Az energia felhasználása akkor tekinthető fenntarthatónak, ha megfelel a jelen igényeinek, anélkül, hogy veszélyeztetné a jövő generációinak igényeit. A fenntartható energia meghatározása általában magában foglalja a környezeti szempontokat, például az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását , valamint a társadalmi és gazdasági szempontokat, például az üzemanyag-szegénységet .
A megújuló energiaforrások , például a szél , a víz , a napenergia és a geotermikus energia általában sokkal tartósabbak, mint a fosszilis tüzelőanyagok forrásai . Egyes megújuló energiával kapcsolatos projektek, például az erdőirtás a bioüzemanyagok előállítása érdekében , komoly környezeti károkat okozhatnak. Az atomenergia alacsony szén-dioxid-kibocsátású forrás, és biztonsági adatai összehasonlíthatók a szél- és napenergia-eredménnyel, de a tartóssága vita tárgyát képezi a nukleáris proliferációval, a nukleáris hulladékkal és a balesetekkel kapcsolatos aggályok miatt. Átállás szén és földgáz van környezeti előnyeit, de késlelteti a kapcsolót fenntartható lehetőségeket.
Az energia átmenet , hogy megfeleljen a fenntartható globális szükségletek villany a fűtés , a hűtés és a szállítás az egyik legnagyobb kihívás az emberiség szembesül a XXI th században. Az energiatermelés és -fogyasztás felelős az üvegházhatású gázok kibocsátásának több mint 70% -áért, amelyek éghajlatváltozást , vízhiányt és a biológiai sokféleség csökkenését okozzák , és mérgező hulladékot eredményezhetnek . A fosszilis üzemanyagok és a biomassza fogyasztása jelentős mértékben hozzájárul a légszennyezéshez, amely évente mintegy 7 millió ember halálát okozza. 770 millió ember nem fér hozzá áramhoz, és több mint 2,6 milliárd ember használ szennyező tüzelőanyagokat, például fát vagy szenet a főzéshez.
A szél, a napenergia és az akkumulátor költségei gyorsan csökkentek, és az innovációnak és a méretgazdaságosságnak köszönhetően várhatóan tovább csökkennek . A változó energiaforrások nagyobb részének elhelyezéséhez a villamosenergia -hálózatnak további infrastruktúrára van szüksége, mint például a hálózati energiatároló. Ezek a források a világ villamos energiájának 8,5% -át termelték 2019-ben, amely arány gyorsan növekedett. A fenntartható energiarendszer valószínűleg elmozdulást fog elérni a villamos energia fokozottabb felhasználása felé olyan ágazatokban, mint a közlekedés, az energiatakarékosság és a megújuló energiákkal előállított hidrogén felhasználása, vagy a megkötéssel és a szén-dioxid tárolásával fosszilis tüzelőanyagokból . A villamos energia és a tiszta üzemanyagok demokratizálódnak, hogy az alacsony jövedelmű országokban helyettesítsék a nagyon szennyező főző üzemanyagok használatát. A klímaváltozás korlátozására irányuló párizsi klímaegyezmény és az ENSZ fenntartható fejlődési céljai a fenntartható energiára való gyors átállást célozzák. A kormányok különféle politikákat alkalmaznak az energia fenntarthatóbb felhasználásának előmozdítására, például az energiahatékonysági normák, a szén-dioxid-árképzés , a fosszilis tüzelőanyagok szennyezésére vonatkozó szabályozás, a megújuló energiába történő beruházások és az energiaforrások fokozatos megszüntetése.
A fenntartható fejlődés fogalmát , amelynek elengedhetetlen eleme az energia, az ENSZ Brundtland Bizottsága írja le 1987-ben, a közös jövőnkről . A fenntartható fejlődést olyan fejlődésként határozza meg, amely „kielégíti a jelen szükségleteit anélkül, hogy veszélyeztetné a jövő generációinak az övék kielégítésére való képességét ” . A fenntartható fejlődés ezen leírását azóta a fenntartható energia számos meghatározásában és magyarázatában használják. Világszerte nem fogadták el annak értelmezését, hogy a fenntarthatóság fogalma hogyan vonatkozik az energiára. Az ENSZ Európai Gazdasági Bizottsága (UNECE) és a terület különböző szakemberei a fenntarthatóság három dimenzióját tartalmazzák a fenntartható energia meghatározásában:
Az energia átmenet az, hogy reagáljon a fenntartható világszerte igényeinek villany, fűtés, hűtés és a közlekedés az egyik legnagyobb kihívás az emberiség szembesül a XXI th században, mind aggályokat megelégedésére aktuális igényeinek, hogy a hatások a következő nemzedékekre. Az energiahozzáférés javítása a legkevésbé fejlett országokban és az energia tisztábbá tétele elengedhetetlen elemei az ENSZ által 2030 -ra kitűzött fenntartható fejlődési célok többségének eléréséhez ; ezek az éghajlatváltozás kezelésétől a nemek közötti egyenlőségig terjedő kérdésekre terjednek ki . A Fenntartható Fejlődés célkitűzés n o 7 felhívások „való hozzáférés biztosítása mindenki számára megbízható, fenntartható és modern, megfizethető” 2030.
A jelenlegi energiarendszer számos környezeti problémához járul hozzá, ideértve az éghajlatváltozást , a légszennyezést , a biológiai sokféleség csökkenését , a méreganyagok kibocsátását a környezetbe és a vízhiányt . 2014-ben az energiatermelés és -fogyasztás tette ki az éves emberi eredetű üvegházhatású gázkibocsátás 72% -át. A villamos energia és a hőtermelés az ember által előidézett üvegházhatású gázok kibocsátásának 31% -át, a közlekedés energiafelhasználását 15% -kal, a gyártás és az építőipar energiafelhasználását pedig 12% -kal teszi ki. Ezen túlmenően 5% -ot bocsátanak ki a fosszilis tüzelőanyagok előállításához kapcsolódó folyamatok , 8% -át pedig az üzemanyagok különféle egyéb égési formái.
A fosszilis tüzelőanyagok és a biomassza elégetése az emberi egészségre káros légszennyező anyagok fő forrása. Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) becslései szerint a kültéri levegőszennyezés évente 4,2 millió, a beltéri levegőszennyezés pedig 3,8 millió halálesetet okoz évente. A világ lakosságának mintegy 91% -a olyan területeken él, ahol a levegőszennyezés meghaladja a WHO által javasolt határértékeket. A globális felmelegedés 2 ° C-ra való korlátozása évente körülbelül egymillió életet menthet meg 2050-ig, míg a globális felmelegedés 1,5 ° C-ra való korlátozása élet milliókat menthet meg, miközben növeli az energiabiztonságot és csökkenti a szegénységet. Az amerikai dekarbonizációs stratégiák több elemzése kimutatta, hogy a számszerűsített egészségügyi előnyök jelentősen meghaladhatják e stratégiák megvalósításának költségeit. A szén elégetésével olyan prekurzor elemek szabadulnak fel, amelyek talajszintű ózonná és savas esővé válnak , különösen, ha a szenet az égés előtt nem tisztítják meg.
A környezeti hatások meghaladják az égés melléktermékeit. A tengeri olajszennyezés károsítja a tengeri élővilágot, és tüzet okozhat, amely mérgező kibocsátást bocsát ki. A globális vízfelhasználás mintegy 10% -át energiatermelésre fordítják, főleg a hőerőművek hűtésére. A már száraz területeken ez hozzájárul a vízhiányhoz. A bioenergia-termelés, a szénbányászat és -feldolgozás, valamint a kőolaj-kitermelés szintén nagy mennyiségű vizet igényel.
2019-ben 770 millió embernek nem volt áramellátása, ezen emberek háromnegyede a Szaharától délre fekvő Afrikában él . 2020-ban a fejlődő országokban több mint 2,6 milliárd ember függ a szennyező üzemanyagok, például fa , állati hulladék, szén vagy kerozin főzéshez való felhasználásától.
A szennyező üzemanyagokkal történő főzés káros beltéri levegőszennyezést okoz, becslések szerint évente 1,6-3,8 millió halálesetet okoz, és jelentősen hozzájárul a kültéri levegőszennyezéshez is. Az egészségügyi hatások a nőkre összpontosulnak, akik valószínűleg felelősek a főzésért, és a kisgyermekekre. Ezenkívül az üzemanyag -gyűjtés biztonsági kockázatoknak teszi ki a nőket és a gyermekeket, és gyakran hetente 15 vagy több órát vesz igénybe, korlátozva ezzel az oktatásra, pihenésre és fizetett munkára fordított időt. Súlyos helyi környezeti károkat, köztük az elsivatagosodást okozhat a fa és más éghető anyagok túlzott kitermelése.
A megbízható és megfizethető energia, különösen az elektromos áram, elengedhetetlen az egészségügy , az oktatás és a gazdasági fejlődés szempontjából . A kórházakban villamos energiára van szükség az orvosi berendezések üzemeltetéséhez, az oltások és gyógyszerek hűtéséhez, valamint a világításhoz, de egy ázsiai és afrikai hat ország 2018-as felmérése szerint az egészségügyi intézmények fele alig vagy egyáltalán nem fér hozzá villamos energiához ezeken a régiókban. Az áram nélküli háztartások jellemzően petróleumlámpákat használnak a világításhoz, amelyek mérgező füstöket bocsátanak ki.
Az energiahatékonyság növelése az egyik legfontosabb módszer az energiával kapcsolatos szennyezés csökkentésére, miközben gazdasági előnyökkel jár és javítja az életminőséget . Egyes országokban a hatékonyság javíthatja az energiabiztonságot azáltal, hogy csökkenti az importált fosszilis tüzelőanyagoktól való függőséget. A hatékonyság lassíthatja az energiaigény növekedését annak érdekében, hogy a növekvő tiszta energiaellátás jelentősen csökkentse a fosszilis tüzelőanyagok használatát. A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) becslései szerint a párizsi klímamegállapodás teljesítéséhez szükséges üvegházhatásúgáz-kibocsátás csökkentésének 40% -át az energiahatékonyság növelésével lehet elérni. Az éghajlatváltozás mérséklési útvonalai , amelyek megfelelnek ezeknek a céloknak, azt mutatják, hogy az energiafelhasználásnak nagyjából változatlannak kell maradnia 2010 és 2030 között, majd 2050 -re némileg növekednie kell.
Az üzemanyag-hatékonyság javulása 2015 és 2018 között lelassult, részben a nagyobb autók fogyasztói preferenciáinak köszönhetően. Globálisan a kormányok ebben az időszakban szintén nem növelték jelentősen az energiahatékonyságra vonatkozó ambícióikat. A hatékonyság javítására irányuló politikák magukban foglalhatják az építési szabályzatokat, a teljesítményi normákat és a szén-dioxid-árképzést . Az energiahatékonyságot és a megújuló energiákat gyakran a fenntartható energia két pillérének tekintik.
A viselkedés megváltoztatása az energiamegtakarítás másik fontos módja. Az IEA forgatókönyve szerint az üvegházhatást okozó gázok nettó kibocsátásának elérése 2050 -ig több fontos viselkedésbeli változást ír le, amelyeknek körülbelül a fele a közlekedésből származik. Forgatókönyvük szerint egyes üzleti járatokat videokonferenciák váltanak fel, a kerékpározás és a gyaloglás egyre népszerűbb, és egyre többen használják a tömegközlekedést. A legtöbb viselkedésbeli változást várhatóan kormányzati politikák révén fogják elérni, például nagysebességű vasúti hálózatok fejlesztésével , amelyek ösztönöznék az embereket a repülés feladására.
A megújuló energiával kapcsolatos technológiák elengedhetetlenül hozzájárulnak a fenntartható energiához, mivel általában hozzájárulnak a globális energiabiztonsághoz és csökkentik a fosszilis tüzelőanyag- forrásoktól való függőséget , enyhítve ezáltal az üvegházhatású gázok kibocsátását . A „fenntartható energia” és a „megújuló energia” kifejezéseket gyakran felcserélve használják. A megújuló energiával kapcsolatos projektek azonban időnként fontos fenntarthatósági kérdéseket vetnek fel, például a biológiai sokféleséggel kapcsolatos kockázatokat, amikor a nagy ökológiai értékű területeket átalakítják bioenergia-termelésre vagy szél- vagy naperőművekké.
