Энергетика является устойчивой, если она «удовлетворяет потребности настоящего, не ставя под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности». [1] [2] Большинство определений устойчивой энергетики включают рассмотрение экологических аспектов, таких как выбросы парниковых газов , а также социальных и экономических аспектов, таких как энергетическая бедность . Возобновляемые источники энергии, такие как ветер , гидроэлектроэнергия , солнечная и геотермальная энергия , как правило, гораздо более устойчивы, чем источники ископаемого топлива. Однако некоторые проекты возобновляемой энергетики, такие как вырубка лесов для производства биотоплива , могут нанести серьезный ущерб окружающей среде.
Роль невозобновляемых источников энергии в устойчивой энергетике вызывает споры. Ядерная энергетика является низкоуглеродным источником, исторический уровень смертности которого сопоставим с уровнем смертности от ветровой и солнечной энергии, но ее устойчивость обсуждается из-за опасений по поводу радиоактивных отходов , распространения ядерного оружия и аварий . Переход с угля на природный газ имеет экологические преимущества, включая меньшее воздействие на климат , но может привести к задержке перехода на более экологичные варианты. Улавливание и хранение углерода может быть встроено в электростанции для удаления выбросов углекислого газа (CO 2 ), но эта технология дорогая и редко применяется.
Ископаемое топливо обеспечивает 85% мирового потребления энергии, а на энергетическую систему приходится 76% глобальных выбросов парниковых газов. Около 790 миллионов человек в развивающихся странах не имеют доступа к электричеству , а 2,6 миллиарда используют для приготовления пищи загрязняющие виды топлива, такие как древесина или древесный уголь. Сокращение выбросов парниковых газов до уровня, соответствующего Парижскому соглашению 2015 года , потребует общесистемной трансформации способов производства, распределения, хранения и потребления энергии. Сжигание ископаемого топлива и биомассы является основным фактором загрязнения воздуха , которое, по оценкам, приводит к 7 миллионам смертей каждый год. Таким образом, переход к низкоуглеродной энергетической системе будет иметь серьезные сопутствующие выгоды для здоровья человека. Существуют пути обеспечения всеобщего доступа к электричеству и экологически чистому приготовлению пищи способами, которые совместимы с климатическими целями и приносят при этом значительную пользу для здоровья и экономики развивающимся странам.
Были предложены пути смягчения последствий изменения климата , позволяющие ограничить глобальное потепление до 2 ° C (3,6 ° F). Эти пути включают в себя поэтапный отказ от угольных электростанций, производство большего количества электроэнергии из чистых источников, таких как ветер и солнечная энергия , а также переход к использованию электроэнергии вместо ископаемого топлива в таких секторах, как транспорт и отопление зданий. Для некоторых энергоемких технологий и процессов, которые трудно электрифицировать, многие пути описывают растущую роль водородного топлива , производимого из источников энергии с низким уровнем выбросов. Чтобы обеспечить большую долю переменной возобновляемой энергии , электрические сети требуют гибкости за счет инфраструктуры, такой как хранение энергии . Чтобы добиться значительного сокращения выбросов, инфраструктуру и технологии, использующие энергию, такие как здания и транспортные системы, необходимо будет изменить, чтобы использовать чистые формы энергии, а также экономить энергию . Некоторые критически важные технологии по устранению выбросов парниковых газов, связанных с энергетикой, еще не развиты.
В 2019 году ветровая и солнечная энергия произвели 8,5% мировой электроэнергии. Эта доля быстро росла, в то время как затраты снизились и, по прогнозам, будут продолжать снижаться. По оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), 2,5% мирового валового внутреннего продукта (ВВП) необходимо будет инвестировать в энергетическую систему каждый год в период с 2016 по 2035 год, чтобы ограничить глобальное потепление 1,5 °C (2,7 °F). Хорошо продуманная государственная политика, способствующая трансформации энергетической системы, может снизить выбросы парниковых газов и улучшить качество воздуха. Во многих случаях они также повышают энергетическую безопасность . Политические подходы включают в себя установление цен на выбросы углерода , стандарты портфеля возобновляемых источников энергии , поэтапный отказ от субсидий на ископаемое топливо и развитие инфраструктуры для поддержки электрификации и устойчивого транспорта. Финансирование исследований, разработок и демонстрации новых экологически чистых энергетических технологий также является важной ролью правительства.
«Энергия — это золотая нить, которая соединяет экономический рост, повышение социальной справедливости и окружающую среду, которая позволяет миру процветать. Развитие невозможно без энергии, а устойчивое развитие невозможно без устойчивой энергетики».
Генеральный секретарь ООН Пан Ги Мун [3]
Комиссия Брундтланд Организации Объединенных Наций описала концепцию устойчивого развития , для которой энергетика является ключевым компонентом, в своем докладе 1987 года «Наше общее будущее» . Он определил устойчивое развитие как удовлетворение «потребностей настоящего без ущерба для способности будущих поколений удовлетворять свои собственные потребности». [1] С тех пор это описание устойчивого развития упоминается во многих определениях и объяснениях устойчивой энергетики. [1] [4] [5] [6]
Ни одна интерпретация того, как концепция устойчивого развития применяется к энергетике, не получила мирового признания. [7] Рабочие определения устойчивой энергетики охватывают множество аспектов устойчивости, таких как экологические, экономические и социальные аспекты. [6] Исторически концепция устойчивого энергетического развития была сосредоточена на выбросах и энергетической безопасности . С начала 1990-х годов эта концепция расширилась и теперь охватывает более широкие социальные и экономические проблемы. [8]
Экологическое измерение устойчивости включает выбросы парниковых газов , воздействие на биоразнообразие и экосистемы, опасные отходы и токсичные выбросы, [7] потребление воды, [9] и истощение невозобновляемых ресурсов. [6] Источники энергии с низким воздействием на окружающую среду иногда называют зеленой энергией или чистой энергией . Экономическое измерение устойчивости охватывает экономическое развитие, эффективное использование энергии и энергетическую безопасность, чтобы гарантировать, что каждая страна имеет постоянный доступ к достаточному количеству энергии. [7] [10] [11] Социальные вопросы включают доступ к доступной и надежной энергии для всех людей, права трудящихся и права на землю. [6] [7]
Существующая энергетическая система способствует возникновению многих экологических проблем, включая изменение климата , загрязнение воздуха , утрату биоразнообразия , выброс токсинов в окружающую среду и нехватку воды. По состоянию на 2019 год 85% мировых потребностей в энергии удовлетворяется за счет сжигания ископаемого топлива. [12] На производство и потребление энергии приходится 76% ежегодных антропогенных выбросов парниковых газов по состоянию на 2018 год. [13] [14] Международное Парижское соглашение 2015 года об изменении климата направлено на ограничение глобального потепления значительно ниже 2 °C ( 3,6 °F) и предпочтительно до 1,5 °C (2,7 °F); Для достижения этой цели потребуется как можно скорее сократить выбросы и достичь нулевого уровня к середине столетия. [15]
Сжигание ископаемого топлива и биомассы является основным источником загрязнения воздуха , [16] [17] , которое, по оценкам, приводит к 7 миллионам смертей каждый год, при этом наибольшее бремя болезней наблюдается в странах с низким и средним уровнем дохода. [18] Сжигание ископаемого топлива на электростанциях, транспортных средствах и заводах является основным источником выбросов, которые в сочетании с кислородом в атмосфере вызывают кислотные дожди . [19] Загрязнение воздуха является второй по значимости причиной смертности от неинфекционных заболеваний. [20] По оценкам, 99% населения мира живет в условиях, когда уровень загрязнения воздуха превышает рекомендованные Всемирной организацией здравоохранения пределы. [21]
Приготовление пищи с использованием загрязняющих видов топлива, таких как древесина, навоз животных, уголь или керосин , является причиной почти всего загрязнения воздуха внутри помещений, что, по оценкам, является причиной от 1,6 до 3,8 миллионов смертей ежегодно, [22] [20] , а также вносит значительный вклад в загрязнение наружного воздуха. [23] Последствия для здоровья концентрируются среди женщин, которые, скорее всего, будут нести ответственность за приготовление пищи, и маленьких детей. [23]
Воздействие на окружающую среду выходит за рамки побочных продуктов сгорания. Разливы нефти в море наносят вред морской жизни и могут вызвать пожары, приводящие к выбросам токсичных выбросов. [24] Около 10% мирового потребления воды идет на производство энергии, в основном для охлаждения на тепловых электростанциях. В засушливых регионах это способствует нехватке воды . Производство биоэнергии, добыча и переработка угля, а также добыча нефти также требуют большого количества воды. [25] Чрезмерная заготовка древесины и других горючих материалов для сжигания может нанести серьезный местный экологический ущерб, включая опустынивание . [26]
В 2021 году ЕЭК ООН опубликовала анализ жизненного цикла воздействия на окружающую среду многочисленных технологий производства электроэнергии, в котором учитываются следующие факторы: 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 (рак); эвтрофикация (наземная, морская, пресноводная); экотоксичность (пресная вода); подкисление; изменение климата. [27]
Устойчивое удовлетворение существующих и будущих потребностей в энергии является важнейшей задачей для достижения глобальной цели по ограничению изменения климата при сохранении экономического роста и повышении уровня жизни. [28] Надежная и доступная энергия, особенно электричество, необходима для здравоохранения, образования и экономического развития. [29] По состоянию на 2020 год 790 миллионов человек в развивающихся странах не имеют доступа к электричеству, а около 2,6 миллиарда полагаются на сжигание загрязняющих видов топлива для приготовления пищи. [30] [31]
Улучшение доступа к энергии в наименее развитых странах и повышение чистоты энергии являются ключом к достижению большинства целей ООН в области устойчивого развития до 2030 года , [32] которые охватывают самые разные вопросы, от борьбы с изменением климата до гендерного равенства . [33] Цель устойчивого развития 7 призывает к «доступу к доступной, надежной, устойчивой и современной энергии для всех», включая всеобщий доступ к электричеству и экологически чистым средствам приготовления пищи к 2030 году. [34]
Энергоэффективность – использование меньшего количества энергии для предоставления тех же товаров или услуг или предоставление сопоставимых услуг меньшим количеством товаров – является краеугольным камнем многих стратегий устойчивой энергетики. [36] [37] Международное энергетическое агентство (МЭА) подсчитало, что повышение энергоэффективности может обеспечить 40% сокращения выбросов парниковых газов, необходимых для достижения целей Парижского соглашения. [38]
Энергию можно сохранить за счет повышения технической эффективности приборов, транспортных средств, промышленных процессов и зданий. [39] Другой подход заключается в использовании меньшего количества материалов, производство которых требует много энергии, например, за счет лучшего проектирования зданий и переработки. Поведенческие изменения, такие как использование видеоконференций вместо деловых полетов или поездки по городу на велосипеде, пешком или на общественном транспорте, а не на автомобиле, являются еще одним способом экономии энергии. [40] Государственная политика по повышению эффективности может включать в себя строительные нормы и стандарты , стандарты производительности , установление цен на выбросы углерода и развитие энергоэффективной инфраструктуры для стимулирования изменений в видах транспорта . [40] [41]
Энергоемкость мировой экономики (количество потребляемой энергии на единицу валового внутреннего продукта (ВВП)) является приблизительным показателем энергоэффективности экономического производства . [42] В 2010 году глобальная энергоемкость составляла 5,6 мегаджоулей (1,6 кВтч ) на доллар США ВВП. [42] Цели ООН предусматривают снижение энергоемкости на 2,6% каждый год в период с 2010 по 2030 год . [43] В последние годы эта цель не была достигнута. Например, с 2017 по 2018 год энергоемкость снизилась всего на 1,1%. [43] Повышение эффективности часто приводит к обратному эффекту , при котором потребители используют сэкономленные деньги для покупки более энергоемких товаров и услуг. [44] Например, недавнее повышение технической эффективности транспорта и зданий было в значительной степени нивелировано тенденциями в поведении потребителей , такими как выбор более крупных транспортных средств и домов. [45]
Возобновляемые источники энергии необходимы для устойчивой энергетики, поскольку они, как правило, укрепляют энергетическую безопасность и выделяют гораздо меньше парниковых газов, чем ископаемое топливо . [49] Проекты в области возобновляемых источников энергии иногда вызывают серьезные опасения по поводу устойчивости, например, риски для биоразнообразия, когда территории с высокой экологической ценностью преобразуются для производства биоэнергии или ветровых или солнечных электростанций. [50] [51]
Гидроэнергетика является крупнейшим источником возобновляемой электроэнергии, в то время как солнечная и ветровая энергия быстро растут. Фотоэлектрическая солнечная энергия и береговой ветер являются самыми дешевыми формами новых мощностей по производству электроэнергии в большинстве стран. [52] [53] Для более чем половины из 770 миллионов человек, которые в настоящее время не имеют доступа к электроэнергии, децентрализованная возобновляемая энергия, такая как мини-сети на солнечной энергии, вероятно, станет самым дешевым методом ее обеспечения к 2030 году. [54] Цели Организации Объединенных Наций на 2030 год включают существенное увеличение доли возобновляемых источников энергии в мировом энергоснабжении. [34] По данным Международного энергетического агентства, возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра и солнца, в настоящее время являются обычным источником электроэнергии, составляя 70% всех новых инвестиций, сделанных в мировое производство электроэнергии. [55] [56] [57] [58] Агентство ожидает, что возобновляемые источники энергии станут основным источником энергии для производства электроэнергии во всем мире в ближайшие три года, обогнав уголь. [59]
Солнце является основным источником энергии Земли, чистым и широко доступным ресурсом во многих регионах. [60] В 2019 году солнечная энергия обеспечивала около 3% мировой электроэнергии, [61] в основном за счет солнечных панелей на основе фотоэлектрических элементов (PV). Ожидается, что к 2027 году солнечные фотоэлектрические панели станут источником электроэнергии с крупнейшей установленной мощностью в мире. [59] Панели монтируются на крышах зданий или устанавливаются в солнечных парках коммунального масштаба . Стоимость солнечных фотоэлектрических элементов быстро снизилась, что привело к быстрому росту мировых мощностей. [62] Стоимость электроэнергии новых солнечных электростанций конкурентоспособна, а во многих местах дешевле, чем электроэнергия существующих угольных электростанций. [63] Различные прогнозы будущего использования энергии определяют солнечные фотоэлектрические системы как один из основных источников производства энергии в устойчивом сочетании. [64] [65]
Большинство компонентов солнечных панелей можно легко переработать, но это не всегда делается из-за отсутствия регулирования. [66] Панели обычно содержат тяжелые металлы , поэтому они представляют угрозу для окружающей среды, если их выбрасывают на свалку . [67] Солнечной панели требуется менее двух лет, чтобы произвести столько энергии, сколько было использовано для ее производства. Меньше энергии требуется, если материалы перерабатываются, а не добываются. [68]
При концентрированной солнечной энергии солнечные лучи концентрируются полем зеркал, нагревая жидкость. Электричество производится из образующегося пара с помощью теплового двигателя . Концентрированная солнечная энергия может поддерживать диспетчерское производство электроэнергии , поскольку часть тепла обычно сохраняется, чтобы обеспечить выработку электроэнергии при необходимости. [69] [70] Помимо производства электроэнергии, солнечная энергия используется более непосредственно; Солнечные тепловые системы отопления используются для производства горячей воды, отопления зданий, сушки и опреснения воды. [71]
Ветер был важной движущей силой развития на протяжении тысячелетий, обеспечивая механическую энергию для промышленных процессов, водяных насосов и парусных кораблей. [72] Современные ветряные турбины используются для выработки электроэнергии и в 2019 году обеспечили примерно 6% мировой электроэнергии. [61] Электричество от береговых ветряных электростанций зачастую дешевле, чем существующие угольные электростанции, и конкурирует с природным газом и ядерной энергией. [63] Ветровые турбины также можно размещать на море, где ветер более устойчивый и сильный, чем на суше, но затраты на строительство и техническое обслуживание выше. [73]
Береговые ветряные электростанции, часто построенные в дикой или сельской местности, оказывают визуальное воздействие на ландшафт. [74] Хотя столкновения с ветряными турбинами убивают как летучих мышей , так и, в меньшей степени, птиц, эти воздействия ниже, чем от другой инфраструктуры, такой как окна и линии электропередачи . [75] [76] Шум и мерцающий свет, создаваемые турбинами, могут вызывать раздражение и ограничивать строительство вблизи густонаселенных районов. Ветровая энергетика, в отличие от атомных электростанций и электростанций, работающих на ископаемом топливе, не потребляет воду. [77] Для строительства ветряной турбины требуется мало энергии по сравнению с энергией, производимой самой ветряной электростанцией. [78] Лопатки турбин не подлежат полной вторичной переработке, и исследования методов производства лопаток, которые легче перерабатывать, продолжаются. [79]
Гидроэлектростанции преобразуют энергию движущейся воды в электричество. В 2020 году гидроэнергетика обеспечила 17% мировой электроэнергии по сравнению с почти 20% в середине-конце 20 века. [80] [81]
В традиционной гидроэнергетике водохранилище создается за плотиной. Обычные гидроэлектростанции обеспечивают очень гибкое и диспетчеризируемое энергоснабжение. Их можно комбинировать с ветровой и солнечной энергией, чтобы удовлетворить пиковый спрос и компенсировать ситуацию, когда ветер и солнце менее доступны. [82]
По сравнению с водохранилищами, русловая гидроэлектростанция обычно оказывает меньшее воздействие на окружающую среду. Однако его способность вырабатывать электроэнергию зависит от стока реки, который может меняться в зависимости от дневной и сезонной погоды. Резервуары обеспечивают контроль количества воды, которая используется для борьбы с наводнениями и гибкой подачи электроэнергии, а также обеспечивают безопасность питьевого водоснабжения и орошения во время засухи. [83]
Гидроэнергетика входит в число источников энергии с самым низким уровнем выбросов парниковых газов на единицу произведенной энергии, но уровни выбросов сильно различаются в зависимости от проекта. [84] Самые высокие выбросы, как правило, происходят с большими плотинами в тропических регионах. [85] Эти выбросы образуются, когда биологическое вещество, попадающее в воду при затоплении водохранилища, разлагается и выделяет углекислый газ и метан. Вырубка лесов и изменение климата могут снизить выработку энергии на плотинах гидроэлектростанций. [82] В зависимости от местоположения, большие плотины могут привести к перемещению жителей и нанести значительный местный экологический ущерб; потенциальный прорыв плотины может подвергнуть риску окружающее население. [82]
Геотермальная энергия производится путем использования глубокого подземного тепла [86] и его использования для выработки электроэнергии или нагрева воды и зданий. Использование геотермальной энергии сконцентрировано в регионах, где отвод тепла экономичен: необходимо сочетание высоких температур, теплового потока и проницаемости (способности породы пропускать жидкости). [87] Энергия производится из пара, создаваемого в подземных резервуарах. [88] Геотермальная энергия обеспечила менее 1% мирового потребления энергии в 2020 году. [89]
Геотермальная энергия является возобновляемым ресурсом, поскольку тепловая энергия постоянно пополняется из соседних более жарких регионов и в результате радиоактивного распада природных изотопов . [90] В среднем выбросы парниковых газов от геотермальной электроэнергии составляют менее 5% от выбросов угольной электроэнергии. [84] Геотермальная энергия несет в себе риск возникновения землетрясений, требует эффективной защиты во избежание загрязнения воды и выделяет токсичные выбросы, которые можно уловить. [91]
Биомасса – это возобновляемый органический материал, получаемый из растений и животных. [92] Его можно либо сжигать для производства тепла и электроэнергии, либо превращать в биотопливо , такое как биодизель и этанол, которые можно использовать для питания транспортных средств. [93] [94]
Воздействие биоэнергетики на климат значительно варьируется в зависимости от того, откуда поступает сырье биомассы и как оно выращивается. [95] Например, при сжигании древесины для получения энергии выделяется углекислый газ; эти выбросы могут быть значительно компенсированы, если вырубленные деревья будут заменены новыми деревьями в хорошо управляемом лесу, поскольку новые деревья будут поглощать углекислый газ из воздуха по мере своего роста. [96] Однако создание и выращивание биоэнергетических культур может вытеснить естественные экосистемы , деградировать почвы и потреблять водные ресурсы и синтетические удобрения. [97] [98] Примерно треть всей древесины, используемой для традиционного отопления и приготовления пищи в тропических регионах, заготавливается нерационально. [99] Для сбора, сушки и транспортировки биоэнергетического сырья обычно требуется значительное количество энергии; использование энергии для этих процессов может привести к выбросу парниковых газов. В некоторых случаях последствия изменения землепользования , культивирования и переработки могут привести к более высоким общим выбросам углерода для биоэнергетики по сравнению с использованием ископаемого топлива. [98] [100]
Использование сельскохозяйственных угодий для выращивания биомассы может привести к уменьшению площади земель, доступных для выращивания продуктов питания . В Соединенных Штатах около 10% автомобильного бензина заменено этанолом на основе кукурузы , для которого требуется значительная часть урожая. [101] [102] В Малайзии и Индонезии вырубка лесов для производства пальмового масла для биодизельного топлива привела к серьезным социальным и экологическим последствиям , поскольку эти леса являются важными поглотителями углерода и средой обитания для различных видов. [103] [104] Поскольку фотосинтез улавливает лишь небольшую часть энергии солнечного света, для производства определенного количества биоэнергии требуется большое количество земли по сравнению с другими возобновляемыми источниками энергии. [105]
Биотопливо второго поколения , которое производится из непищевых растений или отходов, снижает конкуренцию с производством продуктов питания, но может иметь и другие негативные последствия, включая компромиссы с заповедными зонами и местное загрязнение воздуха. [95] Относительно устойчивые источники биомассы включают водоросли , отходы и сельскохозяйственные культуры, выращенные на почве, непригодной для производства продуктов питания. [95]
Технология улавливания и хранения углерода может использоваться для улавливания выбросов биоэнергетических электростанций. Этот процесс известен как биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода (BECCS) и может привести к чистому удалению углекислого газа из атмосферы. Однако BECCS также может привести к чистым положительным выбросам в зависимости от того, как материал биомассы выращивается, собирается и транспортируется. Развертывание BECCS в масштабах, описанных в некоторых путях смягчения последствий изменения климата, потребует преобразования больших объемов пахотных земель. [106]
Морская энергетика занимает наименьшую долю на энергетическом рынке. Он включает в себя OTEC , приливную энергию , которая приближается к зрелости, и волновую энергию , которая находится на более ранней стадии своего развития. Две системы приливных заграждений во Франции и Южной Корее обеспечивают 90% мирового производства. Хотя отдельные морские энергетические устройства представляют небольшой риск для окружающей среды, влияние более крупных устройств менее известно. [107]
Переход с угля на природный газ имеет преимущества с точки зрения устойчивости . Для данной единицы произведенной энергии выбросы парниковых газов природного газа в течение жизненного цикла примерно в 40 раз превышают выбросы ветровой или ядерной энергии, но намного меньше, чем выбросы угля. Сжигание природного газа дает около половины выбросов угля, когда он используется для производства электроэнергии, и около двух третей выбросов угля, когда он используется для производства тепла. [108] Сжигание природного газа также приводит к меньшему загрязнению воздуха, чем уголь. [109] Однако природный газ сам по себе является мощным парниковым газом, а утечки во время добычи и транспортировки могут свести на нет преимущества перехода от угля. [110] Технология ограничения утечек метана широко доступна, но не всегда используется. [110]
Переход с угля на природный газ снижает выбросы в краткосрочной перспективе и, таким образом, способствует смягчению последствий изменения климата . Однако в долгосрочной перспективе это не обеспечивает путь к нулевым выбросам . Развитие инфраструктуры природного газа сопряжено с риском блокировки выбросов углекислого газа и обесценивания активов , когда новая инфраструктура, работающая на ископаемом топливе, либо обуславливает десятилетия выбросов углекислого газа, либо ее приходится списывать, прежде чем она принесет прибыль. [111] [112]
Выбросы парниковых газов от электростанций, работающих на ископаемом топливе и биомассе, можно значительно сократить за счет улавливания и хранения углерода (CCS). В большинстве исследований используется рабочее предположение, что CCS может улавливать 85–90% выбросов углекислого газа (CO 2 ) электростанций. [113] [114] Даже если 90% выбрасываемого CO 2 будет улавливаться угольной электростанцией, ее неуловленные выбросы все равно будут во много раз превышать выбросы ядерной, солнечной или ветровой энергии на единицу произведенной электроэнергии. [115] [116] Поскольку угольные электростанции, использующие CCS, будут менее эффективными, им потребуется больше угля и, таким образом, увеличится загрязнение, связанное с добычей и транспортировкой угля. [117] Процесс CCS является дорогостоящим, а затраты в значительной степени зависят от близости места к подходящей геологии для хранения углекислого газа . [118] [119] Внедрение этой технологии по-прежнему очень ограничено: по состоянию на 2020 год в мире работает только 21 крупный завод CCS. [120]
Атомная энергетика используется с 1950-х годов в качестве низкоуглеродного источника электроэнергии для базовой нагрузки . [122] Атомные электростанции в более чем 30 странах производят около 10% мировой электроэнергии. [123] По состоянию на 2019 год ядерная энергия производила более четверти всей низкоуглеродной энергии , что делает ее вторым по величине источником после гидроэнергетики. [89]
Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла атомной энергетики, включая добычу и переработку урана , аналогичны выбросам от возобновляемых источников энергии. [84] Ядерная энергетика использует мало земли на единицу произведенной энергии по сравнению с основными возобновляемыми источниками энергии. Кроме того, ядерная энергетика не приводит к загрязнению местного воздуха. [124] [125] Хотя урановая руда, используемая в качестве топлива для атомных электростанций, является невозобновляемым ресурсом, ее достаточно, чтобы обеспечить запасы на сотни и тысячи лет. [126] [127] Однако ресурсы урана, к которым можно получить доступ экономически целесообразным образом, в нынешнем состоянии ограничены, и производство урана вряд ли сможет продолжаться на этапе расширения. [128] Пути смягчения последствий изменения климата, соответствующие амбициозным целям, обычно предусматривают увеличение энергоснабжения за счет ядерной энергии. [129]
