Какие самые безопасные источники энергии?

 

В начале промышленной революции было обнаружено, что энергия, содержащаяся в ископаемом топливе, может быть высвобождена для повышения производительности труда. Это открытие изменило развитие человечества: на протяжении большей части истории условия жизни во всем мире были одинаково плохими. Ситуация начала быстро меняться, как только мы научились использовать уголь, нефть и газ. В последние годы мы также получили доступ к современным возобновляемым источникам энергии и атомной энергии.

 

Растущая доступность дешевой энергии была неотъемлемой частью прогресса, который мы наблюдали в течение последних нескольких столетий. Доступ к энергии является одной из основных движущих сил развития. Организация Объединенных Наций заявляет, что “энергетика занимает центральное место почти во всех крупных проблемах и возможностях, с которыми сталкивается сегодня мир.”

Смертность от производства энергии в расчете на ТВтч

Показатели смертности от загрязнения воздуха и несчастных случаев, связанных с производством энергии, измеряемые в смертных случаях на тераватт-час (ТВтч)

 

Но производство энергии имеет и недостатки, и преимущества. Существует три основные категории:

 

Загрязнение воздуха: по оценкам, ежегодно в результате загрязнения воздуха преждевременно умирают пять миллионов человек; большинство этих смертей вызвано сжиганием ископаемого топлива и биомассы.


Несчастные случаи: наряду со смертями, вызванными побочными продуктами производства энергии, люди умирают в результате несчастных случаев в цепях поставок, будь то добыча угля, урана или редких металлов; добыча нефти и газа; транспортировка сырья и инфраструктуры; строительство; или их развертывание.

 

Выбросы парниковых газов: возможно, наиболее широко обсуждаемым недостатком являются выбросы парниковых газов в результате производства энергии, которые являются ключевым фактором изменения климата.

 

Все источники энергии имеют негативные последствия. Но они чрезвычайно различаются по величине этих эффектов. Это различие можно легко подытожить: по всем показателям ископаемое топливо является самым грязным и опасным, в то время как ядерные и современные возобновляемые источники энергии значительно безопаснее и чище.

 

С точки зрения как здоровья человека, так и изменения климата, менее важно, используем ли мы ядерную энергию или возобновляемые источники энергии, и более важно, что мы переходим на один или оба из них, а не на ископаемое топливо.

 

Ядерная энергетика намного, намного безопаснее ископаемого топлива, вопреки общественному мнению.

 

На протяжении большей части последних 50 лет в наших энергетических системах преобладают ископаемые виды топлива, традиционная биомасса, гидроэнергетика и ядерная энергия.

Смертность от производства энергии

Уровень смертности от источников энергии измеряется как число смертей от загрязнения воздуха и несчастных случаев на душу населения.
тераватт-час (ТВЧ) производства энергии.

 

В будущем мы ожидаем, что возобновляемые источники энергии будут вносить все большую долю в общий объем энергии, но прежде чем мы рассмотрим, как соотносятся возобновляемые источники энергии, давайте сначала посмотрим, как ископаемое топливо сочетается с ядерной энергией с точки зрения безопасности.

 

Анил Маркандья и Пол Уилкинсон (2007) опубликовали в медицинском журнале The Lancet анализ, в котором сравнивали показатели смертности от основных источников энергии.2 в этом исследовании они рассматривали случаи смерти от несчастных случаев, таких как Чернобыльская ядерная катастрофа, несчастные случаи на производстве в горнодобывающей промышленности или на электростанциях, а также преждевременную смерть от загрязнения воздуха.

 

Это исследование было опубликовано в 2007 году, перед ядерной катастрофой на АЭС "Фукусима-Дайити" в Японии в 2011 году. Вы можете предположить, что цифры из этого анализа, следовательно, занижают число погибших от ядерной энергии, но на самом деле верно обратное. Далее в этой статье мы рассмотрим более недавнее исследование по безопасности низкоуглеродных источников энергии, опубликованное в 2016 году, которое включает последствия Фукусимы и фактически сообщает о более низком уровне смертности, чем Маркандья и Уилкинсон (2007).4 прямых смертей в результате катастрофы на АЭС "Фукусима-Дайити" не было. Официальное число погибших составило 573 человека, причем все они погибли преждевременно в результате эвакуации и перемещения населения в близлежащих районах. В 2018 году японское правительство сообщило, что один рабочий с тех пор умер от рака легких в результате воздействия этого события.

 

Чтобы сравнить безопасность различных источников энергии, исследователи сравнили количество смертей на единицу вырабатываемой ими энергии.6 в визуализации мы видим сравнение безопасности ископаемого топлива, ядерного топлива и биомассы, измеренное как число смертей на тераватт-час производства энергии. Один тераватт-час энергии примерно равен годовому потреблению энергии 27 000 граждан Европейского Союза.

