С одной стороны, основными подходами к защите климата являются сокращение выбросов парниковых газов, выделяемых при производстве энергии, а также в потреблении энергии в промышленном и сельскохозяйственном производстве, на транспорте и в частных домашних хозяйствах. К ним относятся, в частности, постепенное прекращение использования ископаемых видов топлива в секторах электричества, отопления и транспорта, а также в промышленности, с тем чтобы избежать связанных с этим выбросов парниковых газов. С другой стороны, речь идет о сохранении и целенаправленном продвижении таких природных компонентов, которые поглощают и связывают углекислый газ (так называемые поглотители углерода, особенно леса). Более низкие температуры и сокращение источников ископаемых источников энергии, которые уменьшают загрязнение воздуха, которое они вызывают, также имеют ряд положительных побочных эффектов на окружающую среду и здоровье.
С точки зрения многих исследователей, последствия глобального потепления уже не могут быть полностью остановлены, но только смягчены и ограничены. Поэтому, параллельно с сокращением выбросов парниковых газов, необходимы меры по адаптации к уже неизбежным последствиям изменения климата (адаптации), например. строительство дамб и готовность к стихийным бедствиям. Следует, однако, отметить, что адаптационные меры особенно успешны в краткосрочной и среднесрочной перспективе, а их долгосрочную эффективность трудно определить, не в последнюю очередь потому, что адаптация к последствиям глобального потепления ограничена.
В дополнение к крупномасштабным мерам и макроэкономической ориентации, а также государственной и международной политике в области защиты климата защита климата также включает в себя образование и поведенческие изменения отдельных лиц, особенно в промышленно развитых странах с относительно высоким потреблением энергии и соответствующими загрязнителями, платящими глобальные выбросы парниковых газов.
Потребление энергии по источнику питания
Для создания долгосрочного смягчения последствий изменения климата требуется замена источников энергии высокой интенсивности выбросов углерода, таких как обычное ископаемое топливо — нефть, уголь и природный газ — с низкоуглеродными источниками энергии.Ископаемые виды топлива обеспечивают человечество подавляющим большинством наших энергетических потребностей и растут. В 2012 году МЭА отметило, что на уголь приходится половина увеличения потребления энергии в предыдущее десятилетие, растущего быстрее, чем все возобновляемые источники энергии. Как гидроэлектричество, так и ядерная энергия вместе обеспечивают большую часть генерируемой низкоуглеродной энергетической фракции глобального общего потребления энергии.
| Тип топлива | Среднее общее потребление энергии в мире | ||
| 1980 | 2004 | 2006 | |
| масло | 4,38 | 5,58 | 5,74 |
| газ | 1,80 | 3,45 | 3,61 |
| Каменный уголь | 2,34 | 3,87 | 4,27 |
| гидроэлектрический | 0,60 | 0,93 | 1,00 |
| Атомная энергия | 0,25 | 0,91 | 0,93 |
| Геотермальная, ветряная, солнечная энергия, древесина |
0.02 | 0,13 | 0,16 |
| Всего | 9,48 | 15,0 | +15,8 |
| Источник: Управление энергетической информации США | |||
| Изменение и использование энергии, по источникам, в единицах (PWh) в этом году. | ||||
|---|---|---|---|---|
| ископаемое | ядерной | Все возобновляемые источники энергии | Всего | |
| 1990 | 83,374 | 6,113 | 13,082 | 102,569 |
| 2000 | 94,493 | 7,857 | 15,337 | 117,687 |
| 2008 | 117,076 | 8,283 | 18,492 | 143,851 |
| Изменение 2000-2008 гг. | 22,583 | 0,426 | 3,155 | 26,164 |
Методы и средства
Оценки часто указывают на то, что выбросы ПГ можно сократить с помощью портфеля низкоуглеродных технологий. В основе большинства предложений лежит сокращение выбросов парниковых газов (ПГ) за счет сокращения потерь энергии и перехода на низкоуглеродные источники энергии. Поскольку стоимость сокращения выбросов парниковых газов в секторе электроэнергетики, по-видимому, ниже, чем в других секторах, например в секторе транспорта, сектор электроэнергетики может обеспечить наибольшее пропорциональное сокращение выбросов углерода в условиях экономически эффективной климатической политики.
