Влияние энергетической промышленности на окружающую среду является значительным, поскольку потребление энергии и природных ресурсов тесно связаны. Производство, транспортировка или потребление энергии оказывают воздействие на окружающую среду. [3] Энергия использовалась людьми на протяжении тысячелетий. Первоначально это было связано с использованием огня для освещения, обогрева, приготовления пищи и обеспечения безопасности, и его использование можно проследить по крайней мере 1,9 миллиона лет назад. [4] В последние годы наблюдается тенденция к увеличению коммерциализации различных возобновляемых источников энергии . Научный консенсус относительно некоторых основных видов деятельности человека, которые способствуют глобальному потеплению, считается, что увеличение концентрации парниковых газов , вызывающее эффект потепления, глобальные изменения поверхности земли, такие как вырубка лесов , для эффекта потепления, увеличение концентрации аэрозолей , в основном для эффекта охлаждения. [5]
Быстро развивающиеся технологии потенциально могут обеспечить переход производства энергии, управления водными ресурсами и отходами, а также производства продуктов питания к более экологичным и энергоэффективным практикам с использованием методов системной экологии и промышленной экологии . [6] [7]
Научный консенсус относительно глобального потепления и изменения климата заключается в том, что оно вызвано антропогенными выбросами парниковых газов , большая часть которых происходит от сжигания ископаемого топлива , а также вырубки лесов и некоторых видов сельскохозяйственной практики, которые также являются основными факторами. [9] Исследование 2013 года показало, что две трети промышленных выбросов парниковых газов связаны с производством ископаемого топлива (и цемента) всего девяноста компаниями по всему миру (в период с 1751 по 2010 год, при этом половина выбросов была произведена с 1986 года). [10] [11]
Хотя широко разрекламированное отрицание изменения климата , подавляющее большинство ученых, работающих в области климатологии, признают, что оно вызвано деятельностью человека. В докладе МГЭИК «Изменение климата 2007: последствия изменения климата, адаптация и уязвимость» прогнозируется, что изменение климата приведет к нехватке продовольствия и воды и повышению риска наводнений, которые затронут миллиарды людей, особенно тех, кто живет в нищете. [12]
Одно измерение, связанное с парниковыми газами, и другие сравнения внешних факторов между источниками энергии можно найти в проекте ExternE Института Пауля Шеррера и Университета Штутгарта, который финансировался Европейской комиссией . [13] Согласно этому исследованию, [14] гидроэлектростанции производят наименьшее количество выбросов CO2, ветряные электростанции производят вторые по величине, ядерная энергетика производит третьи по величине, а солнечная фотоэлектрическая энергетика производит четвертые по величине. [14]
Аналогичным образом, то же самое исследование (ExternE, Externalities of Energy), проведенное с 1995 по 2005 год, показало, что стоимость производства электроэнергии из угля или нефти удвоится по сравнению с ее нынешней стоимостью, а стоимость производства электроэнергии из газа увеличится на 30%, если будут учтены внешние издержки, такие как ущерб окружающей среде и здоровью человека от взвешенных в воздухе твердых частиц , оксидов азота , хрома VI и мышьяка , производимых этими источниками. В исследовании было подсчитано, что эти внешние, нижестоящие, затраты на ископаемое топливо составляют до 1–2% от всего валового внутреннего продукта (ВВП) ЕС , и это было до того, как внешние издержки глобального потепления из этих источников были вообще включены. [15] Исследование также показало, что экологические и медицинские расходы ядерной энергетики на единицу поставленной энергии составили 0,0019 евро/кВт·ч, что оказалось ниже, чем расходы многих возобновляемых источников, включая биомассу и фотоэлектрические солнечные панели , и в тридцать раз ниже, чем расходы угля — 0,06 евро/кВт·ч или 6 центов/кВт·ч, при этом источниками энергии с самыми низкими внешними экологическими и медицинскими расходами, связанными с ней, являются ветроэнергетика — 0,0009 евро/кВт·ч. [16]
Биотопливо определяется как твердое, жидкое или газообразное топливо, полученное из сравнительно недавно неживого или живого биологического материала, и отличается от ископаемого топлива , которое получают из давно мертвого биологического материала. Для производства биотоплива используются различные растения и материалы растительного происхождения.
Широкое использование биодизеля приводит к изменениям в землепользовании, включая вырубку лесов . [17]
Неустойчивая заготовка дров может привести к потере биоразнообразия и эрозии из-за потери лесного покрова. Примером этого является 40-летнее исследование, проведенное Университетом Лидса в отношении африканских лесов, которые составляют треть от общего объема тропических лесов мира , которое показывает, что Африка является значительным поглотителем углерода . Эксперт по изменению климата Ли Уайт утверждает, что «чтобы получить представление о ценности поглотителя, необходимо рассмотреть вопрос об удалении почти 5 миллиардов тонн углекислого газа из атмосферы нетронутыми тропическими лесами.
По данным ООН, африканский континент теряет леса в два раза быстрее, чем остальной мир. «Когда-то Африка могла похвастаться семью миллионами квадратных километров лесов, но треть из них была утрачена, в основном из-за древесного угля ». [18]
Три типа ископаемого топлива — уголь , нефть и природный газ . По оценкам Управления энергетической информации , в 2006 году первичные источники энергии состояли из нефти на 36,8%, угля на 26,6%, природного газа на 22,9%, что составляет 86% доли ископаемого топлива в первичном производстве энергии в мире. [19]
В 2013 году сжигание ископаемого топлива произвело около 32 миллиардов тонн (32 гигатонны ) углекислого газа и дополнительно загрязнило воздух . Это вызвало отрицательные внешние эффекты в размере 4,9 триллиона долларов из-за глобального потепления и проблем со здоровьем (> 150 долларов/тонна углекислого газа). [20] Углекислый газ является одним из парниковых газов , который усиливает радиационное воздействие и способствует глобальному потеплению , вызывая в ответ повышение средней температуры поверхности Земли, что, по мнению климатологов , вызовет серьезные неблагоприятные последствия .
Влияние угольной промышленности на здоровье и окружающую среду включает такие вопросы, как землепользование , управление отходами , загрязнение воды и воздуха , вызванное добычей угля , его переработкой и использованием его продуктов. Помимо загрязнения атмосферы, сжигание угля ежегодно производит сотни миллионов тонн твердых отходов, включая летучую золу , [21] зольный остаток и шлам десульфуризации дымовых газов , которые содержат ртуть , уран , торий , мышьяк и другие тяжелые металлы . Уголь вносит наибольший вклад в антропогенное увеличение содержания углекислого газа в атмосфере Земли .
Сжигание угля приводит к серьезным последствиям для здоровья. [22] [23] [24] Во всем мире 25 человек умирают преждевременно на каждый тераватт-час электроэнергии, вырабатываемой с помощью угля, что примерно в тысячу раз больше, чем при использовании ядерной или солнечной энергии. [25]
Кроме того, произошло много катастроф на угольной шахте , хотя количество смертей, связанных с работой на угле, существенно снизилось, поскольку были приняты меры безопасности, а подземная добыча уступила долю рынка открытой добыче. [ необходима ссылка ] Опасности подземной добычи включают удушье, отравление газом, обрушение кровли и взрывы газа . Опасности открытых разработок в основном связаны с обрушением стенок шахты и столкновениями транспортных средств. [26] Сотни людей погибли в результате несчастных случаев на угольных шахтах в 2022 году. [27]
Воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду обширно и экспансивно из-за того, что нефть имеет множество применений. Сырая нефть и природный газ являются основными источниками энергии и сырья , которые обеспечивают многочисленные аспекты современной повседневной жизни и мировой экономики . Их поставки быстро росли за последние 150 лет, чтобы удовлетворить потребности быстро растущего населения , креативности, знаний и потребительства . [28]
Значительное количество токсичных и нетоксичных отходов образуется на этапах добычи , переработки и транспортировки нефти и газа. Некоторые побочные продукты промышленности, такие как летучие органические соединения , соединения азота и серы , а также разлитая нефть , могут загрязнять воздух, воду и почву на уровнях, которые вредны для жизни, если ими неправильно управлять. [29] [30] [31] [32] Потепление климата , закисление океана и повышение уровня моря — это глобальные изменения, которые усиливаются выбросами парниковых газов в промышленности, таких как углекислый газ (CO2 ) и метан , а также микрочастиц аэрозолей, таких как черный углерод . [33] [34] [35] Выхлопные газы транспортных средств убивают множество людей. [36]
Среди всех видов человеческой деятельности сжигание ископаемого топлива является крупнейшим фактором, способствующим постоянному накоплению углерода в биосфере Земли . [37] Международное энергетическое агентство и другие сообщают, что использование нефти и газа составляет более 55% (18 миллиардов тонн) из зарегистрированных 32,8 миллиардов тонн (БТ) CO2, выброшенных в атмосферу из всех источников энергии в 2017 году. [38] [39] Использование угля составило большую часть оставшихся 45%. Общий объем выбросов продолжает расти почти каждый год: с 1,7% до 33,1 БТ в 2018 году. [40]
В результате своей деятельности нефтяная промышленность напрямую внесла около 8% (2,7 БТ) из 32,8 БТ в 2017 году. [38] [41] [42] Кроме того, из-за преднамеренных и других выбросов природного газа отрасль напрямую внесла не менее [43] 79 миллионов тонн метана (2,4 БТ эквивалента CO 2 ) в том же году; количество, равное примерно 14% всех известных антропогенных и естественных выбросов мощного согревающего газа. [42] [44] [45]
Наряду с такими видами топлива, как бензин и сжиженный природный газ , нефть позволяет производить множество потребительских химикатов и продуктов, таких как удобрения и пластмассы . Большинство альтернативных технологий для производства, транспортировки и хранения энергии могут быть реализованы только в настоящее время из-за их разнообразной полезности. [46]
Сохранение , эффективность и минимизация воздействия отходов нефтепродуктов являются эффективными действиями промышленности и потребителей, направленными на достижение лучшей экологической устойчивости . [47] [48] [49]Природный газ часто описывается как самое чистое ископаемое топливо, производящее меньше углекислого газа на джоуль, чем уголь или нефть, [50] и гораздо меньше загрязняющих веществ, чем другие ископаемые виды топлива. Однако в абсолютном выражении он вносит существенный вклад в глобальные выбросы углерода, и этот вклад, по прогнозам, будет расти. Согласно Четвертому оценочному докладу МГЭИК , [51] в 2004 году природный газ производил около 5300 Мт/год выбросов CO2 , в то время как уголь и нефть производили 10 600 и 10 200 соответственно (рисунок 4.4); но к 2030 году, согласно обновленной версии сценария выбросов SRES B2 , природный газ станет источником 11 000 Мт/год, а уголь и нефть сейчас — 8 400 и 17 200 соответственно. ( Общие мировые выбросы за 2004 год оценивались в более чем 27 200 Мт.)
Кроме того, сам по себе природный газ является парниковым газом, гораздо более мощным, чем углекислый газ, когда выбрасывается в атмосферу, но выбрасывается в меньших количествах. Воздействие природного газа на окружающую среду также существенно различается в зависимости от процессов его добычи, большая часть природного газа является побочным продуктом сильно загрязняющей добычи нефти, а новые методы гидроразрыва пласта сделали запасы природного газа, которые ранее были недоступны, доступными, но с гораздо большим количеством негативных последствий для окружающей среды и здоровья, чем традиционная добыча природного газа .
Влияние производства электроэнергии на окружающую среду является значительным, поскольку современное общество использует большие объемы электроэнергии. Эта энергия обычно вырабатывается на электростанциях , которые преобразуют какой-либо другой вид энергии в электрическую. Каждая такая система имеет свои преимущества и недостатки, но многие из них представляют собой экологические проблемы.
[52]
Воздействие водохранилищ на окружающую среду становится объектом все более пристального внимания, поскольку глобальный спрос на воду и энергию растет, а количество и размеры водохранилищ увеличиваются.
Плотины и водохранилища могут использоваться для подачи питьевой воды , выработки гидроэлектроэнергии , увеличения водоснабжения для орошения , предоставления возможностей для отдыха и борьбы с наводнениями . В 1960 году строительство Ллин-Селин и затопление Капель-Селин вызвали политический шум, который продолжается и по сей день. Совсем недавно строительство плотины Три ущелья и других подобных проектов по всей Азии , Африке и Латинской Америке вызвало значительные экологические и политические дебаты. В настоящее время 48 процентов рек и их гидроэкологических систем затронуты водохранилищами и плотинами. [53]
Воздействие ядерной энергетики на окружающую среду обусловлено ядерным топливным циклом , эксплуатацией и последствиями ядерных аварий .
Обычные риски для здоровья и выбросы парниковых газов от ядерной энергетики значительно меньше, чем те, которые связаны с углем, нефтью и газом. Однако существует потенциал «катастрофического риска», если сдерживание не сработает, [54] что в ядерных реакторах может быть вызвано перегретым топливом, расплавляющим и выбрасывающим большие количества продуктов деления в окружающую среду. Наиболее долгоживущие радиоактивные отходы, включая отработанное ядерное топливо, должны быть изолированы от людей и окружающей среды на сотни тысяч лет. Общественность чувствительна к этим рискам, и существует значительное общественное противодействие ядерной энергетике . Несмотря на этот потенциал катастрофы, обычное загрязнение, связанное с ископаемым топливом, по-прежнему значительно более вредно, чем любая предыдущая ядерная катастрофа.
Авария на Три-Майл-Айленде в 1979 году и катастрофа на Чернобыльской АЭС в 1986 году , а также высокие затраты на строительство положили конец быстрому росту мощности мировой ядерной энергетики. [54] Еще один катастрофический выброс радиоактивных материалов последовал за цунами в Японии в 2011 году, которое повредило АЭС « Фукусима-1» , что привело к взрывам газообразного водорода и частичным расплавлениям, классифицированным как событие 7-го уровня . Масштабный выброс радиоактивности привел к эвакуации людей из 20-километровой зоны отчуждения, созданной вокруг электростанции, аналогичной 30-километровой зоне отчуждения Чернобыля, которая все еще действует.
Энергосбережение относится к усилиям, направленным на снижение потребления энергии. Энергосбережение может быть достигнуто за счет повышения эффективности использования энергии в сочетании с уменьшением потребления энергии и/или сокращением потребления из традиционных источников энергии.
Энергосбережение может привести к увеличению финансового капитала , качества окружающей среды , национальной безопасности , личной безопасности и комфорта человека . [55] Отдельные лица и организации, которые являются прямыми потребителями энергии, выбирают энергосбережение для снижения затрат на энергию и содействия экономической безопасности . Промышленные и коммерческие пользователи могут повысить эффективность использования энергии для максимизации прибыли .
Рост мирового потребления энергии можно также замедлить, контролируя рост численности населения , используя ненасильственные меры, такие как улучшение предоставления услуг по планированию семьи и расширение прав и возможностей (образование) женщин в развивающихся странах.
Опрос ЕС, проведенный по климату и потреблению энергии в 2022 году, показал, что 63% людей в Европейском союзе хотят, чтобы стоимость энергии зависела от использования, при этом самые крупные потребители платили бы больше. Для сравнения, в Китае этот показатель составляет 83%, в Великобритании — 63% , а в США — 57% . [56] [57]
Энергетическая политика — это способ, которым данное лицо (часто правительственное) решило решать вопросы развития энергетики , включая производство , распределение и потребление энергии . Атрибуты энергетической политики могут включать законодательство , международные договоры, стимулы для инвестиций, руководящие принципы энергосбережения , налогообложение и другие методы государственной политики.
