化石燃料淘汰

化石燃料淘汰(Fossil fuel phase-out)是指停止使用化石燃料,通过运行化石燃料发电厂的退役,防止建造新的燃料,以及使用替代能源来取代化石燃料的作用。

化石燃料逐步淘汰的目的是减少使用化石燃料造成的负面外部因素。 负外部性指的是某项活动对未选择招致的人的成本。 化石燃料使用的直接负外部性是空气污染,间接负外部性是采矿事故,这是由于化石燃料的开采造成的。 化石燃料燃烧有助于气候变化,因为它会释放温室气体。
化石燃料

煤炭

1980年至2012年煤炭消费前五大煤炭消费趋势(美国环境影响评估)

2016年,燃煤发电厂在美国提供了30%的电力消耗。这是犹他州Helper附近的城堡门厂。
根据国际能源机构的数据,煤炭是最大的能源之一,2014年世界一次能源供应量占28.6%(相当于3,917万吨)。 2014年煤炭燃烧占二氧化碳排放量14,863百万吨,相当于燃烧产生的化石燃料排放量的45.9%(不包括非能源排放)。

为了减少碳排放,从而可能阻止极端气候变化,一些人呼吁逐步淘汰煤炭。 气候学家James E. Hansen说:“我们现在需要暂停煤炭……在未来二十年内逐步淘汰现有的工厂。” 根据2017年发表在“科学”杂志上的一项研究,如果认真考虑商定的2°C目标,那么大约在2030年全球将逐步淘汰煤炭。

到目前为止,一些国家在21世纪减少了煤炭消耗,最大的减少是在美国(煤炭消费量在2000 – 2012年期间每年减少1.76亿吨),加拿大(每年减少2100万吨) )和西班牙(每年2000万吨)。 其他国家同期增加了煤炭消费量,其中中国(2000 – 2012年期间每年增加22.63亿吨),印度(每年增加3.67亿吨)和韩国(每年5900万吨) )。 在全球范围内,2000 – 2012年期间煤炭消费量增长了60%。 据报道,截至2012年,全球计划新建1200座燃煤电厂,其中大部分位于中国和印度。 在2011 – 2013年期间,经合组织西欧国家集团增加了煤炭的使用,主要归因于煤炭的低成本和西欧进口天然气的高价格。 然而,2013年或2014年中国的煤炭消费量已经达到顶峰,这取决于所使用的数据,并且2015年下降了3.6%,尽管GDP增长率为6.9%。 全球煤炭消费量在2014年达到顶峰,并在2015年和2016年下降。

根据“科学美国人”的报告,平均每年的煤电厂排放的辐射量是相对大小的核电站的一倍,以粉煤灰的形式排放。

国际能源机构的“煤炭咨询委员会”等人认为,如果没有足够和负担得起的能源供应,就不可能实现长期的全球经济增长,煤炭不应该逐步淘汰,这将需要煤炭等化石燃料的持续大量贡献。 从这个角度来看,洁净煤技术可以减少与低排放未来相适应的温室气体排放。 一些环保主义者和气候学家支持逐步淘汰并批评清洁煤不是解决气候变化问题的办法。 企业家促进改进法规和现代化技术。 有时煤被天然气取代,天然气具有较低的碳排放并产生较少的污染物。 然而,天然气也是化石燃料,因此从煤炭到天然气的转换不会导致化石燃料逐步淘汰。

截至2018年9月,28个国家政府,18个地方政府和28个组织成为了过去的煤炭联盟的成员,每个联盟都宣布推进从有条不紊的煤炭发电过渡。


油被精炼成燃料油,柴油和汽油。 精炼产品主要用于传统汽车,卡车,火车,飞机和轮船的运输。 流行的替代品是人力运输,公共交通,电动汽车和生物燃料。

天然气
虽然天然气的碳强度约为煤的一半,但它也是美国单一最大的大气甲烷来源。 它被许多人视为替代煤炭的临时“桥梁燃料”,但又被可再生能源取代。 然而,这种“桥式燃料”可能会显着延长化石燃料的使用,因为平均植物寿命为35年。 自1971年以来,天然气消耗量增加了两倍,到2015年,它的用电量却是煤炭的一半。 由于预计到2040年天然气的消耗量将再增加10%,因此未来的淘汰可能会持续很多年。