Альтернативные источники энергии
Возобновляемая энергия
Как сообщают Международное энергетическое агентство, потоки возобновляемых источников энергии связаны с такими явлениями, как солнечный свет, ветер, дождь, приливы, рост растений и геотермальное тепло.
Возобновляемая энергия получена из природных процессов, которые постоянно пополняются.В его различных формах он происходит непосредственно от солнца или от тепла, выращенного глубоко внутри Земли. В определение включено электричество и тепло, выделяемое из солнечной энергии, ветра, океана, гидроэнергетики, биомассы, геотермальных ресурсов и биотоплива и водорода, полученных из возобновляемых ресурсов.
Проблемы изменения климата и необходимость сокращения выбросов углекислого газа приводят к увеличению роста в отраслях возобновляемой энергетики. Низкоуглеродистая возобновляемая энергия заменяет обычные ископаемые виды топлива в трех основных областях: производство электроэнергии, отопление горячей водой / обогревом и транспортное топливо. В 2011 году доля возобновляемых источников энергии в производстве электроэнергии во всем мире выросла уже четвертый год подряд до 20,2%. Основываясь на отчете REN21 за 2014 год, возобновляемые источники энергии внесли 19% для глобального потребления энергии. Это потребление энергии делится на 9% от сжигаемой биомассы, 4,2% в качестве тепловой энергии (небиомассы), 3,8% гидроэлектроэнергии и 2% в качестве электроэнергии от ветровых, солнечных, геотермальных и биомассовых тепловых электростанций.
Использование возобновляемых источников энергии значительно возросло, чем ожидалось.Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) заявила, что существует несколько принципиальных технологических ограничений для интеграции портфеля технологий использования возобновляемых источников энергии для удовлетворения большей части глобального спроса на энергию. На национальном уровне по меньшей мере 30 стран мира уже имеют возобновляемые источники энергии, способствующие более 20% энергоснабжения.
По состоянию на 2012 год на возобновляемые источники энергии приходится почти половина новой установленной электрической мощности, и расходы продолжают падать.Государственная политика и политическое лидерство помогают «выровнять игровое поле» и стимулировать более широкое признание технологий использования возобновляемых источников энергии. По состоянию на 2011 год 118 стран имеют целевые показатели для своих собственных фьючерсов на возобновляемые источники энергии и приняли широкомасштабную государственную политику в целях содействия использованию возобновляемых источников энергии. Ведущими компаниями в области возобновляемых источников энергии являются BrightSource Energy, First Solar, Gamesa, GE Energy, Goldwind, Sinovel, Suntech, Trina Solar, Vestas и Yingli.
Стимулирование использования 100% возобновляемых источников энергии было вызвано глобальным потеплением и другими экологическими, а также экономическими проблемами.Марк З. Якобсон говорит, что производство к 2020 году новой энергии с использованием энергии ветра, солнечной энергии и гидроэлектроэнергии вполне возможно, а существующие механизмы энергоснабжения могут быть заменены на 2050 год. Препятствия для реализации плана возобновляемых источников энергии, как представляется, являются «прежде всего социальными и политическими, не технологический или экономический ». Якобсон говорит, что затраты на энергию с помощью системы ветра, солнца, воды должны быть похожи на сегодняшние затраты на энергию. Согласно прогнозу Международного энергетического агентства (МЭА) 2011 года, солнечные генераторы электроэнергии могут производить большую часть мировой электроэнергии в течение 50 лет, что значительно снижает вредные выбросы парниковых газов. Критики подхода «100% возобновляемых источников энергии» включают Вацлава Смила и Джеймса Э. Хансена. Смил и Хансен обеспокоены переменным выходом солнечной и ветровой энергии, NIMBYism и отсутствием инфраструктуры.
Экономические аналитики ожидают роста рынка возобновляемых источников энергии (и эффективного использования энергии) после японских ядерных аварий 2011 года. В своем обращении к Союзу в 2012 году президент Барак Обама подтвердил свою приверженность возобновляемым источникам энергии и упомянул о давнем обязательстве Департамента внутренних дел разрешить 10 000 МВт проектов в области возобновляемых источников энергии на общественных землях в 2012 году. В глобальном масштабе существует около 3 млн. Прямых рабочих мест в отраслях возобновляемой энергетики, причем около половины из них приходится на отрасль биотоплива.
