Οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας Δεν Είναι Βιώσιμες
Η ακατάπαυστη «οικολογική “πλύση εγκεφάλου” δεν μπορεί να κρύψει ότι η αιολική και η ηλιακή ενέργεια είναι φτωχές πηγές ενέργειας που βλάπτουν το περιβάλλον.
Μετάφραση: Απολλόδωρος
19 Mαρτίου 2023 | David Turver | Διαβάστε το εδώ
Περίληψη: Η αιολική και η ηλιακή ενέργεια δεν είναι βιώσιμες
Τόσο η κυβέρνηση όσο και η αντιπολίτευση θέλουν να αποανθρακοποιήσουμε το ηλεκτρικό μας σύστημα και να ξοδέψουμε ακόμη περισσότερα δισεκατομμύρια για τις ανανεώσιμες τεχνολογίες αιολικής και ηλιακής ενέργειας. Το δικαιολογούν αυτό με την αιτιολογία των χαμηλών εκπομπών CO2, παρόλο που το υποτιθέμενο χαμηλό κόστος έχει αποδειχθεί ότι είναι φαντασίωση.
Ωστόσο, το CO2 δεν είναι το μόνο κριτήριο με το οποίο θα πρέπει να μετράμε τη βιωσιμότητα ή την επιθυμητότητα των ενεργειακών τεχνολογιών. Θα πρέπει επίσης να εξετάσουμε την ενεργειακή απόδοση της επένδυσης, τη χρήση γης, τις απαιτήσεις σε ορυκτά και τη συνολική θνησιμότητα.
Η ανάλυση αυτή δείχνει ότι η ενεργειακή απόδοση της ενέργειας που επενδύεται στην αιολική, την ηλιακή και τη βιομάζα υπολείπεται αυτής που απαιτείται για τη λειτουργία μιας σύγχρονης οικονομίας [βλ. επίσης ενημέρωση παρακάτω]. Πράγματι, η βιοενέργεια με δέσμευση άνθρακα (BECCS) είναι πιθανώς μια καθαρή ενεργειακή καταβόθρα. Εάν δεν μπορούμε να διατηρήσουμε, πόσο μάλλον να αυξήσουμε το βιοτικό επίπεδο χρησιμοποιώντας αυτές τις τεχνολογίες, τότε παραδίδουμε τα παιδιά μας σε ένα μέλλον στέρησης. Αυτό από μόνο του είναι επαρκής λόγος για να σταματήσει η περαιτέρω επιδότηση και επένδυση σε αυτές τις τεχνολογίες. Η αιολική και η ηλιακή ενέργεια είναι επίσης πολύ σπάταλες όσον αφορά τη χρήση γης (έως και 300 φορές περισσότερο από την πυρηνική ενέργεια), γης που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την καλλιέργεια καλλιεργειών ή τη βόσκηση ζώων για τροφή. Η βιομάζα απαιτεί την κοπή χιλιάδων στρεμμάτων δέντρων για την τροφοδοσία ανεπαρκώς τροφοδοτούμενων σταθμών παραγωγής ενέργειας, μόνο και μόνο για να προσποιούνται ότι δεν εκπέμπουν CO2.
Η αιολική και η ηλιακή ενέργεια καταβροχθίζουν επίσης 10-20 φορές περισσότερα κρίσιμα ορυκτά από άλλες τεχνολογίες, με επιπτώσεις στον αριθμό των ορυχείων που απαιτούνται σε όλο τον κόσμο. Επιπλέον, η αιολική και η ηλιακή ενέργεια είναι διαλείπουσες πηγές που απαιτούν υποστήριξη είτε από ορυκτά καύσιμα είτε από μπαταρίες. Έχουν καλή βαθμολογία μόνο στη μέτρηση της θνησιμότητας.
Είναι καιρός να συμπεράνουμε ότι οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας από τον άνεμο, την ηλιακή ενέργεια και τη βιομάζα δεν είναι πράσινες, δεν είναι βιώσιμες και δεν μπορούν να υποστηρίξουν μια σύγχρονη οικονομία. Η υδροηλεκτρική ενέργεια σημειώνει καλή βαθμολογία, αλλά η χρησιμότητά της περιορίζεται από τη γεωγραφία. Η μόνη χαμηλών εκπομπών άνθρακα, κλιμακούμενη, βιώσιμη, διανεμητέα πηγή παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι η πυρηνική.
Εισαγωγή: Αιολική και Ηλιακή Βιωσιμότητα
Τόσο η κυβέρνηση όσο και η αντιπολίτευση συνεχίζουν να βελτιώνουν τα περιβαλλοντικά τους διαπιστευτήρια προβάλλοντας όλο και πιο απίστευτους ισχυρισμούς σχετικά με την απαλλαγή του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας από τον άνθρακα. Η κυβέρνηση έχει θέσει ως στόχο το 2035 για την επίτευξη αυτής της φιλοδοξίας μέσω μαζικών επενδύσεων στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Η κυβέρνηση θέλει το Ηνωμένο Βασίλειο να γίνει η Σαουδική Αραβία της αιολικής ενέργειας. Το Εργατικό Κόμμα της αντιπολίτευσης έχει μπει στην κούρσα των εξοπλισμών για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας δεσμευόμενο να τερματίσει τη χρήση ορυκτών καυσίμων στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας μέχρι το 2030 και να μας μετατρέψει σε υπερδύναμη καθαρής ενέργειας. Ωστόσο, ο εκπρόσωπός τους Jon Ashworth δεν μπόρεσε να απαντήσει στην ερώτηση για το από πού θα προέρχεται η ενέργεια αν δεν φυσάει ο άνεμος ή δεν λάμπει ο ήλιος (από 28:20).
Ήρθε η ώρα να εξετάσουμε τις βασικές τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για να δούμε πόσο φιλικές προς το περιβάλλον είναι πραγματικά. Αυτές οι τεχνολογίες επαινούνται επειδή υποτίθεται ότι εκπέμπουν ελάχιστο CO2 για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, το CO2 δεν είναι το μόνο κριτήριο με το οποίο θα πρέπει να μετράμε τη φιλικότητα προς το περιβάλλον ή τη βιωσιμότητα των πηγών ενέργειας. Σύμφωνα με τη Wikipedia, «η ενέργεια είναι βιώσιμη εάν καλύπτει τις ανάγκες του παρόντος χωρίς να θέτει σε κίνδυνο την ικανότητα των μελλοντικών γενεών να καλύψουν τις δικές τους ανάγκες». Επομένως, θα πρέπει να εξετάσουμε και άλλους παράγοντες, όπως η απόδοση της ενέργειας στην επένδυση, η χρήση γης, τα απαιτούμενα ορυκτά και η θνησιμότητα για τις τεχνολογίες αυτές.
Εκπομπές Αερίων του θερμοκηπίου Ανά Πηγή Ενέργειας
Ξεκινάμε με τη μετρική που χρησιμοποιείται συχνότερα για να προσδιορίσουμε πόσο πράσινη είναι μια συγκεκριμένη πηγή ενέργειας. Οι μετρικές ποικίλλουν, ορισμένες εξετάζουν μόνο το CO2, άλλες εξετάζουν άλλα αέρια του θερμοκηπίου (GHG) και φυσικά οι μεθοδολογίες ποικίλλουν. Ωστόσο, όλες οι μεθοδολογίες δείχνουν μια σε γενικές γραμμές παρόμοια εικόνα. Για τους σκοπούς αυτού του άρθρου, επέλεξα την UNECE ως πηγή (σελ. 73) και πήρα τα μέσα στοιχεία της για αντιπροσωπευτικές τεχνολογίες (βλ. Σχήμα 1).
Όπως είναι αναμενόμενο, ο άνθρακας βγαίνει με 903gCO2e/kWh και το φυσικό αέριο με 449gCO2e/kWh. Η ηλιακή, η υδροηλεκτρική, η πυρηνική και η αιολική ενέργεια έχουν εκπομπές 10, 20 ή σχεδόν 40 φορές χαμηλότερες από το φυσικό αέριο. Η UNECE δεν καλύπτει τη βιομάζα στην ανάλυσή της. Η βιομάζα, ιδίως με την μορφή της καύσης δέντρων στον σταθμό ηλεκτροπαραγωγής Drax, αξίζει ιδιαίτερης προσοχής.
Βιωσιμότητα της βιομάζας - Η καύση δέντρων στο Drax Δεν είναι πράσινη
Στο Ηνωμένο Βασίλειο, ο μεγαλύτερος παραγωγός βιομάζας είναι ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής Drax κοντά στο Selby. Βιομάζα είναι ο κατ' ευφημισμόν όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει την καύση δέντρων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Εκατομμύρια τόνοι δέντρων κόβονται στη Βόρεια Αμερική, πολτοποιούνται, αποξηραίνονται (που απαιτούν ενέργεια) και μεταφέρονται με πλοία που καίνε ορυκτά καύσιμα στο Ηνωμένο Βασίλειο, όπου καίγονται στον σταθμό ηλεκτροπαραγωγής Drax. Το 2022, η Drax παρήγαγε 3,9 εκατ. τόνους pellets ξύλου. Σύμφωνα με την ετήσια έκθεση της Drax, το 2021 έλαβαν συνολικά 893 εκατ. λίρες σε επιδοτήσεις που περιλαμβάνουν 658 εκατ. λίρες σε Πιστοποιητικά Υποχρέωσης Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας από την παραγωγή (σημείωση 3.3) καθώς και 235 εκατ. λίρες σε πληρωμές CfD (σημείωση 2.2) για την καύση pellets ξύλου. Χωρίς αυτές τις επιδοτήσεις θα είχαν τεράστιες απώλειες.
Το πρόβλημα είναι ότι τα pellets ξύλου έχουν χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα από τον άνθρακα. Το ξύλο έχει ενεργειακή πυκνότητα περίπου 16MJ/kg και ο άνθρακας που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 17-24MJ/kg. Αυτό σημαίνει ότι τα pellets ξύλου παράγουν περισσότερο CO2 ανά MWh παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας από την καύση άνθρακα. Η Drax έχει επίσης επικριθεί για την ποσότητα των επιβλαβών σωματιδιακών εκπομπών που εκπέμπει η μονάδα της.
Όπως φαίνεται, το 2021 ισχυρίζονται ότι οι εκπομπές της παραγωγής τους ήταν «μόνο» 525ktCO2 το 2021. Ωστόσο, οι 13.415ktCO2e «βιολογικά δεσμευμένου άνθρακα» δεν περιλαμβάνονται στον υπολογισμό των εκπομπών της ομάδας τους ανά GWh παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Εάν συμπεριλαμβάνονταν, οι εκπομπές θα αυξάνονταν περισσότερο από 10 φορές από 78tCO2e/GWh σε πάνω από 900tCO2e/GWh, παρόμοιες με εκείνες των ανθρακικών μονάδων.
Μπορούν να ισχυριστούν ότι είναι πράσινοι, επειδή υποθέτουν ότι τα δέντρα που κάηκαν θα ξαναφυτρώσουν, δεσμεύοντας το CO2 που εκπέμφθηκε. Ωστόσο, αυτό θα πάρει ~50 χρόνια, ακριβώς το χρονικό διάστημα που υποτίθεται ότι πρέπει να ανησυχούμε περισσότερο για τις εκπομπές CO2.
Είναι δύσκολο να δούμε πώς η αποψίλωση χιλιάδων στρεμμάτων δάσους, η καύση του οποίου παράγει περισσότερο CO2 και σωματίδια από την καύση άνθρακα, μπορεί να χαρακτηριστεί ως πράσινη ή να είναι με οποιονδήποτε τρόπο βιώσιμη ή φιλική προς το περιβάλλον.
[Ενημέρωση: 28 Απριλίου 2023: Ευτυχώς η κυβέρνηση έχει μέχρι στιγμής αντισταθεί στην ευκαιρία να δαπανήσει 2 δισεκατομμύρια λίρες για το BECCS στο Drax]
Ενεργειακή Απόδοση της Επενδεδυμένης Ενέργειας (EROEI) ανά πηγή ενέργειας
Ας συγκρίνουμε τώρα την ενεργειακή απόδοση της επενδεδυμένης ενέργειας (EROEI, μερικές φορές απλώς EROI) για μια σειρά διαφορετικών τεχνολογιών. Το μέτρο αυτό συγκρίνει την ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την εξόρυξη των ορυκτών, την κατασκευή των σταθμών παραγωγής ενέργειας, την παραγωγή του καυσίμου κ.ο.κ. με την ποσότητα της χρήσιμης ενέργειας που επιστρέφεται. Εν συντομία, παραγωγή ενέργειας/εισροή ενέργειας. Έχουν γίνει διάφορες προσπάθειες σύγκρισης του EROEI διαφόρων τεχνολογιών. Η οριστική εργασία φαίνεται να είναι αυτή του Weissbach από το 2013, στην οποία παραπέμπουν οι περισσότερες άλλες μελέτες, συμπεριλαμβανομένης της Wikipedia. Η Παγκόσμια Πυρηνική Ένωση παραθέτει τον Weissbach και μια σειρά άλλων πηγών στις εργασίες της για το θέμα. Το σχήμα 3 παρουσιάζει τα αποτελέσματα σε γραφική μορφή (πίστωση Energy Transition).
Οι μπλε ράβδοι δείχνουν τον υπολογισμό του «ακατέργαστου» EROI. Οι κίτρινες ράβδοι λαμβάνουν υπόψη τη διαλείπουσα λειτουργία των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, όπως η αιολική και η ηλιακή ενέργεια, αναγνωρίζοντας ότι απαιτείται κάποια μορφή αποθήκευσης ή απομόνωσης για τη διατήρηση ενός σταθερού δικτύου, το οποίο με τη σειρά του απαιτεί περισσότερη ενέργεια.
[Ενημέρωση: Από τότε που ερεύνησα αυτό το άρθρο, βρήκα αυτό το έγγραφο που δείχνει ότι τα φωτοβολταϊκά συστήματα στα γεωγραφικά πλάτη της Γερμανίας/Ελβετίας έχουν EROEI 0,82, ή όπως το περιγράφουν, «μια μη βιώσιμη ενεργειακή καταβόθρα»].
Όπως φαίνεται η πυρηνική και η υδροηλεκτρική ενέργεια έρχονται στην κορυφή με EROI 75 και 35 (ρυθμισμένα) αντίστοιχα. Το φυσικό αέριο και ο άνθρακας τα πάνε καλά σε αυτή τη μέτρηση με παρόμοιες βαθμολογίες από 28 έως 30. Η συγκεντρωμένη ηλιακή ενέργεια στην έρημο με ένα ρυθμισμένο EROI 9 μόλις που ξεπερνά το οικονομικό όριο. Ωστόσο, η βιομάζα καλαμποκιού και η αιολική και η ηλιακή ενέργεια πέφτουν αρκετά κάτω από την απαίτηση με δείκτες EROI 3,5, 3,9 και 1,6 αντίστοιχα.
Το οικονομικό κατώφλι αναγνωρίζει ότι η σύγχρονη κοινωνία μπορεί να αντέξει οικονομικά να δαπανήσει μόνο ένα ορισμένο ποσό προσπάθειας και χρημάτων για την παραγωγή ενέργειας. Ο Weissbach καταλήγει στο συμπέρασμα ότι για να διατηρήσουμε τον τρόπο ζωής μας, χρειαζόμαστε πηγές ενέργειας που να αποδίδουν τουλάχιστον 7 φορές περισσότερο από την ενέργεια που επενδύθηκε για τη δημιουργία της πηγής. Ακόμη και αυτό αποτελεί σημαντική μείωση σε σχέση με την κατάσταση που απολαμβάνουμε σήμερα.
Αυτό συνοψίζεται επίσης εύστοχα από τον Euan Mearns ως καθαρή ενεργειακή κλίση (βλ. Σχήμα 4).
Συνοπτικά, η κοινωνία απαιτεί υψηλής πυκνότητας, αξιόπιστη ενέργεια και ο EROI πρέπει να είναι πάνω από 7 για να λειτουργήσει η κοινωνία. Δεν μπορούμε να διοικήσουμε μια σύγχρονη κοινωνία από τις εναλλαγές του καιρού. Αυτό αποκλείει τα φωτοβολταϊκά σε γεωγραφικά πλάτη της Γερμανίας και πάνω, τη βιομάζα με βάση το καλαμπόκι και τον άνεμο. Ακόμα και η συγκεντρωμένη ηλιακή ενέργεια (CSP) είναι κοντά στο όριο όταν λαμβάνεται υπόψη η απομόνωση.
Η Royal Society of Chemistry διεξήγαγε ανάλυση του EROI της βιομάζας και ειδικότερα του EROI της βιοενέργειας με δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα (BECCS). Βρίσκουν ένα εύρος <2 για τα pellets βιομάζας της Βόρειας Αμερικής που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό είναι χαμηλότερο από την ανάλυση Weissbach. Ωστόσο, εκτιμούν ότι το BECCS θα μπορούσε να έχει EROI μικρότερο από 1 και να αποτελεί απειλή για την ενεργειακή ασφάλεια (βλ. Σχήμα 5, από το Σχήμα 5 τους).
Με άλλα λόγια, το BECCS είναι πιθανόν να είναι μια καθαρή ενεργειακή απορρόφηση, ιδίως όταν βασίζεται στην εισαγωγή πέλλετ από τη Λουιζιάνα των ΗΠΑ. Όχι μόνο στον πυθμένα του ενεργειακού γκρεμού, αλλά και στο υπέδαφος. Περιττό να πούμε ότι η Drax με τα δάση της στο Μισισιπή, τη Λουιζιάνα και τον Καναδά διαφημίζει αυτή την τεχνολογία ως μέσο επίτευξης αρνητικών εκπομπών CO2. Η κυβέρνηση του Ηνωμένου Βασιλείου έχει ζητήσει τη γνώμη της σχετικά με τον καλύτερο τρόπο επιδότησης του BECCS. Πρόκειται για μια πρόταση για την επιδότηση της κοπής ακόμη περισσότερων δέντρων και την κατανάλωση περισσότερης ενέργειας από τη χρήσιμη ενέργεια που παράγεται κατά τη διαδικασία. Απόλυτη παραφροσύνη. Ευτυχώς η κυβέρνηση έχει απορρίψει μέχρι στιγμής αυτή την «ευκαιρία».
Απαιτήσεις Γης ανά Πηγή Ενέργειας
Η χρήση γης ή η ποσότητα ενέργειας που παράγεται ανά τετραγωνικό μέτρο απαιτούμενης γης είναι ένα σημαντικό μέτρο που πρέπει να εξετάσουμε. Ως είδος, χρειαζόμαστε γη για να παράγουμε τροφή για να συντηρήσουμε τον πληθυσμό. Χρειαζόμαστε επίσης γη για αναψυχή και απόλαυση της φύσης. Ευρύτερα, άλλα είδη χρειάζονται γη για να ζουν και να κυνηγούν για τροφή. Όσο περισσότερη γη καταλαμβάνουμε για την παραγωγή ενέργειας, τόσο πιο πιθανό είναι να έχουμε αρνητικές επιπτώσεις στο συνολικό οικοσύστημα.
Το Our World in Data έχει δημιουργήσει ένα χρήσιμο διάγραμμα χρησιμοποιώντας δεδομένα από την UNECE (2021) για να συγκρίνει τη χρήση γης από τις κύριες πηγές ενέργειας (βλ. Εικόνα 6), εξαιρουμένης της βιομάζας.
Στην ανάλυσή τους, η μικρή υδροηλεκτρική ενέργεια τα πάει χειρότερα λόγω της τεράστιας έκτασης γης που καταλαμβάνουν οι ταμιευτήρες που απαιτούνται για τη λειτουργία των στροβίλων. Η CSP έχει την αμέσως χειρότερη επίδοση, ακολουθούμενη από τον άνθρακα με δέσμευση άνθρακα. Ο άνθρακας αξιολογείται άσχημα λόγω της ζημίας που προκαλούν τα ορυχεία και του επιπλέον χώρου που απαιτείται για τη δέσμευση του εκπεμπόμενου CO2. Τα φωτοβολταϊκά παρουσιάζουν μεγάλες διακυμάνσεις στη χρήση γης ανάλογα με το αν εγκαθίστανται σε κλίμακα δικτύου στο έδαφος ή σε μικρότερη κλίμακα σε στέγες. Τα φωτοβολταϊκά σε κλίμακα δικτύου είναι πολύ απαιτητικά σε γη με 19m2/MWh, αλλά οι εγκαταστάσεις σε μικρές στέγες είναι πολύ ανταγωνιστικές. Η αιολική ενέργεια είναι επίσης μεταβλητή ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζεται ο χώρος μεταξύ των ανεμογεννητριών και αν είναι χερσαία ή υπεράκτια. Εάν υποθέσουμε ότι ο χώρος μεταξύ των ανεμογεννητριών είναι εκμεταλλεύσιμος, τότε είναι αρκετά ανταγωνιστική, διαφορετικά όχι. Η υπεράκτια αιολική ενέργεια είναι πιο πολύπλοκη, ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζεται ο χώρος μεταξύ των ανεμογεννητριών. Ορισμένες χώρες, όπως το Βέλγιο και η Γερμανία, αντιμετωπίζουν τα υπεράκτια αιολικά πάρκα ως ζώνες αποκλεισμού, ενώ άλλες χώρες, όπως το Ηνωμένο Βασίλειο και η Δανία, είναι πιο επιεικείς. Για τους σκοπούς της περαιτέρω ανάλυσης, χρησιμοποίησα τη διάμεση τιμή 99m2/MWh στο παραπάνω διάγραμμα, επειδή η χρήση της γης ή της θάλασσας γύρω από τα αιολικά πάρκα περιορίζεται σίγουρα. Η πυρηνική ενέργεια και τα εργοστάσια φυσικού αερίου έχουν σταθερά καλές επιδόσεις με τιμές 0,3-1,0m2/MWh, δηλαδή περίπου 19-300 φορές λιγότερη χρήση γης από την ηλιακή ή την αιολική ενέργεια.
