Är ren teknik och förnybar energi bättre för miljön än fossila bränslen?

Av Dana Nuccitelli

Den stora omställningen från en fossilbränslebaserad ekonomi till en grön pågår. Det kommer att innebära en grundläggande förändring i hur vi genererar och använder energi för olika ändamål. Istället för att borra och bryta efter fossila bränslen måste vi bryta efter viktiga mineraler för att tillverka en hel massa “rena” tekniker som solpaneler, vindturbiner och batterier.

Detta väcker några vanliga frågor – när vi redogör för effekterna av gruvdrift och tillverkning av dessa tekniker, är de verkligen bättre för miljön, mänskliga rättigheter och klimatet än de fossila bränslealternativen som de ersätter?

Generellt sett är svaret ja. Ren teknik kommer att ha en effekt som inte är noll, men de kommer att vara mycket mindre än det smutsiga fossila bränslets status quo.

Vilket kräver mer gruvdrift – fossila bränslen eller ren energi?

Det korta svaret på denna fråga är att fossila bränslen kräver mycket mer gruvdrift och borrning än ren energiteknik. Idag bryter världen 8 miljarder ton kol varje år, medan omställningen av ren energi beräknas kräva cirka 3,5 miljarder ton mineraler totalt under de kommande tre decennierna.

En uppsats från december 2021 av Rice University forskare försöker svara på denna fråga i detalj. Bland ren energiteknik kräver i synnerhet vindkraftverk en avsevärd mängd mineraler per producerad energimängd, vilket illustreras i diagrammet nedan. från Internationella energibyrån.

Men det diagrammet illustrerar bara de mineraler som behövs för att bygga kraftverken. När ett vindkraftverk eller solpanel väl är byggt behövs ingen ytterligare gruvdrift. Deras bränsle (vind och solsken) tillhandahålls av naturen. Fossila bränslen, å andra sidan, kräver oupphörlig brytning eller borrning för att få nytt bränsle att bränna.

Till exempel bröts nästan 8 miljarder ton kol, och över 4 miljarder ton råolja utvanns från marken 2020 globalt. Det är mer än de 2,6 miljarder ton järnmalm som bryts för att tillverka stål, vilket överväger all annan mineralbrytning, som illustreras i grafiken nedan. För jämförelse, Världsbankens uppskattningar att en väg för att nå Parismålen skulle kräva nära 3,5 miljarder ton mineraler totalt under de kommande tre decennierna.

Är ren teknik och förnybar energi bättre för miljön än fossila bränslen?;  ett visuellt diagram som visar alla metaller som bryts för ren energi och fossila bränslen;  pris på kol

Det är lite mer komplicerat än den jämförelsen eftersom vissa mineraler, som sällsynta jordartsmetaller, kräver att man flyttar mycket jord för att få lite av det önskade ämnet. Med hänsyn till det uppskattade Rice-studien att generering av energi från vindkraftverk i Texas skulle kräva fem gånger mindre jordflyttning och avfall än en motsvarande mängd kolkraft.

Dessutom förblir miljöpåverkan från gruvdrift relativt begränsad till området kring gruvan. Men förbränning av fossila bränslen genererar dessutom luft- och vattenföroreningar vid kraftverket, utsläpp av växthusgaser och hot om spill under bränsletransporter, vilket skapar ett större geografiskt föroreningsavtryck. Luftföroreningar orsakar cirka 250 000 dödsfall per år i USAoch Nästan 9 miljoner per år globalt, särskilt i utsatta regioner och samhällen. Omvänt är ett solbränsleutsläpp annars känt som “en trevlig solig dag”.

Äntligen är återvinning av solpaneler nu redo att lyfta Eftersom materialen blir värdefulla på grund av växande efterfrågan på solenergi. På liknande sätt har vindkraftverksblad för det mesta kastats som avfall (även om det mesta vindkraftsmaterialet är återvinningsbart), men framsteg görs inom återvinning och/eller återanvändning bladen också. Återvinning av gamla material kommer att minska behovet av att bryta nya mineraler över tiden.

Tar inte förnybar energi upp mycket mark?

Vindkraftsparker kan kräva ett stort övergripande markavtryck, men utrymmet mellan enskilda vindkraftverk kan användas för en mängd olika ändamål.

Kartan nedan från Princetons Net-Zero America-rapport Illustrera den totala markyta som krävs i ett möjligt scenario för ren energi 2050. Sammantaget uppskattar rapporten att 60–270 miljoner hektar behövs för ren energi. Som jämförelse leasingavtal för olje- och gasindustrin nära 26 miljoner tunnland på land och 15 miljoner federalt ägda tunnland till havs och nära ytterligare 30 miljoner tunnland privat och statsägd mark.

Är ren teknik och förnybar energi bättre för miljön än fossila bränslen?;  en karta som visar motsvarande landområden för solkraftsparker, vindkraftsparker, biomassaparker och direkt luftfångst över hela USA;  pris på kol

Emellertid representerar 99 % av den stora blå vindkraftparks fotavtryck som illustreras ovan det avlägsna område från vilket vindkraftverken bara är synlig. Det mesta av marken runt vindkraftsparker och även marken mellan enskilda vindkraftverk kan användas för andra ändamål som att odla grödor eller betande djur. Den fysiska vindkraftsutrustningens fotavtryck illustreras av den lilla mörkblå fyrkanten i ovanstående figur. Net-Zero-rapporten föreställer sig att mer än 10 % av solpanelerna skulle kunna installeras i den byggda miljön (på hustak och parkeringsplatser, till exempel), och de kan också ger skugga för vissa grödor på gårdar.

