Emise skleníkových plynů zdrojů energie během životního cyklu

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

Měření emisí skleníkových plynů během životního cyklu zahrnuje výpočet potenciálu globálního oteplování zdrojů energie prostřednictvím posuzování životního cyklu. Obvykle se jedná pouze o zdroje elektřiny, ale někdy se vyhodnocují i zdroje tepla.[1] Výsledky jsou uváděny v jednotkách potenciálu globálního oteplování na jednotku elektřiny generované tímto zdrojem. Používá se jednotka potenciálu globálního oteplování, ekvivalent oxidu uhličitého (CO2 ekv.), a jednotka energie, kterou je kilowatt hodina (kWh). Cílem těchto posuzování je pokrýt celou dobu životnosti zdroje, od těžby materiálu a paliv přes výstavbu až po provoz a nakládání s odpady.

V roce 2014 sjednotil Mezivládní panel pro změnu klimatu hodnoty ekvivalentu oxidu uhličitého (CO2 ekv.) u hlavních celosvětově používaných zdrojů elektřiny. Provedl k tomu analýzu závěrů stovek jednotlivých vědeckých prací hodnotících jednotlivé zdroje energie.[2] Zdaleka nejhorším producentem emisí je uhlí, následuje zemní plyn, nízkouhlíkové zdroje jsou solární, větrné a jaderné elektrárny. Vodní energie, biomasa, geotermální energie a energie z oceánů mohou být obecně nízkouhlíkové, ale špatná konstrukce nebo jiné faktory mohou mít za následek vyšší emise z jednotlivých elektráren.

U všech technologií je třeba počítat s pokrokem v účinnosti, a tedy i s možným snížením jednotkových emisí CO2ekv. od doby zveřejnění, které nebyly do studie zahrnuty. Například se mohly snížit celkové emise životního cyklu z větrné energie. Stejně tak jsou vzhledem k časovému rámci, v němž byly studie provedeny, uvedeny výsledky CO2e jaderných reaktorů II. generace, nikoliv potenciál globálního oteplování reaktorů III. generace. Mezi další omezení údajů patří: a) chybějící některá fáze životního cyklu a b) nejistota ohledně toho, kde definovat mezní bod potenciálu globálního oteplování zdroje energie. Ten je důležitý při hodnocení kombinované elektrické sítě ve skutečném světě, spíše než při zavedené praxi pouhého izolovaného posuzování energetického zdroje.

Potenciál globálního oteplování vybraných zdrojů elektřiny[editovat | editovat zdroj]

Ekvivalent CO2 životního cyklu (včetně efektu albeda) vybraných technologií dodávek elektřiny podle zprávy IPCC z roku 2014.[3][4] Uspořádáno podle klesajícího mediánu (g CO2 ekv./ kWh).
technologie min. medián max.
aktuálně komerčně dostupné technologie
Uhlí 740 820 910
Zemní plyn - kombinovaný cyklus 410 490 650
Biomasa - vyhrazená 130 230 420
Solární fotovoltaika - užitková 18 48 180
Solární fotovoltaika - střecha 26 41 60
Geotermální 6.0 38 79
Koncentrovaná solární energie 8,8 27 63
Vodní energie 1,0 24 22001
Větrná turbína na moři 8,0 12 35
Jaderná 3,7 12 110
Větrná turbína na pevnině 7,0 11 56
předkomerční technologie
Moře (energie přílivu a energie vln) 5,6 17 28

1 viz také dopad vodních nádrží na životní prostředí

Ukázka rozložení životního cyklu jaderné energie[editovat | editovat zdroj]

Následující graf ukazuje rozložení životního cyklu na jednotku energie skupiny jaderných elektráren Vattenfall ve Švédsku na základě jejich environmentálního prohlášení o produktu (EPD).[5] Zahrnuje fáze např. těžba paliva, jeho přepracování, výstavbu či konečnou likvidaci elektrárny.Life-cycle greenhouse gas emissions from Vattenfall Nordic Nuclear Power Plants

Bioenergie se zachycováním a ukládáním uhlíku[editovat | editovat zdroj]

Od roku 2020 se zkoumá, zda bioenergie se zachytáváním a ukládáním uhlíku může být uhlíkově neutrální nebo uhlíkově negativní, což je sporné.[6]

Studie od zprávy IPCC z roku 2014[editovat | editovat zdroj]

Jednotlivé studie ukazují širokou škálu odhadů zdrojů paliva vyplývajících z různých použitých metodik. Ty na spodním konci mají tendenci vynechat části životního cyklu ze své analýzy, zatímco ty na horním konci často dělají nerealistické předpoklady o množství energie spotřebované v některých částech životního cyklu.[7]

Turecko schválilo stavbu uhelné elektrárny Afşin-Elbistan C,[8] která by s více než 5400 g CO2 ekv./kWh byla mnohem méně uhlíkově efektivní než cokoli na tomto seznamu. 

Od studie IPCC z roku 2014 bylo zjištěno, že některé geotermální zdroje emitují CO2 jako například geotermální energie v Itálii : další výzkum probíhá ve 20. letech 21. století.[9]

Energetické technologie na mořích (přílivové a vln) jsou relativně nové a bylo o nich provedeno jen málo studií. Hlavním problémem dostupných studií je, že se zdá, že podceňují dopady údržby, které by mohly být významné. Posouzení přibližně 180 oceánských technologií zjistilo, že potenciál globálního oteplování (PGO) mořských technologií se pohybuje mezi 15 a 105 g CO2 ekv./kWh, s průměrem 53 g CO2 ekv. / kWh.[10] V prozatímní předběžné studii, publikované v roce 2020, se vliv technologií využívající příliv a odliv na PGO pohyboval mezi 15 a 37, se střední hodnotou 23,8 g CO2 ekv./kWh,[11] což je o něco více než výše zmíněná studie IPCC z roku 2014 (5,6 až 28, s průměrnou hodnotou 17 g CO2 ekv./ kWh).

Studie publikovaná v květnu 2021 vyhodnocovala emise životního cyklu nových jaderných elektráren (EPR)[12]. Pro tři různé metody hodnocení životního cyklu (process-based, input-output, a hybrid life cycle assessment) dospěla k hodnotám v rozsahu 8 až 64 g CO2 ekv./kWh. Průměrné hodnoty pro uvedené tři metody jsou 16,97, 24,89 a 27,63 g CO2 ekv./kWh, tedy vesměs vyšší, než hodnoty podle IPCC2014 nebo hodnoty uváděné jaderným průmyslem.

Mezní hodnoty výpočtů a odhady, jak dlouho elektrárny vydrží[editovat | editovat zdroj]

Protože většina emisí z větru, slunce a jaderných zdrojů není z vlastního provozu, jsou-li provozovány déle a během své životnosti vygenerují více elektřiny, budou mít emise na jednotku energie nižší. Proto je jejich životnost důležitá.

Odhaduje se, že větrné farmy vydrží 30 let:[13] poté by bylo třeba vzít v úvahu emise skleníkových plynů z tzv. znovuobnovy. Solární panely z 10. let 21. století mohou mít podobnou životnost, ale jak dlouho vydrží solární panely z 20. let (například perovskitové), dosud není známo.[14] Některé jaderné zařízení může být používáno i 80 let,[15] další však bude nutné z bezpečnostních důvodů odstavit dříve.[16] V roce 2020 se očekávalo se, že více než polovina světových jaderných elektráren požádá o prodloužení licence[17] a objevily se výzvy k lepšímu přezkoumání těchto rozšíření v rámci Úmluvy o posuzování vlivů na životní prostředí přesahujících hranice států.[16]

Některé uhelné elektrárny mohou fungovat 50 let, jiné mohou být odstaveny po 20 letech[18] nebo i po kratší době.[19] Podle jedné studie z roku 2019 zohlednění časové hodnoty emisí skleníkových plynů s technicko-ekonomickým hodnocením výrazně zvyšuje emise během životního cyklu uhlíkově náročných paliv, jako je uhlí.[20]

Emise životního cyklu z vytápění[editovat | editovat zdroj]

U vytápění domácností jsou měrné emise z kotlů na zemní plyn téměř ve všech zemích větší než z tepelných čerpadel.[21] V některých zemích, například ve Velké Británii, však ve 20. letech 21. století probíhá debata o tom, zda je lepší nahradit zemní plyn používaný v ústředním vytápění domácností vodíkem, nebo zda použít tepelná čerpadla nebo v některých případech více dálkového vytápění.[22]

Kontroverze ohledně paliva pro přemostění fosilního plynu[editovat | editovat zdroj]

Od roku 2020 se v ekonomikách závislých na uhlí, jako je Indie, Čína a Německo, diskutuje o tom, zda by měl být zemní plyn používán jako "most" od uhlí a ropy k nízkouhlíkové energii.[23] Německo v rámci své transformace Energiewende deklaruje zachování uhelné energetiky do roku 2038, ale zavádí okamžité odstavení jaderných elektráren, což dále zvýšilo jeho závislost na fosilním plynu.[24]

Chybějící fáze životního cyklu[editovat | editovat zdroj]

Ačkoli by se hodnocení životního cyklu každého zdroje energie mělo pokoušet pokrýt celý životní cyklus zdroje od kolébky po hrob, obecně se omezují na fázi výstavby a provozu. Nejpřísněji studovanými fázemi jsou fáze těžby materiálu a paliv, konstrukce, provozu a nakládání s odpady. Chybějící fáze životního cyklu existují u řady zdrojů energie. Hodnocení někdy a různě nekonzistentně zahrnují potenciál globálního oteplování, který vyplývá z vyřazení zařízení na dodávku energie z provozu, jakmile dosáhne stanovené životnosti. To zahrnuje potenciál globálního oteplování procesu navrácení místa připojení do stavu tzv. zeleného pole. Například proces odstraňování vodní přehrady je obvykle vyloučen, protože je to vzácná praxe s malými praktickými údaji. Jak přehrady stárnou, je jejich odstraňování stále častější.[25] Velké přehrady, jako je Hooverova přehrada a Tři soutěsky, mají pomocí údržby vydržet „navždy“, což je období, které není kvantifikováno.[26]> Odhady vyřazování z provozu jsou proto u některých zdrojů energie obecně vynechány, zatímco jiné zdroje energie zahrnují do svých hodnocení fázi vyřazování z provozu.

Spolu s dalšími významnými hodnotami příspěvku byla prezentována střední hodnota 12 g CO2 ekv. / kWh pro štěpení jaderných materiálů, který byl nalezen v přehledu jaderné energie z Yaleovy univerzity z roku 2012, což je dokument, který sloužil také jako zdroj pro hodnoty jaderné energie ve zprávě IPCC z roku 2014[27], však zahrnuje příspěvek vyřazování zařízení z provozu s „přidaným zařízením“ vyřazování z provozu potenciál globálního oteplování v úplném hodnocení životního cyklu jaderných zbraní.[28]

Tepelné elektrárny, dokonce i elektrárny na biomasu s nízkým obsahem uhlíku, jaderné nebo geotermální elektrárny, přímo přidávají teplo do globální energetické bilance Země. Pokud jde o větrné turbíny, mohou měnit horizontální i vertikální atmosférickou cirkulaci.[29] Ačkoli obě tyto změny mohou mírně změnit místní teplotu, jakýkoli rozdíl, který by mohly způsobit v globální teplotě, je nezjistitelný ve srovnání s mnohem větší změnou teploty způsobenou skleníkovými plyny.[30]

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Life-cycle greenhouse gas emissions of energy sources na anglické Wikipedii.

