Подробный обзор, опубликованный в 2020 году в научном журнале Energies, проведенный группой ирландских и американских исследователей, включая исследователей CERES, поднял удивительные и тревожные вопросы о целесообразности и воздействии на окружающую среду перехода на возобновляемые источники энергии.
В течение 2011-2018 годов мир потратил 3,6 триллиона долларов США на проекты по изменению климата, 55% из которых было потрачено на солнечные и ветровые проекты. Несмотря на это, энергия ветра и солнца по-прежнему производила только 3% мирового потребления энергии в 2018 году.
Мало того, что они дороги и неэффективны, обзор показал, что эти проекты иногда способствуют проблемам, для решения которых они были разработаны.
Как ветряные, так и солнечные электростанции сами по себе вызывают местное изменение климата.И они оказывают разрушительное воздействие на биоразнообразие.
Следующее исследование было первоначально опубликовано CERES Science 1 октября 2022 года и обновлено 13 марта 2022 года.
Озабоченность изменением климата привела к массовым инвестициям в новую политику “зеленой энергетики”, направленную на сокращение выбросов парниковых газов (“ПГ”) и других воздействий на окружающую среду от использования ископаемого топлива.
С последнего форума в Давос 2023, где вопрос об изменении климата стоял особенно остро:
Какие «шишки» считают, что они управляют миром. Обзор выступлений ВЭФ 2023
За восьмилетний период 2011-2018 годов мир потратил 3 660 миллиардов долларов США на проекты по борьбе с изменением климата.
В общей сложности 55% этой суммы было потрачено на солнечную и ветровую энергию, в то время как только 5% было потрачено на адаптацию к воздействию экстремальных погодных явлений.
В связи с изменениями в мировой климатической системе с 1950—х годов Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК) пришла к выводу, что продолжающиеся выбросы парниковых газов (ПГ) вызовут “дальнейшее потепление и долгосрочные изменения во всех компонентах климатической системы, увеличивая вероятность серьезных,повсеместное и необратимое воздействие на людей и экосистемы” (p8, Сводный отчет МГЭИК (2014)) [1].
Этот вывод, наряду с выводами Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК ООН), вдохновил продолжающиеся с 1990—х годов усилия Конференции Сторон ООН (КС) по координации международных соглашений о срочном и существенном сокращении выбросов парниковых газов, таких как Киотский протокол 1996 года [2] иПарижское соглашение 2015 года.
Несмотря на то, что эти расходы составили 3660 миллиардов долларов США за 8 лет, глобальные выбросы углекислого газа (CO2) продолжали расти в течение всего этого периода (рисунок 2).
Удивительное воздействие на окружающую среду
Исследователи обнаружили, что возобновляемые источники энергии иногда способствуют усугублению проблем, для решения которых они были разработаны.
Широко признано, что изменения в землепользовании и растительном покрове (LULCC), такие как обезлесение, и изменения в управлении земельными ресурсами (LMC), такие как орошение, могут влиять на климат от локального до глобального масштаба посредством физических и химических взаимодействий между землей и атмосферой [168].
Таким образом, существует риск того, что любая крупномасштабная энергетическая установка, которая влечет за собой изменения в землепользовании, почвенном покрове или управлении земельными ресурсами, может потенциально вызвать локальное, региональное и глобальное изменение климата.
Например, серия международных исследований показала, что как ветряные, так и солнечные электростанции сами по себе вызывают местное изменение климата.
Ветряные электростанции повышают температуру почвы под ними, и это потепление заставляет почвенные микробы выделять больше углекислого газа.
Итак, по иронии судьбы, в то время как энергия ветра может частично сокращать человеческие “выбросы углерода”, она также увеличивает “выбросы углерода” из природных источников.
Технологии зеленой энергетики требуют 10-кратного увеличения добычи полезных ископаемых по сравнению с электричеством на ископаемом топливе.
В частности, исследования последних лет дали значительные теоретические и эмпирические доказательства того, что ветряные турбины могут оказывать значительное локальное или региональное воздействие на климат. Например, Аббаси и др. (2016) [59] объясняют, что “крупномасштабные ветряные электростанции с высокими ветряными турбинами могут оказывать влияние на погоду, возможно, на климат, из-за совокупного воздействия создаваемого ими дефицита скорости ветра, изменений в характере атмосферной турбулентности, которые они вызывают, иони усиливают неровности ландшафта ”.
Поэтому, прежде чем предполагать, что увеличение развертывания ветряных электростанций “уменьшит изменение климата”, учитывая только ожидаемое сокращение выбросов углекислого газа по сравнению с использованием ископаемого топлива, важно сравнить это ожидаемое сокращение “глобального изменения климата” с дополнительными локальными и региональными изменениями климата, которые оно вызывает.
По самой своей природе ветряные турбины влияют по крайней мере на три аспекта местной погоды и, следовательно, климата: (1) температура, (2) ветер и (3) осадки. В этом подразделе мы кратко рассмотрим то, что в настоящее время известно о местных и региональных изменениях климата, вызванных ветряными электростанциями.
Тем не менее, мы подчеркиваем, что это все еще новый предмет исследований, отчасти потому, что рост разработок ветряных электростанций в последние годы беспрецедентен, а воздействие ветряных электростанций на окружающую среду только недавно начало привлекать значительное внимание исследователей.
Аналогичным образом, замена всего 50 миллионов из примерно 1,3 миллиарда автомобилей в мире электромобилями потребует более чем удвоения годового мирового производства кобальта, неодима и лития и использования более половины текущего годового мирового производства меди.
Солнечным и ветряным фермам также требуется в 100 раз больше электроэнергии, вырабатываемой на ископаемом топливе, и эти изменения в землепользовании могут оказать разрушительное воздействие на биоразнообразие.
Воздействие биоэнергетики на биоразнообразие усугубляется, а более широкое использование таких культур, как пальмовое масло для производства биотоплива, уже способствует уничтожению тропических лесов и других естественных мест обитания.
Ветряные электростанции вызывают повышение средней температуры почвы и почвы с подветренной стороны от турбин ночью с помощью механизма, схематично описанного на рисунке 11, который адаптирован из Armstrong et al. (2014) [171].
По сути, повышенная турбулентность вызывает повышенное перемешивание верхних и нижних слоев атмосферы с подветренной стороны турбин. Это, как правило, вызывает небольшое похолодание на уровне земли днем и эффект потепления ночью.
Запутанные финансовые последствия
Удивительно, но более половины (55%) всех глобальных расходов на климат в 2011-2018 годах было потрачено на солнечную и ветровую энергию — в общей сложности 2000 миллиардов долларов США.
Несмотря на это, энергия ветра и солнца по-прежнему производила только 3% мирового потребления энергии в 2018 году, в то время как ископаемое топливо (нефть, уголь и газ) производило 85% между ними. Это поднимает насущные вопросы о том, сколько будет стоить переход на 100% возобновляемые источники энергии, как предполагают некоторые исследователи.
Как говорит ведущий автор Койлин Охаисиада: “Увеличение доли энергии, вырабатываемой солнцем и ветром, с половины процента до трех процентов обошлось миру в 2 триллиона долларов, и на это ушло восемь лет. Сколько будет стоить увеличить это до 100%? И сколько времени это займет? ”
Сложные инженерные задачи
Инженеры всегда знали, что крупные солнечные и ветряные электростанции страдают от так называемой “проблемы с перебоями”. В отличие от обычных источников выработки электроэнергии, которые обеспечивают непрерывную и надежную энергию 24/7 по требованию, ветряные и солнечные электростанции производят электроэнергию только при наличии ветра или солнечного света.
“Среднестатистическое домашнее хозяйство ожидает, что их холодильники и морозильники будут работать непрерывно и смогут включать и выключать свет по требованию.
Сторонники ветровой и солнечной энергетики должны начать признавать, что они не способны обеспечить непрерывное и бесперебойное электроснабжение в национальном масштабе, к которому привыкло современное общество ”, — говорит доктор Ронан Коннолли, соавтор нового обзора.
Проблему нелегко решить с помощью крупномасштабного хранения батарей, потому что для этого потребуются огромные батареи, занимающие много гектаров земли. Тесла построил большую батарею для стабилизации сети в Южной Австралии.
Он имеет мощность 100 МВт / 129 МВтч и занимает гектар земли. В одной из статей, рассмотренных в этом новом исследовании, подсчитано, что, если бы штат Альберта, Канада, перешел с угля на возобновляемые источники энергии, используя природный газ и аккумуляторные батареи в качестве резервной копии, для удовлетворения пикового спроса потребовалось бы 100 таких больших батарей.
Некоторые исследователи предположили, что различия в производстве энергии можно сгладить, построив континентальные сети передачи электроэнергии, например, сеть, соединяющую ветряные электростанции на северо-западе Европы с солнечными электростанциями на юго-востоке, но это требует огромных инвестиций.