Существуют разногласия по поводу того, является ли ядерная энергетика устойчивой, отчасти из-за опасений по поводу ядерных отходов , распространения ядерного оружия и аварий . [130] С радиоактивными ядерными отходами необходимо обращаться в течение тысяч лет, [130] а атомные электростанции создают расщепляющийся материал , который можно использовать для производства оружия. [130] На каждую единицу произведенной энергии ядерная энергетика стала причиной гораздо меньшего количества смертей в результате несчастных случаев и загрязнений, чем ископаемое топливо, а исторический уровень смертности от ядерной энергетики сопоставим с показателями смертности от возобновляемых источников. [115] Общественная оппозиция атомной энергетике часто делает строительство атомных электростанций политически трудным для реализации. [130]
Сокращение времени и стоимости строительства новых атомных электростанций было целью на протяжении десятилетий, но затраты остаются высокими , а сроки - длительными. [131] Различные новые формы ядерной энергии находятся в стадии разработки, в надежде устранить недостатки традиционных электростанций. Реакторы- размножители на быстрых нейтронах способны перерабатывать ядерные отходы и, следовательно, могут значительно сократить количество отходов, требующих геологического захоронения , но пока не развернуты на крупномасштабной коммерческой основе. [132] Ядерная энергетика на основе тория (а не урана) может обеспечить более высокую энергетическую безопасность для стран, которые не имеют больших запасов урана. [133] Небольшие модульные реакторы могут иметь несколько преимуществ перед нынешними большими реакторами: их можно будет строить быстрее, а их модульность позволит снизить затраты за счет обучения на практике . [134]
Несколько стран пытаются разработать термоядерные реакторы, которые будут производить небольшое количество отходов и не будут вызывать риска взрывов. [135] Несмотря на то, что термоядерная энергия предприняла шаги вперед в лабораторных условиях, для ее коммерциализации и последующего масштабирования потребуется много десятилетий, что означает, что она не будет способствовать достижению чистой нулевой цели по смягчению последствий изменения климата к 2050 году. [136]
Сокращение выбросов, необходимое для удержания глобального потепления ниже 2 °C, потребует общесистемной трансформации способов производства, распределения, хранения и потребления энергии. [12] Чтобы общество могло заменить одну форму энергии другой, необходимо изменить множество технологий и моделей поведения в энергетической системе. Например, переход от нефти к солнечной энергии в качестве источника энергии для автомобилей требует выработки солнечной электроэнергии, внесения изменений в электрическую сеть с учетом колебаний мощности солнечных батарей или внедрения регулируемых зарядных устройств для аккумуляторов и более высокого общего спроса, внедрения электромобилей . , а также сети зарядных станций и ремонтных мастерских для электромобилей . [138]
Многие пути смягчения последствий изменения климата предусматривают три основных аспекта низкоуглеродной энергетической системы:
Некоторые энергоемкие технологии и процессы сложно электрифицировать, включая авиацию, судоходство и производство стали. Существует несколько вариантов сокращения выбросов в этих секторах: биотопливо и синтетическое углеродно-нейтральное топливо могут использоваться во многих транспортных средствах, предназначенных для сжигания ископаемого топлива, однако биотопливо невозможно устойчиво производить в необходимых количествах, а синтетическое топливо в настоящее время очень дорого. [140] Для некоторых применений наиболее заметной альтернативой электрификации является разработка системы, основанной на устойчиво производимом водородном топливе . [141]
Ожидается, что полная декарбонизация глобальной энергетической системы займет несколько десятилетий и в основном может быть достигнута с использованием существующих технологий. [142] МЭА заявляет, что для достижения нулевых выбросов к 2050 году необходимы дальнейшие инновации в энергетическом секторе, такие как аккумуляторные технологии и углеродно-нейтральное топливо. [143] Разработка новых технологий требует исследований и разработок, демонстрации и снижение затрат за счет развертывания . [143] Переход к безуглеродной энергетической системе принесет значительные сопутствующие выгоды для здоровья человека: по оценкам Всемирной организации здравоохранения , усилия по ограничению глобального потепления до 1,5 °C могут спасти миллионы жизней каждый год только за счет сокращения загрязнения воздуха. . [144] [145] При хорошем планировании и управлении существуют пути обеспечения всеобщего доступа к электричеству и экологически чистому приготовлению пищи к 2030 году способами, соответствующими климатическим целям. [146] [147] Исторически сложилось так, что некоторые страны добились быстрого экономического роста за счет использования угля. [146] Однако у многих бедных стран и регионов остается окно возможностей « перепрыгнуть » от зависимости от ископаемого топлива путем развития своих энергетических систем, основанных на возобновляемых источниках энергии, при условии адекватных международных инвестиций и передачи знаний. [146]
Для надежной подачи электроэнергии из переменных возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия, электроэнергетические системы требуют гибкости. [149] Большинство электрических сетей были построены для бесперебойных источников энергии, таких как угольные электростанции. [150] Поскольку в энергосистему интегрируется большее количество солнечной и ветровой энергии, необходимо внести изменения в энергетическую систему, чтобы обеспечить соответствие поставок электроэнергии спросу. [151] В 2019 году эти источники произвели 8,5% мировой электроэнергии, и эта доля быстро росла. [61]
Существуют различные способы сделать электроэнергетическую систему более гибкой. Во многих местах ветровая и солнечная генерация дополняют друг друга в ежедневном и сезонном масштабе: ветер сильнее ночью и зимой, когда производство солнечной энергии низкое. [151] Соединение различных географических регионов с помощью линий электропередачи на большие расстояния позволяет еще больше устранить изменчивость. [152] Спрос на энергию можно смещать во времени посредством управления спросом на энергию и использования интеллектуальных сетей , соответствующих времени, когда производство переменной энергии является самым высоким. Благодаря сетевому накопителю энергии избыточная энергия может быть высвобождена при необходимости. [151] Дополнительную гибкость можно обеспечить за счет объединения секторов , то есть объединения электроэнергетического сектора с сектором теплоснабжения и мобильности посредством систем выработки электроэнергии и тепла и электромобилей. [153]