Η ανάλυση Our World in Data δεν περιλαμβάνει τη βιομάζα. Ωστόσο, η Freeing Energy πραγματοποίησε μια ανάλυση (βλ. Σχήμα 7) που περιλαμβάνει τη βιομάζα.
Χρησιμοποιούν διαφορετική μεθοδολογία και διαφορετικές μονάδες. Βρίσκουν 3 στρέμματα/GWh για την ηλιακή ενέργεια και 0,06 στρέμματα/GWh για την πυρηνική ενέργεια. Αυτό μεταφράζεται σε 12m2/MWh για την ηλιακή ενέργεια και 0,24m2/MWh για την πυρηνική ενέργεια. Και τα δύο είναι ελαφρώς χαμηλότερα από τα στοιχεία του Our World in Data για τις επίγειες εγκαταστάσεις πυρηνικών και φωτοβολταϊκών πυριτίου, αλλά σε παρόμοια κλίμακα. Η μετατροπή των 188 στρεμμάτων/GWh για τη βιομάζα δίνει ένα αποτέλεσμα 760m2/MWh, το οποίο είναι σχεδόν μια τάξη μεγέθους μεγαλύτερο από τη διάμεση τιμή για την αιολική ενέργεια. Έτσι, παρά τις διαφορές στη μεθοδολογία, μπορούμε με ασφάλεια να πούμε ότι η βιομάζα τα πάει πολύ άσχημα στους υπολογισμούς χρήσης γης, λόγω των χιλιάδων στρεμμάτων δέντρων που πρέπει να κοπούν.
Ένταση Ορυκτών Πόρων ανά Πηγή Ενέργειας
Η ορυκτολογική ένταση είναι μια άλλη βασική μετρική με την οποία μετράμε τις διάφορες πηγές ενέργειας. Όσο περισσότερα ορυκτά απαιτούνται, τόσο μεγαλύτερες είναι οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις, επειδή πρέπει να ξηλωθεί περισσότερη γη για την εξόρυξη των απαιτούμενων ορυκτών. Υπάρχουν δύο διαφορετικοί τρόποι για να το δούμε αυτό. Ο πρώτος είναι τα κρίσιμα υλικά όπως ο χαλκός, το κοβάλτιο, το νικέλιο και οι σπάνιες γαίες. Ο δεύτερος είναι τα χύδην υλικά όπως το σκυρόδεμα, ο χάλυβας και το αλουμίνιο.
Κρίσιμα ορυκτά ανά Πηγή Ενέργειας
Η Διεθνής Ενεργειακή Ένωση (IEA) έχει πραγματοποιήσει σημαντικό έργο εξετάζοντας τα Κρίσιμα Υλικά, όπως φαίνεται στο Σχήμα 8, το οποίο επικαιροποιήθηκε τον Οκτώβριο του 2022.
Αυτό δείχνει ότι η αιολική και η ηλιακή ενέργεια έχουν πολύ υψηλότερες κρίσιμες απαιτήσεις σε ορυκτά από ό,τι η πυρηνική ενέργεια, ο άνθρακας ή το φυσικό αέριο. Ωστόσο, το ελάττωμα αυτής της ανάλυσης είναι ότι εξετάζει μόνο τις απαιτήσεις υλικών ανά MW ονομαστικής ισχύος. Δεν λαμβάνει υπόψη τον συντελεστή φορτίου ή τη διάρκεια ζωής της μονάδας. Η Παγκόσμια Πυρηνική Ένωση ανέλυσε εκ νέου τα δεδομένα του ΙΕΑ για να τα παρουσιάσει ως τόνους κρίσιμων ορυκτών ανά TWh παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, όπως φαίνεται στο Σχήμα 9.
