Elektrik üretiminin çevresel etkisi - Environmental impact of electricity generation

Elektrik güç sistemleri , farklı enerji kaynaklarının üretim tesisleri, iletim şebekeleri ve dağıtım hatlarından oluşmaktadır. Bu bileşenlerin her biri, yapımları, elektrik üretimi, hizmetten çıkarma ve bertarafı dahil olmak üzere, geliştirme ve kullanımlarının birçok aşamasında çevresel etkilere sahip olabilir . Bu etkileri operasyonel etkiler (yakıt tedariği, küresel atmosferik ve yerel kirlilik) ve inşaat etkileri (üretim, kurulum, hizmetten çıkarma ve bertaraf) olarak ayırabiliriz. Bu sayfa yalnızca elektrik üretiminin operasyonel çevresel etkisine bakar . Sayfa, enerji kaynağına göre düzenlenir ve su kullanımı, emisyonlar, yerel kirlilik ve vahşi yaşamın yer değiştirmesi gibi etkileri içerir.

Belirli teknolojiler için elektrik üretiminin etkileri ve genel olarak elektrik güç sistemlerinin diğer çevresel etkileri hakkında daha ayrıntılı bilgi Kategori:Enerji endüstrisinin çevresel etkisi altında bulunabilir .

Su kullanımı

Su kullanımı, elektrik üretiminin en belirgin çevresel etkilerinden biridir. Tüm termal döngüler (kömür, doğal gaz, nükleer, jeotermal ve biyokütle) , elektriğin ısı enerjisinden çıkarılmasına izin veren termodinamik döngüleri yürütmek için bir soğutma sıvısı olarak su kullanır . Rüzgar ve güneş gibi diğer enerji kaynakları, ekipmanı temizlemek için su kullanırken, hidroelektrik rezervuarlardan buharlaşmadan su kullanımına sahiptir. Nüfus arttıkça ve kuraklık bir endişe haline geldiğinden, su kullanım miktarı genellikle elektrik üretim sistemleri için büyük bir endişe kaynağıdır. Ayrıca, su kaynaklarındaki değişiklikler elektrik üretiminin güvenilirliğini etkileyebilir. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki enerji sektörü, diğer sektörlerden daha fazla su çekiyor ve büyük ölçüde mevcut su kaynaklarına bağımlı. Göre ABD Jeolojik Araştırması , 2005, termo-elektrik gücü üretim su çekme her tatlı su çekme 41 oranında (201 Bgal / gün) oluşturmaktadır. Termoelektrik güç için çekilen suyun neredeyse tamamı, santrallerde tek geçişli soğutma için kullanılan yüzey suyuydu. Çekilmeleri, sulama , 2005 yılında ve kamu tedarik% 37 ve sırasıyla tüm tatlı su çekme% 13 idi. Su tüketiminde gelecekteki muhtemel eğilimler burada ele alınmaktadır.

Elektrik üretiminin su kullanımına ilişkin tartışmalar, su çekimi ve su tüketimi arasında ayrım yapar. USGS'ye göre , "çekilme", ​​kullanım için topraktan çıkarılan veya bir su kaynağından yönlendirilen su miktarı olarak tanımlanırken, "tüketim" buharlaşan, buharlaşan, ürünlere veya mahsullere katılan su miktarını ifade eder. veya başka bir şekilde yakın su ortamından uzaklaştırılmalıdır. Hem su çekme hem de tüketim, değerlendirilmesi gereken önemli çevresel etkilerdir.

Farklı güç kaynaklarının tatlı su kullanımına ilişkin genel rakamlar aşağıda gösterilmiştir.

  Su Tüketimi (gal/MW-h)
Güç kaynağı küçük harf Orta/ortalama durum yüksek vaka
Nükleer güç 100 (tek geçişli soğutma) 270 tek geçiş, 650 (kule ve gölet) 845 (soğutma kulesi)
Kömür 58 500 1.100 (soğutma kulesi, genel yanma)
Doğal gaz 100 (tek geçişli döngü) 800 (buhar döngüsü, soğutma kuleleri) 1.170 (soğutma kuleli buhar döngüsü)
hidroelektrik 1.430 4.491 18.000
güneş termal 53 (kuru soğutma) 800 1.060 (Yalak)
jeotermal 1800 4.000
biyokütle 300 480
güneş fotovoltaik 0 26 33
Rüzgar gücü 0 0 1

Buhar çevrimli tesisler (nükleer, kömür, NG, güneş enerjisi), buhar kondansatörlerindeki ısıyı uzaklaştırmak için soğutma için çok miktarda suya ihtiyaç duyar. Tesis çıkışına göre ihtiyaç duyulan su miktarı, artan kazan sıcaklıkları ile azalacaktır . Kömür ve gaz yakıtlı kazanlar, yüksek buhar sıcaklıkları üretebilir ve bu nedenle daha verimlidir ve çıktıya göre daha az soğutma suyu gerektirir. Nükleer kazanlar, buhar sıcaklığında malzeme kısıtlamaları ile sınırlıdır ve güneş enerjisi, enerji kaynağının konsantrasyonu ile sınırlıdır.

Okyanusa yakın termal çevrim santralleri deniz suyu kullanma seçeneğine sahiptir . Böyle bir sahada soğutma kuleleri olmayacak ve boşaltma ısısının su sıcaklıkları üzerinde çok az etkisi olacağından, tahliye sıcaklığının çevresel kaygıları ile çok daha az sınırlı olacaktır. Bu aynı zamanda diğer kullanımlar için mevcut olan suyu da tüketmez. Örneğin Japonya'daki nükleer enerji, tüm santraller kıyıda yer aldığı için hiç soğutma kulesi kullanmaz. Kuru soğutma sistemleri kullanılıyorsa, su tablasından önemli miktarda su kullanılmayacaktır. Palo Verde Nükleer Üretim İstasyonunda kanalizasyon soğutması gibi daha yeni, diğer soğutma çözümleri mevcuttur .

Hidroelektrikte su kullanımının ana nedeni hem buharlaşma hem de su tablasına sızmadır.

Referans: EPRI verilerini ve diğer kaynakları kullanan Nükleer Enerji Enstitüsü bilgi sayfası .

Elektrik endüstrisi (gaz ve sıvı yakıtlar dahil) değer zinciri – su tüketimi, LCA emisyon yoğunluğu ve kapasite faktörü
Hammadde/yakıt/kaynak Hammadde üretimi
L/MW·h
[L/GJ]
Fermantasyon / işleme / arıtma
L/MW·h
[L/GJ]
Kapalı çevrim soğutma  ile elektrik üretimi Toplam su tüketimi
L/MW·h
CO 2 -eq
kg/MW·h e
SO 2
kg/MW·h
NO x
kg/MW·h
H 2 S
kg/MW·h
Partikül
kg/MW·h
Cd
mg/MW·h
Hg
mg/MW·h
Yerinde kaza
ölümleri/TW·yıl
Ortalama kapasite faktörü
%
geleneksel yağ 10.8–25.2
[3–7]
90–234
[25–65]
1200 ~ 1.300.8–1.459.2 893 814 43.3 9 60 ~
Gelişmiş yağ geri kazanımı 180-32.400
[50-9.000]
90–234
[25–65]
1200 ~ 1.470–33.834 893 814 43.3 9 60 ~
Petrol kumları 252-6,480*
[70-1,800*]
90–234
[25–65]
1200 ~ 1.542–7.914 893 814 43.3 9 60 ~
Biyoyakıtlar :
mısır
32.400–360.000
[9.000–100.000]
169.2–180
Etanol :[47-50]
1200 ~ 33.769.2–361.380 893 ~ 814 ~ 9 ~ 52 ~
Biyoyakıtlar :
soya fasulyesi
180.000–972.000
[50.000–270.000]
50.4
Biyodizel :[14]
1200 ~ 181,250.4–973.250,4 893 ~ 814 ~ 9 ~ 52 ~
Kömür 20–270
[5–70]
504–792 -sıvılara
:[ 140-220 ]
200-2.000 Kömürden sıvıya: NC
220-2,270
B:863–941
Br:1175
4.71 1,95 0 1.01 Y:3.1-
Boy:6.2
14-
61
342 70-90
geleneksel gaz En az 25.2
[7]
700 725.2 577 :cc
(491–655)
550 0,2 0.1-
0.6
85 60 ~
Doğal gaz :
kaya gazı
129.6–194.4
[36–54]
25.2
[7]
700 854.8–919.6 751 :
ok (627-891)
550 0,2 0.1-
0.6
85 60 ~
U nükleer 170–570 Bakınız: Hammadde 2.700 2.870-3.270 60–65 (10–130) 0,5 8 86.8-92
Hidroelektrik 17.000 :Evap.Ort 17.000 15 0.03 883 42
Jeotermal enerji Taze:0–20
5.300
Taze:0–20
5.300
T L 0–1
T H 91–122
0.16 0 0.08 0 73-90+
Kons. güneş 2.800–3.500 2.800–3.500 40 ±15# 56.2–72.9
fotovoltaik En az En az 106 0,3–0,9 14-19
Rüzgar gücü En az En az 21 271 21-40
Gelgit enerjisi En az 55.917,68 26.3 0.0622 0.159 0.032 46
Hammadde/yakıt/kaynak Hammadde üretimi
L/MW·h
[L/GJ]
Fermantasyon/işleme/rafine etme
L/MW·h
[L/GJ]
Kapalı çevrim soğutmalı elektrik üretimi L/MW·h Toplam su tüketimi
L/MW·h
CO 2 -eq
kg/MW·h e
SO 2
kg/MW·h
NO x
kg/MW·h
H 2 S
kg/MW·h
Partikül
kg/MW·h
Cd
mg/MW·h
Hg
mg/MW·h
Ölümcül olay yerinde kaza
ölümleri/TW·yıl
Ortalama kapasite faktörü
%