  1. Full lifecycle emissions intensity of global coal and gas supply for heat generation, 2018 – Charts – Data & Statistics [online]. [cit. 2020-07-30]. Dostupné online. (anglicky) 
  2. Nuclear Power Results – Life Cycle Assessment Harmonization Archivováno 2. 7. 2013 na Wayback Machine, NREL Laboratory, Alliance For Sustainable Energy LLC website, U.S. Department Of Energy, last updated: 24 January 2013.
  3. IPCC Working Group III – Mitigation of Climate Change, Annex II Metrics and Methodology - A.II.9.3 (Lifecycle greenhouse gas emissions) [online]. IPCC, 2014 [cit. 2018-12-14]. S. 1335. Dostupné online. 
  4. IPCC Working Group III – Mitigation of Climate Change, Annex II Metrics and Methodology - A.II.9.3 (Lifecycle greenhouse gas emissions) [online]. Dostupné online. 
  5. EPD Search - The International EPD® System [online]. [cit. 2020-06-24]. Dostupné online. (anglicky) 
  6. Report: UK Government's net-zero plans 'over-reliant' on biomass and carbon capture [online]. [cit. 2020-05-04]. Dostupné online. (anglicky) 
  7. KLEINER, Kurt. Nuclear energy: assessing the emissions. Nature. September 2008, s. 130–131. Dostupné online [cit. 18 May 2010]. DOI 10.1038/climate.2008.99. (anglicky) 
  8. EÜAŞ 1800 MW'lık Afşin C Termik Santrali için çalışmalara başlıyor [online]. 27 February 2020 [cit. 2020-03-02]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu dne 2 March 2020. (turecky) 
  9. CO2 emissions from geothermal power plants: evaluation of technical solutions for CO2 reinjection [online]. Dostupné online. (anglicky) 
  10. UIHLEIN, Andreas. Life cycle assessment of ocean energy technologies. The International Journal of Life Cycle Assessment. 2016, s. 1425–1437. DOI 10.1007/s11367-016-1120-y. (anglicky) 
  11. KADDOURA, Mohamad; TIVANDER, Johan; MOLANDER, Sverker. life cycle assessment of electricity generation from an array of subsea tidal kite prototypes. Energies. 2020, s. 456. DOI 10.3390/en13020456. (anglicky) 
  12. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261921002555
  13. WindEconomics: Extending lifetimes lowers nuclear costs [online]. Dostupné online. (anglicky) 
  14. BELTON, Padraig. A breakthrough approaches for solar power. BBC News. 1 May 2020. Dostupné online [cit. 4 May 2020]. (anglicky) 
  15. What's the Lifespan for a Nuclear Reactor? Much Longer Than You Might Think [online]. [cit. 2020-06-24]. Dostupné online. (anglicky) 
  16. a b Nuclear plant lifetime extension: A creeping catastrophe [online]. 2020-03-30 [cit. 2020-06-25]. Dostupné online. (anglicky) 
  17. Planning for long-term nuclear plant operations - Nuclear Engineering International [online]. [cit. 2020-05-04]. Dostupné online. (anglicky) 
  18. CUI, Ryna Yiyun; HULTMAN, Nathan; EDWARDS, Morgan R.; HE, Linlang; SEN, Arijit; SURANA, Kavita; MCJEON, Haewon. Quantifying operational lifetimes for coal power plants under the Paris goals. Nature Communications. 2019-10-18, s. 4759. ISSN 2041-1723. DOI 10.1038/s41467-019-12618-3. PMID 31628313. (anglicky) 
  19. WELLE (WWW.DW.COM), Deutsche. Climate activists protest Germany's new Datteln 4 coal power plant [online]. [cit. 2020-06-25]. Dostupné online. (anglicky) 
  20. SPROUL, Evan; BARLOW, Jay; QUINN, Jason C. Time Value of Greenhouse Gas Emissions in Life Cycle Assessment and Techno-Economic Analysis. Environmental Science & Technology. 2019-05-21, s. 6073–6080. ISSN 0013-936X. DOI 10.1021/acs.est.9b00514. PMID 31013067. (anglicky) 
  21. JOHNSON, Scott K. Few exceptions to the rule that going electric reduces emissions [online]. 2020-03-25 [cit. 2020-07-30]. Dostupné online. (anglicky) 
  22. Is hydrogen the solution to net-zero home heating? [online]. 2020-03-21 [cit. 2020-07-25]. Dostupné online. (anglicky) 
  23. AL-KUWARI, Omran. Unexpected opportunity for natural gas [online]. 10 April 2020 [cit. 2020-05-04]. Dostupné online. (anglicky) 
  24. Speech by Federal Chancellor Angela Merkel at the 49th World Economic Forum Annual Meeting in Davos on 23 January 2019 [online]. [cit. 2021-03-24]. Dostupné online. (anglicky) 
  25. A Record 26 States Removed Dams in 2019 [online]. [cit. 2020-07-30]. Dostupné online. (anglicky) 
  26. How long are dams like Hoover Dam engineered to last? What's the largest dam ever to fail?. Straightdope.com (11 August 2006). Retrieved on 2013-02-19.
  27. http://srren.ipcc-wg3.de/report/IPCC_SRREN_Annex_II.pdf pg 40
  28. WARNER, Ethan S.; HEATH, Garvin A. Life Cycle Greenhouse Gas Emissions of Nuclear Electricity Generation: Systematic Review and Harmonization. Journal of Industrial Ecology. 2012, s. S73–S92. DOI 10.1111/j.1530-9290.2012.00472.x. S2CID 153286497. (anglicky) 
  29. BORENSTEIN, Seth. Harvard study says wind power can also cause some warming. Science. 5 October 2018. Dostupné online. (anglicky) 
  30. MARSHALL, Michael. No, Wind Farms Are Not Causing Global Warming [online]. [cit. 2020-07-30]. Dostupné online. (anglicky) 

Související články[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]