Некоторые страны с благоприятной географией, геологией и погодой, хорошо подходящими для экономической эксплуатации возобновляемых источников энергии, уже получают большую часть своей электроэнергии из возобновляемых источников энергии, в том числе из геотермальной энергии в Исландии (100 процентов) и гидроэлектроэнергии в Бразилии (85 процентов ), Австрии (62 процента), Новой Зеландии (65 процентов) и Швеции (54 процента).Генераторы возобновляемых источников энергии распределены во многих странах: энергия ветра обеспечивает значительную долю электроэнергии в некоторых регионах: например, 14 процентов в штате Айова США, 40 процентов в северном немецком штате Шлезвиг-Гольштейн и 20 процентов в Дании. Солнечное водонагревание делает важный и растущий вклад во многих странах, особенно в Китае, где в настоящее время имеется 70 процентов мирового объема (180 ГВт). Во всем мире общие установленные солнечные водонагревательные системы отвечают потребностям в водонагреве более 70 миллионов домашних хозяйств.Использование биомассы для отопления продолжает расти. В Швеции национальное использование энергии биомассы превзошло потребление нефти. Прямое геотермальное отопление также быстро растет. Возобновляемые биотоплива для транспортировки, такие как топливо на основе этанола и биодизельное топливо, способствовали значительному снижению потребления нефти в Соединенных Штатах с 2006 года. 93 миллиарда литров биотоплива, произведенного во всем мире в 2009 году, вытеснили эквивалент примерно 68 миллиардов литров бензина, что составляет около 5 процентов мирового производства бензина.
Атомная энергия
С 2001 года термин «ядерный ренессанс» используется для обозначения возможного оживления атомной энергетики, обусловленного ростом цен на ископаемое топливо и новыми опасениями по поводу ограничения выбросов парниковых газов. Однако в марте 2011 года ядерная катастрофа в Фукусиме в Японии и связанные с ней остановки на других ядерных объектах вызвали вопросы у некоторых комментаторов в отношении будущего ядерной энергетики. Платтс сообщил, что «кризис на атомных электростанциях в Фукусиме в Японии побудил ведущие энергозатратные страны пересмотреть безопасность существующих реакторов и поставить под сомнение скорость и масштаб запланированных расширений во всем мире».
Всемирная ядерная ассоциация сообщила, что производство ядерной энергии в 2012 году было самым низким уровнем с 1999 года. Несколько предыдущих международных исследований и оценок предположили, что в рамках портфеля других низкоуглеродных энергетических технологий ядерная энергетика будет по-прежнему играть роль в сокращении выбросов парниковых газов. По имеющимся оценкам, использование ядерной энергии, по оценкам, предотвратило выбросы в атмосферу 64 гигатонн CO2-эквивалента по состоянию на 2013 год. Общественная озабоченность по поводу ядерной энергетики связана с судьбой отработанного ядерного топлива, ядерными авариями, рисками безопасности, распространением ядерного оружия и АЭС очень дороги. Из этих проблем ядерные аварии и утилизация долгоживущего радиоактивного топлива / «отходов», вероятно, оказали наибольшее общественное воздействие во всем мире. Несмотря на то, что в целом они не знают об этом, обе эти вопиющие общественные проблемы значительно уменьшаются благодаря существующим конструкциям пассивной безопасности, экспериментально доказанным, «стабильным», EBR-II, будущим реакторам с расплавленной солью и использованию обычных и более продвинутых топливных / «отработанная» пиропроцессия, причем последняя рециркуляция или переработка в настоящее время не являются обычным делом, поскольку часто считается, что дешевле использовать одноразовый ядерный топливный цикл во многих странах в зависимости от различных уровней внутренней ценности, предоставляемых обществом в снижении долгоживущие отходы в их стране, причем Франция делает значительную переработку по сравнению с США.
Ядерная энергетика с долей мирового производства электроэнергии на 10,6% по состоянию на 2013 год уступает только гидроэлектроэнергии как крупнейшему источнику низкоуглеродной энергии. Более 400 реакторов генерируют электроэнергию в 31 стране.
Хотя в этом будущем анализе в основном рассматриваются экстраполяции для нынешней реакторной технологии второго поколения, в той же работе также обобщается литература по «FBRs / Fast Breeder Reactors», из которых два находятся в эксплуатации с 2014 года, причем новейшим является BN-800, для эти реакторы заявляют, что «средний выброс ПГ в течение жизненного цикла … аналогичный или ниже, чем [нынешние легководные реакторы] LWRs, и имеет целью потреблять мало или вообще не урановые руды.
В своем отчете за 2014 год IPCC-сравнение источников глобального потепления источников энергии на единицу произведенной электроэнергии, в частности включающих эффекты альбедо, отражает среднюю эмиссионную стоимость, полученную из метаанализа Уорнера и Хейта Йель, для более распространенной неводной световой воды реакторы, эквивалент CO2 эквивалент 12 г CO2-экв / кВтч, что является самым низким воздействием глобального потепления для всех базовых источников энергии, с сопоставимыми источниками базовой нагрузки с низким уровнем выбросов углерода, такими как гидроэнергетика и биомасса, что приводит к значительному усилению глобального потепления 24 и 230 г СО2-экв / кВтч соответственно.
Ядерная энергетика может быть неконкурентоспособной по сравнению с источниками энергии из ископаемого топлива в странах без программы налога на выбросы углерода, и по сравнению с установкой с ископаемым топливом с одинаковой производительностью на атомных электростанциях требуется больше времени для строительства.
В настоящее время ведется исследование ядерного синтеза в виде Международного термоядерного экспериментального реактора. Первоначально считалось, что производство электроэнергии на основе Fusion было легко достижимо, поскольку мощность деления была.Тем не менее, экстремальные требования к непрерывным реакциям и сдерживанию плазмы привели к тому, что прогнозы были продлены на несколько десятилетий. В 2010 году, более чем через 60 лет после первых попыток, коммерческое производство электроэнергии по-прежнему считалось маловероятным до 2050 года. Хотя вместо того, чтобы создавать или экономить гибридные реакторы с гибридным слиянием, можно было бы построить до любой попытки этого более требовательного коммерческого «реактор с чистым реактором» / реактор ДЕМО.
Переключение угля на газовое топливо
Большинство предложений по смягчению последствий подразумевают, а не прямое состояние, возможное сокращение производства глобального топлива. Предлагаются также прямые квоты на глобальное производство ископаемого топлива.
Природный газ выделяет гораздо меньше парниковых газов (т. Е. CO2 и метан-CH4), чем уголь при сжигании на электростанциях, однако появились данные о том, что это преимущество может быть полностью отменено утечкой метана на месторождениях бурения и других точках цепочки поставок.
В исследовании, проведенном Агентством по охране окружающей среды (EPA) и Институтом исследований газа (GRI) в 1997 году, было выяснено, будет ли сокращение выбросов углекислого газа повышенным природным газом (преимущественно метаном) компенсироваться возможным увеличением уровня метана выбросы от таких источников, как утечки и выбросы. В исследовании сделан вывод о том, что сокращение выбросов от увеличения использования природного газа перевешивает негативные последствия увеличения выбросов метана. Более поздние рецензируемые исследования поставили под сомнение результаты этого исследования, когда исследователи из Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA) подтвердили выводы о высокой скорости утечки метана (CH4) из месторождений природного газа.
Исследование, проведенное известным исследователем по исследованию климата Томом Вигли, проведенным в 2011 году, показало, что хотя выбросы углекислого газа (CO2) от сжигания ископаемого топлива могут быть уменьшены за счет использования природного газа, а не угля для производства энергии, он также обнаружил, что дополнительный метан (CH4) от утечки добавляет к радиационному воздействию климатической системы, компенсируя сокращение выбросов CO2, которое сопровождает переход от угля к газу. В исследовании рассматривалась утечка метана из добычи угля; изменения радиационного воздействия из-за изменений в выбросах двуокиси серы и углеродистых аэрозолей; и различия в эффективности производства электроэнергии между выработкой электроэнергии на угле и газе. В целом, эти факторы более чем компенсируют сокращение потепления из-за сокращения выбросов CO2.Когда газ заменяет уголь, дополнительное прогревание до 2050 с предполагаемой скоростью утечки 0% и до 2,140, если скорость утечки достигает 10%. Однако общее влияние на глобальную температуру в течение 21-го века невелико. Petron et al. (2013) и Alvarez et al.(2012) отмечают, что, по оценкам, утечка из газовой инфраструктуры, вероятно, будет недооценена. Эти исследования показывают, что использование природного газа в качестве «чистого» топлива вызывает сомнения. Мета-исследование в 2014 году, посвященное 20-летней технической литературе по природному газу, показывает, что выбросы метана постоянно недооцениваются, но в масштабе 100 лет климатические преимущества переключения угля и газового топлива скорее превышают отрицательные последствия утечки природного газа.
Тепловой насос
Тепловой насос — это устройство, которое обеспечивает тепловую энергию от источника тепла до места назначения, называемого «теплоотвод». Тепловые насосы предназначены для перемещения тепловой энергии, противоположной направлению спонтанного теплового потока, поглощая тепло от холодного пространства и высвобождая его на более теплый.Тепловой насос использует некоторое количество внешней мощности для выполнения работы по передаче энергии от источника тепла к теплоотводу.
В то время как кондиционеры и морозильники знакомы с примерами тепловых насосов, термин «тепловой насос» является более общим и относится ко многим устройствам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), используемым для обогрева помещений или космического охлаждения. Когда тепловой насос используется для обогрева, он использует тот же основной цикл холодильного типа, который используется кондиционером или холодильником, но в противоположном направлении — высвобождение тепла в кондиционированное пространство, а не в окружающую среду. При таком использовании тепловые насосы обычно выделяют тепло из внешнего воздуха кулера или из земли. В режиме обогрева тепловые насосы в три-четыре раза эффективнее в использовании электроэнергии, чем простые электронагреватели сопротивления.
Сделан вывод о том, что тепловые насосы являются единственной технологией, которая может снизить выбросы парниковых газов домашних хозяйств лучше, чем любая другая технология, доступная на рынке. Если доля рынка составляет 30% и (потенциально) чистая электроэнергия, тепловые насосы могут ежегодно сокращать глобальные выбросы CO2 на 8%.Использование наземных источников тепловых насосов может снизить около 60% потребности в первичной энергии и 90% выбросов CO2 в Европе в 2050 году и облегчить обращение с высокими долями возобновляемой энергии. Использование излишней возобновляемой энергии в тепловых насосах считается наиболее эффективным средством хозяйствования для снижения глобального потепления и истощения ископаемого топлива.
При значительном количестве ископаемого топлива, используемого в производстве электроэнергии, требования к электрической сети также генерируют парниковые газы. Без высокой доли низкоуглеродистой электроэнергии внутренний тепловой насос будет производить больше выбросов углерода, чем использование природного газа.
Поэтапное прекращение использования ископаемого топлива: нейтральное углеродное и отрицательное топливо
Ископаемое топливо может быть поэтапно отключено с углеродно-нейтральным и углеродсодержащим трубопроводом и транспортным топливом, созданным с использованием технологий использования газа и газа для жидкостей. Двуокись углерода из дымового газа из ископаемого топлива может использоваться для производства пластиковых пиломатериалов, позволяющих отрицательное восстановление углерода.
Раковины и отрицательные выбросы
Углеродный поглотитель представляет собой природный или искусственный резервуар, который накапливает и хранит некоторое количество углеродсодержащего химического соединения в течение неопределенного периода времени, например, растущий лес. С другой стороны, отрицательная эмиссия углекислого газа — это постоянное удаление углекислого газа из атмосферы. Примерами являются прямой захват воздуха, улучшенные технологии выветривания, такие как хранение его в геологических формациях под землей и биочистом.Эти процессы иногда рассматриваются как вариации поглотителей или смягчения, а иногда и геоинженерии. В сочетании с другими мерами смягчения, поглотители в сочетании с отрицательными выбросами углерода считаются решающими для достижения целевого показателя в 350 ppm.
