奥巴马的清洁能源计划意味着用更多天然气对抗全球变暖 [视频]

400 PPM:一个变暖的星球接下来会怎样 大气中温室气体的浓度在数百万年来首次达到这一水平。

加入我们的科学爱好者社区!

本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


 

如果发电厂倒闭,工作岗位也会消失,然后城镇也会消失。这是西弗吉尼亚州纽黑文的担忧,这里是庞大的登山者燃煤发电厂的所在地,它便利地位于煤矿旁边。这就是为什么早在 2009 年,该发电厂的所有者美国电力公司不惜麻烦和花费安装了一个巨型化学装置,以捕获燃烧煤炭产生的 20% 的二氧化碳污染。


关于支持科学新闻

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。


但该实验于 2011 年结束,原因是州政府官员不愿为继续实验付费,并且缺乏任何联邦计划来对排放二氧化碳施加成本。在美国环境保护署 6 月 2 日公布的新清洁能源计划之后,这种情况可能会发生变化。

美国环保署着手回答的问题是,如何在应对气候变化和改善公共健康的同时,为各个州——从几乎所有电力都来自煤炭的西弗吉尼亚州到没有燃煤发电厂的佛蒙特州——提供灵活性,以满足新的二氧化碳污染标准。对所有能源风格问题的回答不是登山者曾经采用的碳捕获和储存,而是主要燃烧更多的天然气。

这是因为新规则侧重于二氧化碳排放率——更具体地说,是指每个州每产生兆瓦时电力所排放的全球变暖污染物的磅数。美国环保署指出了该国大约 1000 家燃煤发电厂在 2012 年排放二氧化碳的速率,然后设定了 2030 年的目标,类似于加利福尼亚州、纽约州、俄勒冈州和华盛顿州已经存在的基于速率的计划。

 

 

这也是过去 40 年来在《清洁空气法》下制定的其他污染标准的工作方式,用于对抗诸如形成烟雾的氮氧化物或导致酸雨的二氧化硫等也来自燃烧煤炭的物质。

新目标从华盛顿州下降 60% 以上(部分基于该州一家大型燃煤发电厂已计划在 2030 年之前退役)到佛蒙特州根本没有目标不等。

 

 

 

20140602提案 清洁能源计划(PDF)

20140602提案 清洁能源计划(文本)

绿山州是如何逃脱监管的?很简单:它没有化石燃料发电厂。相反,它拥有佛蒙特州扬基核电站,该电站每年能够生产近 40 万兆瓦时的无碳电力。目前,核能提供了美国目前产生的70% 的零二氧化碳电力(并且由于佐治亚州和南卡罗来纳州正在建造新的反应堆,它们在此项新的环保署计划下获得了相对较大的减排量。)

但是佛蒙特州扬基核电站遇到了麻烦,它的所有者——公用事业公司 Entergy——计划在今年年底关闭老旧的沸水反应堆。其他老化的核反应堆被迫与新近便宜的天然气竞争,也正在关闭。这将使一些州更难以实现其新目标,并且如果建造燃烧天然气的发电厂,可能会增加二氧化碳污染。因此,美国环保署已将为保持加利福尼亚州、佛罗里达州、威斯康星州和新泽西州的核电站开放所需的补贴视为“合理成本”(高达每兆瓦时 6 美元),因此要求这些核电站避免的污染仍保留在这些州的目标中。

一旦环保署的规则于 2015 年生效——一旦规则生效,诉讼将立即开始,这可能会进一步推迟实施,而政治对手已经发誓要采取立法行动——各州将有多种选择,例如补贴旧的核电站以实现其目标。每个州都将有一个独特的目标(在机构用语中被称为“最佳减排系统”),该目标基于其当前的能源供应组合,并且必须在 2016 年 6 月 30 日之前提交计划以实现该目标。能源效率转向可再生能源(环保署此类系统四个“构建模块”中的其他成员)可能会在大多数州发挥作用,特别是自从这些比率部分基于可再生能源目标(在某些情况下设定在低于 2012 年已经达到的水平,例如在爱荷华州、缅因州、明尼苏达州和南达科他州)。

各州甚至可以联合起来,就像美国东北部的各州(包括佛蒙特州)加入以创建区域温室气体倡议一样,该倡议是一个碳排放交易市场,始于 2009 年,覆盖九个州,允许购买和出售二氧化碳许可证,以满足此类污染的总体上限。

