Воздействие энергетической отрасли на окружающую среду является значительным, поскольку потребление энергии и природных ресурсов тесно связано. Производство, транспортировка или потребление энергии – все это оказывает 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, а его использование можно проследить как минимум 1,9 миллиона лет назад. [4] В последние годы наметилась тенденция к усилению коммерциализации различных возобновляемых источников энергии . Научный консенсус относительно некоторых основных видов деятельности человека, которые способствуют глобальному потеплению, считаются увеличением концентрации парниковых газов , вызывающим эффект потепления, глобальными изменениями на поверхности земли, такими как вырубка лесов , для эффекта потепления, увеличением концентрации аэрозолей , в основном для охлаждающего эффекта. [5]
Быстро развивающиеся технологии потенциально могут обеспечить переход производства энергии, управления водными ресурсами и отходами, а также производства продуктов питания к лучшим практикам охраны окружающей среды и использования энергии 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 в результате сжигания ископаемого топлива , при этом вырубка лесов и некоторые методы ведения сельского хозяйства также вносят основной вклад. [9] Исследование 2013 года показало, что две трети промышленных выбросов парниковых газов связаны с производством ископаемого топлива (и цемента) всего девяноста компаний по всему миру (в период с 1751 по 2010 год, половина из которых выбрасывается с 1986 года). [10] [11]
Хотя существует 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 вызовет нехватку продовольствия и воды и увеличит риск наводнений, которые затронут миллиарды людей, особенно тех, кто живет в бедности. [12]
Одно из измерений выбросов парниковых газов и других сравнений внешних эффектов между источниками энергии можно найти в проекте ExternE Института Пауля Шеррера и Штутгартского университета , который финансировался Европейской комиссией . [13] Согласно этому исследованию, [14] гидроэлектроэнергия производит наименьшие выбросы CO 2 , ветер производит второе место, ядерная энергия производит третье место, а солнечная фотоэлектрическая энергия производит четвертое место. [14]
Аналогичным образом, то же исследование (ExternE, «Внешние эффекты энергетики»), проведенное с 1995 по 2005 год, показало, что стоимость производства электроэнергии из угля или нефти удвоится по сравнению с ее текущей стоимостью, а стоимость производства электроэнергии из газа увеличится на 30%. если бы были приняты во внимание внешние затраты, такие как ущерб окружающей среде и здоровью человека от переносимых по воздуху твердых частиц , оксидов азота , хрома VI и выбросов мышьяка , производимых этими источниками. В исследовании было подсчитано, что эти внешние затраты на переработку ископаемого топлива составляют до 1–2% от всего валового внутреннего продукта (ВВП) ЕС , и это было еще до того, как были включены внешние затраты на глобальное потепление из этих источников. [15] Исследование также показало, что экологические и медицинские затраты ядерной энергетики на единицу поставленной энергии составили 0,0019 евро/кВтч, что оказалось ниже, чем у многих возобновляемых источников, включая затраты на биомассу и фотоэлектрические солнечные панели. и была в тридцать раз ниже, чем уголь, по цене 0,06 евро/кВтч, или 6 центов/кВтч, при этом источниками энергии с наименьшими внешними издержками для окружающей среды и здоровья, связанными с этим, была энергия ветра с ценой 0,0009 евро/кВтч. [16]
Биотопливо определяется как твердое, жидкое или газообразное топливо , полученное из относительно недавно безжизненного или живого биологического материала, и отличается от ископаемого топлива , которое получают из давно мертвого биологического материала. Для производства биотоплива используются различные растения и растительные материалы.
Широкое использование биодизельного топлива приводит к изменениям в землепользовании , включая вырубку лесов . [17]
Неустойчивая заготовка дров может привести к потере биоразнообразия и эрозии из-за утраты лесного покрова. Примером этого является 40-летнее исследование африканских лесов, проведенное Университетом Лидса , на долю которых приходится треть всех тропических лесов мира , которое демонстрирует, что Африка является значительным поглотителем углерода . Эксперт по изменению климата Ли Уайт утверждает: «Чтобы получить представление о ценности поглотителя, под вопросом удаление 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 леса, но треть из них была потеряна, большая часть из-за древесного угля ». [18]
Тремя видами ископаемого топлива являются уголь , нефть и природный газ . По оценкам Управления энергетической информации , в 2006 году первичные источники энергии состояли из нефти 36,8%, угля 26,6% и природного газа 22,9%, что составляет 86% доли ископаемого топлива в производстве первичной энергии в мире. [19]
В 2013 году сжигание ископаемого топлива привело к выбросу около 32 миллиардов тонн (32 гигатонн ) углекислого газа и дополнительному загрязнению воздуха . Это вызвало отрицательные внешние эффекты в размере 4,9 триллиона долларов США из-за глобального потепления и проблем со здоровьем (> 150 долларов США на тонну 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 ученых-климатологов, приведет к серьезным неблагоприятным последствиям .