 

Ядерная энергия является самым безопасным источником энергии в этом сравнении – она приводит к более чем в 442 раза меньшему количеству смертей, чем самые "грязные" формы угля; в 330 раз меньшему, чем уголь; в 250 раз меньшему, чем нефть; и в 38 раз меньшему, чем газ. Для ясности: цифры в этом анализе были основаны на производстве энергии в Европе, где регулирование и технологии борьбы с загрязнением окружающей среды уже значительно опережают многие страны мира; в этом случае уровень смертности от ископаемого топлива может быть даже занижен.

 

Давайте рассмотрим это в контексте 27 000 европейцев, которых мог бы обеспечить один тераватт-час. Здесь мы берем очень упрощенный пример, но представьте себе, что у нас есть деревня с населением 27 000 человек.8 Если бы они производили всю свою энергию из угля, мы ожидали бы, что 25 человек умрут преждевременно каждый год в результате (большинство из них от воздействия загрязнения воздуха). Если бы они производили свою энергию из нефти, мы ожидали бы, что 18 умрут каждый год; и 3 умрут, если бы они полагались на природный газ.

 

Если бы они получали свою энергию от ядерной энергии, в большинстве лет не было бы никаких смертей. На самом деле, потребовалось бы по крайней мере 14 лет, прежде чем вы ожидали бы единственную смерть. Возможно даже, что эта цифра завышена – позже в статье мы рассмотрим более поздний анализ ядерной безопасности, который предполагает, что это ближе к одной смерти каждые 100 лет.

 

Поэтому ископаемое топливо убило гораздо больше людей, чем ядерная энергия.

 

Однако во многих странах общественное мнение о ядерной энергетике весьма негативно, и, как следствие, политические решения в некоторых местах резко обернулись против нее.

 

После аварии на АЭС "Фукусима" в 2011 году Германия объявила о планах поэтапного прекращения производства атомной энергии: в период с 2011 по 2017 год она закрыла 10 из 17 своих ядерных объектов, а в 2022 году планирует закрыть оставшиеся реакторы.

 

Эти политические решения могут стоить жизни. В исследовании, опубликованном в журнале Environmental Science and Technology, Пушкер Хареха и Джеймс Хансен (2013) перевернули традиционный вопрос: "сколько людей погибло от ядерной энергии?"в" сколько жизней спасла атомная энергетика?".Они проанализировали, сколько еще людей погибло бы за период с 1971 по 2009 год, если бы ядерная энергия была заменена ископаемым топливом. Человеческие затраты зависели бы от смеси ископаемых видов топлива, используемых для замены ядерного – больше погибло бы, если бы было использовано больше угля, чем нефти или газа – но они оценивают среднюю цифру в два миллиона спасенных жизней.

 

Замена ядерной энергии ископаемым топливом убивает людей. Это, вероятно, будет иметь место в недавнем примере Германии. Большая часть энергетического дефицита Германии, вызванного утилизацией ядерного топлива, была восполнена за счет увеличения добычи угля – самого загрязняющего источника с наибольшим воздействием на здоровье. Анализ, проведенный Стивеном Джарвисом, Оливье Дешеном и Акшайей Джа (2020), показывает, что отказ Германии от ядерного оружия обошелся более чем в 1100 дополнительных смертей каждый год в результате загрязнения воздуха.12 его планы сделать свои энергетические системы более безопасными привели к прямо противоположным результатам.

 

Современные возобновляемые источники энергии примерно так же безопасны, как ядерная энергия.

 

Возобновляемые источники энергии в будущем будут составлять все большую долю энергоснабжения. Как соотносится безопасность возобновляемых источников энергии?

 

Большинство из нас слышали истории о затоплении плотин гидроэлектростанций, падении людей с крыш при установке солнечных батарей или обрушении ветряных турбин. И это правда, такие события случаются. Но насколько они распространены? Преувеличены ли опасения по поводу безопасности возобновляемых источников энергии?

 

Бенджамин Совакул и его коллеги (2016) исследовали безопасность низкоуглеродистых источников энергии в исследовании, опубликованном в журнале "чистое производство".13 в этом анализе авторы составили базу данных о максимально возможном количестве аварий на энергосистемах за период с 1950 по 2014 год на основе обширного поиска академических баз данных (включая ScienceDirect и EBSCO host) и новостных сообщений через Google.

 

В визуализации я объединил два исследования, описанные выше, чтобы мы могли сравнить ископаемое топливо, ядерную и возобновляемую энергию. Опять же, для сравнения приведены показатели смертности на единицу энергии. Если вы хотите сравнить только низкоуглеродистые источники энергии, вы можете найти эти данные здесь.