基础
逐步淘汰化石燃料的基础主要包括可再生能源的预计较低成本,但避免健康风险和减缓全球变暖也是重要的考虑因素。

健康
他使用计算机建模开发了20多年,Mark Z. Jacobson发现碳质燃料烟尘排放(导致呼吸道疾病,心脏病和哮喘)每年导致150万人过早死亡,大部分发生在发展中国家。非化石燃料木材和动物粪便用于烹饪。 雅各布森还表示,柴油发动机,燃煤发电厂和燃烧木材的煤烟是“比以前认为的更大的全球变暖原因,也是北极海冰快速融化的主要原因”。

2011年,出现了新的证据表明传统能源存在相当大的风险,需要对能源技术组合进行重大改变:

全球的几起采矿悲剧突显了煤炭供应链的人为损失。 针对空气有毒物质,煤灰和污水排放的新EPA计划突出了煤炭对环境的影响以及使用控制技术解决这些问题的成本。 在天然气勘探中使用水力压裂技术正受到严格​​审查,有地下水污染和温室气体排放的证据。 对燃煤电厂大量用水的担忧日益增加,特别是在面临缺水的国家。

全球变暖减缓
2008年,詹姆斯汉森和其他九位科学家发表了一篇期刊文章,题为“目标大气二氧化碳:人类应该在哪里瞄准?” 这要求到2030年完全淘汰煤电。

最近,汉森表示,持续反对核电威胁着人类避免危险气候变化的能力。 与其他气候变化专家共同撰写的这封信宣称“如果我们继续留在当前的道路上,”他说,“这些是我们将留给孩子的后果。避免这种情况的最佳候选人是核电。这是现在就准备好了。我们需要利用它。“ “继续反对核电威胁着人类避免危险气候变化的能力。”

同样在2008年,Pushker Kharecha和James Hansen发表了一份同行评审的科学研究,分析了煤析出对大气二氧化碳(CO2)水平的影响。 他们的基线减缓情景是到2050年逐步淘汰全球煤炭排放量。作者描述的情景如下:

第二种方案,标记为煤炭淘汰,旨在估计发达国家到2012年冻结煤炭二氧化碳排放量的情况,十年后发展中国家同样停止煤炭排放量的增加。 在2025年至2050年之间,假设发达国家和发展中国家都将线性淘汰煤炭使用中的二氧化碳排放量。 因此,在煤炭淘汰中,煤炭的全球二氧化碳排放量每年增加2%,直至2012年,2013年至2022年间煤炭排放量每年增长1%,2023年至2025年煤炭排放量持平,最终线性减少至零二氧化碳排放量2050年的煤炭排放量。这些税率是指排放到大气中的排放量,并且不会限制煤炭的消耗量,前提是二氧化碳被捕获和封存。 假设石油和天然气排放与BAU [照常营业]情景相同。

Kharecha和Hansen还考虑了其​​他三种缓解方案,所有这些方案都具有相同的煤炭淘汰时间表,但每种方案都对石油和天然气储量的大小以及它们耗尽的速度做出了不同的假设。 根据“常规业务”情景,2100年大气中二氧化碳峰值为百万分之563(ppm)。在四次煤炭淘汰情景中,大气二氧化碳在2045至2060年间达到422-446 ppm,之后下降。 该研究的主要意义如下:逐步淘汰煤炭排放是减轻人类引起的全球变暖的最重要的补救措施; 应采取措施限制或延长常规石油和天然气的使用; 未来使用非常规化石燃料(如甲烷水合物和沥青砂)需要严格的基于排放的限制。

其他
可再生能源的冲动可以通过建设新的发电厂和制造他们需要的设备来创造就业机会,如德国和风电行业的情况所示。

关于化石燃料逐步淘汰的研究
在绿色和平组织和EREC的能源(R)演变情景中,世界将在2090年之前消除所有化石燃料的使用。

2015年12月,绿色和平组织和欧洲气候行动网络发布了一份报告,强调了在整个欧洲积极淘汰燃煤发电的必要性。 他们的分析来自280个煤电厂的数据库,其中包括欧盟官方注册机构的排放数据。

Oil Change International在2016年9月的一份报告中得出结论认为,在目前正在运行的矿山和油田中,煤炭,石油和天然气中的碳排放,假设这些碳排放已达到其工作寿命的终点,将使世界超越2 2015巴黎协议中包含的°C限制,甚至远离1.5°C目标。 该报告指出,“最强大的气候政策杠杆之一也是最简单的:停止挖掘更多的化石燃料”。:5

2016年10月,海外发展研究所(ODI)和其他11个非政府组织发布了一份关于在相当一部分人口无法获得电力的国家建设新的燃煤电厂的影响的报告。 该报告的结论是,总体而言,建设燃煤发电厂对穷人的帮助并不大,可能使他们更穷。 此外,风能和太阳能发电开始在成本上挑战煤炭。

2018年Nature Energy的一项研究表明,欧洲的10个国家可以完全淘汰现有基础设施的燃煤发电,而美国和俄罗斯可以淘汰至少30%。

化石燃料逐步淘汰的挑战
逐步淘汰化石燃料涉及许多挑战,其中之一就是目前世界对它们的依赖。 2014年,化石燃料占世界一次能源消耗量的81.1%,约为11,109立方米。 这个数字由4,287 Mtoe油耗组成; 煤炭消耗量3,918 Mtoe,天然气消耗量2,904 Mtoe。

化石燃料淘汰可能导致电价上涨,因为用替代能源取代其在电力组合中的份额需要新的投资。 提高电价的另一个原因是需要输入全国无法生产的电力。

逐步淘汰化石燃料的另一个影响是就业。 就化石燃料行业的就业而言,逐步淘汰在逻辑上是不受欢迎的,因此,业内人士通常会反对任何使其行业受到审查的措施。 Endre Tvinnereim和Elisabeth Ivarsflaten研究了化石燃料行业就业与气候变化政策支持之间的关系。 他们提出,化石燃料行业流离失所钻井就业的一个机会可能是地热能源行业。 这是他们得出结论的结果:化石燃料行业的人和公司可能会反对危及其就业的措施,除非他们有其他更强有力的选择。 这可以推断为政治利益,可以推动逐步淘汰化石燃料倡议。 一个例子是美国国会议员的投票如何与各自州的化石燃料行业的优势相关。

逐步淘汰煤炭的立法和举措
2015年6月8日,一些报纸刊登了一篇文章写道,七国集团(或七国集团,包括加拿大,法国,德国,意大利,日本,英国和美国)的领导人同意逐步淘汰化石到2100年燃料使用,作为将全球温度升高控制在2°C以下的努力的一部分。 这是作为同年12月在巴黎举行的联合国气候变化会议(又称COP 21)的前奏。

舆论

民意调查

意见研究
2007年10月,民间社会研究所公布了由Opinion Research Corporation对1,003名美国公民进行的民意调查结果。

该调查的作者报告说:“75%的美国人 – 包括65%的共和党人,83%的民主党人和76%的独立人士 – 将’支持在美国停止使用新的燃煤发电厂五年,如果那里的话加大了对清洁,安全的可再生能源(如风能和太阳能)的投资,并提高了家庭能效标准。 女性(80%)比男性(70%)更有可能支持这一观点。大学毕业生(78%)的支持率也高于未从高中毕业的女性(68%)。

该调查提出的确切问题如下:超过一半的发电厂发电来自煤炭。 专家表示,发电厂造成约40%的美国二氧化碳污染与全球变暖有关。 计划在未来几年内建造150多座新的燃煤发电厂。 如果加大对风能和太阳能等清洁,安全和可再生能源的投资并改善家庭能效标准,您是否会支持在美国暂停新的燃煤电厂五年? 你肯定会说是的,可能是的,可能没有,绝对没有,或者不知道。

结果如下:

30%“肯定是的”
45%“可能是的”
13%“可能没有”
8%“肯定没有”
4%“不知道”

盖洛普
2013年,盖洛普组织确定,41%的美国人希望减少对煤炭能源的重视,而31%的人希望获得更多煤炭能源。 大多数人希望更多地强调太阳能(76%),风能(71%)和天然气(65%)。

ABC新闻/华盛顿邮报
2009年美国广播公司/华盛顿邮报的一项民意调查发现,52%的美国人更倾向于采煤(33%的人强烈反对),45%反对(27%强烈反对)。 最受支持的是风能和太阳能,受到91%的青睐(79%受到强烈青睐)。

清洁号召行动
2007年10月,由Citizens Lead for Energy Action Now(CLEAN)领导的15个小组呼吁对新的燃煤发电厂进行为期五年的暂停,对于吸收碳的工厂也不例外。 这些团体包括Save Our Cumberland Mountains(田纳西州); 俄亥俄谷环境委员会(西弗吉尼亚州); Cook Inlet Keeper(阿拉斯加州); 山脉的基督徒(西弗吉尼亚州); Coal River Mountain Watch(西弗吉尼亚州); 肯塔基人为英联邦(肯塔基州); 民间社会研究所(马萨诸塞州) Clean Power Now(马萨诸塞州); 土着环境网络(明尼苏达州); 城堡山联盟(阿拉斯加州); 公民行动联盟(印第安纳州); 阿巴拉契亚经济与环境中心(西弗吉尼亚州); 阿巴拉契亚之声(NC); 和罗德岛风力联盟(罗德岛州)。

环境保护基金
总部位于美国的环境保护基金会(EDF)已采取立场支持天然气生产和水力压裂,同时迫切要求对天然气钻井进行更严格的环境控制,以此作为替代煤炭的可行方式。 该组织与石油工业共同资助了天然气生产对环境影响的研究。 该组织将天然气视为快速替代煤炭的一种方式,并且天然气及时将被可再生能源所取代。 该政策受到一些环保主义者的批评。 EDF律师和博客Mark Brownstein回答说:

支持暂停煤炭的其他团体
1Sky
合作社美国
能源行动联盟
堪萨斯塞拉俱乐部
现在能源行动负责人(CLEAN)
雨林行动网络
崛起的潮澳大利亚
塞拉俱乐部
SixDegrees.org
一步一步! 2007年

股东决议支持暂停煤炭
社会投资管理公司Trillium Asset Management在2007-2008股东决议季向美国银行提交了“暂停煤炭融资”决议。 决议结论如下:
决议:股东要求BOA董事会修改其温室气体排放政策,以暂停所有融资,投资和进一步参与支持MTR煤矿开采或建设新的燃煤二氧化碳发电厂的活动。

支持暂停煤炭的地方政府
2008年1月,黑鹰县(爱荷华州)卫生委员会建议该州暂停新的燃煤发电厂,直至颁布更严格的空气污染标准。

替代能源
替代能源是指可替代化石燃料作用的任何能源。 可再生能源或可再生能源利用的能源是替代能源。 然而,替代能源也可以指不可再生能源,如核能。 替代能源之间是:太阳能,水电,海洋能,风能,地热能,生物燃料,乙醇和氢。

在逐步淘汰化石燃料时,能源效率是替代能源的补充。

再生能源
可再生能源是来自资源的能源,这些资源是自然补充的,如阳光,风,雨,潮汐,波浪和地热。 截至2014年,全球最终能源消耗的19%来自可再生资源,其中9%的能源来自传统生物质,主要用于供热,1%来自生物燃料,4%来自水电,4%来自生物质,地热或太阳能。 受欢迎的可再生能源(风能,太阳能,地热能和生物质能)占1.4%,而且增长迅速。 虽然可再生能源供应正在增长并且在一些地区取代了煤炭,但预计2021年燃煤量将与2014年相同。

水电
2015年,水力发电产生了全球总电力的16.6%和所有可再生电力的70%。 在欧洲和北美,大型水库淹没的土地周围的环境问题在20世纪90年代结束了30年的大坝建设。 从那时起,中国,巴西和印度等国家继续建造大型水坝和水库。 河流水电和小水电已成为传统水坝的常用替代方案,可能会在环境敏感地区形成水库。

风力
风电场是一组风力涡轮机,位于用于产生电力的相同位置。 大型风力发电场可以由数百个单独的风力涡轮机组成,并且覆盖数百平方英里的扩展区域,但是涡轮机之间的陆地可以用于农业或其他目的。 风电场也可能位于海上。

自2005年以来,风力发电量急剧增长,到2015年,全球能源消耗量仅占全球能源消耗的1%

许多最大的陆上运营风电场位于美国和中国。 中国的甘肃风电场安装了超过5,000兆瓦,到2020年目标为20,000兆瓦。中国还有其他几个类似规模的“风电基地”。 美国加利福尼亚州的阿尔塔风能中心是中国境外最大的陆上风电场,发电能力为1020兆瓦。 截至2012年2月,英国的Walney风电场是世界上最大的海上风电场,功率为367兆瓦,其次是英国的Thanet海上风电项目(300兆瓦)。 截至2012年2月,罗马尼亚的Fântânele-Cogealac风电场是欧洲最大的600兆瓦陆上风电场。

正在建设的许多大型风电场包括Sinus Holding风电场(700 MW),Anholt海上风电场(400 MW),BARD Offshore 1(400 MW),Clyde风电场(350 MW),Greater Gabbard风电场( 500兆瓦),Lincs风电场(270兆瓦),伦敦阵列(1000兆瓦),下蛇河风电项目(343兆瓦),麦克阿瑟风电场(420兆瓦),牧羊人平风电场(845兆瓦)和谢林汉姆浅滩( 317兆瓦)。

丹麦的风力发电量相当于2015年总用电量的42.1%,然而,用于供暖的风力较小。

太阳能
到2020年,太阳能对全球最终能源消耗的贡献将超过1%。

太阳能光伏发电
太阳能光伏电池将太阳光转化为电能,并建造了许多太阳能光伏电站。 在过去十年中,这些台站的规模逐渐增加,新的容量记录频繁。

截至2013年1月,全球最大的单个光伏发电厂是阿瓜卡连特太阳能项目(亚利桑那州,连接超过247兆瓦 – 增加至397兆瓦),格尔木太阳能园区(中国,200兆瓦),梅斯基特太阳能项目(亚利桑那州,150兆瓦),Neuhardenberg太阳能园区(德国,145兆瓦),Templin太阳能园区(德国,128兆瓦),Toul-Rosières太阳能园区(法国,115兆瓦)和Perovo太阳能园区(乌克兰,100兆瓦) 。 Charanka太阳能公园是一个太阳能发电站的集合,据报道,2012年4月在一个2000公顷的土地上完成了214兆瓦的太阳能发电站。 它是古吉拉特邦太阳能公园的一部分,古吉拉特邦是位于印度古吉拉特邦各个地区的一组太阳能发电场,总容量为702兆瓦。 格尔木共有570兆瓦的太阳能园区,预计2012年将达到500兆瓦。

许多大型工厂正在建设中。 Desert Sunlight Solar Farm是一家位于加利福尼亚州里弗赛德县的550兆瓦太阳能发电厂,将使用First Solar生产的薄膜太阳能光伏组件。 Topaz Solar Farm是一座550兆瓦的光伏发电厂,位于加利福尼亚州的圣路易斯奥比斯波县。 Blythe太阳能发电项目是加利福尼亚州里弗赛德县正在建设的500兆瓦光伏电站。 阿瓜卡连特太阳能项目是一个290兆瓦的光伏太阳能发电设施,正在亚利桑那州的尤马县建造。 加利福尼亚谷太阳能牧场(CVSR)是一个250兆瓦(MW)的太阳能光伏发电厂,由SunPower在加利福尼亚山谷东北部的Carrizo平原建造。 230兆瓦的羚羊谷太阳能牧场是First Solar光伏项目,正在西莫哈韦沙漠的羚羊谷地区建设,预计将于2013年完工。

这些工厂中的许多都与农业相结合,有些使用创新的跟踪系统,这些跟踪系统遵循太阳在天空中的日常路径,比传统的固定式系统产生更多的电力。 太阳能发电厂在运行期间没有燃料成本或排放。

集中太阳能
聚光太阳能(CSP)系统使用透镜或镜子和跟踪系统将大面积的太阳光聚焦成小光束。 然后将集中的热量用作传统发电厂的热源。 存在各种浓缩技术; 最发达的是抛物槽,聚光线性菲涅耳反射器,斯特林盘和太阳能塔。 各种技术用于跟踪太阳并聚焦光线。 在所有这些系统中,工作流体被聚集的太阳光加热,然后用于发电或储能。

生物燃料
来自植物材料的液体燃料形式的生物燃料正在进入市场。 然而,目前供应的许多生物燃料因其对自然环境,粮食安全和土地使用的不利影响而受到批评。

生物质能
生物质是来自生物或最近生物的生物材料,通常指植物或植物衍生材料。 作为可再生能源,生物质可以直接使用,也可以间接使用一次,也可以转化为其他类型的能源产品,如生物燃料。 生物质可以通过三种方式转化为能量:热转化,化学转化和生化转化。

使用生物质作为燃料产生的空气污染形式包括一氧化碳,二氧化碳,氮氧化物(氮氧化物),挥发性有机化合物(挥发性有机化合物),颗粒物和其他污染物,其浓度高于传统燃料来源,如煤或天然气。有些情况(如室内取暖和烹饪)。 如野火或直接加热应用中所见,利用木材生物质作为燃料还可以产生比露天燃烧更少的颗粒和其他污染物。 黑碳 – 由化石燃料,生物燃料和生物质燃烧产生的污染物 – 可能是导致全球变暖的第二大因素。:56-57 2009年,瑞典研究了定期覆盖南亚大片地区的巨大棕色烟雾。它主要由生物质燃烧产生,在较小程度上由化石燃料燃烧产生。 丹麦增加了生物质和垃圾的使用,并减少了煤炭的使用。

核能
2014年政府间气候变化专门委员会报告将核能确定为能够提供不到5%生命周期温室气体煤电排放的电力技术。 按国家列出的核电列表中有60多个核反应堆正在建设中,中国领先于23个。在全球范围内,近年来关闭的核电反应堆已经关闭,但总容量有所增加。 中国已表明计划到2030年将核电发电量翻一番。印度还计划大幅增加核电。

一些国家已颁布法律,停止建造新的核电站。 一些欧洲国家已经就核淘汰问题进行了辩论,其他国家则完全关闭了一些反应堆。 三次核事故影响了核电的放缓:1979年美国三里岛事故,1986年苏联切尔诺贝利灾难以及2011年日本福岛核灾难。 继2011年3月福岛核灾难之后,德国已经永久关闭其17座反应堆中的8座,并承诺在2022年底之前关闭其余的反应堆。意大利以压倒性优势投票决定保持其国家无核化。 瑞士和西班牙已禁止建造新反应堆。 日本首相呼吁大幅减少日本对核电的依赖。 台湾总统也这样做了。 自2012年12月起,日本新任首相ShinzōAbe宣布计划重启54座日本核电站中的部分核电站并继续建设一些核反应堆。

截至2016年,澳大利亚,奥地利,丹麦,希腊,马来西亚,新西兰和挪威等国家没有核电站,仍然反对核电。 德国,意大利,西班牙和瑞士正在逐步淘汰其核电。

能源效率
远离化石燃料不仅需要改变能源的供应方式,还需要改变其使用方式,减少交付各种商品或服务所需的能源数量至关重要。 能源方程的需求方面的改进机会与供应方面的机会一样丰富多样,并且通常提供显着的经济效益。

可持续能源经济需要对可再生能源和效率做出承诺。 可再生能源和能源效率据说是可持续能源政策的“双重支柱”。 美国能源效率经济委员会解释说,必须开发两种资源以稳定和减少二氧化碳排放:

效率对于减缓能源需求增长至关重要,因此提高清洁能源供应可以大幅削减化石燃料的使用。 如果能源使用增长太快,可再生能源发展将追逐一个后退目标。 同样,除非清洁能源供应迅速上线,否则需求增长放缓只能开始减少总排放量; 还需要降低能源的碳含量。

国际能源署表示,可再生能源和能源效率政策是发展可持续能源未来的补充工具,应该共同发展,而不是孤立地发展。