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向风能和太阳能的能源过渡更加昂贵且在环境上不可行:研究

(纳闻记者孙寒霏报导)

环保主义者、拜登政府和一些州一直在推动向风能和太阳能等可再生能源的能源转型,称其成本更低,有助于应对气候变化。 然而,最近的一项研究发现,如果考虑到所有成本,风能和太阳能发电的成本实际上更高,而且这种转变在环境上是不可行的。

经同行评审的研究 (pdf) 发表在加拿大科学与教育中心 6 月号的《管理与可持续发展杂志》上。

“我们介绍并描述了确定电力的全部成本 (FCOE) 或社会的全部成本的方法。 FCOE 解释了为什么风能和太阳能并不比传统燃料便宜,事实上,它们在能源系统中的渗透率越高,价格就越贵。”该研究侧重于电力,因为能源电气化一直是当前能源政策的核心。

作者对十个成本因素进行了分类,包括建筑成本、燃料成本、运营成本、运输成本、存储成本、后备成本、排放成本、回收成本、房间或空间成本以及其他三个指标:每单位服务的材料投入、设备寿命和能源回报投资。

照片 风力涡轮机于 2019 年 5 月 6 日在加利福尼亚州怀特沃特的科切拉谷的一个主要电源——风电场运行。(Mario Tama/Getty Images)

在过去的 3 年中,该研究的作者在全球范围内与各个部委、政府组织、大学和工业集团进行了 70 多次访谈。 但包括任何媒体在内的任何实体都没有完整考虑过这 10 个类别。

“当我们审视能源系统对环境的影响时,我们必须审视整个价值链,”该研究的第一作者 Lars Schernikau 博士在 5 月的 SAGE 会谈中说。 Schernikau 是一位能源经济学家和商品交易员。

“我们必须考虑原材料的生产。 我们必须考虑原材料的加工。 我们必须考虑原材料和产品的运输。 当然,还有实际的操作,材料的燃烧,无论我们对生产做什么。 然后是回收。 因此,这些是我们必须考虑环境影响的主要步骤。”

Schernikau 说,还需要考虑非排放问题,例如能源效率、材料效率、空间要求、废物要求、对动植物生命的影响以及对健康和安全的影响。

“风能和太阳能的二氧化碳含量为零? 为什么? 因为在燃烧过程中,它们不会产生二氧化碳。 但是,当您查看整个价值链时,它们会产生大量的二氧化碳,”Schernikau 说。

在作者制作的图表中,为了产生 1 太瓦(TW,1,000 吉瓦或 1 万亿瓦)的电力,太阳能、水力和风能等可变可再生能源需要比传统煤炭和天然气更多的材料投入。

照片 每太瓦发电的基础材料输入。 “其他”包括铁、铅、塑料和硅。 (由 Lars Schernikau 博士提供)

该研究的作者还提出了另一个重要概念,即能源投资回报率 (eROI),它实质上衡量了能源收集系统的能源效率。

作者引用了 Euan Mearns 博士的工作,称现代生活需要至少 5-7 的 eROI。 然而,他们指出,大多数太阳能和许多风能装置的 eROI 较低,效率不足以支持整个社会。

研究指出,风能和太阳能的固有挑战是它们的间歇性和低能量密度。 这就是为什么几乎每个风车或太阳能电池板都需要备份或存储,这会增加系统成本。

“但如果今天的世界是 100% 使用风能、太阳能和生物质能,我们就不会坐在这里了。 不会有足够的能量。 我们会陷入能源匮乏的境地。 这就是你现在开始在市场上看到的,”Schernikau 说。

Schernikau 怀疑目前获取更多风能和太阳能发电的途径在环境上是否可行,因为它们是“能源效率最低的”,并且需要所有材料投入和其他措施。

他指出,2019 年,世界仅风能和太阳能就有 1.5 太瓦。 “8.7 Terrawatts 应该在未来八年的风能和太阳能中建造,这意味着它们将使我们现有的基础设施增加一倍,”Schernikau 说,他指的是波士顿咨询集团的预测。

“到 2040 年,我们将拥有 [to] 再次加倍。 到 2050 年,我们将再增加 7、8 太瓦,”Schernikau 说。 “这就是我们目前正在走的道路,我想问,这对环境友好吗?”

能源部没有回应置评请求。

乔·拜登总统一直在说应对气候变化是他的首要任务之一。 在上任之前,他竞选到 2050 年向 100% 清洁能源过渡。去年 12 月,拜登签署了一项行政命令,要求联邦政府到 2050 年实现净零排放。

照片 美国总统乔·拜登(左)在美国气候顾问约翰·克里的陪同下,于 2021 年 11 月 1 日在格拉斯哥举行的联合国气候变化大会 (COP26) 上出席以行动和团结为主题的会议。(Kevin Lamarque/POOL /法新社通过盖蒂图片社)

6 月 6 日,拜登援引《国防生产法》(DPA) 加速国内关键清洁能源技术的生产,包括太阳能电池板、热泵、燃料电池和电解槽。

通过援引 DPA,太阳能电池板和其他绿色技术的制造商将获得赠款和贷款。

根据清洁能源国家联盟,21 个州、哥伦比亚特区和波多黎各现在有 100% 可再生能源或温室气体净零排放目标,主要是到 2050 年。罗德岛的目标可能是最雄心勃勃的:100% 可再生能源到 2030 年能源电力。

欧盟的目标是到 2050 年实现气候中和经济——温室气体净排放量为零。 一些大型科技公司也宣布了他们自己的清洁能源目标,其中最著名的是谷歌、微软和苹果。

该研究以修订能源政策的建议结束,称能源政策不应偏袒任何能源,而应支持所有能源系统,以避免能源短缺或能源贫困。 它还呼吁对能源转型的基础研究和传统能源系统的投资进行投资。

上个月,国际能源署署长警告说,当前的能源危机“要严重得多”,并且可能比 1970 年代的石油冲击持续时间更长。

“如果对化石燃料的投资不会很快大幅增加,那么这十年将难以避免一场旷日持久的全球能源危机,”该研究称。

《》联系了作者以获取更多信息,但他们不愿置评。

2021 年 9 月 19 日,位于纽约州卡尔弗顿的 Sutter Greenworks Solar Site 的太阳能电池板鸟瞰图。(Bruce Bennett/Getty Images)