A vízenergia a legnagyobb megújuló áramforrás, míg a nap- és szélerőművek jelentős növekedést és fejlődést mutattak az elmúlt években; a napelemes fotovoltaikus és szélerőmű föld a legtöbb országban a legolcsóbb a villamosenergia -termelő eszközök kapacitásának növelésére. 2030-ra valószínűleg a decentralizált megújuló energiával kapcsolatos megoldások, például a napenergiával működő mini-hálózatok lesznek a legolcsóbb módszerek annak a 770 millió embernek a több mint fele számára, akik ezt nem használják.
NapA napenergia tiszta és bőséges erőforrás, amely számos területen elérhető, és ez a fő energiaforrás a Földön. 2019-ben, a napenergia feltéve mintegy 3% a világ villamosenergia-, javarészt a napelemek alapuló napelemek . Ezeket a paneleket az épületek tetejére szerelik fel, vagy az elektromos hálózathoz csatlakoztatott napelemparkokban használják . A napelemek költségei gyorsan csökkennek, ami a globális kapacitás erőteljes növekedését eredményezi. Az új szolárfarmok által termelt villamos energia költsége versenyképes, vagy sok helyen olcsóbb, mint a meglévő széntüzelésű erőművek által termelt villamos energia.
A koncentrált napenergia hőt termel egy hőmotor meghajtására . A hőtárolás során ez a fajta napenergia szállítható : szükség szerint előállítható. A napenergiával működő fűtőberendezéseket számos alkalmazásra használják: melegvíz, helyiségfűtés, szárítás és sótalanítás. 2018 -ban a napenergia kielégítette a fűtés és hűtés végső energiaigényének 1,5% -át.
SzélenergiaTiszta energiaforrásként a szél fontos fejlődés mozgatórugója volt az évezredek során, tengeri szállítást és mechanikai energiát biztosított az ipari folyamatokhoz és a talajjavításhoz . 2019-ben a szélerőművek a világ villamos energiájának körülbelül 6% -át szolgáltatták. A szárazföldi szélerőművek által termelt villamos energia gyakran olcsóbb, mint a meglévő széntüzelésű erőművek, és versenyképes a földgázzal és az atomenergiával. A szélturbinák elhelyezhetők az óceánban is, ahol a szél szabályosabb és erősebb, mint a szárazföldön, de ahol az építési és karbantartási költségek magasabbak. Offshore szélenergia által jósolt egyes elemzők, hogy olcsóbb lesz, mint a szárazföldi szélenergia az 2030-as évek közepén.
A gyakran vadon élő vagy vidéki területeken épített szárazföldi szélerőművek vizuális hatással vannak a tájra. A helyi denevérpopulációkat súlyosan befolyásolhatja egy szélturbina lapátjával való ütközés. A turbinák által keltett zaj és villódzó fény bosszantó lehet, és akadályozhatja az építést a sűrűn lakott területek közelében. Az atomerőművekkel és a fosszilis tüzelőanyaggal működő erőművekkel ellentétben a szélerőművek nem használnak vizet villamos energia előállítására. A szélturbinák építése kevés energiát igényel, mint maga a szélerőmű által termelt energia. A szélturbina lapátjai nem teljesen újrahasznosíthatók; kutatások folynak a könnyebben újrahasznosítható pengék készítésének módjairól.
VízenergiaA vízerőművek a mozgó víz energiáját villamos energiává alakítják. Átlagosan a vízenergia azon energiaforrások közé tartozik, amelyekben a legmagasabb az üvegházhatásúgáz-kibocsátás az egy megtermelt energiaegységre vonatkoztatva, de a kibocsátás szintje projektenként eltérő. 2019 -ben a vízenergia szolgáltatta a globális villamos energia 16% -át, míg a XX . Század közepén és végén elérte a közel 20% -os csúcsot . Ugyanebben az évben az áram 60% -át Kanadában és közel 80% -át Brazíliában állította elő.
A hagyományos vízenergiában a gát mögött tározó jön létre . A hagyományos vízerőművek rendkívül rugalmas és elosztható villamosenergia-ellátást biztosítanak, és kombinálhatók szél- és napenergiával, hogy biztosítsák a fogyasztás csúcsát, és ellensúlyozzák, ha a szél és a nap kevésbé áll rendelkezésre.
A legtöbb hagyományos vízerőmű projektben a tározó elárasztása által elmerült biológiai anyag lebomlik, szén-dioxid és metán forrásává válik . Ezek az üvegházhatású gázok kibocsátása különösen fontos a trópusi régiókban. Az erdőirtás és az éghajlatváltozás viszont csökkentheti a vízi gátak energiatermelését. A helytől függően a nagyméretű gátak telepítése kiszoríthatja a lakókat, és jelentős helyi környezeti károkat okozhat.
A vízhuzalban található hidroelektromos berendezések általában kevésbé befolyásolják a környezetet, mint a tározó létesítményei, de villamosenergia-termelési képességük a folyó áramlásától függ, amely a napi időjárási viszonyoktól és az évszakoktól függően változhat. A tározók segítenek szabályozni az árvízvédelemhez és a rugalmas áramtermeléshez használt vízmennyiséget, miközben szárazságot biztosítanak az ivóvízellátáshoz és az öntözéshez.
GeotermikusA geotermikus energiát a földkéregben található hő hasznosításával állítják elő . A hőt úgy lehet megszerezni, hogy a talajba fúrjuk, majd hőátadó folyadékon , például vízen, sóoldaton vagy gőzön keresztül szállítjuk . A geotermikus energia felhasználható az energiatermeléshez és a fűtéshez. A geotermikus energia felhasználása azokra a régiókra koncentrálódik, ahol a hőtermelés gazdaságos: a hő, az áramlás és a nagy áteresztőképesség kombinációjára van szükség . 2018 -ban világszerte a geotermikus energia szolgáltatta az épületek fűtésére és hűtésére vonatkozó végső energiaigény 0,6% -át.