Αυτό δίνει ένα παρόμοιο αποτέλεσμα, αλλά η διαφορά μεταξύ της αιολικής και της ηλιακής ενέργειας και των υπολοίπων είναι πολύ μεγαλύτερη, επειδή η διάρκεια ζωής των εγκαταστάσεων και ο συντελεστής φορτίου για την αιολική και την ηλιακή ενέργεια τείνουν να είναι πολύ χαμηλότεροι από ό,τι για την πυρηνική ενέργεια, τον άνθρακα ή το φυσικό αέριο. Με βάση τους τόνους ανά TWh, η αιολική (200t/TWh) και η ηλιακή (124t/TWh) απαιτούν τουλάχιστον μια τάξη μεγέθους περισσότερα κρίσιμα ορυκτά από την πυρηνική (12t/TWh). Ο άνθρακας (7t/TWh) και το φυσικό αέριο (8t/TWh) έχουν ακόμη καλύτερες επιδόσεις από την πυρηνική ενέργεια με βάση αυτό το μέτρο. Η υδροηλεκτρική ενέργεια δεν περιλαμβάνεται στην ανάλυση της IEA ούτε της WNA, ωστόσο, η Glex υπολόγισε ότι η υδροηλεκτρική ενέργεια καταναλώνει 6,4 τόνους/kWh.
Χρήση Χύδην Υλικών ανά Πηγή Ενέργειας
Η Bright New World εξέτασε τη χρήση χύδην υλικών ανά πηγή ενέργειας και τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στο σχήμα 10 παρακάτω. Για τους σκοπούς αυτής της ανάλυσης, έχω εξαιρέσει τον χαλκό επειδή ο χαλκός περιλαμβάνεται στην ανάλυση των κρίσιμων ορυκτών παραπάνω.
Σύμφωνα με αυτό το μέτρο, η υδροηλεκτρική ενέργεια αποτελεί εξαίρεση λόγω του σκυροδέματος που απαιτείται για την κατασκευή των φραγμάτων. Ωστόσο, η αιολική και η ηλιακή ενέργεια δεν τα πάνε καλά σε σύγκριση με την πυρηνική ενέργεια, τον άνθρακα ή το φυσικό αέριο. Η αιολική ενέργεια καταναλώνει 5.931 τόνους χύδην υλικών ανά TWh και η ηλιακή 2.441, πολλές φορές περισσότερο από τον άνθρακα, το φυσικό αέριο ή την πυρηνική ενέργεια. Η διάρκεια ζωής των 30 ετών που υποτίθεται για την αιολική και την ηλιακή ενέργεια πιθανόν επίσης κολακεύει την πραγματική απόδοση στον πραγματικό κόσμο, αλλά η διάρκεια ζωής των 60 ετών που υποτίθεται για το φυσικό αέριο και τον άνθρακα είναι πιθανόν επίσης πολύ υψηλή.
Θνησιμότητα ανά Πηγή Ενέργειας
Θα ήταν παράλειψη να μην εξετάσουμε την ανθρώπινη θνησιμότητα από τις διάφορες πηγές ενέργειας. Ευτυχώς, η Glex το εξέτασε αυτό και μια περίληψη των ευρημάτων της παρουσιάζεται στο Σχήμα 11.
Η πυρηνική, η αιολική και η ηλιακή ενέργεια είναι μακράν οι ασφαλέστερες πηγές ενέργειας με μέσους θανάτους ανά TWh 0,04, 0,1 και 0,23 αντίστοιχα. Η υδροηλεκτρική ενέργεια είναι κάπως χειρότερη με 0,71 θανάτους ανά TWh. Το φυσικό αέριο έχει 3,4 και η βιομάζα 14,3 θανάτους ανά TWh. Ο άνθρακας είναι μακράν το πιο θανατηφόρο καύσιμο με 64,4 θανάτους ανά TWh παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας.
Επίδραση των Βελτιώσεων της Αποδοτικότητας των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας
Οι υποστηρικτές των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σπεύδουν πάντα να επισημάνουν ότι η αποδοτικότητα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας βελτιώνεται συνεχώς, οπότε όλη η παραπάνω ανάλυση είναι ξεπερασμένη. Το κάνουν αυτό σε μια προσπάθεια να παρουσιάσουν τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας με καλύτερο τρόπο. Ας το αναλύσουμε αυτό λίγο πιο λεπτομερώς.
Πρώτον, πάρτε τη βιομάζα. Η καλλιέργεια και η καύση δέντρων για την παραγωγή ενέργειας χρησιμοποιεί ώριμες διαδικασίες που έχουν αναπτυχθεί επί πολλές δεκαετίες. Αναμφίβολα υπάρχουν μικρές, σταδιακές βελτιώσεις που μπορούν να γίνουν στην απόδοση των λεβήτων και των στροβίλων, αλλά δεν πρόκειται να κάνουν σημαντική διαφορά στη χρήση γης ή στις εκπομπές CO2.
Δεύτερον, ας δούμε την αιολική ενέργεια. Έχει γίνει πολύς λόγος για τη βελτίωση των συντελεστών φορτίου με τη χρήση μεγαλύτερων ανεμογεννητριών και η κυβέρνηση έχει υποθέσει σημαντικές αυξήσεις στους συντελεστές φορτίου στις εκτιμήσεις της για το μελλοντικό κόστος της αιολικής ενέργειας. Ωστόσο, τα κυβερνητικά στοιχεία (Πίνακας ET6.1) σχετικά με τους πραγματικούς επιτευχθέντες συντελεστές φορτίου δείχνουν μόνο μια μικρή αύξηση στην υπεράκτια αιολική ενέργεια, η οποία εξακολουθεί να είναι κάτω από τα προβλεπόμενα επίπεδά τους και μια πραγματική μείωση στους συντελεστές φορτίου της χερσαίας αιολικής ενέργειας, βλέπε Σχήμα 12. Αυτές οι βελτιώσεις δεν πρόκειται να κάνουν ουσιαστική διαφορά στην EROEI, τη χρήση γης ή τη χρήση ορυκτών.
