Выбросы парниковых газов из источников энергии в течение жизненного цикла - Life-cycle greenhouse gas emissions of energy sources

Смотрите также: Интенсивность выбросов

Измерение выбросы парниковых газов за жизненный цикл включает расчет потенциал глобального потепления источников энергии через оценка жизненного цикла. Обычно это источники только электрической энергии, но иногда оцениваются источники тепла.[1] Результаты представлены в единицах потенциала глобального потепления на единицу электроэнергии, произведенной этим источником. В шкале используется единица измерения потенциала глобального потепления, эквивалент двуокиси углерода (CO
2д), а единица электрической энергии - киловатт-час (кВтч). Цель таких оценок - охватить весь срок службы источника, от добычи материалов и топлива до строительства и эксплуатации и удаления отходов.

В 2014 г. межправительственная комиссия по изменению климата согласовал эквивалент двуокиси углерода (CO
2e) данные об основных источниках производства электроэнергии, используемых во всем мире. Это было сделано путем анализа результатов сотен отдельных научных работ, посвященных оценке каждого источника энергии.[2] Каменный уголь безусловно, худший эмиттер, за ним следует натуральный газ с использованием солнечной, ветровой и ядерной энергии - все с низким содержанием углерода. Гидроэнергетика, биомасса, геотермальная энергия и энергия океана, как правило, могут быть низкоуглеродными, но плохая конструкция или другие факторы могут привести к более высоким выбросам от отдельных электростанций.

Для всех технологий повышение эффективности и, следовательно, сокращение CO
2е с момента публикации не включались. Например, общие выбросы за жизненный цикл от ветровая энергия возможно, уменьшилось с момента публикации. Точно так же из-за временных рамок, в течение которых проводились исследования, ядерная Реактор II поколения с CO
2представлены результаты, а не потенциал глобального потепления Реакторы поколения III. Другие ограничения данных включают: а) отсутствующие фазы жизненного цикла и б) неопределенность в отношении того, где определить точку отсечения в потенциале глобального потепления источника энергии. Последнее важно при оценке объединенной электрической сети в реальном мире, а не в установившейся практике простой оценки источника энергии изолированно.

2014 IPCC, Потенциал глобального потепления отдельных источников электроэнергии

Жизненный цикл CO2 эквивалент (включая альбедо эффект) от выбранных технологий электроснабжения.[3][4] По убыванию медиана (граммCO
2экв / кВтч) значения.
ТехнологииМин.МедианаМаксимум.
В настоящее время коммерчески доступные технологии
Каменный уголь – ПК740820910
Газ – комбинированный цикл410490650
Биомасса - посвященная130230420
Солнечные фотоэлектрические - Весы полезности1848180
Солнечные фотоэлектрические - на крыше264160
Геотермальный6.03879
Концентрированная солнечная энергия8.82763
Гидроэнергетика1.02422001
Ветер Офшор8.01235
Ядерная3.712110
Ветер на берегу7.01156
Докоммерческие технологии
Океан (Приливный и волна )5.61728

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

Анализ жизненного цикла образца

На следующей диаграмме показана структура реальной атомной электростанции Vattenfall в Швеции с учетом их Экологическая декларация продукции.[5] Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла атомных электростанций Vattenfall Nordic

Биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода

По состоянию на 2020 год ли биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода может быть углеродно-нейтральным или углеродно-отрицательным, в настоящее время ведутся исследования, и это противоречиво.[6]

Исследования после последнего отчета МГЭИК

Отдельные исследования показывают широкий диапазон оценок источников топлива, основанных на различных используемых методологиях. Те, кто находится на нижнем уровне, как правило, не учитывают части жизненного цикла в своем анализе, в то время как те, кто находится на верхнем уровне, часто делают нереалистичные предположения о количестве энергии, используемой в некоторых частях жизненного цикла.[7]

Турция одобрила строительство Афшин-Эльбистан C,[8] что при более чем 5400 гCO2экв / кВтч будет намного менее углеродоэффективным, чем что-либо в этом списке.[примечание 1]

Со времени исследования IPCC 2014 года было обнаружено, что некоторые геотермальные источники выделяют CO2, например геотермальная энергия в Италии: дальнейшие исследования продолжаются в 2020-х годах.[10]

Энергетические технологии океана (приливные и волновые) являются относительно новыми, и по ним было проведено мало исследований. Основная проблема имеющихся исследований заключается в том, что они, по-видимому, недооценивают влияние технического обслуживания, которое может быть значительным. Оценка около 180 океанских технологий показала, что ПГП океанических технологий колеблется от 15 до 105 гCO2экв / кВтч, в среднем 53 гCO2экв / кВтч.[11] В предварительном предварительном исследовании, опубликованном в 2020 году, влияние технологий подводных воздушных змеев на окружающую среду ПГП варьировалось от 15 до 37 со средним значением 23,8 г CO2-экв / кВт · ч),[12] что немного выше, чем в упомянутом ранее исследовании IPCC за 2014 год (от 5,6 до 28, при среднем значении 17 г CO2-экв / кВтч).

Точки отсечения для расчетов и оценки продолжительности жизни растений

Поскольку большинство выбросов от ветра, солнца и ядерной энергии не происходит во время эксплуатации, если они эксплуатируются дольше и производят больше электроэнергии в течение своего срока службы, выбросы на единицу энергии будут меньше. Поэтому их время жизни актуально.

Срок службы ветряных электростанций составляет 30 лет:[13] после этого выбросы углерода от перезарядка необходимо будет принять во внимание. Солнечные панели 2010-х годов могут иметь аналогичный срок службы, однако, как долго прослужат солнечные панели 2020-х годов (например, перовскит), пока не известно.[14] Некоторые атомные станции можно использовать до 80 лет,[15] но другим, возможно, придется выйти на пенсию раньше по соображениям безопасности.[16] По состоянию на 2020 год ожидается, что более половины мировых атомных станций потребуют продления лицензии,[17] и были призывы к более тщательной проверке этих расширений в рамках Конвенция об оценке воздействия на окружающую среду в трансграничном контексте.[18]

Некоторые угольные электростанции могут проработать 50 лет, а другие могут быть остановлены через 20 лет.[19] или менее.[20] Согласно одному исследованию 2019 года, учитывающему временную стоимость выбросов ПГ с технико-экономическая оценка значительно увеличивает выбросы в течение жизненного цикла от углеродоемких видов топлива, таких как уголь.[21]

Выбросы в течение жизненного цикла от отопления

При отоплении жилых помещений почти во всех странах выбросы от печей на природном газе больше, чем от тепловых насосов.[22] Но в некоторых странах, таких как Великобритания, в 2020-х годах продолжаются дискуссии о том, лучше ли заменить природный газ, используемый в жилых домах. центральное отопление с водород, или использовать ли тепловые насосы или в некоторых случаях больше районное отопление.[23]

Споры о топливном мосту из природного газа

Смотрите также: Энергетическая политика Китая и Энергия в Индии

По состоянию на 2020 год Вопрос о том, следует ли использовать природный газ в качестве «моста» от угля и нефти к низкоуглеродной энергии, обсуждается в странах, зависимых от угля, таких как Индия и Китай.[24]

Отсутствующие фазы жизненного цикла

Смотрите также: Электрическая сеть

Хотя оценки жизненного цикла каждого источника энергии должны пытаться охватить полный жизненный цикл источника от колыбели до могилы, они обычно ограничиваются этапами строительства и эксплуатации. Наиболее тщательно изученными этапами являются этапы добычи материалов и топлива, строительства, эксплуатации и обращения с отходами. Однако недостающие фазы жизненного цикла[25] существуют для ряда источников энергии. Иногда оценки варьируются, а иногда и непоследовательно включают в себя потенциал глобального потепления, который возникает в результате вывода из эксплуатации объекта энергоснабжения, когда он достигает расчетного срока службы. Это включает в себя потенциал глобального потепления, связанный с возвращением объекта электроснабжения в статус с нуля. Например, процесс гидроэлектростанция удаление плотины обычно исключается, поскольку это редкая практика, по которой доступно мало практических данных. Однако удаление плотин становится все более распространенным явлением с возрастом плотин.[26] Большие плотины, такие как Плотина Гувера и Плотина Три ущелья, предназначены для того, чтобы длиться «вечно» с помощью технического обслуживания, период, который не определяется количественно.[27] Поэтому оценки вывода из эксплуатации для некоторых источников энергии обычно опускаются, в то время как другие источники энергии включают в свои оценки этап вывода из эксплуатации.