Создание избыточных мощностей для ветровой и солнечной генерации может помочь обеспечить выработку достаточного количества электроэнергии даже в плохую погоду. В оптимальную погоду производство энергии, возможно, придется сократить , если избыток электроэнергии невозможно использовать или хранить. Окончательное несоответствие спроса и предложения можно компенсировать за счет использования диспетчеризуемых источников энергии, таких как гидроэнергетика, биоэнергетика или природный газ. [154]
Хранение энергии помогает преодолеть барьеры на пути прерывистой возобновляемой энергии и является важным аспектом устойчивой энергетической системы. [155] Наиболее часто используемым и доступным методом хранения является гидроаккумулирующая электроэнергия , для которой требуются места с большими перепадами высот и доступом к воде. [155] Аккумуляторы , особенно литий-ионные , также широко используются. [156] Батареи обычно хранят электроэнергию в течение коротких периодов времени; Продолжаются исследования технологий, обладающих достаточной мощностью, чтобы работать в течение всего сезона. [157] Стоимость аккумуляторов для коммунальных предприятий в США упала примерно на 70% с 2015 года, однако стоимость и низкая плотность энергии батарей делают их непрактичными для очень больших накопителей энергии, необходимых для балансировки межсезонных изменений в производстве энергии. [158] В некоторых местах были реализованы гидроаккумулирующие станции и электроэнергия в газ (преобразование электроэнергии в газ и обратно) с мощностью для многомесячного использования. [159] [160]
По сравнению с остальной частью энергетической системы, выбросы в электроэнергетическом секторе могут сокращаться гораздо быстрее. [139] По состоянию на 2019 год 37% мировой электроэнергии производится из низкоуглеродных источников (возобновляемые источники энергии и атомная энергия). Остальную часть электроэнергии производят ископаемое топливо, в первую очередь уголь. [162] Одним из самых простых и быстрых способов сокращения выбросов парниковых газов является поэтапный отказ от угольных электростанций и увеличение производства электроэнергии из возобновляемых источников. [139]
Пути смягчения последствий изменения климата предусматривают масштабную электрификацию — использование электричества вместо прямого сжигания ископаемого топлива для отопления зданий и транспорта. [139] Амбициозная климатическая политика приведет к удвоению доли энергии, потребляемой в виде электроэнергии, к 2050 году с 20% в 2020 году. [163]
Одной из проблем обеспечения всеобщего доступа к электроэнергии является распределение электроэнергии в сельских районах. Важными решениями являются автономные и мини-сетевые системы, основанные на возобновляемых источниках энергии, такие как небольшие солнечные фотоэлектрические установки, которые генерируют и хранят достаточно электроэнергии для деревни. [164] Более широкий доступ к надежному электричеству приведет к меньшему использованию керосинового освещения и дизельных генераторов, которые в настоящее время распространены в развивающихся странах. [165]
Инфраструктура для производства и хранения возобновляемой электроэнергии требует минералов и металлов, таких как кобальт и литий для батарей и медь для солнечных панелей. [166] Переработка может частично удовлетворить этот спрос, если жизненный цикл продукции хорошо продуман, однако достижение нулевых выбросов все равно потребует значительного увеличения добычи 17 видов металлов и минералов. [166] Небольшая группа стран или компаний иногда доминирует на рынках этих товаров, что вызывает геополитические проблемы. [167] Большая часть мирового кобальта, например, добывается в Демократической Республике Конго , политически нестабильном регионе, где добыча часто связана с риском для прав человека. [166] Более разнообразное географическое снабжение может обеспечить более гибкую и менее хрупкую цепочку поставок . [168]
Водород широко обсуждается в контексте энергетики как энергоноситель с потенциалом сокращения выбросов парниковых газов. [169] [170] Для этого необходимо производить чистый водород в количествах, необходимых для поставок в сектора и приложения, где более дешевые и более энергоэффективные альтернативы смягчения последствий ограничены. Эти области применения включают тяжелую промышленность и перевозки на большие расстояния. [169]
Водород можно использовать в качестве источника энергии в топливных элементах для производства электроэнергии или путем сжигания для выработки тепла. [171] Когда водород потребляется в топливных элементах, единственным выбросом в месте использования является водяной пар. [171] Сгорание водорода может привести к термическому образованию вредных оксидов азота . [171] Общие выбросы водорода в течение жизненного цикла зависят от того, как он производится. Почти весь нынешний мировой запас водорода создается из ископаемого топлива. [172] [173] Основным методом является паровой риформинг метана , при котором водород получается в результате химической реакции между водяным паром и метаном , основным компонентом природного газа. При производстве одной тонны водорода с помощью этого процесса выделяется 6,6–9,3 тонны углекислого газа. [174] Хотя улавливание и хранение углерода (CCS) могло бы устранить значительную часть этих выбросов, общий углеродный след водорода из природного газа трудно оценить по состоянию на 2021 год [update], отчасти из-за выбросов (включая выбрасываемый и неорганизованный метан ), образующихся в производстве самого природного газа. [175]
Электричество можно использовать для расщепления молекул воды, производя устойчивый водород при условии, что электричество вырабатывается экологически устойчивым способом. Однако этот процесс электролиза в настоящее время финансово дороже, чем получение водорода из метана без CCS, а эффективность преобразования энергии по своей сути низка. [141] Водород можно производить, когда имеется избыток возобновляемой электроэнергии , а затем хранить и использовать для выработки тепла или для регенерации электроэнергии. [176] В дальнейшем его можно перерабатывать в жидкое топливо, такое как зеленый аммиак и зеленый метанол . [177] Инновации в области электролизеров водорода могут сделать крупномасштабное производство водорода из электроэнергии более конкурентоспособным . [178]
Водородное топливо может производить интенсивное тепло, необходимое для промышленного производства стали, цемента, стекла и химикатов, тем самым способствуя декарбонизации промышленности наряду с другими технологиями, такими как электродуговые печи для производства стали. [179] Для производства стали водород может выступать в качестве экологически чистого энергоносителя и одновременно в качестве низкоуглеродистого катализатора, заменяющего кокс, получаемый из угля . [180] Водород, используемый для декарбонизации транспорта, вероятно, найдет наибольшее применение в судоходстве, авиации и, в меньшей степени, в грузовых автомобилях. [169] Для транспортных средств малой грузоподъемности, включая легковые автомобили, водород значительно отстает от других транспортных средств на альтернативном топливе , особенно по сравнению со скоростью внедрения аккумуляторных электромобилей , и, возможно, не будет играть существенной роли в будущем. [181]
К недостаткам водорода как энергоносителя относятся высокие затраты на хранение и распространение из-за взрывоопасности водорода, его большого объема по сравнению с другими видами топлива и склонности к хрупкости труб. [175]
