stringtranslate.com

Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла источников энергии

Выбросы парниковых газов являются одним из видов воздействия на окружающую среду при производстве электроэнергии . Измерение выбросов парниковых газов за жизненный цикл включает расчет потенциала глобального потепления (ПГП) источников энергии посредством оценки жизненного цикла . Обычно это источники только электроэнергии, но иногда оцениваются и источники тепла. [1] Результаты представлены в единицах потенциала глобального потепления на единицу электроэнергии, вырабатываемой этим источником. Шкала использует единицу потенциала глобального потепления, эквивалент диоксида углерода (CO2e ) , и единицу электроэнергии, киловатт-час (кВт·ч). Целью таких оценок является охват всего срока службы источника, от добычи материалов и топлива до строительства, эксплуатации и утилизации отходов.

В 2014 году Межправительственная группа экспертов по изменению климата гармонизировала выводы по эквиваленту диоксида углерода (CO 2 e) основных источников генерации электроэнергии, используемых во всем мире. Это было сделано путем анализа результатов сотен отдельных научных работ, оценивающих каждый источник энергии. [2] Уголь , безусловно, является худшим источником выбросов, за ним следует природный газ , а солнечная, ветровая и ядерная энергия — все низкоуглеродные. Гидроэнергетика, биомасса, геотермальная и океаническая энергия, как правило, могут быть низкоуглеродными, но плохая конструкция или другие факторы могут привести к более высоким выбросам от отдельных электростанций.

Для всех технологий не были включены достижения в эффективности и, следовательно, сокращение выбросов CO 2 e с момента публикации. Например, общие выбросы жизненного цикла ветровой энергетики могли уменьшиться с момента публикации. Аналогичным образом, из-за временных рамок, в течение которых проводились исследования, представлены результаты CO 2 e ядерных реакторов поколения II , а не потенциал глобального потепления реакторов поколения III . Другие ограничения данных включают: a) отсутствие фаз жизненного цикла и b) неопределенность относительно того, где определить точку отсечки в потенциале глобального потепления источника энергии. Последнее важно при оценке объединенной электрической сети в реальном мире, а не устоявшейся практики простой оценки источника энергии изолированно.

Потенциал глобального потепления отдельных источников электроэнергии

Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла технологий электроснабжения, медианные значения, рассчитанные МГЭИК [3]

1 см. также воздействие водохранилищ на окружающую среду#Парниковые газы .

Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла, в г CO 2 экв. на кВт·ч, ЕЭК ООН 2020 [5]

Список сокращений:

Биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода

По состоянию на 2020 год вопрос о том, может ли биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода быть углеродно-нейтральной или углеродно-отрицательной, изучается и является спорным. [7]

Исследования после отчета МГЭИК 2014 г.

Отдельные исследования показывают широкий диапазон оценок источников топлива, возникающих из-за различных используемых методологий. Те, кто находится на нижнем конце, как правило, оставляют части жизненного цикла вне своего анализа, в то время как те, кто находится на верхнем конце, часто делают нереалистичные предположения о количестве энергии, используемой на некоторых этапах жизненного цикла. [8]

После исследования МГЭИК 2014 года было обнаружено, что некоторые геотермальные источники выделяют CO2, например , некоторые геотермальные электростанции в Италии : дальнейшие исследования будут продолжены в 2020-х годах. [9]

Технологии океанской энергии (приливные и волновые) являются относительно новыми, и по ним было проведено мало исследований. Основной проблемой имеющихся исследований является то, что они, по-видимому, недооценивают влияние обслуживания, которое может быть значительным. Оценка около 180 океанических технологий показала, что ПГП океанских технологий варьируется от 15 до 105 г/кВт·ч CO 2 -экв., при среднем значении 53 г/кВт·ч CO 2 -экв. [10] В предварительном исследовании воздействия на окружающую среду подводных приливных кайт-технологий, опубликованном в 2020 году, ПГП варьировался от 15 до 37, при медианном значении 23,8 г/кВт·ч), [11] что немного выше, чем сообщалось в исследовании ПГП МГЭИК 2014 года, упомянутом ранее (от 5,6 до 28, при среднем значении 17 г/кВт·ч CO 2 -экв.).

В 2021 году ЕЭК ООН опубликовала анализ жизненного цикла воздействия на окружающую среду технологий производства электроэнергии, в котором учитывались следующие воздействия: использование ресурсов (минералы, металлы); землепользование; использование ресурсов (ископаемые); водопользование; твердые частицы; фотохимическое образование озона; истощение озонового слоя; токсичность для человека (нераковая); ионизирующее излучение; токсичность для человека (раковая); эвтрофикация (наземная, морская, пресноводная); экотоксичность (пресноводная); подкисление; изменение климата, последнее обобщено в таблице выше. [5]

В июне 2022 года Électricité de France опубликует подробное исследование оценки жизненного цикла в соответствии со стандартом ISO 14040 , показывающее, что французская ядерная инфраструктура 2019 года производит менее 4 г/кВт·ч CO 2 -экв. [12]

Предельные значения расчетов и оценок продолжительности жизни растений

Поскольку большинство выбросов от ветряных, солнечных и ядерных установок происходит не во время работы, если они работают дольше и генерируют больше электроэнергии за свой срок службы, то выбросы на единицу энергии будут меньше. Поэтому их срок службы имеет значение.

Ветряные электростанции, как предполагается, прослужат 30 лет: [13] после этого необходимо будет учесть выбросы углерода при переоснащении . Солнечные панели 2010-х годов могут иметь аналогичный срок службы: однако, как долго прослужат солнечные панели 2020-х годов (например, перовскитные), пока неизвестно. [14] Некоторые атомные электростанции могут использоваться в течение 80 лет, [15] но другие, возможно, придется вывести из эксплуатации раньше по соображениям безопасности. [16] Ожидается, что к 2020 году более половины атомных электростанций мира потребуют продления лицензий, [17] и были призывы к более тщательному изучению этих продлений в соответствии с Конвенцией об оценке воздействия на окружающую среду в трансграничном контексте . [16]

Некоторые угольные электростанции могут работать в течение 50 лет, но другие могут быть закрыты через 20 лет [18] или меньше. [19] Согласно одному исследованию 2019 года, учитывающему временную стоимость выбросов парниковых газов с технико-экономической оценкой, значительно увеличивается жизненный цикл выбросов углеродоемких видов топлива, таких как уголь. [20]

Выбросы в течение жизненного цикла от отопления

При отоплении жилых помещений почти во всех странах выбросы от печей, работающих на природном газе, больше, чем от тепловых насосов. [21] Но в некоторых странах, таких как Великобритания, в 2020-х годах продолжаются дебаты о том, лучше ли заменить природный газ, используемый в центральном отоплении жилых помещений, на водород , или следует использовать тепловые насосы или, в некоторых случаях, больше централизованного отопления . [22]

Споры о мостовом топливе из ископаемого газа

По состоянию на 2020 год вопрос о том, следует ли использовать природный газ в качестве «моста» от угля и нефти к низкоуглеродной энергетике, обсуждается в экономиках, зависящих от угля, таких как Индия, Китай и Германия. [23] Германия в рамках своей трансформации Energiewende заявляет о сохранении угольной энергетики до 2038 года, но о немедленном закрытии атомных электростанций, что еще больше увеличило ее зависимость от ископаемого газа. [24]

Отсутствуют фазы жизненного цикла

Хотя оценки жизненного цикла каждого источника энергии должны пытаться охватить полный жизненный цикл источника от колыбели до могилы, они, как правило, ограничиваются этапами строительства и эксплуатации. Наиболее тщательно изученными этапами являются этапы добычи материалов и топлива, строительства, эксплуатации и утилизации отходов. Однако для ряда источников энергии существуют пропущенные этапы жизненного цикла [25] . Иногда оценки по-разному, а иногда и непоследовательно включают потенциал глобального потепления, который возникает в результате вывода из эксплуатации объекта энергоснабжения после того, как он достиг своего проектного срока службы. Это включает потенциал глобального потепления процесса возвращения объекта электроснабжения в состояние «зеленого поля» . Например, процесс удаления плотины гидроэлектростанции обычно исключается, поскольку это редкая практика с небольшим количеством практических данных. Однако удаление плотины становится все более распространенным по мере старения плотин. [26] Более крупные плотины, такие как плотина Гувера и плотина «Три ущелья» , должны служить «вечно» с помощью технического обслуживания, период которого не поддается количественной оценке. [27] Таким образом, оценки вывода из эксплуатации, как правило, опускаются для некоторых источников энергии, в то время как другие источники энергии включают фазу вывода из эксплуатации в свои оценки.

