有许多可用的低碳技术来发电。 但是他们真的比化石燃料和核能好吗？ 
要回答这个问题，不仅要比较不同电源的排放，还要比较不同的电源 健康益处和对生态系统的威胁 of 绿色能源.
电的生产是负责任的 四分之一 的全球温室气体排放量，而且需求量也将随之上涨 服务不足的人群连接到电网，电子和 电动汽车 增生。 因此，要制止全球变暖，就需要改变电力生产。
但是在这个转变过程中避免各种环境问题是很重要的，比如破坏生态系统和野生动物，或者造成 空气污染.
在一个 研究报告我们分析了可再生能源发电的影响， 核裂变 发电厂和化石燃料，有和没有 一氧化碳？捕获和存储 (CCS) 分离 CO 的技术？并将其储存在地下。我们考虑了与设施的生产、运营和拆除以及燃料的生产、运输和燃烧相关的环境影响。然后我们将基准情景与 低碳电力的情况 这将阻止全球平均气温比2050高出2摄氏度以上 点 气候科学家说，将避免危险的气候变化。
我们的研究着重确认化石燃料 - 主要是煤 - 给环境造成沉重的负担 大多数可再生能源项目对生态系统和人类健康的污染影响较小。 尽管如此，没有能源是没有不良的环境副作用。 电厂选址，项目设计和技术选择是投资者和政府应该非常仔细考虑的关键问题。
太阳能照耀
用太阳能，风能，水电和地热能等可再生能源代替化石燃料发电厂，将减少不同类型的污染。 化石和一些可再生能源之间的污染差异是惊人的。 例如，我们发现，制造，建立和运行光伏电池板的整个过程比仅在采矿时向燃煤电厂输送燃料造成的污染更少。
实际制造可再生能源系统的环境足迹如何？
光伏（PV）在我们的分析中出现得非常好。 今天，光伏电池的生产使用比以前少得多的能源。 即使是最高效的天然气发电厂，单位光伏发电的碳排放量也只有十分之一甚至更少。 人类健康问题，如颗粒物暴露导致的呼吸系统疾病，是现代燃煤电厂的先进污染控制设备的十分之一左右。 我们发现，对生态系统的水土污染也有类似的结论。
但是太阳能电池板需要更多的空间来产生与化石燃料或核能发电机相同的功率。 不应该覆盖太阳能电池板的大面积是一个问题？ 不必要。 当与采煤相关的土地计入时，从光伏发电一千瓦小时所需的土地数量与煤电的数量相当。 在我们未来的2050方案中，大约一半的光伏设施可以放在屋顶上。
生产光伏面板确实需要各种金属，其中许多仅在英国生产 有限的地点。 其中一些金属毒性很高。 因此，我们在评估中没有包括废物处理和回收利用，因此非常重要。
光伏当然只有在阳光照射的时候才能供电。 然而，不同的太阳能技术 - 集中太阳能热力，它集中光线来制热 - 可能是一个可行的方法，因为它在降低污染方面具有类似的性能，但是可以选择储存热量，从而在晚上发电。 我们假定CSP技术与目前太阳能光伏采用率相比较低，在我们的低排放情景下将提供四分之一的太阳能发电。
从碳排放和健康的角度来看，太阳能远优于化石燃料发电。 但是大规模的太阳能发电厂需要大面积的土地，可能会对当地物种产生负面影响。 11_jamey_stillings_20121027_bse / Flickr的, CC BY
我们发现水电对环境的影响差别很大。 一些水坝造成重大的气候影响 通过水库生物质分解产生的甲烷排放。 其他水坝 造成同样严重的生态问题 通过栖息地破坏。 它们还可以阻止水生物种的迁移，减少影响洪泛区和三角洲的沉积物流量和养分迁移。 另一方面，水库为鸟类和其他物种形成了新的栖息地。
水电为选址和项目设计的重要性提供了一个很好的例子。 有些项目可能在经济上是可行的，但如果社会考虑到它们可能造成的环境恶化，最终就不应该实现。 对于其他项目，这些影响可能受到缓解策略的限制 环境流量 和 鱼梯，这为围绕大坝迁徙鱼提供了一条绕道。
对风力发电也有类似的教训，在这种情况下，施工过程中的生境破坏应尽量减少，并调整运行以减少 与猛龙和蝙蝠碰撞。 此外，风电资源在不同地区差异很大，因此选择风力资源更为丰富的地区是非常关键的。
生物能威胁生物多样性
生物质 能源或用于发电的燃烧植物材料在大多数计划中起着核心作用，将全球变暖限制在高于工业化前水平的2°C。 与光伏和风力相反，它提供按需可再生能源。
当与CO结合时？捕获和存储，它可以 从大气中擦洗碳 并把它放在地下。 燃烧短的旋转coppice，如 柳 和 芒草，产生电力还可以降低生物能源的温室气体净排放量。 通过这些方式，可以减少燃烧生物质的健康影响。
利用木屑等生物能源发电，产生碳排放等空气污染物。 捕获碳并将其泵入地下可改善其环境足迹。 俄勒冈州林业局, CC BY
然而，即使是这些快速发展的植物也需要土地的使用，这使得其他能源的土地使用变得更为匮乏。 这具有重大的生态影响。 以每千瓦时产生的物种损失来衡量，我们发现生物质的生态损失与煤和天然气相当。
因此，虽然它能减少温室气体的排放，但生物能源只有在使用时才变得更有利于生态系统 与碳捕获和存储，我们总结。
减缓气候变化的战略可以提供一个难得的机会，不仅减少碳排放，而且减少广泛的环境问题。 然而，低碳技术的应用应该避开敏感的栖息地，以充分实现其环境效益而不会产生意想不到的后果。
尽管大多数人认识到太阳能和风能是低碳能源，但是在基本上所有国家都在迅速减少碳排放的情况下，生物能源和碳捕获和储存也具有不可或缺的作用。 我们的结果表明，我们需要寻找方法来使用这些技术，同时最大限度地减少对生态系统的危害。 这不仅是我们是否使用清洁能源，而是什么技术，在哪里以及如何。
关于作者
工业生态学教授Edgar Hertwich， 耶鲁大学; 能源与过程工程研究员Anders Arvesen， 挪威科技大学; Sangwon Suh，工业生态学教授， 加州圣巴巴拉大学，Thomas Gibon博士。 候选人， 挪威科技大学
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