В 2022 году уголь выработал около 19,5% электроэнергии на объектах коммунального масштаба в Соединенных Штатах , что ниже показателя в 38,6% в 2014 году [2] и 51% в 2001 году. [3] В 2021 году уголь поставил 9,5 квадриллионов британских тепловых единиц (2800 ТВт·ч ) первичной энергии на электростанции, [4] что составило 90% вклада угля в энергоснабжение США. [5] Коммунальные предприятия покупают более 90% угля, потребляемого в Соединенных Штатах. [6] В 2024 году в Соединенных Штатах насчитывалось более 200 угольных установок. Угольные электростанции закрываются с 2010-х годов из-за более дешевого и чистого природного газа и возобновляемых источников энергии . Благодаря таким мерам, как скрубберы, загрязнение воздуха заводами в настоящее время убивает гораздо меньше людей, но в 2020 году число смертей от PM 25 оценивается в 1600 человек. [7] Экологи говорят, что необходимы политические действия, чтобы закрыть их быстрее, а также сократить выбросы парниковых газов в США и лучше ограничить изменение климата . [8]
Уголь использовался для выработки электроэнергии в Соединенных Штатах с тех пор, как в 1882 году в Нью-Йорке был построен завод Эдисона. [9] Первая электростанция переменного тока была открыта компанией General Electric в Эренфельде, штат Пенсильвания , в 1902 году, обслуживая компанию Webster Coal and Coke Company. [9] К середине 20-го века уголь стал ведущим топливом для выработки электроэнергии в США. Длительный, устойчивый рост производства электроэнергии на угле сменился спадом после 2007 года. Спад был связан с возросшей доступностью природного газа, снижением потребления, [10] возобновляемой энергией и более строгими экологическими нормами. Агентство по охране окружающей среды ввело ограничения на угольные электростанции, чтобы противодействовать загрязнению ртутью , смогу и глобальному потеплению .
Средняя доля электроэнергии, вырабатываемой из угля в США, снизилась с 52,8% в 1997 году до 19,7% в 2022 году. [11] В 2017 году на электростанциях США насчитывалось 359 угольных установок общей номинальной мощностью 256 ГВт [12] (по сравнению с 1024 установками номинальной мощностью 278 ГВт в 2000 году). [13] Фактическая средняя вырабатываемая мощность из угля в 2006 году составила 227,1 ГВт (1991 ТВт·ч в год), [14] самый высокий показатель в мире и все еще немного опережающий показатель Китая (1950 ТВт·ч в год) на тот момент. [ необходима ссылка ] В 2000 году средний показатель производства электроэнергии из угля в США составил 224,3 ГВт (1966 ТВт·ч в год). [14] В 2006 году электрогенерация в США потребила 1027 миллионов коротких тонн (932 миллиона метрических тонн) или 92,3% угля, добытого в США. [15]
Из-за появления сланцевого газа потребление угля снизилось с 2009 года. [17] [10] В первом квартале 2012 года использование угля для выработки электроэнергии сократилось существенно больше, на 21% по сравнению с уровнем 2011 года. По данным Управления энергетической информации США, 27 гигаватт мощности угольных генераторов должны быть выведены из эксплуатации на 175 угольных электростанциях в период с 2012 по 2016 год. [18] Природный газ показал соответствующий рост, увеличившись на треть по сравнению с 2011 годом. [19] Доля угля в выработке электроэнергии упала до чуть более 36%. [19] Использование угля продолжает стремительно снижаться до ноября 2015 года, его доля составляет около 33,6%. [1]
Угольные электростанции в основном работают с базовой нагрузкой , типичный коэффициент использования составляет 50–60 % (по отношению к часам полной нагрузки).
Коммунальные компании закрыли и вывели из эксплуатации устаревшие угольные электростанции после того, как Агентство по охране окружающей среды (EPA) ввело в действие Правило контроля загрязнения воздуха между штатами (CSAP). [20] [21] Масштабы отключений и сокращения использования зависят от таких факторов, как будущая цена на природный газ и стоимость установки оборудования для контроля загрязнения; однако по состоянию на 2013 год будущее угольных электростанций в Соединенных Штатах не выглядело многообещающим. [22] [23] В 2014 году оценки показали, что дополнительно 40 гигаватт (ГВт) угольных мощностей будут выведены из эксплуатации до 2020 года, в дополнение к почти 20 ГВт, которые уже были выведены из эксплуатации по состоянию на 2014 год. Это обусловлено в первую очередь недорогим природным газом, конкурирующим с углем, и стандартами Агентства по охране окружающей среды по содержанию ртути и токсичных веществ в воздухе (MATS), которые требуют значительного сокращения выбросов ртути, кислотных газов и токсичных металлов, вступление в силу которых запланировано на апрель 2015 года. [24] [ требуется обновление ] Более 13 ГВт угольных электростанций, построенных между 1950 и 1970 годами, были выведены из эксплуатации в 2015 году, что составляет в среднем 133 МВт на станцию. [25] В Техасе падение цен на природный газ привело к снижению коэффициента мощности на 7 угольных электростанциях штата (максимальная мощность 8 ГВт), а они обеспечивают около четверти электроэнергии штата. [26]
Стоимость транспортировки угля может составлять около 20 долларов за тонну для поездов или 5–6 долларов за тонну для барж и грузовиков. [27] [28] Исследование, проведенное в 2015 году консорциумом экологических организаций, пришло к выводу, что субсидии правительства США на добычу угля составляют около 8 долларов за тонну для бассейна реки Паудер . [29]
В 2018 году в 16 из 50 федеральных штатов США либо не было угля в производстве электроэнергии для общественного электроснабжения (Калифорния, Айдахо, Массачусетс, Род-Айленд и Вермонт), либо доля угля в производстве электроэнергии составляла менее 5% (Коннектикут, Мэн, Нью-Гемпшир, Нью-Джерси, Нью-Йорк, Делавэр), либо составляла от 5 до 10% (Аляска, Невада, Миссисипи, Орегон и штат Вашингтон) [30] [31]
В 2023 году в США наблюдалось заметное снижение мощности угольных электростанций: 9,7 гигаватт (ГВт) угольной энергии были выведены из эксплуатации. Это представляет собой снижение темпов вывода из эксплуатации угольных электростанций по сравнению с предыдущими годами, что свидетельствует о замедлении поэтапного отказа от угольной инфраструктуры в стране. [32]
В Соединенных Штатах три угольные электростанции сообщили о самых крупных выбросах токсичных веществ в атмосферу в 2001 году: [33]
Агентство по охране окружающей среды классифицировало 44 объекта как потенциальные опасности для сообществ, что означает, что свалки отходов могут стать причиной смерти и значительного ущерба имуществу, если такое событие, как шторм или структурный сбой, приведет к разливу. По их оценкам, около 300 сухих свалок и влажных прудов-хранилищ используются по всей стране для хранения золы с угольных электростанций. В хранилищах хранятся негорючие ингредиенты угля и зола, улавливаемая оборудованием, предназначенным для снижения загрязнения воздуха. [34]
Побочные продукты угольных электростанций связаны с кислотными дождями .
86 угольных электростанций имеют мощность 107,1 ГВт, или 9,9% от общей электрической мощности США, они выбросили 5 389 592 тонн SO 2 в 2006 году, что составляет 28,6% выбросов SO 2 в США из всех источников. [35]
Выбросы от производства электроэнергии составляют наибольшую долю парниковых газов в США, 38,9% от производства углекислого газа в США в 2006 году (с небольшим отставанием в 31%). Хотя угольная энергетика составила только 49% от производства электроэнергии в США в 2006 году, она ответственна за 83% выбросов CO2, вызванных производством электроэнергии в том году, или 1970 миллионов метрических тонн выбросов CO2 . Еще 130 миллионов метрических тонн CO2 были выброшены другими промышленными предприятиями, сжигающими уголь. [36]
Электростанции США, работающие на угле и принадлежащие коммунальным предприятиям, выбросили в 1999 году примерно 48 тонн ртути , что является крупнейшим источником антропогенного загрязнения ртутью в США [37] В 1995–1996 годах это составляло 32,6% всей ртути, выброшенной в воздух в результате деятельности человека в США. Кроме того, 13,1% было выброшено промышленными и смешанными коммерческими котлами, работающими на угле, и 0,3% — бытовыми котлами, работающими на угле, в результате чего общее загрязнение ртутью в США из-за сжигания угля составило 46% от антропогенных источников ртути в США. [38] Напротив, угольные электростанции Китая выбросили примерно 200 ± 90 тонн ртути в 1999 году, что составило около 38% от антропогенных выбросов ртути в Китае (45% выбрасывается при плавке цветных металлов). [39] Ртуть в выбросах от электростанций можно сократить за счет использования активированного угля .
В 2007 году была запущена рекламная кампания для улучшения общественного мнения об угольной энергетике под названием America's Power . Это было сделано Американской коалицией за чистую угольную электроэнергию (тогда известной как Americans for Balanced Energy Choices), организацией, выступающей за уголь, которая была основана в 2000 году.
В условиях растущего спроса на электроэнергию в 2000-х годах в США наблюдалась «растущая тенденция против угольных электростанций». В 2005 году электростанция Мохаве мощностью 790 МВт была закрыта, вместо того чтобы ввести предписанные судом меры по контролю за загрязнением. В 2006–2007 годах на рынке впервые наблюдался оптимистичный настрой в отношении угля с ожиданием новой волны электростанций, но политические барьеры и опасения по поводу загрязнения росли в геометрической прогрессии, что, вероятно, нанесет ущерб планам по новой генерации и окажет давление на старые станции. [40] В 2007 году 59 предложенных угольных электростанций были отменены, заброшены или приостановлены спонсорами из-за финансовых препятствий, нормативных решений, судебных постановлений и нового законодательства о глобальном потеплении. [41] [42]
Кампания Stop Coal призвала к мораторию на строительство новых угольных электростанций и к постепенному закрытию всех существующих электростанций, ссылаясь на обеспокоенность глобальным потеплением. [43] Другие призывали к введению налога на выбросы углерода и требованию секвестрации углерода для всех угольных электростанций. [44]
Создание в январе 2009 года президентской целевой группы (для изучения путей изменения энергетического направления поставщиков энергии в США) способствует тенденции отказа от угольных электростанций.
Усиление конкуренции со стороны дешевого природного газа является причиной 49 процентов снижения внутреннего потребления угля в США. Более низкий, чем ожидалось, спрос является причиной 26 процентов, а рост возобновляемых источников энергии — 18 процентов.
{{cite journal}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