Princeton Net-Zero-rapporten uppskattar att omställningen av ren energi kommer att kräva cirka 10 miljoner hektar mark för själva solpanelerna och vindkraftverken. Som jämförelse använder USA för närvarande 38 miljoner hektar att odla grödor för majsbaserad etanol och biodiesel och har asfalterat 39 miljoner hektar för vägar och parkeringsplatser.

Är elbilar bättre för miljön?

Baserat på dagens genomsnittliga amerikanska elnätsmix genererar körning av en elbil utsläpp av växthusgaser motsvarande en bensindriven bil på 88 mil per gallon (mpg).

En analys av Union of Concerned Scientists fann att även i de regioner med den smutsigaste elnätsblandningen kommer körning av en elbil att generera samma växthusgasutsläpp som en 39 mpg gasbil. Som kartan nedan från rapporten visar, producerar körning av en elbil mindre koldioxidutsläpp i många regioner än en bensinbil på 100 mpg. Och dessa siffror kommer bara att förbättras med tiden när elnätet blir renare.

Är ren teknik och förnybar energi bättre för miljön än fossila bränslen?;  utsläppsvariationer beroende på regional elförsörjning i USA;  pris på kol

Människor undrar ofta över de extra utsläpp som är förknippade med tillverkning av EV-batterier och den extra vikt de tillför fordonet. Dessa kallas “indirekta utsläpp”, men för att göra en rättvis jämförelse måste vi också ta hänsyn till de indirekta utsläppen från bensinbilar – borrning, raffinering och transport av olja.

En studie från 2021 gjorde just det och fann att det stod för alla indirekta utsläpp faktiskt minskar elbilarnas koldioxidavtryck ytterligare Jämfört med de från bensindrivna bilar, eftersom att ständigt producera mer bensin skapar mer utsläpp av växthusgaser än att tillverka och ladda EV-batterier.

Hur är det med miljöpåverkan från brytning av mineraler för elbilsbatterier?

Mineralbrytning skapar förvisso lokala negativa miljöpåverkan, men totalt sett är borrning och raffinering och transport av olja värre.

Litiumbrytning kan ha betydande negativa miljöeffekter, men det finns potentiella lösningar på dessa problem. Till exempel vatten som pumpas under jord för att utvinna värme i geotermiska kraftverk kan ge litium på ett mycket mindre miljöskadligt sätt än gruvdrift. Framsteg görs också i utvecklingen av natriumjonbatterier; natrium är Ett av jordens mest förekommande grundämnen och kan erhållas från havsvatten. Det är forskare också hitta sätt att avsevärt förbättra litiumbatterier att göra dem mindre och lättare och på så sätt använda mindre minerat material.

Viktigt är att även om vi kommer att behöva avsevärd mineralbrytning för att möta den växande efterfrågan på batterier under de kommande decennierna, metaller i batterier kan återvinnas. I framtiden kommer mycket av de mineraler som behövs för ren teknik att tillföras genom återvinning snarare än genom fortsatt utvinning av naturresurser. EV-batterier har också varade mycket längre än väntat — i princip hela fordonets livstid — och efteråt kan vara det används för lagring av elnät.

Som Kwasi Ampofo, chef för metaller och gruvdrift för BloombergNEF sagt om nya lösningar på gruvproblem, “Mänsklig uppfinningsrikedom känner inga gränser.”

Hur är det med de mänskliga rättigheternas effekter av gruvdrift?

Utvinning av mineraler i länder med slappa regler kan leda till kränkningar av mänskliga rättigheter, men forskare och industrier hittar alternativa lösningar.

Ett stort problem är kobolt, som behövs i litiumjonbatterier. Cirka 70 % av den globala koboltförsörjningen och nästan hälften av de kända globala reserverna kommer från Republiken Kongo. Brist på bestämmelser har lett till farliga gruvförhållanden där, ofta med barnarbete.

Men det finns lösningar på dessa problem. Batteritillverkare kan hämta material från platser med robusta miljö- och mänskliga rättigheter. Australiens koboltindustri har växt i takt med att tillverkare söker alternativa källor. Forskare utvecklar också ständigt ny batteriteknik. Litiumjärnfosfatbatterier kräver inte kobolt och har redan blivit ganska vanliga, används i nästan hälften av de kinesiska elbilarna och hälften av Teslas sålda under första kvartalet 2022. Viss framgång växer också fram när det gäller användningen av allmänt tillgänglig mangan istället för kobolt för litiumbatterier.

Vi kan alltid göra bättre

Ren energiteknik kommer alltid att ha en klimat- och miljöpåverkan som inte är noll. Den bästa lösningen är att använda mindre energi och material till att börja med. Istället för att bara ersätta bensindrivna bilar med elbilar bör vi också försöka minska bilanvändningen helt genom bättre stadsplanering och kollektivtrafik. Gå och cykla (inklusive elcyklar och skotrar, aka mikromobilitet) och att åka buss och tåg har alla väsentligt lägre miljöpåverkan än att köra någon bil. Och väderbeständiga byggnader kan minska sin energiförbrukning med en tredjedel.

Därför är det i slutändan bättre för miljön att använda ren teknik idag än att oändligt fortsätta bryta, borra, raffinera, transportera och bränna smutsiga fossila bränslen, samtidigt som man arbetar mot att använda mindre energi och material på lång sikt.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *