik. Oleh itu rawatan dan kitar semula sisa, yang tidak termasuk dalam penilaian kami, adalah penting.

PV, tentu saja, menyampaikan elektrik hanya apabila matahari bersinar. Walau bagaimanapun, teknologi solar yang berbeza - menumpukan kuasa terma solar, yang menumpukan cahaya untuk membuat haba - boleh menjadi cara yang maju kerana ia memberikan prestasi yang sama dari segi pengurangan pencemaran namun menawarkan pilihan untuk menyimpan haba dan dengan itu menjana tenaga elektrik pada waktu petang. Kami menganggap teknologi CSP, yang pada masa ini mempunyai penggunaan yang sangat rendah berbanding dengan PV, akan menyediakan satu perempat tenaga solar dalam senario pelepasan rendah kami.

Dari perspektif pelepasan karbon dan kesihatan, tenaga solar jauh lebih baik daripada penjanaan kuasa bahan bakar fosil. Tetapi tumbuhan suria berskala besar memerlukan kawasan tanah yang besar dan boleh memberikan kesan negatif terhadap spesies tempatan. 11_jamey_stillings_20121027_bse / flickr, CC BY

Kesan alam sekitar dari kuasa hidro sangat berbeza-beza, kami dapati. Beberapa empangan menyebabkan kesan iklim yang ketara melalui pelepasan metana dari penguraian biomas dalam takungan. Empangan lain menyebabkan masalah ekologi yang sama serius melalui kemusnahan habitat. Mereka juga boleh menyekat penghijrahan spesies akuatik dan mengurangkan aliran sedimen dan pengangkutan nutrien, yang memberi kesan kepada dataran banjir dan delta. Sebaliknya, takungan membentuk habitat baru untuk burung dan spesies lain.

Hydropower menawarkan ilustrasi yang baik mengenai kepentingan pemilihan tapak dan reka bentuk projek. Sesetengah projek mungkin bersifat ekonomi tetapi akhirnya tidak boleh direalisasikan jika masyarakat menganggap degradasi alam sekitar yang boleh menyebabkannya. Untuk projek lain, impak dapat dibatasi oleh strategi mitigasi seperti aliran aliran alam sekitar and tangga ikan, yang menyediakan lencongan untuk memindahkan ikan di sekitar empangan.

Pelajaran yang serupa dipegang untuk kuasa angin, di mana kemusnahan habitat semasa pembinaan perlu dikurangkan dan operasi diselaraskan untuk mengurangkan perlanggaran dengan raptor dan kelawar. Juga, sumber kuasa angin bervariasi di seluruh lokasi, yang berpendapat untuk memilih lokasi di mana sumber angin lebih banyak.

Bioenergi mengancam biodiversiti

Biomas tenaga, atau bahan tumbuhan pembakaran untuk penjanaan kuasa, memainkan peranan utama dalam kebanyakan rancangan untuk mengehadkan pemanasan global ke 2 ° C di atas paras praindustri. Bertentangan dengan PV dan angin, ia menyediakan kuasa yang boleh diperbaharui atas permintaan.

Apabila digabungkan dengan CO? menangkap dan menyimpan, ia boleh menggosok karbon dari atmosfera dan letakkannya di bawah tanah. Membakar coppice pendek putaran, seperti willow and miscanthus, untuk menghasilkan kuasa juga boleh mengurangkan pelepasan gas rumah hijau bersih biopower. Dengan cara ini, kesan kesihatan pembakaran biomas dapat dikurangkan.

Membuat kuasa dari bioenergi, seperti cip kayu, mempunyai pelepasan karbon dan bahan pencemar udara yang lain. Menangkap karbon dan mengepamnya di bawah tanah meningkatkan jejak alam sekitar. Jabatan Perhutanan Oregon, CC BY

Walau bagaimanapun, penggunaan tanah yang diperlukan untuk berkembang walaupun tumbuh-tumbuhan berkembang pesat ini menggunakan sumber tanah lain. Ini mempunyai implikasi ekologi yang signifikan. Seperti yang diukur oleh spesies yang hilang setiap kilowatt-jam yang dihasilkan, kami mendapati bahawa kerosakan ekologi biomas adalah setanding dengan arang batu dan gas.

Oleh itu, walaupun ia memberikan faedah daripada pengurangan pelepasan gas rumah hijau, kuasa biomass menjadi lebih baik untuk ekosistem hanya apabila digunakan dengan penangkapan dan penyimpanan karbon, kami membuat kesimpulan.

Strategi mitigasi iklim dapat memberikan kesempatan yang jarang untuk mengurangkan bukan hanya pelepasan karbon tetapi juga masalah lingkungan yang luas. Walau bagaimanapun, penggunaan teknologi rendah karbon harus mengelakkan habitat sensitif untuk merealisasikan manfaat persekitarannya dengan sepenuhnya tanpa memicu akibat yang tidak diingini.

Walaupun kebanyakan orang menyedari bahawa solar dan angin adalah sumber tenaga karbon rendah, bioenergi dan penangkapan dan penyimpanan karbon juga mempunyai peranan yang sangat penting pada dasarnya semua senario di mana negara-negara dengan cepat mengurangkan pelepasan karbon. Keputusan kami menunjukkan bahawa kita perlu mencari jalan untuk menggunakan teknologi ini sambil meminimumkan kemudaratan kepada ekosistem. Ia bukan hanya sama ada kita menggunakan tenaga bersih, tetapi teknologi, di mana dan bagaimana.

Tentang Pengarang

Edgar Hertwich, Profesor Ekologi Perindustrian, Yale University; Anders Arvesen, Penyelidik Kejuruteraan Tenaga dan Proses, Universiti Sains dan Teknologi Norway; Sangwon Suh, Profesor dalam Ekologi Perindustrian, Universiti California, Santa Barbara, dan Thomas Gibon, Ph.D. Calon, Universiti Sains dan Teknologi Norway

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon