Новости

Sep 10, 2023

Пространственно точные оценки жизненного цикла выявляют горячие точки воздействия на окружающую среду производства возобновляемой электроэнергии.

Связь Земля и окружающая среда

Коммуникации Земля и окружающая среда, том 3, Номер статьи: 197 (2022) Цитировать эту статью

2061 Доступов

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Производство возобновляемой энергии имеет большой потенциал для сокращения выбросов парниковых газов, однако оно может усугубить другие экологические последствия, такие как нехватка воды, в других частях цепочки поставок. Здесь мы раскрываем широкий спектр глобального воздействия на окружающую среду концентрированной солнечной энергии, русловой гидроэнергетики и сжигания биомассы по сравнению с классической угольной энергией: пространственно явная оценка воздействия жизненного цикла используется для оценки их цепочек поставок с точки зрения спрос на энергию, землю, материалы и воду, выбросы парниковых газов, а также влияние на здоровье человека и качество экосистем с упором на горнодобывающую промышленность. Анализ горячих точек с точки зрения местоположения и типа воздействия показывает, что нет явного предпочтения какой-либо из технологий, главным образом потому, что потребление воды на месте часто имеет решающее значение. Исследуемая концентрированная солнечная электростанция наименее подходит для перехода к устойчивому энергетическому переходу: ее пространственные горячие точки распространяются дальше всего по всему миру и могут превосходить точки сжигания угля по количеству и интенсивности. Представленная методология является основой для смягчения последствий таких горячих точек окружающей среды.

Выбросы парниковых газов в результате производства электроэнергии и тепла составили 25% мировых выбросов парниковых газов в 2010 году1. Их сокращение в целях противодействия прогрессирующему изменению климата является заявленной целью международного сообщества, изложенной в Цели устойчивого развития 7 «Чистая и доступная энергия»2. . Безвредные для климата технологии производства электроэнергии являются важным элементом этих усилий, которые также рассматривались Международной группой по ресурсам3. До сих пор общество и политика, как правило, меньше внимания уделяли другим воздействиям таких технологий на окружающую среду, чем выбросам парниковых газов. Однако для производства электроэнергии требуется такое большое количество (охлаждающей) воды, что даже при сценариях устойчивого развития потребность уже не сможет быть адекватно покрыта уже к 2040 году во многих регионах мира4. Таким образом, это может способствовать региональной нехватке воды. Более того, вероятно, возрастет спрос на ключевые минеральные ресурсы, добыча и переработка которых, в свою очередь, имеет ряд различных последствий для окружающей среды. Литий является примером ресурса, пользующегося большим спросом в секторе возобновляемой энергетики, а его добыча может способствовать региональной нехватке воды в Высоких Андах5. Тем временем редкоземельные элементы стали иметь решающее значение для ветряных турбин, а их добыча и связанные с ней процессы могут не только негативно повлиять на окружающую среду, но также могут представлять серьезную угрозу для здоровья человека6. Поскольку ожидается, что доля биотоплива станет важным элементом глобального энергобаланса, составляющим 20–30% мировой потребности, возрастет не только спрос на землю, но и конкуренция за плодородные земли между различными пользователями7. В зависимости от выбранных сценариев для удовлетворения растущих потребностей заводов по производству биотоплива в 2050 году потребуется от 7 до 45% мировых пахотных земель, что указывает на то, что таким развитием необходимо управлять дальновидно7.

Помимо выбранных примеров, существует множество других возможных последствий и связей между производством электроэнергии и другими секторами. Поскольку последствия взаимодействия между человеком и природными системами «имеют глубокие последствия для глобальных проблем»8, концепция телесвязи была применена для описания взаимодействий в системах человека и окружающей среды путем интеграции дисциплинарных концепций, таких как телесоединения и глобализация8,9. В рамках данного исследования мы используем термин «телесоединения», который изначально относился к связям между удаленными климатическими системами10, чтобы описать экологическое бремя производства электроэнергии в определенных местах в других местах по всему миру. Чтобы выявить телесоединения таким образом, чтобы можно было определить варианты действий, решающее значение имеет степень пространственного разрешения: обзор 251 анализа оценки жизненного цикла (LCA) показал, что результатов все еще слишком мало, и во многих регионах мире остаются недопредставленными11. Чтобы помочь устранить этот пробел, мы проводим комплексную пространственную оценку различных воздействий на окружающую среду с помощью расширенного анализа горячих точек оценки жизненного цикла (LCIA), который продвигает пространственную LCA дальше посредством недавно разработанной оценки и представления горячих точек, насколько нам известно. . С этой целью используется набор показателей LCIA для сравнения потенциального экологического бремени на этапах строительства и эксплуатации четырех тематических исследований производства электроэнергии: русловая гидроэлектростанция, концентрированная солнечная энергия, сжигание жома (отходов сахарного тростника от производство) и сжигание угля. Пространственно точная информация о поставках материалов добавляется для регионализации поставок восьми соответствующих минеральных ресурсов. Результаты анализируются в отношении наиболее вредных видов деятельности с точки зрения местоположения и вида деятельности для выявления вредных телекоммуникационных связей в цепочках поставок. Получены рекомендации по производству энергии и дальнейшие приоритеты исследований.