A geotermikus energia megújuló erőforrás, mivel a hőenergiát folyamatosan feltöltik a szomszédos melegebb régiókból, valamint a radioaktív részecskék bomlása által a Föld magjában. A geotermikus erőművekből származó üvegházhatásúgáz-kibocsátás átlagosan 45 gramm szén-dioxidot jelent egy kilowattóránként , vagyis kevesebb, mint a hagyományos szénerőművek kibocsátásának 5% -a. A geotermikus energia földrengések kiváltásának kockázatával jár , hatékony védelmet igényel a vízszennyezés megelőzése érdekében, és mérgező kibocsátásokat bocsát ki.
BioenergiaA biomassza sokoldalú és közös megújuló energiaforrás. Ha a biomassza-termelést megfelelően irányítják, a szén-dioxid-kibocsátást jelentősen ellensúlyozhatja az, hogy a növények életük során felveszik a szén-dioxidot. A biomassza elégethető hő és villamos energia előállítására, vagy modern bioüzemanyagokká , például biodízellé és etanollá alakítható . A bioüzemanyagokat gyakran kukoricából vagy cukornádból állítják elő. Üzemanyag szállítására használják, gyakran folyékony fosszilis tüzelőanyagokkal keverve.
A mezőgazdasági területek biomassza- termesztésére történő felhasználása az élelmiszer-termesztésre rendelkezésre álló földterület csökkenését eredményezheti . Mivel a fotoszintézis a napfény energiájának csak egy töredékét ragadja meg, és a termények jelentős mennyiségű energiát igényelnek a betakarításhoz, szárításhoz és szállításhoz, ezért sok földre van szükség a biomassza előállításához. Ha a biomasszát növényekből, például faültetvényekből gyűjtik be, akkor ezeknek a növényeknek a termesztése kiszoríthatja a természetes ökoszisztémákat , ronthatja a talajt, és fogyaszthat vízkészleteket és szintetikus műtrágyákat. Az üzemanyagként felhasznált összes fa mintegy harmadát fenntarthatatlanul betakarítják. Bizonyos esetekben ezek a hatások a teljes szén-dioxid-kibocsátás növekedéséhez vezethetnek a kőolaj alapú üzemanyagok használatához képest.
Az Egyesült Államokban a kukoricalapú etanol az autóipari benzin körülbelül 10% -át pótolta, ami az éves kukoricatermés jelentős részét igényli. Malajziában és Indonéziában az erdők kiirtása a pálmaolaj biodízel előállítása érdekében súlyos társadalmi és környezeti hatásokat eredményezett, mivel ezek az erdők kritikus szénelnyelők és veszélyeztetett fajok otthona.
A fenntarthatóbb biomasszaforrások közé tartoznak az élelmiszertermelésre alkalmatlan talajokon lévő növények, algák és hulladékok. Ha a biomassza forrása a hulladék, akkor annak elégetése vagy biogázzá alakítása jelent megoldást a megszabadulásra. A nem élelmiszer jellegű növényekből előállított második generációs bioüzemanyagok (in) csökkentik a versenyt az élelmiszertermeléssel, de más negatív hatásai is lehetnek, beleértve a természetvédelmi területekkel való kompromisszumot és a helyi légszennyezést.
Az Egyesült Királyság Éghajlatváltozási Bizottsága szerint hosszú távon a bioenergia minden felhasználásának a szén megkötését és tárolását (BECSC) kell felhasználnia , valamint olyan felhasználásokra, ahol a szén-dioxid hatékony megkötése nem lehetséges, mint például a szén megkötése és tárolása (BECSC). a járművekben található bioüzemanyagokat fokozatosan le kell állítani.
Ha a befogást és a lefoglalást a biomassza elégetéséből származó kibocsátások rögzítésére használják a bioenergia, szén -dioxid -leválasztás és -tárolás (BECSC) néven ismert eljárás során , az egész folyamat a szén -dioxid és a szén nettó eltávolítását eredményezheti a légkörből. A BECSC eljárás nettó pozitív kibocsátást eredményezhet a biomassza termesztésének, betakarításának és szállításának módjától függően. 2014 -ben a 2 ° C -os cél eléréséhez a legkevésbé költséges enyhítési módok általában a BECSC tömeges bevezetését írják le. Ennek az útvonalakban leírt skálán történő használata azonban több erőforrást igényelne, mint a világon jelenleg elérhető. Például 10 milliárd tonna CO 2 megkötése évente a világon jelenleg megművelt földek 40% -ának biomasszájára lenne szükség.
Tengeri energiaA tengeri energia jelenti az energiapiac legkisebb részét. Ez magában foglalja az árapály energiát , amely az érettséghez közeledik, és a hullám energiát , amely a fejlődés korábbi szakaszában van. Két árapálygát rendszer, Franciaországban és Koreában, a teljes termelés 90% -át adja. Míg az elszigetelt tengeri erőművek kevéssé jelentenek veszélyt a környezetre, a több modulos eszközök hatása kevésbé ismert.
Szakértők és politikai szereplők (például az Európai Unión belül ) hosszasan vitatkoznak arról, hogy a nem megújuló energiaforrások, mint például az atomenergia és a földgáz fenntarthatónak tekinthetők-e, és ezért előnyösek-e a zöld beruházási címkével kapcsolatban, vagy sem: a Közös Kutatóközpont szakértői (JRC), az EU tudományos szakértői testülete2021 áprilishogy az atomenergia „fenntartható” volt. A földgázról is folynak a megbeszélések.
A fosszilis üzemanyagok helyettesítése és enyhítéseEgy egységnyi energia előállítása, az üvegházhatást okozó gázok életciklusának a földgáz mintegy 40-szerese a szélenergia vagy nukleáris, de sokkal alacsonyabb, mint a szén. A földgáz a szén-dioxid-kibocsátás mintegy felét termeli, amikor villamos energiát termel, és a szén-dioxid-kibocsátás körülbelül kétharmadát, ha hőtermelésre használják. A metánszivárgás csökkentése a földgáz kitermelése és szállítása során tovább csökkenti a kibocsátásokat. A földgáz kevesebb levegőszennyezést okoz, mint a szén.
A gáztüzelésű erőművek és csővezetékek építését a szén és a fa égetéséből származó szennyezés fokozatos megszüntetésének és az energiaellátás növelésének egyik módjaként emlegetik egyes afrikai országokban, ahol lakosság vagy gazdaság él, de ez a gyakorlat ellentmondásos. A földgáz infrastruktúrájának fejlesztése új függőséget okozhat az üvegházhatást okozó gázok előállításának technológiáitól, és csak akkor tudna fenntartható célokat teljesíteni, ha a kibocsátásokat rögzítik.
A fosszilis tüzelőanyagokból és biomassza-erőművekből származó üvegházhatású gázok kibocsátása jelentősen csökkenthető a szén-dioxid-leválasztás és -megkötés révén , de ennek a technológiának az alkalmazása még mindig nagyon korlátozott, mindössze 21 nagyüzem működik. 2020-ban világszerte. Ez a folyamat drága, és a költségek nagymértékben függnek attól, hogy a telephely mennyire közel van a szén -dioxid megkötésére alkalmas geológiához . Az elválasztás alkalmazható a meglévő erőművekhez, de ezután több energiát fogyaszt. A legtöbb tanulmány azt a feltételezést használja, hogy az elkülönítés képes megkötni a CO 2 -kibocsátás 85-90% -átegy erőműről. Ha a CO 2 -kibocsátás 90% -a széntüzelésű erőmű által kibocsátott mennyiséget elfogták, annak ki nem fogott kibocsátása többszöröse lenne, mint a nukleáris, nap- vagy szélenergia-kibocsátás az előállított villamos energia egységenként.
Nukleáris energiaAz atomerőműveket az 1950-es évek óta használják rendszeres villamosenergia-termelésre alacsony szén-dioxid-ellátáshoz, helyi légszennyezés létrehozása nélkül. 2020-ban a több mint 30 országban működő atomerőművek a világ villamos energiájának 10% -át, de az alacsony szén-dioxid-kibocsátású villamos energia majdnem 50% -át termelték az Egyesült Államokban és az Európai Unióban. Globálisan az atomenergia a második alacsony szén-dioxid-kibocsátású energiaforrás a vízenergia után. Az atomenergia a fő megújuló energiaforrásokhoz képest kevés földet használ fel termelt energiaegységre vetítve.
Az atomenergia (beleértve az uránbányászatot és -feldolgozást) életciklusa során az üvegházhatású gázok kibocsátása hasonló a megújuló energiaforrásokból származó kibocsátáshoz. Az új atomerőművek építésének idejének és költségeinek csökkentése évtizedek óta cél, de az előrehaladás korlátozott.
Jelentős viták folynak arról, hogy az atomenergia fenntarthatónak tekinthető -e, a viták a nukleáris balesetek kockázatáról , a radioaktív nukleáris hulladék keletkezéséről és annak lehetőségéről szólnak, hogy az atomenergia hozzájárul az atomfegyverek elterjedéséhez . Ezek az aggodalmak születték az atomellenes mozgalmat . A nukleáris energia állami támogatása gyakran alacsony a biztonsági szempontok miatt, de minden előállított energiaegység esetében az atomenergia sokkal biztonságosabb, mint a fosszilis tüzelőanyagok, és összehasonlítható a megújuló forrásokkal. A maghasadásos erőművek tüzelésére használt uránérc nem megújuló erőforrás, de elegendő mennyiség elegendő az ellátás biztosítására több száz évig. Az éghajlatváltozás mérséklésének útjai jellemzően az atomenergia -ellátás növelésével járnak, de ez a növekedés nem feltétlenül szükséges.
Az atomerőmű különféle új formáit fejlesztik, a hagyományos erőművek hátrányainak kiküszöbölése érdekében. A nukleáris energia alapú tórium , urán helyett, nyújthatna nagyobb energiabiztonságot az országokban, amelyek nem rendelkeznek nagy mennyiségű uránt. A kis moduláris reaktoroknak számos előnye lehet a jelenlegi nagyméretű reaktorokkal szemben: lehetővé kell tenni, hogy gyorsabban megépítsék őket, és moduláris jellegük csökkenti a költségeket a tanulás révén. Számos ország megpróbálja fúziós reaktorokat kifejleszteni , amelyek nagyon kis mennyiségű hulladékot termelnének, és nem jelentene robbanásveszélyt.
A globális felmelegedés 2 ° C alatt tartása teljes átalakítást igényel az energia termelésének és felhasználásának módjában. 2019 -ben a világ energiaszükségletének 85% -át fosszilis tüzelőanyagok égetésével fedezik. A megújuló energiaforrások felhasználásának maximalizálása érdekében az energiafelhasználási technológiákat, például a járműveket, villamos energiával vagy hidrogénnel kell működtetni. Az energiaellátó rendszereknek rugalmasabbá kell válniuk a különböző megújuló energiaforrások befogadásához.
További innovációkra van szükség az energiaágazatban, hogy 2050 -re elérjék a nettó nullát. A Nemzetközi Energiaügynökség becslései szerint a legtöbb CO 2 -csökkentés2030 -ig a már használt technológiák alkalmazásával érhető el. A 2050 objektív, ezek aztán felét képviselik a csökkentés, és akkor majd meg kell segíteni a technológiák, amelyek a még fejlesztés alatt 2021-ben a jövőbeli innovációk terén akkumulátorok , hidrogén elektrolizálóberendezésekben és elfog a közvetlen (in) a zár alá szén-dioxid - vagyis a CO 2 megkötéséreközvetlenül a légkörből - potenciálisan fontosnak minősülnek. Az új technológiák fejlesztése kutatást és fejlesztést , bemutatókat és a telepítési költségek csökkentését igényli .
A villamosítás kulcsfontosságú eleme a fenntartható energiafelhasználásnak. Számos lehetőség kínálkozik a fenntartható villamosenergia-termelésre, de viszonylag nehéz fenntarthatóan előállítani üzemanyagot vagy hőt nagy léptékben. Pontosabban, a hő- és a közlekedési ágazatban hatalmas villamosításra lehet szükség ezen ágazatok fenntarthatósága érdekében, a hőszivattyúk és az elektromos járművek fontos szerepet játszanak. Az ambiciózus éghajlat-politikát figyelembe véve a felhasznált villamos energia részarányának meg kell duplázódnia 2050-re, míg a 2020-ban felhasznált energia 20% -át teszi ki.
