一份报告发现,风力发电场和太阳能装置通常位于对气候和健康影响最小的地方。
与燃烧化石燃料发电相比,这些可再生能源排放的二氧化碳和空气污染物更少。但是,美国风最大和阳光最充足的地方——如西南平原和沙漠——并不总是安装风力涡轮机和太阳能电池板在社会和环境效益方面最佳的地点。根据今天发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究,其效益因被替代的能源而异。
新的风能和太阳能装置取代了主要位于印第安纳州和宾夕法尼亚州等东部和中西部州的燃煤电厂,从而减少了最多的二氧化碳和空气污染物。在加利福尼亚州和美国西南部,清洁的燃气电厂更为常见,因此效益要小得多。
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“人们会认为在阳光充足的加利福尼亚州安装下一个太阳能电池板最有意义,因为那里的太阳能资源更好,”位于宾夕法尼亚州匹兹堡的卡内基梅隆大学的环境工程师,该研究的合著者 Inês Lima Azevedo 说。
“但是,如果我们开始考虑通过增加太阳能电池板来替代排放,情况就不同了:在宾夕法尼亚州,一个太阳能电池板将取代老旧且污染严重的燃煤电厂,从而避免更多与这些电厂排放相关的健康和环境损害。”
该团队计算了美国各地数千台风力涡轮机和数百块太阳能电池板的发电能力,并评估了相应的健康和环境效益。研究人员估计,假设每吨二氧化碳排放对环境和人类健康的社会成本为 20 美元,每次空气污染导致的死亡成本为 600 万美元,那么太阳能发电每兆瓦时所产生的综合气候和健康效益,从亚利桑那州的大约 10 美元到一些东北部州的大约 100 美元不等。
社会效益
至于风能,美国整体的健康和环境效益每年达 26 亿美元。研究人员表示,这比美国每年 16 亿美元的风能普及补贴高出 60%。但美国生产税收抵免——诱导风能发展的的主要政策机制——鼓励投资者寻求能源产量最高的地点,而不是社会效益高的地点,Lima Azevedo 说。
因此,美国 34,000 兆瓦的风能容量中有 30% 安装在德克萨斯州和加利福尼亚州,这些地方的社会效益最低,而不到 5% 安装在印第安纳州、俄亥俄州和西弗吉尼亚州,这些地方的风能从替代污染中获得的效益最大。
为了最大限度地提高纳税人的效益,Lima Azevedo 说,政策制定者应该考虑一种补贴方案,鼓励运营商在能够产生最大健康和气候效益的地方建造电厂。她说,最简单的方法是对空气污染物排放源——发电厂——进行定价。
奥地利拉克森堡国际应用系统分析研究所的能源系统分析师 Nebojsa Nakicenovic 说,这些发现“非常有趣”,并且对任何权衡转向更多风能和太阳能的成本和效益的国家都具有相关性。“这项研究清楚地表明,如果安装地点选择得当,那么一些人可能担心的成本实际上会被避免对人类健康和环境造成的损害所抵消,甚至超过。”