Και τώρα στην ηλιακή ενέργεια. Είναι αλήθεια ότι η απόδοση των ηλιακών συλλεκτών έχει αυξηθεί με την πάροδο του χρόνου και οι υπολογισμοί EROI του Weissbach έγιναν πριν από περίπου μια δεκαετία. Η μετρική EROEI θα ήταν αναμενόμενο να έχει βελτιωθεί από το 2013. Ωστόσο, η Lafayette συνέταξε ένα διάγραμμα (βλ. Εικόνα 13) από δεδομένα του NREL που δείχνει ότι οι βελτιώσεις στην απόδοση των μονάδων για τα φωτοβολταϊκά πλαίσια κρυσταλλικού πυριτίου δεν ήταν ιδιαίτερα μεγάλες από το 2010 και φαίνεται ότι είναι κοντά στο να ξεπεράσουν το όριο.
Για να ευθυγραμμιστεί η χρήση των κρίσιμων υλικών με άλλες τεχνολογίες, θα απαιτηθεί βελτίωση της τάξης μεγέθους ή 10 φορές. Οι αποδόσεις για τη ρυθμισμένη ηλιακή φωτοβολταϊκή ενέργεια θα πρέπει να αυξηθούν κατά 5 φορές για να υπερβούν το οικονομικό όριο EROEI.
Επιπλέον, όπως δείχνει το Σχήμα 14, το οποίο προέρχεται από το Mining Intelligence, ο βαθμός των νέων ανακαλύψεων κρίσιμων υλικών όπως ο χαλκός μειώνεται.
Καθώς οι βαθμοί του μεταλλεύματος μειώνονται, η ενέργεια που απαιτείται για την εξόρυξη του απαιτούμενου υλικού αυξάνεται εκθετικά (βλ. Εικόνα 15), όπως εξηγεί αυτό το έγγραφο των Calvo και Mudd.
Ο αντίκτυπος αυτού του γεγονότος θα επιδεινώσει δραματικά τους υπολογισμούς EROEI (απαιτείται περισσότερη ενέργεια εισόδου) και χρήσης γης (απαιτούνται περισσότερα ορυχεία) για τεχνολογίες έντασης υλικών, όπως η αιολική και η ηλιακή ενέργεια.
Τι Γίνεται με τα Απόβλητα ανά Πηγή Ενέργειας;
Όπως δείχνει το Σχήμα 16 (πίστωση για τις εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν εδώ, εδώ και εδώ), κάθε πηγή ενέργειας έχει κάποιου είδους πρόβλημα αποβλήτων.
Η πηγή ενέργειας που επικρίνεται συχνότερα για το πρόβλημα αποβλήτων της είναι η πυρηνική. Ωστόσο, το πρόβλημα αυτό πρέπει να τεθεί σε προοπτική. Για παράδειγμα, όλα τα αναλωμένα πυρηνικά καύσιμα που παρήχθησαν ποτέ στις ΗΠΑ, συσκευασμένα σε ξηρά δοχεία από σκυρόδεμα, θα μπορούσαν να στοιβαχτούν σε ύψος 135 μέτρων και να αποθηκευτούν σε μια έκταση στο μέγεθος ενός αμερικανικού γηπέδου ποδοσφαίρου. Έτσι, ναι, τα πυρηνικά απόβλητα είναι πρόβλημα, αλλά όχι ανυπέρβλητο. Η βαθιά γεωλογική αποθήκευση είναι επίσης μια επιλογή, με τη Φινλανδία να πρωτοπορεί με τη βαθιά γεωλογική αποθήκη Onkalo.
Επιπλέον, τα αναλωμένα πυρηνικά καύσιμα εξακολουθούν να περιέχουν περίπου 90% αξιοποιήσιμο υλικό. Μπορεί να επανεπεξεργαστεί και να επαναχρησιμοποιηθεί σε πυρηνικούς αντιδραστήρες ως καύσιμο MOX, κλείνοντας ουσιαστικά τον κύκλο καυσίμου. Η Γαλλία το πράττει επί του παρόντος και η πολύ μικρότερη ποσότητα υπολειπόμενων αποβλήτων υαλοποιείται σε βοριοπυριτικό γυαλί. Μια άλλη επιλογή για να κλείσει ο κύκλος καυσίμου είναι οι αντιδραστήρες αναπαραγωγής και τα εναπομένοντα απόβλητα είναι πολύ λιγότερο επικίνδυνα.
Αντίθετα, ο άνθρακας παράγει τοξική τέφρα η οποία συχνά τοποθετείται σε χώρους υγειονομικής ταφής. Η ανακύκλωση των περισσότερων σημερινών ηλιακών συλλεκτών δεν είναι οικονομική και καταλήγουν επίσης σε χώρους υγειονομικής ταφής παρά το γεγονός ότι περιέχουν τοξικά υλικά όπως ο μόλυβδος και το κάδμιο. Οι ανεμογεννήτριες περιέχουν χρώμιο και τα περισσότερα πτερύγια των ανεμογεννητριών είναι κατασκευασμένα από σύνθετα υλικά που δεν ανακυκλώνονται και καταλήγουν επίσης σε χωματερές. Ωστόσο, τόσο η Siemens Gamesa όσο και η Vestas εργάζονται πάνω σε ανακυκλώσιμα πτερύγια που μπορεί να ανακουφίσουν αυτό το πρόβλημα.