2018 -ban a teljes villamosenergia -termelés mintegy negyede származott a biomasszától eltérő megújuló forrásokból. A megújuló energiák felhasználásának növekedése ebben az ágazatban lényegesen gyorsabb volt, mint a fűtésben és a közlekedésben.
A nap és a szél változó megújuló energiaforrások, amelyek időről időre áramot szolgáltatnak az időjárási viszonyoktól és a napszaktól függően. A legtöbb elektromos hálózatot nem szakaszos energiaforrásokhoz építették, például széntüzelésű erőművekhez. Mivel nagyobb mennyiségű nap- és szélenergia van beépítve a hálózatba, változtatni kell az energiarendszeren annak biztosítása érdekében, hogy az áramellátás megfeleljen a keresletnek. 2019-ben ezek a források a világ villamos energiájának 8,5% -át termelték, amely arány gyorsan növekedett.
Különféle módon lehet rugalmasabbá tenni az elektromos rendszert. A szél- és napenergia -termelés sok helyen egymást egészíti ki nappali és évszakos skálán: éjszaka és télen nagyobb a szél, amikor a napenergia -termelés alacsony. A különböző földrajzi régiók összekapcsolása nagy távolságú távvezetékekkel tovább törli a variabilitást. Az energiaigény időbeli eltolható az energiaigény kezelésével és az intelligens hálózatok használatával , ami megfelel annak az időnek, amikor a változó energiatermelés a legnagyobb. Tárolás révén szükség esetén felesleges energia szabadulhat fel. A szél- és napenergia-termeléshez szükséges kiegészítő kapacitás kiépítése hozzájárulhat ahhoz, hogy megfelelő idő esetén is elegendő mennyiségű villamos energia termelődjön; optimális időjárás esetén szükség lehet az energiatermelés csökkentésére. Ez utóbbi igényeket olyan szállítható energiaforrásokkal lehet kielégíteni, mint például vízenergia, bioenergia vagy földgáz.
Az energiatárolás leküzdheti a megújuló energia szakaszos akadályait, ezért fontos szempont a fenntartható energiarendszerben. A leggyakrabban használt tárolási módszer a szivattyú-tároló vízerőmű , amely nagy magasságkülönbségű helyeket és vízhez való hozzáférést igényel. Az elemeket , különösen a lítium-ion akkumulátorokat szintén széles körben használják. Az elless kobaltot tartalmaz , amelyet nagyrészt Kongóban bányásznak, egy politikailag instabil régióban. Egy változatos földrajzi-ellátás stabilitásának biztosítása az ellátási lánc és a környezetre gyakorolt hatás csökkenthető értékcsökkentő újrahasznosítás és újrafeldolgozás . Az elemek általában rövid ideig tárolják az áramot; a technológiát elegendő kapacitással kutatják, hogy több szezont is kitartson. Néhány helyen megvalósították a szivattyúzott vízerőmű-tárolást és az áram villamos energiává történő átalakítását több hónapos használati kapacitással.
2018 -ban a hőenergia tárolása általában nem olyan kényelmes, mint a fosszilis tüzelőanyagok égetése. A magas előzetes költségek akadályozzák a megvalósítást. A szezonközi hőtárolás nagy kapacitást igényel; egyes magas szélességi körökben megvalósították az otthoni fűtést.
A hidrogént elégetni lehet, hogy hő vagy villamos energia előállításához az üzemanyagcella áramot termeljen, nulla kibocsátással a felhasználás helyén. A hidrogén teljes életciklus-kibocsátása attól függ, hogyan keletkezik. A jelenlegi globális hidrogénellátás nagyon kis része jelenleg fenntartható forrásokból származik. Szinte mindezt fosszilis tüzelőanyagokból állítják elő, ami magas üvegházhatásúgáz-kibocsátást eredményez. A szén-dioxid-leválasztási és -tárolási technológiák kiküszöbölnék ezen kibocsátások jelentős részét.
A hidrogént a víz elektrolízisével lehet előállítani , áram felhasználásával a vízmolekulákat hidrogénné és oxigénné osztani . Ha az elektromos áramot fenntartható módon állítják elő, akkor az így kapott üzemanyag is fenntartható lesz. Ez a folyamat jelenleg drágább, mint a fosszilis tüzelőanyagokból hidrogén előállítása, és az energiaátalakítási hatékonyság eredendően alacsony. Hidrogént akkor lehet előállítani, ha időszakosan megújuló villamos energia van feleslegben, majd tárolhatja és felhasználhatja hőtermelésre vagy újból villamos energia előállítására. Az ezt követő ammóniává történő átalakítás megkönnyíti az energia folyékony formában történő tárolását szobahőmérsékleten.
A hidrogén fontos szerepet játszhat az energiarendszerek szén -dioxid -mentesítésében, mivel egyes ágazatokban nagyon nehéz lenne a fosszilis tüzelőanyagokat közvetlen villamosenergia -felhasználással helyettesíteni. A hidrogén képes előállítani az acél, cement, üveg és vegyi anyagok ipari előállításához szükséges intenzív hőt. Az acélipart tartják a leghatékonyabb hidrogénfelhasználásnak az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának rövid távú korlátozásában.
Sokféleképpen lehet fenntarthatóbbá tenni a közlekedést . A tömegközlekedés gyakran kevesebb kibocsátást bocsát ki utasonként, mint a személygépjárművek , például az autók , különösen akkor, ha magas a kihasználtság. A rövid távú járatokat felválthatják a vonatok (amelyek nagy sebességűek is lehetnek ), amelyek sokkal kevesebb üzemanyagot fogyasztanak. A közlekedés tisztábbá és egészségesebbé tehető a nem motorizált közlekedés, például a kerékpározás fellendítésével , különösen a városokban. Az autók energiahatékonysága a technológiai fejlődésnek köszönhetően nőtt, de az elektromos járművekre való áttérés fontos lépés a közlekedés szén -dioxid -mentesítése és a légszennyezés csökkentése felé.
