Il existe un certain nombre de technologies à faible émission de carbone disponibles pour produire de l'électricité. Mais sont-ils vraiment meilleurs que les combustibles fossiles et l'énergie nucléaire?

Pour répondre à cette question, il faut comparer non seulement les émissions des différentes sources d'énergie, mais aussi avantages pour la santé et les menaces pour les écosystèmes of Énergie verte.

La production d'électricité est responsable de quart des émissions mondiales de gaz à effet de serre, et la demande devrait augmenter les populations mal desservies se connectent au réseau, et l'électronique et les véhicules électriques proliférer. Arrêter le réchauffement climatique nécessitera donc une transformation de la production d'électricité.

Mais il est important d'éviter divers pièges environnementaux dans cette transition, tels que perturber les écosystèmes et la faune ou provoquer pollution de l'air.

Dans un document de recherche, nous avons analysé l'impact de la production d'électricité à partir de sources renouvelables, fission nucléaire centrales électriques et combustibles fossiles, avec et sans CO? capture et stockage (CSC) pour séparer le CO ? et le stocker sous terre. Nous avons pris en compte les effets environnementaux associés à la production, à l'exploitation et au démantèlement des installations, ainsi qu'à la production, au transport et à la combustion des carburants. Nous avons ensuite comparé un scénario de référence à un scénario d'électricité à faible émission de carbone cela empêcherait les températures moyennes mondiales de s'élever de plus de deux degrés Celsius au-dessus des niveaux préindustriels grâce à 2050 - le point Les scientifiques du climat disent qu'ils éviteront les changements climatiques dangereux.

Notre étude confirme catégoriquement que les combustibles fossiles - principalement le charbon - placer un lourd fardeau sur l'environnement et que la plupart des projets d'énergie renouvelable ont moins d'impacts liés à la pollution sur les écosystèmes et la santé humaine. Néanmoins, aucune source d'énergie est sans effets secondaires environnementaux négatifs. La localisation des centrales électriques, la conception des projets et le choix de la technologie sont des questions critiques que les investisseurs et les gouvernements devraient examiner très attentivement.

Brille solaire

Le remplacement des centrales à combustibles fossiles par des sources d'énergie renouvelables, notamment l'énergie solaire, éolienne, hydroélectrique et géothermique, réduirait les divers types de pollution. L'ampleur de la différence de pollution entre les énergies fossiles et certaines énergies renouvelables est étonnante. Par exemple, nous avons constaté que l'ensemble du processus de fabrication, d'installation et d'exploitation des panneaux photovoltaïques entraîne moins de pollution que la seule fourniture de combustible à une centrale alimentée au charbon lorsque l'exploitation minière est incluse.

Qu'en est-il de l'empreinte écologique de la fabrication de systèmes d'énergie renouvelable?

Le photovoltaïque (PV) ressort très bien dans notre analyse. Aujourd'hui, la production de cellules photovoltaïques consomme beaucoup moins d'énergie qu'auparavant. Les émissions de carbone par unité d'électricité photovoltaïque représentent un dixième ou moins des centrales à gaz naturel les plus efficaces. Les problèmes de santé humaine, tels que les maladies respiratoires dues à l'exposition aux particules, représentent environ un dixième de ceux des centrales thermiques au charbon modernes dotées d'équipements antipollution sophistiqués. Des conclusions similaires valent pour la pollution de l'eau et du sol sur les écosystèmes, nous avons trouvé.

Mais les panneaux solaires nécessitent beaucoup plus d'espace pour générer la même quantité d'énergie que les générateurs d'énergie fossile ou nucléaire. Ne devrait-il pas être difficile de couvrir de vastes zones avec des panneaux solaires? Pas nécessairement. La quantité de terre nécessaire pour générer un kilowatt-heure à partir de PV est comparable à celle de l'énergie de charbon, quand la terre associée à l'extraction de charbon est comptabilisée. Et environ la moitié des installations photovoltaïques dans notre scénario futur dans 2050 pourraient être placées sur les toits.

La production de panneaux PV nécessite différents métaux, dont beaucoup sont produits emplacements limités. Certains de ces métaux sont hautement toxiques. Le traitement et le recyclage des déchets, que nous n'avons pas inclus dans notre évaluation, sont donc importants.

PV, bien sûr, ne délivre de l'électricité que lorsque le soleil brille. Cependant, une technologie solaire différente - Concentration de l'énergie solaire thermique, qui concentre la lumière pour produire de la chaleur - peut être une solution viable car elle offre une performance similaire en termes de réduction de la pollution tout en offrant la possibilité de stocker de la chaleur et de générer ainsi de l'électricité le soir. Nous avons supposé que la technologie CSP, qui est actuellement très peu adoptée par rapport à PV, fournirait un quart de l'électricité solaire dans notre scénario de faibles émissions.