Συμπέρασμα: Οι Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας Δεν Είναι Πράσινες ή Βιώσιμες
Εάν περιορίσετε την αξιολόγησή σας αποκλειστικά στις εκπομπές CO2 ή ευρύτερα στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, τότε οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας με τη μορφή υδροηλεκτρικής, αιολικής και ηλιακής ενέργειας έχουν καλές επιδόσεις σε σύγκριση με όλες τις άλλες πηγές ενέργειας. Ωστόσο, η βιομάζα έχει καλές επιδόσεις μόνο αν αγνοηθούν οι πραγματικές εκπομπές από την καύση του ξύλου, πράγμα που φαίνεται να είναι στρεβλό, ιδίως επειδή τα επιβλαβή σωματίδια συνοδεύουν το CO2.
Ωστόσο, πρέπει να εξετάσουμε ευρύτερα μέτρα όταν αξιολογούμε τη βιωσιμότητα και τα πράσινα διαπιστευτήρια των τεχνολογιών παραγωγής. Τα αποτελέσματα της παραπάνω ανάλυσης συνοψίζονται στο Σχήμα 17 παρακάτω. Η βιομάζα, η αιολική και η ηλιακή ενέργεια έχουν πολύ κακές επιδόσεις σε σύγκριση με τις εναλλακτικές λύσεις.
Όσον αφορά την ενεργειακή απόδοση της ενέργειας που επενδύεται, η αιολική και η ηλιακή ενέργεια αποδίδουν κάτω από το οικονομικό όριο, όταν λαμβάνεται υπόψη η απαίτηση για απομόνωση για την αντιμετώπιση της εγγενούς διαλείψεως τους. Η βιοµάζα αποδίδει επίσης κάτω από το οικονοµικό κατώφλι και, αν υλοποιηθούν οι προτάσεις BECCS, γίνεται στην πραγµατικότητα καθαρή ενεργειακή αποθήκη. Μόνο με βάση αυτό το μέτρο, η αιολική, η ηλιακή και η βιομάζα θα πρέπει να αποκλείονται από περαιτέρω επιδότηση ή ανάπτυξη.
Η αιολική και η ηλιακή ενέργεια απαιτούν 10-300 φορές περισσότερο χώρο από την πυρηνική ενέργεια ή το φυσικό αέριο και περισσότερο από την υδροηλεκτρική ενέργεια. Απαιτούν επίσης 10-20 φορές περισσότερα κρίσιμα ορυκτά ανά μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας από όλες τις άλλες πηγές παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και αρκετές φορές περισσότερα χύδην υλικά από όλες τις άλλες πηγές εκτός από την υδροηλεκτρική ενέργεια.
Η υδροηλεκτρική, η αιολική και η ηλιακή ενέργεια έχουν πολύ καλές επιδόσεις όσον αφορά τη θνησιμότητα, αν και όχι τόσο καλά όσο η πυρηνική ενέργεια. Η βιομάζα έχει χειρότερες επιδόσεις από το φυσικό αέριο, αλλά ο άνθρακας είναι ο μεγάλος δολοφόνος.
Οι βελτιώσεις στην απόδοση των ανεμογεννητριών και των ηλιακών συλλεκτών δεν πρόκειται να είναι αρκετές για να καλύψουν αυτά τα τεράστια κενά στις επιδόσεις και δεν θα ξεπεράσουν ποτέ το θεμελιώδες ζήτημα της διαλείψεως. Ο ήλιος θα ανατέλλει πάντα το πρωί και θα δύει το βράδυ. Ο άνεμος θα συνεχίσει να αυξάνεται και να μειώνεται απρόβλεπτα.
Η υδροηλεκτρική ενέργεια έχει καλές επιδόσεις σε όλες τις μετρήσεις εκτός από τα χύδην υλικά. Ωστόσο, η υδροηλεκτρική ενέργεια περιορίζεται από τη γεωγραφία, οπότε φαίνεται απίθανο να διαδραματίσει βασικό ρόλο στην κάλυψη των μελλοντικών ενεργειακών μας αναγκών. Η μόνη τεχνολογία που μπορεί να προσφέρει αξιόπιστη, κλιμακούμενη, βιώσιμη ενέργεια με μικρό αποτύπωμα άνθρακα είναι η πυρηνική ενέργεια.
Το μειονέκτημα της πυρηνικής ενέργειας είναι τα απόβλητα. Ωστόσο, οι περισσότερες πηγές ενέργειας έχουν πρόβλημα με τα απόβλητα. Το ζήτημα των αποβλήτων με την πυρηνική ενέργεια είναι σημαντικό, αλλά διαχειρίσιμο μέσω της αποθήκευσης σε δοχεία, της βαθιάς γεωλογικής αποθήκευσης και της ανακύκλωσης καυσίμων.
Αν σας άρεσε αυτό το άρθρο και θα θέλατε να βοηθήσετε να στηρίξετε το συνεχές έργο μου, ο παρακάτω σύνδεσμος είναι μια επιλογή.
Παρακαλώ βοηθήστε να στηρίξετε το έργο μου. 🙏
---Δικτυογραφία :
Renewables are not Sustainable - by David Turver