Исследовательский центр по исследованию климата и экосистемы Антарктики (ACE-CRC) отмечает, что одна треть ежегодных выбросов CO2 в атмосферу поглощается океанами.Однако это также приводит к подкислению океана, что может оказать значительное воздействие на морскую жизнь. Подкисление снижает уровень карбонатных ионов, доступных для кальцификации организмов, чтобы сформировать их раковины. Эти организмы включают виды планктона, которые вносят вклад в основу пищевой сети Южного океана. Однако подкисление может влиять на широкий спектр других физиологических и экологических процессов, таких как дыхание рыбы, развитие личинок и изменение растворимости как питательных веществ, так и токсинов.
Лесовосстановление и облесение
Почти 20 процентов (8 GtCO2 / год) общих выбросов парниковых газов были получены в результате обезлесения в 2007 году. По оценкам, во избежание обезлесения сокращение выбросов CO2 сокращается на 1 тонну СО2 за 1-5 долларов за альтернативные издержки от утраченного сельского хозяйства. Лесовосстановление может сэкономить, по меньшей мере, еще 1 ГтСО2 / год при оценочной стоимости 5-15 долл. США / тCO2. Облесение — это там, где ранее не было леса — такие плантации, по оценкам, должны быть чрезмерно массивными, чтобы самим сократить выбросы.
Утверждается, что передача прав на землю из общественного достояния своим коренным жителям, которые на протяжении тысячелетий держали за сохранение лесов, от которых они зависят, является экономически эффективной стратегией сохранения лесов. Это включает защиту таких прав, которые закреплены в существующих законах, таких как Закон о правах человека в Индии. Утверждается, что передача таких прав в Китае, возможно, самая большая земельная реформа в наше время, увеличила лесной покров. Было показано, что предоставление земельного участка в два или три раза меньше, чем даже государственные парки, особенно в бразильской Амазонке. Исключая людей и даже выселяя жителей из охраняемых районов (так называемое «сохранение крепости»), иногда в результате лоббирования со стороны экологических групп, часто приводит к большей эксплуатации земли, поскольку местные жители затем переходят на работу в добывающие компании, чтобы выжить.
С ростом интенсивного сельского хозяйства и урбанизации наблюдается увеличение количества заброшенных сельскохозяйственных угодий. По некоторым оценкам, на каждые половину гектара первоначального лесопосадочного леса вырубается более 20 гектаров новых вторичных лесов, хотя они не имеют того же биоразнообразия, что и исходные леса и оригинальные леса, на 60% больше углерода чем эти новые вторичные леса. Согласно исследованию в области науки, содействие росту на заброшенных сельскохозяйственных угодьях может компенсировать годы выбросов углекислого газа.
Предотвращение опустынивания
Восстановление пастбищ хранит CO2 из воздуха в растительный материал. Выпас скота, который обычно не оставлял, чтобы блуждать, будет есть траву и свести к минимуму рост травы. Тем не менее, трава, оставленная одна, в конечном итоге будет расти, чтобы покрыть ее собственные растущие почки, не позволяя им фотосинтезировать, а умирающий завод останется на месте. Метод, предложенный для восстановления пастбищ, использует заборы со многими небольшими загонами и перемещением стад из одного паддока в другой через день два, чтобы имитировать естественные зернохранилища и позволять траве расти оптимально. Кроме того, когда часть листового вещества потребляется животным-скотом, соответствующее количество корневого вещества также отбрасывается, так как оно не сможет выдерживать предыдущее количество корневого вещества, и в то время как большая часть потерянного корневого вещества будет гнить и вводить атмосфера, часть углерода поглощается в почву. По оценкам, увеличение содержания углерода в почвах в 3,5 миллиардах гектаров сельскохозяйственных угодий на 1% компенсирует почти 12 лет выбросов CO2. Аллан Савори, как часть целостного управления, утверждает, что, хотя крупные стада часто обвиняют в опустынивании, доисторические земли поддерживали большие или более крупные стада и районы, где стада были удалены в Соединенных Штатах, все еще опустыниваются.
Кроме того, глобальное потепление, вызванное оттаиванием вечной мерзлоты, которое хранит в два раза больше количества углерода, выделяемого в настоящее время в атмосфере, высвобождает мощный парниковый газ, метан, в цикл положительной обратной связи, который, как опасается, приводит к точке опрокидывания, называемой изменение климата.Метод, предложенный для предотвращения такого сценария, состоит в том, чтобы вернуть большие травоядные животные, например, в плейстоценовый парк, где их вытаптывание естественным образом удерживает охладитель почвы, устраняя кусты и удерживая землю под воздействием холодного воздуха.
Улавливание и хранение углерода
Улавливание и хранение углерода (УХУ) представляет собой метод смягчения последствий изменения климата путем улавливания углекислого газа (СО2) из крупных точечных источников, таких как электростанции, и последующего их безопасного хранения, вместо того, чтобы выпускать его в атмосферу. По оценкам МГЭИК, затраты на прекращение глобального потепления удвоятся без CCS. Международное энергетическое агентство говорит, что CCS является «самой важной единственной новой технологией экономии CO2» в производстве электроэнергии и промышленности. Хотя это требует до 40% больше энергии для запуска угольной электростанции CCS, чем на регулярной угольной установке, CCS может потенциально захватить около 90% всего углерода, выделяемого заводом. Норвежское газовое месторождение Слейпнер, начиная с 1996 года, хранит почти миллион тонн CO2 в год, чтобы избежать штрафов за добычу природного газа с необычно высоким уровнем CO2. По состоянию на конец 2011 года общая планируемая емкость хранения CO2 по всем 14 проектам, находящимся в эксплуатации или строящихся, составляет более 33 миллионов тонн в год. Это в целом эквивалентно предотвращению попадания в атмосферу более шести миллионов автомобилей каждый год. Согласно анализу Sierra Club, американский угольный проект Kemper, который должен быть подключен к сети в 2017 году, является самой дорогой электростанцией, когда-либо созданной для ватт электроэнергии, которые она будет генерировать.
Усовершенствованное выветривание
Улучшенное выветривание — это удаление углерода из воздуха в землю, что увеличивает цикл естественного углерода, когда углерод минерализуется в породе. Проект CarbFix сочетается с улавливанием и хранением углерода на электростанциях, чтобы превратить углекислый газ в камень за относительно короткий период в два года, обращаясь к общей проблеме утечки в проектах CCS. В то время как в этом проекте использовались базальтовые породы, оливин также показал свою перспективу.
Geoengineering
Геоинженерия рассматривается Оливье Стерком как альтернатива смягчению последствий и адаптации, но Гернот Вагнер — совершенно отдельный ответ на изменение климата. В литературной оценке Barker et al. (2007) описал геоинженерию как тип политики смягчения.IPCC (2007) пришел к выводу, что варианты геоинжиниринга, такие как оплодотворение океана для удаления СО2 из атмосферы, по-прежнему в значительной степени недоказаны. Было судимо, что надежные сметы расходов на геоинженерию еще не опубликованы.
В главе 28 доклада Национальной академии наук «Последствия воздействия парниковых газов: смягчение последствий, адаптация и научная база» (1992) определили геоинженерию как «варианты, которые потребуют крупномасштабной разработки нашей среды для борьбы или противодействия последствиям изменения в химическом составе атмосферы ». Они оценили ряд вариантов, чтобы попытаться дать предварительные ответы на два вопроса: могут ли эти варианты работать и могут ли они выполняться с разумной стоимостью. Они также стремились поощрять обсуждение третьего вопроса — какие могут быть неблагоприятные побочные эффекты. Были рассмотрены следующие типы вариантов: восстановление лесов, увеличение поглощения океана двуокисью углерода (поглощение углерода) и отбор некоторых солнечных лучей. NAS также утверждал, что «Конструирование контрмер необходимо оценивать, но не следует реализовывать без широкого понимания прямых эффектов и потенциальных побочных эффектов, этических проблем и рисков». В июле 2011 года в докладе Управления подотчетности правительства Соединенных Штатов по геоинженерии было установлено, что «технологии лимитного машиностроения теперь не дают жизнеспособного ответа на глобальное изменение климата».