 

Вы заметите два значения как для ядерной энергии, так и для биомассы – они представляют собой несколько отличающиеся оценки из двух различных исследований: более ранней работы Markandya и Wilkinson (2007) и недавнего анализа Sovacool et al. (2016).  Я объясняю, почему эти цифры отличаются, а также как оцениваются смерти от ядерной энергии в выпадающем списке в конце этого поста.

 

Мы видим огромную разницу в уровне смертности от ископаемых видов топлива по сравнению с ядерными и современными возобновляемыми технологиями. Ядерные и возобновляемые источники столь же безопасны: в диапазоне от 0,005 до 0,07 смертей на ТВтч. Как ядерные, так и возобновляемые источники энергии имеют уровень смертности в сотни раз ниже, чем уголь и нефть, и в десятки-сотни раз безопаснее, чем газ.

 

Этот вывод остается верным независимо от того, выбираете ли вы более высокий (консервативный) или более низкий уровень смертности для ядерной энергетики. В обоих случаях он сопоставим с технологиями возобновляемой энергетики.

 

Давайте снова рассмотрим это в контексте нашего города с 27 000 граждан ЕС, которые в совокупности потребляли бы около одного тераватт-часа энергии в год. Это последствия, если они получили всю свою энергию из данного источника.:

 

Уголь: 25 человек умрут преждевременно каждый год;
Нефть: каждый год преждевременно умирают 18 человек;
Газ: 3 человека умрут преждевременно каждый год;
Ядерный: пройдет от 14 до 100 лет, прежде чем кто-то умрет.;
Ветер: за 29 лет до того, как кто-то умер;
Гидроэнергетика или солнечная энергия: 42 года до того, как кто-то умер;
Солнце: за 53 года до того, как кто-то умер.

 

Современные возобновляемые источники энергии и ядерная энергия не только безопасны, но и чрезвычайно низкоуглеродны.

 

До сих пор мы рассматривали только краткосрочные медицинские и социальные последствия этих источников энергии. Но мы также должны принимать во внимание их потенциал для будущих, более долгосрочных последствий в их вкладе в изменение климата.

 

Хорошая новость заключается в том, что самые безопасные источники-это низкоуглеродистые.

 

В визуализации я построил график показателей смертности на единицу энергии, которые мы рассматривали ранее (по оси y) в сравнении с выбросами парниковых газов из каждого источника на единицу энергии (по оси x).

 

Этот показатель выбросов парниковых газов учитывает общий углеродный след на протяжении всего жизненного цикла; показатели для возобновляемых технологий, например, учитывают влияние сырья, транспорта и их строительства. Я принял эти цифры, представленные в пятом оценочном докладе МГЭИК (AR5), и более поздние цифры жизненного цикла, представленные Pehl et al. (2017), которые рассматривают интенсивность выбросов технологий в "совместимых с 2°C" энергетических переходах до 2050.

 

Размер каждого пузыря отражает его долю в мировом производстве первичной энергии в 2018 году (включая традиционную биомассу в общем объеме).

 

Здесь мало компромиссов – более безопасные источники энергии также наименее загрязняют окружающую среду. Уголь плохо работает по обоим показателям: он несет серьезные затраты на здравоохранение в виде загрязнения воздуха и выбрасывает большое количество парниковых газов на единицу энергии. Нефть, а затем газ, лучше, чем уголь, но все же намного хуже, чем ядерные и возобновляемые источники энергии по обоим пунктам.

 

Ядерная, ветряная, гидроэнергетическая и солнечная энергия-все это сгруппировано в нижнем левом углу диаграммы. Все они являются безопасными низкоуглеродистыми вариантами. Но они все еще составляют очень небольшую долю мирового производства энергии – менее 10% первичной энергии – как мы видим из размера пузыря.

 

Идет ожесточенная дискуссия о том, какие низкоуглеродные энергетические технологии нам следует развивать. И, конечно, есть и другие аспекты, которые следует учитывать, такие как стоимость, сроки строительства и доступность ресурсов для конкретного места. Но на основе здоровья человека, безопасности и углеродного следа ядерные и современные возобновляемые источники энергии являются победителями. В ряде исследований было обнаружено то же самое: переход от ископаемых видов топлива к ядерным или возобновляемым источникам энергии дает большие сопутствующие выгоды для здоровья и безопасности человека.

 

Ископаемые виды топлива ежегодно убивают миллионы людей и ставят под угрозу еще большее число людей из-за будущих рисков изменения климата.  Мы должны отойти от них, используя для этого все имеющиеся у нас возможности.

ИСТОЧНИК

Категория: Наука и Техника | Добавил: fantast (14.02.2020)
Просмотров: 18 | Рейтинг: 0.0/0