Es gibt eine Reihe von verfügbaren CO2-armen Technologien zur Stromerzeugung. Aber sind sie wirklich besser als fossile Brennstoffe und Atomkraft?

Um diese Frage zu beantworten, muss man nicht nur die Emissionen verschiedener Energiequellen vergleichen, sondern auch die Nutzen für die Gesundheit und die Bedrohungen für Ökosysteme of grüne Energie.

Stromerzeugung ist verantwortlich für etwa ein Viertel der globalen Treibhausgasemissionen, und die Nachfrage wird steigen als unterversorgte Populationen verbinden sich mit dem Gridund Elektronik und Elektrofahrzeuge vermehren sich. Um die globale Erwärmung zu stoppen, bedarf es einer Transformation der Stromerzeugung.

Es ist jedoch wichtig, bei diesem Übergang verschiedene Umweltprobleme zu vermeiden, z. B. die Störung von Ökosystemen und Wildtieren Luftverschmutzung.

In einer Forschungsarbeitanalysierten wir die Auswirkungen der Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen, Kernspaltung Kraftwerke und fossile Brennstoffe, mit und ohne CO? capture and storage (CCS) technology for separating CO? and storing it underground. We accounted for the environmental effects associated with the production, operation and dismantling of facilities, as well as the production, transport and combustion of fuels. We then compared a baseline scenario to a CO2-armes Szenario das würde verhindern, dass die globalen Durchschnittstemperaturen um mehr als zwei Grad Celsius über den vorindustriellen Werten von 2050 steigen Punkt Klimaforscher sagen, dass sie gefährlichen Klimawandel vermeiden werden.

Unsere Studie bestätigt nachdrücklich, dass fossile Brennstoffe - vor allem Kohle - die Umwelt stark belasten und dass die meisten Projekte im Bereich erneuerbarer Energien geringere umweltbedingte Auswirkungen auf Ökosysteme und die menschliche Gesundheit haben. Nichtsdestotrotz ist keine Energiequelle ohne nachteilige Umweltnebenwirkungen. Die Standortwahl von Kraftwerken, das Projektdesign und die Technologiewahl sind kritische Fragen, die Investoren und Regierungen sehr sorgfältig prüfen sollten.

Die Sonne scheint

Der Ersatz von fossilen Kraftwerken durch erneuerbare Energiequellen wie Solar-, Wind-, Wasserkraft und Geothermie würde verschiedene Arten von Umweltverschmutzung reduzieren. Das Ausmaß der Unterschiede in der Verschmutzung zwischen fossilen und einigen erneuerbaren Energieoptionen ist atemberaubend. Zum Beispiel haben wir festgestellt, dass der gesamte Prozess der Herstellung, Einrichtung und des Betriebs von Fotovoltaikpaneelen weniger Verschmutzung verursacht als nur die Lieferung von Brennstoff an ein Kohlekraftwerk, wenn Bergbau eingeschlossen ist.

Wie sieht es mit dem ökologischen Fußabdruck aus, erneuerbare Energiesysteme tatsächlich herzustellen?

Die Photovoltaik (PV) kommt in unserer Analyse sehr gut an. Heute verbraucht die Produktion von PV-Zellen viel weniger Energie als zuvor. Die CO2-Emissionen pro PV-Elektrizitätseinheit betragen ein Zehntel oder weniger der effizientesten Erdgaskraftwerke. Menschliche Gesundheitsprobleme, wie Atemwegserkrankungen durch Feinstaubbelastung, machen etwa ein Zehntel von denen moderner Kohlekraftwerke mit fortschrittlicher Umweltschutzausrüstung aus. Ähnliches gilt für die Wasser- und Bodenverschmutzung von Ökosystemen.

Aber Sonnenkollektoren benötigen viel mehr Platz, um die gleiche Menge an Energie zu erzeugen wie fossile Brennstoffe oder Atomkraftwerke. Sollte es nicht ein Problem sein, riesige Gebiete mit Solarzellen nicht zu bedecken? Nicht unbedingt. Die Menge an Land, die benötigt wird, um eine Kilowattstunde aus PV zu erzeugen, ist vergleichbar mit der von Kohlekraft, wenn das Land, das mit Bergbaukohle in Verbindung gebracht wird, berücksichtigt wird. Und etwa die Hälfte der PV-Anlagen in unserem Zukunftsszenario in 2050 könnte auf Dächern stehen.

Die Herstellung von PV - Modulen erfordert verschiedene Metalle, von denen viele nur in hergestellt werden begrenzte Standorte. Einige dieser Metalle sind hochgiftig. Die Behandlung und das Recycling von Abfällen, die wir in unserer Bewertung nicht berücksichtigt haben, sind daher wichtig.

PV liefert natürlich nur Strom, wenn die Sonne scheint. Eine andere Solartechnologie - konzentrierende solarthermische Kraft, die Licht bündeln, um Wärme zu erzeugen - könnte ein gangbarer Weg sein, da es eine ähnliche Leistung in Bezug auf die Verringerung der Umweltverschmutzung bietet, aber die Möglichkeit bietet, Wärme zu speichern und somit abends Strom zu erzeugen. Wir gingen davon aus, dass die CSP-Technologie, die derzeit im Vergleich zur PV sehr wenig genutzt wird, in unserem Niedrigemissionsszenario ein Viertel Solarstrom liefern würde.