Воздействие угольной промышленности на здоровье и окружающую среду включает в себя такие проблемы, как землепользование , утилизация отходов , загрязнение воды и воздуха , вызванное добычей угля , переработкой и использованием его продуктов. Помимо загрязнения атмосферы, при сжигании угля ежегодно образуются сотни миллионов тонн твердых отходов, в том числе летучая зола , [21] зольный остаток и осадок десульфурации дымовых газов , которые содержат ртуть , уран , торий , мышьяк и другие тяжелые вещества. 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 на каждый тераватт-час электроэнергии, произведенной с использованием угля, преждевременно умирают 25 человек , что примерно в тысячу раз больше, чем на ядерной или солнечной энергии. [25]
Кроме того, список исторических катастроф при добыче угля является длинным, хотя количество смертей, связанных с работой в угольной промышленности, существенно снизилось, поскольку были приняты меры безопасности и подземная добыча уступила долю рынка открытой добыче. Опасности подземных горных работ включают удушье, отравление газом, обрушение крыши и взрывы газа . Опасности, связанные с открытыми выемками, в основном связаны с обрушением стенок шахты и столкновением транспортных средств. [26] В 2022 году в результате аварий на угольных шахтах погибли сотни людей. [27]
Воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду обширно и обширно, поскольку 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 предложение быстро росло за последние 150 лет, чтобы удовлетворить потребности быстро растущего населения , творчества, знаний и потребительства . [28]
Значительные количества токсичных и нетоксичных отходов образуются 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 , при неправильном обращении могут загрязнять воздух, воду и почву на уровнях, опасных для жизни. [29] [30] [31] [32] Потепление климата , закисление океана и повышение уровня моря — это глобальные изменения, усиленные выбросами в промышленности парниковых газов, таких как углекислый газ (CO 2 ) и метан , а также аэрозолей в виде микрочастиц, таких как сажа. углерод . [33] [34] [35]
Среди всей человеческой деятельности сжигание ископаемого топлива вносит наибольший вклад в продолжающееся накопление углерода в биосфере Земли . [36] Международное энергетическое агентство и другие сообщают, что использование нефти и газа составляет более 55% (18 миллиардов тонн) из зарегистрированных 32,8 миллиардов тонн (BT) CO 2 , выброшенных в атмосферу из всех источников энергии в 2017 году. [37] ] [38] Использование угля составило большую часть оставшихся 45%. Общие выбросы продолжают расти почти каждый год: с 1,7% до 33,1 БТ в 2018 году. [39]
Благодаря своей деятельности нефтяная промышленность напрямую внесла около 8% (2,7 БТ) из 32,8 БТ в 2017 году. [37] [40] [41] Кроме того, из-за преднамеренных и других выбросов природного газа не менее [42] 79 миллионов тонн метана (2,4 BT CO 2 -эквивалента) в том же году; количество, равное примерно 14% всех известных антропогенных и естественных выбросов сильнодействующего согревающего газа. [41] [43] [44]
Наряду с такими видами топлива, как бензин и сжиженный природный газ , нефть позволяет производить многие потребительские химикаты и продукты, такие как удобрения и пластмассы . Большинство альтернативных технологий производства, транспортировки и хранения энергии могут быть реализованы только в настоящее время из-за их разнообразной полезности. [45]
Сохранение , эффективность и минимизация отходов нефтепродуктов являются эффективными действиями промышленности и потребителей, направленными на достижение большей экологической устойчивости . [46] [47] [48]Природный газ часто называют самым чистым ископаемым топливом, производящим меньше углекислого газа на джоуль доставки, чем уголь или нефть, [49] и гораздо меньше загрязняющих веществ, чем другие виды ископаемого топлива. Однако в абсолютном выражении он вносит существенный вклад в глобальные выбросы углекислого газа, и этот вклад, по прогнозам, будет расти. Согласно Четвертому оценочному докладу МГЭИК [50] в 2004 году природный газ произвел около 5300 Мт выбросов CO 2 в год , тогда как уголь и нефть произвели 10 600 и 10 200 тонн соответственно (рис. 4.4) ; но к 2030 году, согласно обновленной версии сценария выбросов SRES B2 , природный газ будет источником 11 000 млн тонн в год, а уголь и нефть теперь будут составлять 8 400 и 17 200 соответственно. ( Общие глобальные выбросы в 2004 году оцениваются в более чем 27 200 Мт.)