Наряду с другими известными значениями, указанными в документе, среднее значение, представленное в 12 г CO
2-экв. / кВтч для деления ядер, найдено в 2012 г. Йельский университет обзор ядерной энергетики, документ, который также служит источником ядерной ценности МГЭИК 2014 года,[28] тем не менее, включает вклад вывода объекта из эксплуатации с потенциалом глобального потепления «Дополнительный вывод объекта из эксплуатации» в полную ядерную оценка жизненного цикла.[25]

Тепловые электростанции, даже если низкоуглеродная энергия биомасса, ядерная или геотермальный электростанции, напрямую добавляют тепловую энергию к земным глобальный энергетический баланс. Что касается ветряков, то они могут меняться как по горизонтали, так и по вертикали. атмосферная циркуляция.[29] Но, хотя оба они могут немного изменить местную температуру, любое изменение, которое они могут повлиять на глобальную температуру, невозможно обнаружить на фоне гораздо большего изменения температуры, вызванного парниковыми газами.[30]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ К рутинный расчет 61 636 279,98 тCO2 / год[9] разделить на 11380 ГВтч / год[8] равно 61 636,27998 Гг CO2, разделенное на 11380 ГВтч, что равно 5,4 кг CO2 / кВтч, даже без учета строительного цемента

Источники

  • Inar Engineering Consultancy (март 2020 г.). Отчет о воздействии на окружающую среду электростанции Афшин С (Отчет) (на турецком языке). Министерство окружающей среды и городского планирования (Турция).