На транспорт приходится 14% глобальных выбросов парниковых газов, [183] но существует множество способов сделать транспорт более устойчивым. Общественный транспорт обычно выбрасывает меньше парниковых газов на одного пассажира, чем личный транспорт, поскольку поезда и автобусы могут перевозить гораздо больше пассажиров одновременно. [184] [185] Полеты на короткие расстояния можно заменить высокоскоростным железнодорожным транспортом , который более эффективен, особенно при электрификации. [186] [187] Продвижение немоторизованного транспорта, такого как ходьба и езда на велосипеде, особенно в городах, может сделать транспорт чище и здоровее. [188] [189]
Энергоэффективность автомобилей со временем выросла, [190] но переход на электромобили является важным дальнейшим шагом на пути к декарбонизации транспорта и снижению загрязнения воздуха. [191] Большая часть загрязнения воздуха, связанного с дорожным движением, состоит из твердых частиц дорожной пыли и износа шин и тормозных колодок. [192] Существенного снижения загрязнения из этих источников , не связанных с выхлопными трубами, невозможно достичь за счет электрификации; для этого необходимы такие меры, как облегчение транспортных средств и уменьшение их количества вождения. [193] В частности, легковые автомобили являются главным кандидатом на декарбонизацию с использованием аккумуляторных технологий . 25% мировых выбросов CO 2 по-прежнему приходится на транспортный сектор. [194]
Грузовой транспорт на дальние расстояния и авиацию представляют собой отрасли, которые сложно электрифицировать с помощью современных технологий, главным образом из-за веса аккумуляторов , необходимых для путешествий на дальние расстояния, времени перезарядки аккумуляторов и ограниченного срока службы аккумуляторов. [195] [158] Там, где это возможно, грузовые перевозки морским и железнодорожным транспортом , как правило, более устойчивы, чем воздушные и автомобильные перевозки. [196] Водородные автомобили могут быть вариантом для более крупных транспортных средств, таких как грузовики. [197] Многие методы, необходимые для снижения выбросов от судоходства и авиации, все еще находятся на ранней стадии разработки, при этом аммиак (производимый из водорода) является многообещающим кандидатом в качестве судового топлива. [198] Авиационное биотопливо может быть одним из лучших вариантов использования биоэнергии, если выбросы улавливаются и сохраняются во время производства топлива. [199]
Более трети энергопотребления приходится на здания и их строительство. [203] Для отопления зданий альтернативой сжиганию ископаемого топлива и биомассы являются электрификация с помощью тепловых насосов или электронагревателей , геотермальная энергия , центральное солнечное отопление , повторное использование отработанного тепла и сезонное хранение тепловой энергии . [204] [205] [206] Тепловые насосы обеспечивают как тепло, так и кондиционирование воздуха с помощью одного устройства. [207] По оценкам МЭА, тепловые насосы могут обеспечить более 90% потребностей в отоплении помещений и воды во всем мире. [208]
Высокоэффективным способом обогрева зданий является централизованное отопление , при котором тепло вырабатывается централизованно, а затем распределяется по нескольким зданиям через изолированные трубы . Традиционно в большинстве систем централизованного теплоснабжения использовалось ископаемое топливо, но современные и холодные системы централизованного теплоснабжения рассчитаны на использование значительной доли возобновляемой энергии. [209] [210]
Охлаждение зданий можно сделать более эффективным за счет пассивного проектирования зданий , планирования, сводящего к минимуму эффект городского острова тепла , и систем централизованного охлаждения , которые охлаждают несколько зданий водопроводной холодной водой. [211] [212] Кондиционирование воздуха требует большого количества электроэнергии и не всегда доступно для бедных домохозяйств. [212] В некоторых кондиционерах до сих пор используются хладагенты , являющиеся парниковыми газами, поскольку некоторые страны не ратифицировали Кигалийскую поправку , согласно которой следует использовать только экологически безопасные хладагенты. [213]
В развивающихся странах, население которых страдает от энергетической бедности , для приготовления пищи часто используются загрязняющие виды топлива, такие как древесина или навоз животных. Приготовление пищи с использованием этих видов топлива, как правило, нерационально, поскольку они выделяют вредный дым, а заготовка древесины может привести к деградации лесов. [214] Всеобщее внедрение экологически чистых кухонных принадлежностей, которые уже повсеместно распространены в богатых странах, [201] значительно улучшит здоровье и окажет минимальное негативное воздействие на климат. [215] [216] Чистые кухонные помещения, например кухонные помещения, которые производят меньше сажи в помещении, обычно используют природный газ, сжиженный нефтяной газ (оба из которых потребляют кислород и производят углекислый газ) или электричество в качестве источника энергии; биогазовые системы являются многообещающей альтернативой в некоторых контекстах. [201] Усовершенствованные кухонные плиты , которые сжигают биомассу более эффективно, чем традиционные печи, являются временным решением, когда переход к чистым системам приготовления пищи затруднен. [217]
Более трети энергопотребления приходится на промышленность. Большая часть этой энергии используется в тепловых процессах: выработке тепла, сушке и охлаждении . Доля возобновляемой энергетики в промышленности в 2017 году составила 14,5% — в основном это низкотемпературное тепло, получаемое за счет биоэнергетики и электричества. Наиболее энергоемкие виды деятельности в промышленности имеют наименьшую долю возобновляемой энергии, поскольку они сталкиваются с ограничениями в выработке тепла при температуре выше 200 ° C (390 ° F). [218]
Для некоторых промышленных процессов потребуется коммерциализация технологий, которые еще не созданы и не эксплуатируются в полном масштабе, чтобы исключить выбросы парниковых газов. [219] Сталелитейное производство , например, трудно электрифицировать, поскольку в нем традиционно используется кокс , получаемый из угля, как для создания очень высокотемпературного тепла, так и в качестве ингредиента самой стали. [220] Производство пластика, цемента и удобрений также требует значительного количества энергии, а возможности декарбонизации ограничены. [221] Переход к экономике замкнутого цикла сделает промышленность более устойчивой, поскольку он предполагает большую переработку и, следовательно, использование меньшего количества энергии по сравнению с инвестированием энергии в добычу и переработку нового сырья . [222]
«Вывод новых энергетических технологий на рынок часто может занять несколько десятилетий, но императив достижения нулевых выбросов во всем мире к 2050 году означает, что прогресс должен быть намного быстрее. Опыт показал, что роль правительства имеет решающее значение в сокращении времени, необходимого для выводить на рынок новые технологии и широко их распространять».