Наряду с другими важными значениями статьи, представленное медианное значение 12 г CO2 - экв/кВтч для ядерного деления, найденное в обзоре ядерной энергетики Йельского университета 2012 года , документе, который также служит источником ядерной ценности МГЭИК 2014 года, [28] тем не менее включает вклад вывода из эксплуатации объекта с потенциалом глобального потепления «дополнительного вывода из эксплуатации объекта» в оценку полного жизненного цикла ядерной энергетики . [25]

Тепловые электростанции , даже если они работают на биомассе с низким содержанием углерода , атомные или геотермальные электростанции, напрямую добавляют тепловую энергию в глобальный энергетический баланс Земли . Что касается ветряных турбин, они могут изменять как горизонтальную, так и вертикальную циркуляцию атмосферы . [29] Но, хотя оба эти источника могут немного изменять локальную температуру, любое изменение, которое они могут внести в глобальную температуру, необнаружимо на фоне гораздо большего изменения температуры, вызванного парниковыми газами. [30]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Интенсивность выбросов за весь жизненный цикл мирового производства угля и газа для производства тепла, 2018 г. – Диаграммы – Данные и статистика". МЭА . Архивировано из оригинала 24 июня 2020 г. Получено 30 июля 2020 г.
  2. ^ Результаты ядерной энергетики – Гармонизация оценки жизненного цикла. Архивировано 2 июля 2013 г. на сайте Wayback Machine , Лаборатории NREL, Alliance For Sustainable Energy LLC, Министерства энергетики США, последнее обновление: 24 января 2013 г.
  3. ^ ab "МГЭИК, рабочая группа III – смягчение последствий изменения климата, приложение III: технология – удельные затраты и эксплуатационные параметры – таблица A.III.2 (выбросы отдельных технологий электроснабжения (гCO2экв/кВт·ч))" (PDF) . МГЭИК. 2014. стр. 1335. Архивировано (PDF) из оригинала 14 декабря 2018 г. . Получено 14 декабря 2018 г. .
  4. ^ "Рабочая группа III МГЭИК – Смягчение последствий изменения климата, Метрики и методология Приложения II - A.II.9.3 (Выбросы парниковых газов на протяжении жизненного цикла)" (PDF) . стр. 1306–1308. Архивировано (PDF) из оригинала 23 апреля 2021 г. . Получено 14 декабря 2018 г. .
  5. ^ abc "Оценка жизненного цикла вариантов генерации электроэнергии | ЕЭК ООН". unece.org . Получено 26 ноября 2021 г. .
  6. ^ «Электростанция мощностью 660 МВт должна рассматриваться как исключение, поскольку предполагается, что транспортировка элементов конструкции плотины будет осуществляться на тысячи километров (что является репрезентативным для очень небольшой доли гидроэнергетических проектов в мире). Электростанция мощностью 360 МВт должна рассматриваться как наиболее репрезентативная, с выбросами парниковых газов от ископаемых источников в диапазоне от 6,1 до 11 г CO 2 -экв/кВт·ч» (UNECE 2020, раздел 4.4.1)
  7. ^ "Отчет: планы правительства Великобритании по достижению нулевого уровня выбросов "чрезмерно зависят" от биомассы и улавливания углерода". edie.net . Архивировано из оригинала 12 августа 2020 г. Получено 4 мая 2020 г.
  8. ^ Кляйнер, Курт (сентябрь 2008 г.). «Ядерная энергия: оценка выбросов». Nature . 1 (810): 130–131. doi : 10.1038/climate.2008.99 .
  9. ^ "Выбросы CO2 от геотермальных электростанций: оценка технических решений по повторной закачке CO2" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 4 ноября 2020 г. . Получено 30 июля 2020 г. .
  10. ^ Uihlein, Andreas (2016). «Оценка жизненного цикла технологий использования энергии океана». Международный журнал оценки жизненного цикла . 21 (10): 1425–1437. doi : 10.1007/s11367-016-1120-y .
  11. ^ Каддура, Мохамад; Тивандер, Йохан; Моландер, Сверкер (2020). «Оценка жизненного цикла генерации электроэнергии с помощью ряда прототипов подводных приливных воздушных змеев». Energies . 13 (2): 456. doi : 10.3390/en13020456 .
  12. ^ «Углеродные выбросы французского ядерного оружия: 4 г CO2 на киловатт-час» .