Du point de vue des émissions de carbone et de la santé, l'énergie solaire est de loin meilleure que la production d'énergie fossile. Mais les centrales solaires à grande échelle nécessitent de grandes étendues de terre et peuvent avoir un impact négatif sur les espèces locales. 11_jamey_stillings_20121027_bse / flickr, CC BY

Les effets environnementaux de l'hydroélectricité varient considérablement, nous avons trouvé. Certains barrages causent des impacts climatiques importants à travers les émissions de méthane provenant de la décomposition de la biomasse dans les réservoirs. D'autres barrages causer des problèmes écologiques tout aussi graves à travers la destruction de l'habitat. Ils peuvent également bloquer la migration des espèces aquatiques et réduire le débit des sédiments et le transport des nutriments, ce qui affecte les plaines d'inondation et les deltas. D'un autre côté, les réservoirs forment de nouveaux habitats pour les oiseaux et d'autres espèces.

L'hydroélectricité illustre bien l'importance de la sélection du site et de la conception du projet. Certains projets peuvent être économiquement viables mais ne devraient finalement pas être réalisés si la société considère la dégradation de l'environnement qu'ils peuvent causer. Pour d'autres projets, les impacts peuvent être limités par des stratégies d'atténuation telles que flux de courant environnemental ainsi que échelles à poisson, qui fournissent un détour pour les poissons migrateurs autour d'un barrage.

Des leçons similaires valent pour l'énergie éolienne, où la destruction de l'habitat pendant la construction devrait être minimisée et les opérations ajustées afin de réduire collisions avec des rapaces et des chauves-souris. En outre, les ressources en énergie éolienne varient considérablement d'un endroit à l'autre, ce qui milite en faveur du choix d'emplacements où les ressources éoliennes sont plus abondantes.

La bioénergie menace la biodiversité

Biomasse l'énergie, ou la combustion de matériel végétal pour la production d'énergie, joue un rôle central dans la plupart des plans visant à limiter le réchauffement climatique à 2 ° C au-dessus des niveaux préindustriels. Contrairement à PV et au vent, il fournit de l'énergie renouvelable à la demande.

En combinaison avec le CO ? capture et stockage, il peut frotter le carbone de l'atmosphère et placez-le sous terre. Taillis brûlant à rotation courte, tels que saule ainsi que miscanthus, pour produire de l'énergie peut également réduire les émissions nettes de gaz à effet de serre du biopouvoir. De cette façon, les effets sur la santé de la combustion de la biomasse peuvent être réduits.

La production d'électricité à partir de bioénergie, comme les copeaux de bois, a des émissions de carbone et d'autres polluants atmosphériques. Capturer le carbone et le pomper souterrain améliore son empreinte environnementale. Département de foresterie de l'Oregon, CC BY

Pourtant, l'utilisation des terres nécessaires pour faire pousser même ces plantes à croissance rapide éclipse l'utilisation des terres d'autres sources d'énergie. Cela a des implications écologiques importantes. Mesuré en fonction des espèces perdues par kilowatt-heure généré, nous avons constaté que les dommages écologiques de la biomasse sont comparables à ceux du charbon et du gaz.

Ainsi, même si elle permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre, la biomasse devient plus favorable aux écosystèmes seulement lorsqu'elle est utilisée avec capture et stockage du carbone, nous avons conclu.

Les stratégies d'atténuation du changement climatique peuvent fournir une occasion rare de réduire non seulement les émissions de carbone, mais aussi un large éventail de problèmes environnementaux. Cependant, le déploiement de technologies à faible émission de carbone devrait éviter les habitats sensibles afin de réaliser pleinement leurs avantages environnementaux sans entraîner de conséquences imprévues.

Alors que la plupart des gens reconnaissent que le soleil et le vent sont des sources d'énergie à faible émission de carbone, la bioénergie et la capture et le stockage du carbone jouent également un rôle indispensable dans tous les scénarios où les pays réduisent rapidement leurs émissions de carbone. Nos résultats indiquent que nous devons chercher des moyens d'utiliser ces technologies tout en minimisant les dommages aux écosystèmes. Il ne s'agit pas seulement de savoir si nous utilisons de l'énergie propre, mais quelles technologies, où et comment.

A propos de l'auteur

Edgar Hertwich, professeur d'écologie industrielle, Université de Yale; Anders Arvesen, chercheur en énergie et génie des procédés, Université norvégienne des sciences et de la technologie; Sangwon Suh, professeur en écologie industrielle, Université de Californie, Santa Barbara, et Thomas Gibon, Ph.D. Candidat, Université norvégienne des sciences et de la technologie

Cet article a été publié initialement le The Conversation. Lis le article original.

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