美国环保署署长吉娜·麦卡锡在 6 月 2 日在机构总部的一次会议上宣布这些规则时指出:“如果我们什么都不做,在我们孙辈的一生中,气温可能会上升 10 华氏度,海平面可能会上升 4 英尺。“我们能做的最昂贵的事情就是什么都不做。”

当麦卡锡走出来宣布新的清洁能源计划时,环保署的人们像对待摇滚明星一样对待她,为这历史性的一天欢呼、吹口哨和鼓掌。麦卡锡补充说:“作为额外的好处,我们将削减导致烟雾和烟尘的污染 25%,而如果我们没有这条规则。”“现在这真是一个额外的惊喜。”

这一好处来自于发电厂方面最可能采取的行动:提高利用燃烧煤炭产生的热量来产生蒸汽的效率,这些蒸汽旋转涡轮机以发电(如果您想跟上行话,行业人士称之为“热效率改进”)。

其余的大部分将是继续关闭燃煤发电厂并启动天然气发电机 instead 的趋势,这种转变与大萧条一起,已经帮助美国发电厂的排放量从 2005 年的约 2400 太克二氧化碳减少到 2012 年的约 2000 太克二氧化碳。

简而言之,现有的天然气发电厂将更频繁地运行,并且将建造新的发电厂。燃烧天然气代替煤炭会减少 40% 的二氧化碳排放,这是该计划下假定的二氧化碳减排量的主要部分。

这是有代价的:那些现在更频繁运行的天然气发电厂周围的社区可能会预计更频繁地发生局部高浓度的烟尘和烟雾。

美国环保署还试图预测未来。该机构的“水晶球”预计,到 2030 年,一个国家将从太阳能、风能和地下热能中获得 9% 的电力。拟议规则中写道:“煤炭和天然气仍将是美国发电的两大主要来源,各自提供的发电量将超过预计发电量的 30%。” 因此,到 2030 年,整个 50 个州的电力生产二氧化碳强度将比 2005 年水平下降 30%。

当然,天然气主要成分是甲烷。而且甲烷是一种比二氧化碳更强大的温室气体,这意味着如果发电厂——或向它们供气的管道和油井——发生泄漏,可能不会有太大的气候帮助。

到 2030 年,美国仍将贡献大量的全球变暖污染物。如果该计划得到执行,污染将降至与 1990 年排放量大致相同的水平。这使得美国距离其到 2050 年下降 80% 的目标仍然相差甚远。麦卡锡在 6 月 2 日签署的 645 份厚厚的论文可能是《清洁空气法》的复杂延伸,主要关注州实施、核算、执法和成本与收益,但这仅仅是应对气候变化努力的开始。

大气中的二氧化碳浓度已经达到新高——在四月份和五月份的大部分时间里,北半球的二氧化碳浓度超过了百万分之400,这是我们人类从未呼吸过的浓度。按照目前的趋势,到2016年,400ppm及以上将成为年平均值。德国马克斯·普朗克生物地球化学研究所的生物地球化学家马丁·海曼说:“答案很简单明了:原因是化石燃料燃烧和土地利用变化造成的排放没有减缓。”目前,浓度每年大约上升2ppm。

 

 

清洁能源计划不会大幅减缓这种上升趋势,充其量只能将全球二氧化碳总排放量控制在2%左右。“是的,我们的气候危机是一个全球性问题,需要全球性的解决方案,而且没有我们可以使用的孤注一掷的手段扭转其影响,”麦卡锡说。但至少世界上最大的污染国——中国——如果能削减二氧化碳排放,至少还可以获得额外的好处,即减少随之而来的其他形式的令人窒息的空气污染,这还有一些希望。

美国环保署的清洁能源计划是迈向结束不再作为开放式污水管道的大气漫长道路上的又一步。但是,为了在不加剧全球变暖的情况下燃烧煤炭甚至天然气,无论是在印度还是印第安纳州,都需要进行二氧化碳捕获和储存,就像西弗吉尼亚州芒廷尼尔项目所展示的那样。由于此类碳捕获和储存技术的成本,美国环保署不会走得那么远。

 

© . All rights reserved.