Кроме того, природный газ сам по себе является парниковым газом, гораздо более мощным, чем углекислый газ, когда он выбрасывается в атмосферу, но выделяется 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 доступными запасы природного газа, которые ранее были необоснованными, но с гораздо более негативными последствиями для окружающей среды и здоровья. воздействует на традиционную добычу природного газа .
Воздействие производства электроэнергии на окружающую среду является значительным, поскольку современное общество использует большое количество 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 создают экологические проблемы.
[51]
Воздействие водоемов на окружающую среду становится объектом все более пристального внимания по мере того, как растет глобальный спрос на воду и энергию, а также увеличивается количество и размер водоемов.
Плотины и водохранилища могут использоваться для снабжения питьевой водой , выработки гидроэлектроэнергии , увеличения запасов воды для орошения , обеспечения возможностей для отдыха и борьбы с наводнениями . В 1960 году строительство Ллин Селин и затопление Капель Селин спровоцировали политический скандал, который продолжается и по сей день. Совсем недавно строительство плотины «Три ущелья» и других подобных проектов в Азии , Африке и Латинской Америке вызвало серьезные экологические и политические дебаты. В настоящее время 48 процентов рек и их гидроэкологических систем находятся под воздействием водохранилищ и плотин. [52]
Воздействие ядерной энергетики на окружающую среду является результатом ядерного топливного цикла , эксплуатации и последствий 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 удастся [53] , что в ядерных реакторах может быть вызвано плавлением перегретого топлива и выбросом большого количества продуктов деления в окружающую среду. Наиболее долгоживущие радиоактивные отходы, включая отработанное ядерное топливо, необходимо локализовать и изолировать от человека и окружающей среды на сотни тысяч лет. Общественность чувствительна к этим рискам, и существует значительная общественная оппозиция 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 Чернобыльская катастрофа в 1986 году , а также высокие затраты на строительство положили конец быстрому росту мировой мощности атомной энергетики. [53] Дальнейший катастрофический выброс радиоактивных материалов последовал за японским цунами 2011 года, которое повредило АЭС «Фукусима-1» , что привело к взрывам газообразного водорода и частичным расплавлениям, классифицированным как событие уровня 7 . Масштабный выброс радиоактивности привел к эвакуации людей из 20-километровой зоны отчуждения, созданной вокруг электростанции, аналогичной 30-километровой Чернобыльской зоне отчуждения, которая все еще действует.
Энергосбережение означает усилия, направленные на сокращение потребления энергии. Энергосбережения можно достичь за счет повышения эффективности использования энергии в сочетании со снижением энергопотребления и/или снижением потребления традиционных источников энергии.
Сохранение энергии может привести к увеличению финансового капитала , качества окружающей среды , национальной безопасности , личной безопасности и человеческого комфорта . [54] Частные лица и организации, являющиеся непосредственными потребителями энергии, предпочитают экономить энергию, чтобы снизить затраты на электроэнергию и повысить экономическую безопасность . Промышленные и коммерческие пользователи могут повысить эффективность использования энергии и максимизировать прибыль .
Рост глобального потребления энергии также можно замедлить, решая проблему роста населения , используя непринудительные меры, такие как улучшение предоставления услуг по планированию семьи и расширение прав и возможностей (образование) женщин в развивающихся странах.
Исследование ЕС по вопросам климата и потребления энергии, проведенное в 2022 году, показало, что 63% жителей Европейского Союза хотят, чтобы затраты на электроэнергию зависели от ее использования, при этом крупнейшие потребители платят больше. Для сравнения: в Китае этот показатель составляет 83% , в Великобритании — 63%, в США — 57% . [55] [56]
Энергетическая политика – это способ, которым данная организация (часто правительственная) решает вопросы развития энергетики , включая производство , распределение и потребление энергии . Атрибуты энергетической политики могут включать в себя законодательство , международные договоры, стимулы к инвестициям, руководящие принципы энергосбережения , налогообложения и другие методы государственной политики.