Aus Sicht der CO2-Emissionen und der Gesundheit ist die Solarenergie weitaus besser als die Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen. Solare Großanlagen benötigen jedoch große Landflächen und können sich negativ auf lokale Arten auswirken. 11_jamey_stilles_20121027_bse / Flickr, CC BY

Die Auswirkungen der Wasserkraft auf die Umwelt sind sehr unterschiedlich, fanden wir. Einige Staudämme verursachen erhebliche Auswirkungen auf das Klima durch die Emissionen von Methan aus der Zersetzung von Biomasse in Reservoirs. Andere Dämme verursachen ebenso schwerwiegende ökologische Probleme durch Zerstörung von Lebensräumen. Sie können auch die Wanderung aquatischer Arten blockieren und den Sedimentfluss und Nährstofftransport, der Auen und Deltas beeinflusst, reduzieren. Auf der anderen Seite bilden Stauseen neue Lebensräume für Vögel und andere Arten.

Wasserkraft ist ein gutes Beispiel für die Bedeutung der Standortwahl und des Projektdesigns. Einige Projekte können wirtschaftlich rentabel sein, sollten aber letztendlich nicht verwirklicht werden, wenn die Gesellschaft die Umweltschäden berücksichtigt, die sie verursachen können. Bei anderen Projekten können die Auswirkungen durch Abschwächungsstrategien wie z Umströmung der Umwelt und Fischleitern, die einen Umweg für wandernde Fische um einen Damm bieten.

Ähnliches gilt für die Windkraft, bei der die Zerstörung von Lebensräumen während des Baus minimiert und der Betrieb angepasst werden sollte, um zu reduzieren Zusammenstöße mit Greifvögeln und Fledermäusen. Darüber hinaus variieren die Ressourcen für die Windenergie von Standort zu Standort sehr stark. Dies spricht dafür, Standorte auszuwählen, an denen Windressourcen häufiger vorkommen.

Bioenergie bedroht die Artenvielfalt

Biomasse Energie, oder brennendes Pflanzenmaterial für die Stromerzeugung, spielt eine zentrale Rolle in den meisten Plänen, die globale Erwärmung auf 2 ° C über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen. Im Gegensatz zu PV und Wind bietet sie bedarfsorientierte erneuerbare Energien.

When combined with CO? capture and storage, it can schrubben Kohlenstoff aus der Atmosphäre und platziere es unterirdisch. Brennende Kurzumtriebsplantagen, wie z Weide und MiscanthusDie Erzeugung von Strom kann auch die Netto-Treibhausgasemissionen von Biomacht verringern. Auf diese Weise können die gesundheitlichen Auswirkungen der Verbrennung von Biomasse reduziert werden.

Die Nutzung von Energie aus Bioenergie wie Holzhackschnitzel verursacht Kohlenstoffemissionen und andere Luftschadstoffe. Die Aufnahme von Kohlenstoff und das unterirdische Pumpen verbessern den ökologischen Fußabdruck. Oregon Department of Forestry, CC BY

Doch die Landnutzung, die erforderlich ist, um selbst diese schnell wachsenden Pflanzen wachsen zu lassen, macht die Nutzung anderer Energiequellen zunichte. Dies hat erhebliche ökologische Auswirkungen. Gemessen an den Arten, die pro erzeugter Kilowattstunde verloren gingen, stellten wir fest, dass die ökologischen Schäden von Biomasse mit denen von Kohle und Gas vergleichbar sind.

Die Vorteile der Biomasse durch die Verringerung der Treibhausgasemissionen werden jedoch nur dann günstiger, wenn sie genutzt werden mit CO2-Abscheidung und -Speicherung, Wir haben den Schluss gezogen.

Klimaschutzstrategien können eine seltene Gelegenheit bieten, nicht nur Kohlenstoffemissionen, sondern auch eine Vielzahl von Umweltproblemen zu reduzieren. Der Einsatz von CO2-armen Technologien sollte jedoch empfindliche Lebensräume meiden, um ihre ökologischen Vorteile voll auszuschöpfen, ohne unbeabsichtigte Folgen auszulösen.

Während die meisten Menschen erkennen, dass Solar- und Windenergie CO2-arme Energiequellen sind, spielen Bioenergie und Kohlenstoffabscheidung und -speicherung in fast allen Szenarien, in denen Länder CO2-Emissionen schnell reduzieren, eine unverzichtbare Rolle. Unsere Ergebnisse zeigen, dass wir nach Wegen suchen müssen, diese Technologien zu nutzen und gleichzeitig den Schaden für Ökosysteme zu minimieren. Es geht nicht nur darum, ob wir saubere Energie einsetzen, sondern welche Technologien wo und wie.

Über den Autor

Edgar Hertwich, Professor für Industrielle Ökologie, Yale Universität; Anders Arvesen, Forscher in Energie- und Verfahrenstechnik, Norwegische Universität für Wissenschaft und Technologie; Sangwon Suh, Professor für industrielle Ökologie, University of California, Santa Barbaraund Thomas Gibon, Ph.D. Kandidat, Norwegische Universität für Wissenschaft und Technologie

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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