Международное энергетическое агентство (2021 г.) [223]
Хорошо продуманная государственная политика, способствующая трансформации энергетической системы, может одновременно снизить выбросы парниковых газов и улучшить качество воздуха, а во многих случаях может также повысить энергетическую безопасность и уменьшить финансовое бремя использования энергии. [224]
Экологические нормы используются с 1970-х годов для содействия более устойчивому использованию энергии. [225] Некоторые правительства взяли на себя обязательства по поэтапному отказу от угольных электростанций и прекращению разведки новых ископаемых видов топлива . Правительства могут потребовать, чтобы новые автомобили производили нулевые выбросы или чтобы новые здания обогревались электричеством, а не газом. [226] Стандарты портфеля возобновляемых источников энергии в ряде стран требуют от коммунальных предприятий увеличить процент электроэнергии, которую они производят из возобновляемых источников. [227] [228]
Правительства могут ускорить трансформацию энергетической системы, возглавив развитие инфраструктуры, такой как линии электропередачи на большие расстояния, интеллектуальные сети и водородные трубопроводы. [229] В сфере транспорта соответствующая инфраструктура и стимулы могут сделать поездки более эффективными и менее зависимыми от автомобилей. [224] Городское планирование , препятствующее разрастанию городов , может снизить потребление энергии местным транспортом и зданиями, одновременно повышая качество жизни. [224] Финансируемые правительством исследования, закупки и политика стимулирования исторически имели решающее значение для развития и развития технологий чистой энергии, таких как солнечные и литиевые батареи. [230] В сценарии МЭА создания энергетической системы с нулевым уровнем выбросов к 2050 году быстро мобилизуется государственное финансирование для вывода ряда новых технологий на демонстрационную фазу и стимулирования их внедрения. [231]
Установление цен на выбросы углерода (например, налог на выбросы CO 2 ) дает отраслям и потребителям стимул сокращать выбросы, позволяя им выбирать, как это делать. Например, они могут перейти на источники энергии с низким уровнем выбросов, повысить энергоэффективность или сократить использование энергоемких продуктов и услуг. [232] В некоторых юрисдикциях ценообразование на выбросы углерода столкнулось с сильным политическим сопротивлением , тогда как политика, ориентированная на энергетику, как правило, политически более безопасна. [233] [234] Большинство исследований показывают, что для ограничения глобального потепления до 1,5 °C, ценообразование на выбросы углерода должно быть дополнено строгой политикой в отношении энергетики. [235] По состоянию на 2019 год цена на углерод в большинстве регионов слишком низкая для достижения целей Парижского соглашения. [236] Налоги на выбросы углерода обеспечивают источник дохода, который можно использовать для снижения других налогов [237] или помочь домохозяйствам с низкими доходами позволить себе более высокие затраты на электроэнергию. [238] Некоторые правительства, такие как ЕС и Великобритания, изучают возможность корректировки границ выбросов углерода . [239] Они устанавливают тарифы на импорт из стран с менее жесткой климатической политикой, чтобы гарантировать, что отрасли, на которые распространяются внутренние цены на выбросы углерода, остаются конкурентоспособными. [240] [241]
Масштабы и темпы политических реформ, начатых в 2020 году, намного меньше, чем необходимо для достижения климатических целей Парижского соглашения. [242] [243] Помимо внутренней политики, необходимо более широкое международное сотрудничество для ускорения инноваций и оказания помощи более бедным странам в создании устойчивого пути к полному доступу к энергии. [244]
Страны могут поддерживать возобновляемые источники энергии для создания рабочих мест. [245] По оценкам Международной организации труда , усилия по ограничению глобального потепления 2 °C приведут к созданию новых рабочих мест в большинстве секторов экономики. [246] Прогнозируется, что к 2030 году будет создано 24 миллиона новых рабочих мест в таких областях, как производство возобновляемой электроэнергии, повышение энергоэффективности зданий и переход на электромобили. Шесть миллионов рабочих мест будут потеряны в таких секторах, как горнодобывающая промышленность и ископаемое топливо. [246] Правительства могут сделать переход к устойчивой энергетике более политически и социально осуществимым, обеспечив справедливый переход для работников и регионов, которые зависят от промышленности ископаемого топлива, чтобы гарантировать им альтернативные экономические возможности. [146]
Сбор достаточного количества денег для инноваций и инвестиций является предпосылкой энергетического перехода. [248] По оценкам МГЭИК, чтобы ограничить глобальное потепление до 1,5 °C, в энергетическую систему необходимо будет инвестировать 2,4 триллиона долларов США каждый год в период с 2016 по 2035 год. Большинство исследований прогнозируют, что эти затраты, эквивалентные 2,5% мирового ВВП, будет небольшим по сравнению с экономическими и медицинскими выгодами. [249] Среднегодовые инвестиции в низкоуглеродные энергетические технологии и энергоэффективность должны быть в шесть раз больше к 2050 году по сравнению с 2015 годом. [250] Недофинансирование особенно остро стоит в наименее развитых странах, которые не привлекательны для частного сектора. [251]
По оценкам Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата, в 2016 году финансирование борьбы с изменением климата составило 681 миллиард долларов США. [252] Большая часть этой суммы — это инвестиции частного сектора в внедрение возобновляемых источников энергии, инвестиции государственного сектора в устойчивый транспорт и инвестиции частного сектора в энергоэффективность. . [253] Парижское соглашение включает обязательство выделять развитым странам бедным странам дополнительно 100 миллиардов долларов в год на смягчение последствий изменения климата и адаптацию к ним. Однако эта цель не была достигнута, а измерение прогресса затруднено из-за неясных правил бухгалтерского учета. [254] [255] Если энергоемкие предприятия, такие как химическая промышленность, производство удобрений, керамика, сталь и цветные металлы, будут вкладывать значительные средства в НИОКР, их использование в промышленности может составлять от 5% до 20% всей используемой энергии. [256] [257]
Финансирование и субсидии на ископаемое топливо являются серьезным препятствием на пути энергетического перехода. [258] [248] В 2017 году прямые глобальные субсидии на ископаемое топливо составили 319 миллиардов долларов. Эта цифра возрастает до 5,2 триллиона долларов, если учесть косвенные затраты, такие как воздействие загрязнения воздуха. [259] Прекращение этих мер может привести к сокращению глобальных выбросов углекислого газа на 28% и снижению смертности от загрязнения воздуха на 46%. [260] Пандемия COVID-19 практически не повлияла на финансирование экологически чистой энергетики , а пакеты экономических стимулов, связанные с пандемией, открывают возможности для « зеленого» восстановления . [261] [262]
МЭА. CC BY 4.0.● Источник данных за 2016 год: «Обзор рынка возобновляемых источников энергии / прогноз на 2021 и 2022 годы» (PDF) . IEA.org . Международное энергетическое агентство. Май 2021. с. 8. Архивировано (PDF) из оригинала 25 марта 2023 года.
МЭА. Лицензия: CC BY 4.0.
Глобальные энергетические инвестиции в чистую энергию и ископаемое топливо, 2015–2023 гг. (диаграмма)— Со страниц 8 и 12 журнала World Energy Investment 2023 (архив).
Несмотря на перебои в цепочках поставок и макроэкономические препятствия, инвестиции в энергетический переход в 2022 году подскочили на 31% и сравнялись с показателями ископаемого топлива.
{{cite book}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link){{cite book}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link){{cite book}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