  13. ^ "WindEconomics: Продление срока службы снижает затраты на ядерную энергетику". Архивировано из оригинала 18 мая 2020 г. Получено 4 мая 2020 г.
  14. ^ Белтон, Падрейг (1 мая 2020 г.). «Прорыв в солнечной энергетике приближается». BBC News . Архивировано из оригинала 3 мая 2020 г. Получено 4 мая 2020 г.
  15. ^ «Каков срок службы ядерного реактора? Намного дольше, чем вы могли бы подумать». Energy.gov . Архивировано из оригинала 9 июня 2020 г. . Получено 24 июня 2020 г. .
  16. ^ ab "Продление срока службы атомной электростанции: надвигающаяся катастрофа". Bellona.org . 30 марта 2020 г. Архивировано из оригинала 21 июня 2020 г. Получено 25 июня 2020 г.
  17. ^ "Планирование долгосрочной эксплуатации атомных электростанций - Nuclear Engineering International". www.neimagazine.com . Архивировано из оригинала 7 августа 2020 г. . Получено 4 мая 2020 г. .
  18. ^ Cui, Ryna Yiyun; Hultman, Nathan; Edwards, Morgan R.; He, Linlang; Sen, Arijit; Surana, Kavita; McJeon, Haewon; Iyer, Gokul; Patel, Pralit; Yu, Sha; Nace, Ted (18 октября 2019 г.). «Количественная оценка срока службы угольных электростанций в соответствии с целями Парижской конвенции». Nature Communications . 10 (1): 4759. Bibcode :2019NatCo..10.4759C. doi :10.1038/s41467-019-12618-3. ISSN  2041-1723. PMC 6800419 . PMID  31628313. 
  19. ^ Welle (www.dw.com), Deutsche. "Климатические активисты протестуют против новой угольной электростанции Datteln 4 в Германии | DW | 30.05.2020". DW.COM . Архивировано из оригинала 21 июня 2020 года . Получено 25 июня 2020 года .
  20. ^ Sproul, Evan; Barlow, Jay; Quinn, Jason C. (21 мая 2019 г.). «Временная стоимость выбросов парниковых газов в оценке жизненного цикла и технико-экономическом анализе». Environmental Science & Technology . 53 (10): 6073–6080. Bibcode : 2019EnST...53.6073S. doi : 10.1021/acs.est.9b00514 . ISSN  0013-936X. PMID  31013067.
  21. ^ Джонсон, Скотт К. (25 марта 2020 г.). «Немногие исключения из правила, что переход на электромобили снижает выбросы». Ars Technica . Архивировано из оригинала 5 июня 2020 г. Получено 30 июля 2020 г.
  22. ^ «Является ли водород решением проблемы отопления домов с нулевым потреблением энергии?». The Guardian . 21 марта 2020 г. Архивировано из оригинала 4 августа 2020 г. Получено 25 июля 2020 г.
  23. ^ Аль-Кувари, Омран (10 апреля 2020 г.). «Неожиданная возможность для природного газа». Asia Times . Архивировано из оригинала 6 мая 2020 г. Получено 4 мая 2020 г.
  24. ^ "Речь федерального канцлера Ангелы Меркель на 49-м ежегодном заседании Всемирного экономического форума в Давосе 23 января 2019 года". Веб-сайт федерального правительства . Архивировано из оригинала 5 марта 2021 года . Получено 24 марта 2021 года .
  25. ^ ab Warner, Ethan S.; Heath, Garvin A. (2012). «Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла при производстве электроэнергии на атомных электростанциях: систематический обзор и гармонизация». Журнал промышленной экологии . 16 : S73–S92. doi : 10.1111/j.1530-9290.2012.00472.x . S2CID  153286497.
  26. ^ "Рекордные 26 штатов сняли плотины в 2019 году". American Rivers . Архивировано из оригинала 7 августа 2020 года . Получено 30 июля 2020 года .
  27. ^ На какой срок эксплуатации рассчитаны плотины, подобные плотине Гувера? Какая самая большая плотина когда-либо рухнула? Архивировано 4 августа 2014 г. на Wayback Machine . Straightdope.com (11 августа 2006 г.). Получено 19 февраля 2013 г.
  28. ^ http://srren.ipcc-wg3.de/report/IPCC_SRREN_Annex_II.pdf Архивировано 27 июня 2013 г. на Wayback Machine , стр. 40
  29. ^ Боренштейн, Сет (5 октября 2018 г.). «Гарвардское исследование показывает, что энергия ветра также может вызывать некоторое потепление». Наука . Архивировано из оригинала 11 октября 2018 г. Получено 10 октября 2018 г.
  30. ^ Маршалл, Майкл. «Нет, ветровые электростанции не вызывают глобальное потепление». Forbes . Архивировано из оригинала 24 сентября 2020 г. Получено 30 июля 2020 г.

Внешние ссылки