Az áruszállítás fenntarthatóvá tétele kihívás. A hidrogénjárművek opciót jelenthetnek nagyobb járműveknél, például teherautóknál , amelyeket a nagy távolságok megtételéhez szükséges akkumulátorok súlya miatt még nem széles körben villamosítottak. A hajózásból és a légi közlekedésből származó kibocsátások csökkentéséhez szükséges technikák közül sok még gyerekcipőben jár, és a tiszta ammónia ígéretes jelölt a hajóüzemanyag számára. A fenntartható repülőgép-üzemanyagként tanúsított repülési célú bioüzemanyag lehet a bioenergia egyik legjobb felhasználása, feltéve, hogy az üzemanyag gyártása során a szén egy részét elkapják és tárolják.
Fűtés és hűtésA világ lakosságának nagy része nem engedheti meg magának, hogy megfelelően hűtse otthonát. A villamosítást igénylő és további villamos energia iránti igényt előidéző légkondicionálás mellett passzív háztervezésre és várostervezésre lesz szükség a hűtési igények fenntartható kielégítésének biztosítása érdekében. Hasonlóképpen, a fejlődő és a fejlett országok számos háztartása energiaszegénységben szenved, és nem tudja megfelelően fűteni otthonát.
A fosszilis tüzelőanyaggal történő fűtés alternatívái közé tartozik a villamosítás ( hőszivattyúk vagy kevésbé hatékony elektromos fűtés ), a geotermikus energia, a biomassza, a napenergia és a hulladékhő. Mindezen technológiák költségei nagymértékben függenek a helytől, és a mély dekarbonizációhoz elegendő technológia alkalmazása szigorú politikai beavatkozásokat igényel. Az IEA becslései szerint a hőszivattyúk jelenleg csak az épületek és a víz fűtési szükségletének 5% -át fedezik a világon, de több mint 90% -ot fedezhetnek. A sűrűn lakott városi területeken korlátozott lehet a hőszivattyúk számára a hely, és a hőhálózat ezután jobban megfelelhet az igényeknek.
IparAz energia több mint egyharmadát az ipar használja fel . Ennek az energiának a nagy részét termikus folyamatokban használják fel: gőzgyártás, szárítás és hűtés . A megújuló energiaforrások aránya az iparban 14,5% volt 2017-ben. Ez főként a bioenergia és az áram által nyújtott alacsony hőmérsékletű hőt foglalja magában. Az iparban a legenergiaigényesebb tevékenységek részesedése gyengébb, mivel 200 ° C feletti hőmérsékleten korlátozzák a hőtermelést .
Bizonyos ipari folyamatok - például acélgyártás - esetében a még meg nem épített vagy teljes mértékben kihasznált technológiák kereskedelmi forgalomba hozatala szükséges az üvegházhatású gázok kibocsátásának megszüntetéséhez. A műanyagok, a cement és a műtrágyák előállítása szintén jelentős mennyiségű energiát igényel, korlátozott lehetőségekkel a szén-dioxid-mentesítésre. A körforgásos gazdaságra való áttérés fenntarthatóbbá tenné az ipart, mivel több újrafeldolgozást és ezáltal kevesebb energiafelhasználást jelent az új nyersanyagok kitermeléséhez képest .
A felelős tervezés és irányítás révén 2030-ig egyetemes hozzáférést lehet biztosítani az elektromos áramhoz és a tiszta konyhához, az éghajlati célok teljesítése mellett. A megújuló energián alapuló hálózaton kívüli és minirácsos rendszerek, például a kis fotovoltaikus berendezések, amelyek egy falu számára elegendő áramot termelnek és tárolnak, fontos megoldások a vidéki területek számára. A megbízható áramhoz való nagyobb hozzáférés kevesebb petróleumlámpát és dízelgenerátort használna , amelyek jelenleg a fejlődő világban gyakoriak.
A globális fenntartható fejlődés egyik fő prioritása a biomasszával, szénnel és kerozinnal történő főzés okozta egészségügyi és környezeti problémák csökkentése. Alternatívák: elektromos kályhák , napkollektorok , tiszta tüzelőanyagot használó kályhák, valamint a biomasszát hatékonyabban és kevesebb szennyezéssel égető kályhák. A helyszíntől függően a főzéshez használt tiszta tüzelőanyagok általában cseppfolyósított földgáz (LPG), helyben előállított biogáz, cseppfolyósított földgáz (LNG) vagy alkohol . Az elektromos indukciós tűzhelyek még széntüzelésű áramforrásokhoz csatlakoztatva is kevésbé szennyezik az LPG-t, és olykor olcsóbbak is. Az Egészségügyi Világszervezet további kutatásokra ösztönzi a biomassza-tűzhely technológiáját, mivel egyetlen széles körben elérhető biomassza-tűzhely sem felel meg az ajánlott kibocsátási határértékeknek.
A tisztább főzési módszerekre való áttérés várhatóan vagy minimálisan növeli az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását, vagy csökkenti azokat, még akkor is, ha az alternatív üzemanyagok fosszilis tüzelőanyagok. Átkapcsolás LPG és GNP kimutatták, hogy egy gyengébb hatást gyakorol az éghajlatra, mint az égés a szilárd tüzelőanyagok, amely bocsát ki a metán és a korom . Az IPCC 2018-ban kijelentette: "A főzéshez és fűtéshez szükséges villamos energiához és tiszta üzemanyagokhoz való általános hozzáférés elérésének várható költségei várhatóan 2030-ig évi 72 milliárd és 95 milliárd USD között lesznek, minimális hatással az üvegházhatást okozó gázok kibocsátására. "
A jelenlegi és a tervezett politikák továbbra is fennmarad több mint 660 millió ember áram nélkül 2030 szerint egy IEA jelentés 2020. javítására tett erőfeszítések hozzáférés főzés üzemanyag és tiszta kályhák alig követte. A népességnövekedés , valamint a jelenlegi és a tervezett politikákat is szabadságra 2,4 milliárd ember nem fér hozzá 2030 -ig. Történelmileg sok ország gyors gazdasági nyereséget ért el a szén használatával, különösen Ázsiában. Sok szegény ország és régió számára azonban továbbra is lehetőség nyílik a fosszilis tüzelőanyagoktól való függőségük megszüntetésére a megújuló energiákon alapuló energiarendszerek fejlesztésével, nemzetközi beruházások és megfelelő tudástranszfer révén.
Az energetikai átmenet előfeltétele az innováció és a beruházások megfelelő finanszírozásának mobilizálása . Az éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi testület becslései szerint a globális felmelegedés 1,5 ° C-ra történő korlátozása évente 2,4 billió USD- t igényelne az energiarendszerbe 2016 és 2035 között. A legtöbb tanulmány szerint ezek a költségek, amelyek a globális felmelegedés 2,5% -ának felelnek meg, A GDP alacsony lenne az általuk okozott gazdasági és egészségügyi előnyökhöz képest. Az éves átlagos befektetés alacsony széntartalmú energiaforrások technológiák és az energiahatékonyság várhatóan növekedni mintegy hatszorosára 2050 képest 2015 alulfinanszírozás különösen hangsúlyos a legkevésbé fejlett országokban .
Az ENSZ éghajlatváltozási keretegyezménye szerint 2016-ban az éghajlat-finanszírozás 681 milliárd dollárt tett ki, amelynek legnagyobb részét a magánszektor beruházásai jelentik a megújuló energiák kiépítésére, a közszféra beruházásai a fenntartható közlekedésbe és a magánszektor beruházásai az energiahatékonyságban. A fosszilis tüzelőanyagok finanszírozása és támogatásai az energia-átmenet fő akadályát képezik . A globális közvetlen fosszilis tüzelőanyag-támogatások elérték a 319 milliárd dollárt 2017-ben, és 5,2 billió dollárt, ha figyelembe vesszük az olyan közvetett költségeket, mint a légszennyezés. Ezen támogatások megszüntetése a globális szén -dioxid -kibocsátás 28% -os csökkenéséhez és a légszennyezés okozta halálesetek 46% -os csökkenéséhez vezethet. A tiszta energia finanszírozását a Covid-19 járvány nem befolyásolta jelentősen , és a szükséges gazdasági ösztönző csomagok lehetőséget nyújtanak a zöld helyreállításra.
A Nemzetközi Munkaügyi Szervezet becslései szerint a globális felmelegedés 2 ° C-ra történő korlátozására irányuló erőfeszítések nettó munkahelyteremtést eredményeznek a gazdaság legtöbb ágazatában. Az előrejelzések szerint 24 millió új munkahely jönne létre olyan területeken, mint a megújuló villamosenergia -termelés, az épületek energiahatékonyságának javítása és az elektromos járművekre való áttérés, miközben 6 millió munkahely szűnik meg a fosszilis tüzelőanyag -iparban.
Az energiarendszerek átalakítását elősegítő, jól megtervezett kormányzati politikák egyszerre csökkenthetik az üvegházhatású gázok kibocsátását és javíthatják a levegő minőségét, és sok esetben növelhetik az energiabiztonságot is. A globális felmelegedés 1,5 ° C-ra történő korlátozásához a szén-dioxid-árképzésre , az energiapolitikára vonatkozó konkrét politikákra vagy mindkettő keverékére van szükség .
A szén-dioxid-adók olyan jövedelemforrások, amelyek felhasználhatók más adók csökkentésére vagy az alacsony jövedelmű háztartásoknak a magasabb energiaköltségek kezelésében. A szén -dioxid -adók bizonyos politikai területeken, például a sárga mellény mozgalomban , Franciaországban erős politikai visszaesést szenvedtek , míg az egyes energiapolitikák politikailag biztonságosabbak. 2019-ben a szén-dioxid-árképzés az üvegházhatást okozó gázok globális kibocsátásának körülbelül 20% -át fedi le.
Az energiaspecifikus programok és szabályozások történelmileg a fosszilis tüzelőanyagok kibocsátásának csökkentésére irányuló erőfeszítések gerincét képezték. Néhány kormány ígéretet tett arra, hogy betartja a szénerőművek kivonásának időpontját , a fosszilis tüzelőanyagok új kutatásának befejezését, az új személygépjárművek nulla kibocsátású kibocsátását, valamint az új épületek fűtését. villamos energia helyett gáz. Több országban elfogadták a megújuló portfólió szabványait, amelyek előírják, hogy a közművek növeljék a megújuló forrásokból előállított villamos energia százalékos arányát.
A kormányok felgyorsíthatják az energiarendszer átalakítását az olyan infrastruktúra fejlesztésének vezetésével, mint az áramelosztó hálózatok, az intelligens hálózatok és a hidrogénvezetékek. A közlekedés területén a megfelelő intézkedések és az infrastruktúra hatékonyabbá és kevésbé függővé teheti az autót. A városi terjeszkedés visszaszorítására alkalmas földterület csökkentheti a közlekedés és a helyi épületek energiafogyasztását, miközben javítja az életminőséget.
A 2020 -tól indított politikai reformok mértéke és üteme messze elmarad a Párizsi Megállapodás éghajlati céljainak eléréséhez szükséges mértéktől. A kormányok politikailag és társadalmilag megvalósíthatóbbá tehetik a fenntartható energiára való áttérést azáltal, hogy igazságos átmenetet biztosítanak a fosszilis tüzelőanyagok iparától függő munkavállalók és régiók számára, hogy további gazdasági lehetőségeket kapjanak. A nemzeti politikák mellett nagyobb nemzetközi együttműködésre lesz szükség az innováció felgyorsítása és a legszegényebb országok fenntartható útvonalának kialakítása érdekében.
: a cikk forrásaként használt dokumentum.
„ A párizsi klímaegyezmény célkitűzéseinek teljesítése várhatóan évente több mint egymillió ember életét menti meg pusztán a légszennyezéstől 2050 -re a legfrissebb értékelés szerint. "
.„ Elemzésünk olyan végfelhasználásokra mutat rá, amelyek 2050-ben optimálisak. A biomassza számos jelenlegi felhasználása nincs összhangban a hosszú távú legjobb felhasználással, és ezeken változtatni kell. "
.