Для большинства стран во всем мире получение энергии полностью от ветра, солнца, геотермальной энергии и гидроэнергетики к 2050 году сократит их энергетические потребности и затраты, улучшит качество воздуха и поможет замедлить изменение климата, согласно исследованию в области экологических наук и технологий.
Эти преимущества, по словам авторов, могут быть реализованы за небольшую часть стоимости внедрения технологий, которые удаляют углекислый газ (CO2) из воздуха и улавливают его из стационарных эмиттеров, таких как промышленные дымовые трубы.
«Если вы потратите 1 доллар на улавливание углерода, а не на ветер, воду и солнечную энергию, вы увеличиваете CO2, загрязнение воздуха, потребности в энергии, затраты на энергию, трубопроводы и общие социальные затраты», — сказал ведущий автор исследования Марк Джейкобсон, профессор гражданской и экологической инженерии в Стэнфордской школе устойчивого развития.
Это верно, даже если энергетические системы с нулевым уровнем выбросов питают технологию, развернутую для извлечения углекислого газа, добавил Джейкобсон.
«Использование чистой возобновляемой энергии для прямого улавливания воздуха вместо замены источника CO2 на ископаемом топливе всегда является упущенной выгодой, точно так же, как использование ее для искусственного интеллекта или майнинга биткоинов является упущенной выгодой. Вы не даете возобновляемым источникам заменить ископаемые источники топлива, поскольку вы создаете больший спрос на эти возобновляемые источники», — сказал он.
Сравнение двух крайностей
Джейкобсон и соавторы сравнили ежегодные затраты на энергию, выбросы, воздействие на общественное здравоохранение и социальные расходы, связанные с реализацией любой из двух крайностей во всех секторах в 149 странах в течение следующих 25 лет.
Одна крайность приведет к полному переходу на использование тепла и электроэнергии, вырабатываемой ветровой, солнечной, геотермальной и гидроэнергетикой для всех энергетических потребностей, а также некоторые достижения в области энергоэффективности; сокращение спроса на энергию за счет улучшения общественного транспорта, увеличения цикла и дистанционной работы; и коммерциализации водородных топливных элементов для дальних авиаперевозок и доставки.
В этом случае исследователи предполагают, что водород будет производиться с использованием воды и электроэнергии из возобновляемых источников, а не с ископаемым топливом, что является способом производства большинства водорода сегодня.
Одна крайность предполагает, что страны сохранят свою нынешнюю зависимость от ископаемого топлива с некоторыми возобновляемыми источниками энергии, атомной энергией и биомассой, одновременно повышая энергоэффективность на ту же величину, что и в случае полностью возобновляемой энергии.
Во втором варианте все 149 стран также установят оборудование для улавливания углекислого газа из промышленных дымоходов и будут использовать технологию, известную как синтетическое прямое улавливание углерода из воздуха, для извлечения CO2 из окружающего воздуха.
Сравнивая эти два «нереалистично экстремальных случая», пишут авторы, они вычленяют климатические, медицинские и социальные издержки, связанные с инвестированием денег в улавливание углерода и прямое улавливание воздуха, которые в противном случае могли бы пойти на электрификацию и ветровую, водную и солнечную энергию. Ни один из случаев не рассматривает потенциальные издержки или выгоды от усилий по улучшению улавливания углерода в естественных поглотителях углерода, таких как водно-болотные угодья, леса, почва и океаны.
Преимущества устранения горения
Джейкобсон и соавторы обнаружили, что если 149 исследованных стран успешно ликвидируют ископаемое топливо и сжигание биомассы за счет возобновляемых источников энергии и повышения эффективности к 2050 году, они могут сократить свои потребности в энергии конечного использования более чем на 54%.
Годовые затраты на электроэнергию, заключили авторы, снизятся почти на 60%. Сотни миллионов болезней и 5 миллионов смертей в год, связанных с загрязнением воздуха от энергии — будь то от дровяных кухонных плит и керосиновых ламп или от газовых электростанций — удастся избежать.
«Когда вы добавляете ветряные турбины для замены угольной электростанции, вы устраняете не только CO2, но и загрязнение от угля», — сказал Джейкобсон, который также является старшим научным сотрудником Стэнфордского института окружающей среды.
Широко распространенная электрификация снижает спрос на энергию отчасти потому, что электрические тепловые насосы и транспортные средства более эффективны, чем газовые обогреватели и приборы, обычные кондиционеры и двигатели внутреннего сгорания, сказал Джейкобсон. Другая экономия энергии происходит от устранения энергии, необходимой для добычи, транспортировки и переработки нефти, газа, угля и урана.
«У вас может быть наиболее эффективный способ удаления CO2 из воздуха, но это не меняет эффективности сгорания. Вы сохраняете эту неэффективную энергетическую инфраструктуру прежней", — сказал Джейкобсон.
«Это намного дешевле и эффективнее, чтобы заменить источник ископаемого топлива электричеством или теплом, обеспечиваемым возобновляемым источником».
Климатическая политика, которая способствует расширению возобновляемых источников энергии, а также улавливания углерода и прямого улавливания воздуха для борьбы с выбросами от ископаемого топлива и биомассы, «не делает различий между хорошими и плохими решениями», и любая политика, способствующая улавливанию углерода и прямому улавливанию воздуха, «должна быть оставлена», пишут авторы в исследовании.
Они добавляют: «Единственный способ устранить все газы и частицы, вызывающие загрязнение воздуха и потепление климата, — это устранить сгорание».
Соавторами исследования являются Даннинг Фу, Biomedical Data Science MS; Даниэль Самбор, докторант кафедры гражданской и экологической инженерии; и Андреас Мюльбауэр, Atmosphere/Energy MS, Energy Systems Ph.D. Сейчас Фу является аспирантом Кембриджского университета.
Джози Гартуэйт, Стэнфордский университет
Источник: https://techxplore.com/news/2025-02-carbon-capture-renewables.html