Это, вероятно, создаст узкие места, где пропускная способность межсоединений недостаточна, и не устраняет лежащую в основе уязвимость к солнечным и ветровым затишьям, которые могут длиться несколько дней подряд.
Причинение вреда беднейшим
Серия исследований, проведенных в Европе, США и Китае, показывает, что налоги на выбросы углерода, как правило, ложатся наибольшим бременем на беднейшие домохозяйства и сельских жителей.
Хотя основной мотивацией политики в области зеленой энергетики является озабоченность по поводу изменения климата, только 5% расходов на климат были направлены на адаптацию к климату.
Адаптация к изменению климата включает в себя оказание помощи развивающимся странам в более эффективном реагировании на экстремальные погодные явления, такие как ураганы.
Необходимость создания инфраструктуры адаптации к изменению климата и систем реагирования на чрезвычайные ситуации может вступать в противоречие с необходимостью сокращения выбросов парниковых газов, поскольку ископаемое топливо, как правило, является наиболее доступным источником дешевой энергии для развития.
Что касается коренных народов, в обзоре подчеркивается тот факт, что все энергетические технологии могут иметь серьезные последствия для местных сообществ, особенно если с ними не консультироваться должным образом.
Добыча кобальта, необходимого для производства аккумуляторов для электромобилей, оказывает серьезное воздействие на здоровье женщин и детей в горнодобывающих сообществах, где добыча часто ведется на нерегулируемых, мелких, “кустарных” шахтах.
Извлечение лития, также необходимого для производства аккумуляторов для электромобилей, требует большого количества воды и может привести к загрязнению окружающей среды и нехватке пресной воды для местных сообществ.
Как отмечает ведущий автор, Койлин Охаисиада: “Конфликт между племенем сиу Стэндинг-Рок и трубопроводом Дакота-Доступ был освещен во всем мире, но как насчет воздействия добычи кобальта на коренные народы в Демократической Республике Конго, и как насчет воздействия добычи лития на народы пустыни Атакама?
Помните лозунг, который они скандировали в Standing Rock? Mni Wiconi! Вода — это жизнь! Что ж, это применимо независимо от того, беспокоитесь ли вы о том, что разлив нефти загрязняет реку, или вы в пустыне Атакама, обеспокоенный тем, что добыча лития загрязняет ваши грунтовые воды”.
Выводы
Рассматривая разбивку 3,66 триллиона долларов США, которые были потрачены на глобальные расходы на изменение климата за период 2011-2018 годов, как показано на рисунке 1 и в таблице 1, мы увидели, что 55% было выделено на проекты солнечной и ветровой энергетики. Это очень большие ассигнования для двух источников энергии, которые имеют много недостатков, как показано в разделе 6.
Между тем, только 5% было потрачено на адаптацию к климату, хотя инвестиции в адаптацию к климату могут значительно улучшить способность общества справляться с изменением климата и экстремальными погодными условиями.
Это говорит о том, что глобальные расходы на изменение климата не распределяются с использованием критической оценки плюсов и минусов ключевых стратегий.
И самое главное — важно осознать, к чему этот вопрос поднимается так остро сегодня, про изменение климата и про углеродный след?
Обзор, опубликованный в специальном выпуске журнала Energies 16 сентября 2020 года, занимает 39 страниц с 14 полноцветными рисунками и двумя таблицами, в которых подробно описана разбивка расходов на изменение климата, а также плюсы и минусы всех различных вариантов: ветрового, солнечного, гидроэнергетического, ядерного, ископаемого топливабиоэнергетика, приливная и геотермальная.
Для обзора исследователи тщательно изучили сотни исследовательских работ, опубликованных по всему англоязычному миру, в широком спектре областей, включая инженерную, экологическую, энергетическую и климатическую политику.
Окончательный отчет включает ссылки на 255 исследовательских работ, охватывающих все эти области, и завершается таблицей, в которой кратко изложены плюсы и минусы всех различных энергетических технологий. Члены исследовательской группы базировались в Республике Ирландия, Северной Ирландии и Соединенных Штатах.
Он был опубликован в качестве рецензируемой статьи с открытым доступом и может быть загружен бесплатно по следующему URL: https://www.mdpi.com/1996-1073/13/18/4839 .
ÓhAiseadha, C.; Quinn, G.; Connolly, R.; Connolly, M.; Вскоре, W. Энергетическая и климатическая политика — оценка глобальных расходов на изменение климата 2011-2018. Энергии 2020, 13, 4839. https://doi.org/10.3390/en13184839