Удаление двуокиси углерода
Устранение двуокиси углерода было предложено как способ уменьшения количества радиационного воздействия. Разрабатываются различные способы искусственного захвата и хранения углерода, а также улучшения процессов естественного секвестрования. Основным природным процессом является фотосинтез растениями и одноклеточными организмами (см. Биосеквестрация). Искусственные процессы различаются, и были высказаны опасения относительно долгосрочных эффектов некоторых из этих процессов.
Примечательно, что наличие дешевой энергии и соответствующих участков для геологического хранения углерода может сделать коммерческий выброс углекислого газа эффективным. Однако, как правило, ожидается, что улавливание углекислого газа может быть неэкономичным по сравнению с улавливанием и хранением углерода из основных источников, в частности электростанций, работающих на ископаемом топливе, нефтеперерабатывающих заводов и т. Д. Как и в случае проекта Кемпера в США с углеродом затраты на производство энергии значительно возрастут. Однако захваченный CO2 можно использовать для выталкивания нефти из нефтяных месторождений, как это делали планы Statoil и Shell. CO2 можно также использовать в коммерческих теплицах, давая возможность начать технологию.Были предприняты некоторые попытки использовать водоросли для сбора дымовых газов, в частности, GreenFuel Technologies Corporation, которые сейчас прекратили свою деятельность.
Управление солнечной радиацией
Основная цель управления солнечной радиацией — отражать солнечный свет и тем самым уменьшать глобальное потепление. Способность стратосферных сульфатных аэрозолей создавать глобальный эффект затемнения сделала их возможными кандидатами для использования в проектах климатической инженерии.
Парниковые газы, не содержащие CO2
CO2 не является единственным ПГ, имеющим отношение к смягчению последствий, и правительства действовали для регулирования выбросов других ПГ, выделяемых в результате деятельности человека (антропогенные парниковые газы). Пределы выбросов, согласованные большинством развитых стран согласно Киотскому протоколу, регулируют выбросы почти всех антропогенных парниковых газов. Эти газы представляют собой CO2, метан (CH4), закись азота (N2O), гидрофторуглероды (HFC), перфторуглероды (PFC) и гексафторид серы (SF6).
Стабилизация атмосферных концентраций различных антропогенных ПГ требует понимания их различных физических свойств. Стабилизация зависит как от того, как быстро добавляются парниковые газы в атмосферу и насколько быстро они удаляются. Скорость удаления измеряется временем жизни атмосферы рассматриваемого ПГ (см. Статью основного ПГ для списка). Здесь время жизни определяется как время, необходимое для того, чтобы данное возмущение ПГ в атмосфере уменьшилось до 37% от его первоначального количества. Метан имеет относительно короткий атмосферный срок службы около 12 лет, а срок службы N2O составляет около 110 лет. Для метана снижение на 30% ниже уровней текущей эмиссии приведет к стабилизации его концентрации в атмосфере, тогда как для N2O потребуется сокращение выбросов более чем на 50%.
Метан является значительно более мощным парниковым газом, чем углекислый газ, в количестве тепла, которое он может улавливать, особенно в краткосрочной перспективе.Сжигание одной молекулы метана образует одну молекулу двуокиси углерода, что указывает на отсутствие чистой выгоды при использовании газа в качестве источника топлива.Сокращение количества метана, образующегося в первую очередь и отхода от использования газа в качестве источника топлива, будет иметь более благоприятное воздействие, равно как и другие подходы к продуктивному использованию метана, пропавшего в противном случае. Что касается профилактики, в Австралии разрабатываются вакцины для сокращения значительного вклада глобального потепления от метана, выделяемого скотом путем метеоризма и отрыжка.
Другим физическим свойством антропогенных парниковых газов, имеющих отношение к смягчению, являются различные возможности газов для улавливания тепла (в виде инфракрасного излучения). Некоторые газы более эффективны при улавливании тепла, чем другие, например, SF6 в 22 200 раз эффективнее парникового газа, чем CO2 на килограмм.Мерой для этого физического свойства является потенциал глобального потепления (GWP) и используется в Киотском протоколе.
Хотя Монреальский протокол не был разработан для этой цели, он, вероятно, воспользовался усилиями по смягчению последствий изменения климата. Монреальский протокол является международным договором, который успешно сократил выбросы озоноразрушающих веществ (например, ХФУ), которые также являются парниковыми газами.