Рекомендации

  1. ^ «Интенсивность выбросов в течение всего жизненного цикла поставок угля и газа для производства тепла в мире, 2018 - Диаграммы - Данные и статистика». МЭА. Получено 30 июля 2020.
  2. ^ Результаты ядерной энергетики - согласование оценки жизненного цикла В архиве 2 июля 2013 г. Wayback Machine, Лаборатория NREL, веб-сайт Alliance For Sustainable Energy LLC, Министерство энергетики США, последнее обновление: 24 января 2013 г.
  3. ^ «Рабочая группа III МГЭИК - Смягчение последствий изменения климата, Приложение III: Технология - конкретные параметры затрат и производительности - Таблица A.III.2 (Выбросы от выбранных технологий электроснабжения (гCO 2 экв / кВтч))» (PDF). МГЭИК. 2014. с. 1335. Получено 14 декабря 2018.
  4. ^ «Рабочая группа III МГЭИК - Смягчение последствий изменения климата, показатели и методология Приложения II - A.II.9.3 (Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла)» (PDF). С. 1306–1308.
  5. ^ «Поиск EPD - Международная система EPD®». www.environdec.com. Получено 24 июн 2020.
  6. ^ "Отчет: планы правительства Великобритании по нулевому уровню" чрезмерно зависят "от биомассы и улавливания углерода". edie.net. Получено 4 мая 2020.
  7. ^ Кляйнер, Курт (сентябрь 2008 г.). «Атомная энергия: оценка выбросов». Природа. 1 (810): 130–131. Дои:10.1038 / климат.2008.99. Получено 18 мая 2010.
  8. ^ а б "EÜAŞ 1800 MW'lık Afşin C Termik Santrali için çalışmalara başlıyor" [Электрогенерирующая компания приступила к работе на ТЭС Афшин С мощностью 1800 МВт]. Enerji Günlüğü (по турецки). 27 февраля 2020. В архиве из оригинала 2 марта 2020 г.. Получено 2 марта 2020.
  9. ^ Чынар (2020), п. 319.
  10. ^ «Выбросы СО2 от геотермальных электростанций: оценка технических решений по обратной закачке СО2» (PDF).
  11. ^ Uihlein, Андреас (2016). «Оценка жизненного цикла энергетических технологий океана». Международный журнал оценки жизненного цикла. 21 (10): 1425–1437. Дои:10.1007 / s11367-016-1120-у.
  12. ^ Каддура, Мохамад; Тивандер, Йохан; Моландер, Сверкер (2020). «оценка жизненного цикла выработки электроэнергии из набора прототипов подводных воздушных змеев». Энергии. 13 (2): 456. Дои:10.3390 / en13020456.
  13. ^ «Ветроэкономика: продление срока службы снижает ядерные затраты».
  14. ^ Белтон, Падрейг (1 мая 2020 г.). «Прорывные подходы к солнечной энергетике». Новости BBC. Получено 4 мая 2020.
  15. ^ «Каков срок службы ядерного реактора? Намного дольше, чем вы думаете». Energy.gov. Получено 24 июн 2020.
  16. ^ «Продление срока службы АЭС: надвигающаяся катастрофа». Bellona.org. 30 марта 2020 г.. Получено 25 июн 2020.
  17. ^ «Планирование долгосрочной эксплуатации атомных станций - Nuclear Engineering International». www.neimagazine.com. Получено 4 мая 2020.
  18. ^ «Продление срока службы АЭС: надвигающаяся катастрофа». Bellona.org. 30 марта 2020 г.. Получено 25 июн 2020.
  19. ^ Цуй, Рина Йиюнь; Халтман, Натан; Эдвардс, Морган Р .; Он, Линланг; Сен, Ариджит; Сурана, Кавита; МакДжон, Хэвон; Айер, Гокул; Патель, Пралит; Ю, Ша; Нейс, Тед (18 октября 2019 г.). «Количественная оценка срока службы угольных электростанций в соответствии с целями Парижа». Nature Communications. 10 (1): 4759. Дои:10.1038 / s41467-019-12618-3. ISSN  2041-1723. ЧВК  6800419. PMID  31628313.
  20. ^ Welle (www.dw.com), Deutsche. «Климатические активисты протестуют против новой угольной электростанции Datteln 4 в Германии | DW | 30.05.2020». DW.COM. Получено 25 июн 2020.
  21. ^ Спроул, Эван; Барлоу, Джей; Куинн, Джейсон С. (21 мая 2019 г.). «Временная стоимость выбросов парниковых газов в оценке жизненного цикла и технико-экономическом анализе». Экологические науки и технологии. 53 (10): 6073–6080. Дои:10.1021 / acs.est.9b00514. ISSN  0013-936X. PMID  31013067.
  22. ^ Джонсон, Скотт К. (25 марта 2020 г.). «Несколько исключений из правила, согласно которому переход на электричество снижает выбросы». Ars Technica. Получено 30 июля 2020.
  23. ^ «Является ли водород решением проблемы отопления дома с нулевым расходом?». хранитель. 21 марта 2020 г.. Получено 25 июля 2020.
  24. ^ Аль-Кувари, Омран (10 апреля 2020 г.). «Неожиданная возможность для природного газа». Asia Times. Получено 4 мая 2020.
  25. ^ а б Уорнер, Итан С .; Хит, Гарвин А. (2012). «Выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла при производстве электроэнергии на АЭС: систематический обзор и согласование». Журнал промышленной экологии. 16: S73 – S92. Дои:10.1111 / j.1530-9290.2012.00472.x. S2CID  153286497.
  26. ^ «Рекордные 26 штатов удалили плотины в 2019 году». Американские реки. Получено 30 июля 2020.
  27. ^ Как долго прослужат плотины, подобные плотине Гувера? Какая самая большая плотина когда-либо разрушалась?. Straightdope.com (11 августа 2006 г.). Проверено 19 февраля 2013.
  28. ^ http://srren.ipcc-wg3.de/report/IPCC_SRREN_Annex_II.pdf стр.40
  29. ^ Боренштейн, Сет (5 октября 2018 г.). «Гарвардское исследование показывает, что энергия ветра также может вызывать потепление». Наука.
  30. ^ Маршалл, Майкл. «Нет, ветряные фермы не вызывают глобального потепления». Forbes. Получено 30 июля 2020.

внешняя ссылка