Kaynak(lar): ABD Enerji Bakanlığı, Su Kaynaklarına İlişkin Enerji Talebi'nden uyarlanmıştır. Enerji ve Suyun Karşılıklı Bağımlılığı hakkında Kongreye Rapor, Aralık 2006 (belirtilen yerler hariç).
*Cambridge Energy Research Associates (CERA) tahmini. #Eğitimli tahmin.
Mevcut ve Gelişmekte Olan Termoelektrik Santral Teknolojileri İçin Su Gereksinimleri. ABD Enerji Bakanlığı, Ulusal Enerji Teknolojisi Laboratuvarı, Ağustos 2008.
Not(lar): 3,6 GJ = gigajoule(ler) == 1 MW·h = megawatt-saat(ler), dolayısıyla 1 L/GJ = 3,6 L/MW· H. B = Kara kömür (süper kritik)-(yeni kritik altı), Br = Kahverengi kömür (yeni kritik altı), H = Taşkömürü, L = Linyit, cc = kombine çevrim, oc = açık çevrim, T L  = düşük sıcaklık/kapalı- devre (jeotermal ikili), TH  = yüksek sıcaklık/açık devre.

Fosil yakıtlar

Günümüzde elektriğin çoğu, fosil yakıtların yakılması ve daha sonra bir elektrik jeneratörünü çalıştıran bir buhar türbinini çalıştırmak için kullanılan buhar üretilerek üretilir .

Bu tür sistemler, fosil yakıtlar kolayca taşınabildiğinden, elektriğin ihtiyaç duyulan yerde üretilmesine izin verir. Tüketici otomobillerini desteklemek için tasarlanmış büyük bir altyapıdan da yararlanıyorlar . Dünyanın fosil yakıt arzı büyük ama sınırlı. Düşük maliyetli fosil yakıtların tükenmesi, enerji kaynaklarının yanı sıra plastik üretimi ve diğer pek çok şey için önemli sonuçlar doğuracaktır . Tam olarak ne zaman tükeneceğine dair çeşitli tahminler hesaplanmıştır (bkz. Pik yağ ). Yeni fosil yakıt kaynakları keşfedilmeye devam ediyor, ancak keşif hızı yavaşlarken, aynı zamanda çıkarmanın zorluğu da artıyor.

Fosil yakıtların yakılmasından kaynaklanan emisyonlarla ilgili endişeler daha ciddidir . Fosil yakıtlar, yeraltında derinlere gömülü önemli bir karbon deposu oluşturur . Onları yakmak, bu karbonun karbon dioksite dönüştürülmesiyle sonuçlanır ve bu da daha sonra atmosfere salınır. Dünyanın elektrik enerjisi endüstrisinden kaynaklanan tahmini CO2 emisyonu yıllık 10 milyar tondur. Bu, sera etkisini artıran ve küresel ısınmaya katkıda bulunan, Dünya'nın atmosferik karbondioksit seviyelerinde bir artışa neden olur . Fosil yakıt üreticileri bu bulgulara şiddetle karşı çıksa da, artan karbondioksit ve küresel ısınma arasındaki bağlantı iyi kabul ediliyor.

Belirli fosil yakıta ve yakma yöntemine bağlı olarak, başka emisyonlar da üretilebilir. Ozon , kükürt dioksit, NO 2 ve diğer gazlar genellikle serbest bırakılır ve aynı zamanda partikül madde . Kükürt ve azot oksitler duman ve asit yağmuruna katkıda bulunur . Geçmişte, tesis sahipleri kirleticilerin atmosferde seyreltilmesi için çok uzun baca gazı bacaları inşa ederek bu sorunu ele aldılar . Bu, yerel kontaminasyonu azaltmaya yardımcı olurken, küresel sorunlara hiç yardımcı olmuyor.

Fosil yakıtlar, özellikle kömür , ayrıca seyreltik radyoaktif malzeme içerir ve bunları çok büyük miktarlarda yakmak, bu malzemeyi çevreye bırakarak , seviyeleri ironik bir şekilde bir nükleer güçten daha yüksek olan düşük seviyelerde yerel ve küresel radyoaktif kirlenmeye yol açar. istasyon kendi radyoaktif kirletici olarak kontrol edilir ve saklanır.

Kömür ayrıca cıva , arsenik ve diğerleri gibi toksik ağır elementlerin izlerini de içerir . Bir elektrik santralinin kazanında buharlaşan cıva , atmosferde asılı kalabilir ve dünya çapında dolaşabilir. Çevrede önemli bir cıva envanteri bulunurken, diğer insan yapımı cıva emisyonları daha iyi kontrol altına alındıkça, elektrik santrali emisyonları kalan emisyonların önemli bir kısmı haline gelir. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki elektrik santrali cıva emisyonlarının 2003 yılında yılda yaklaşık 50 ton ve Çin'de yılda birkaç yüz ton olduğu düşünülmektedir . Enerji santrali tasarımcıları, emisyonları azaltmak için elektrik santrallerine ekipman yerleştirebilir.

Çevre Kanada'ya göre:

"Elektrik sektörü, neredeyse tüm hava sorunlarıyla ilişkili emisyonlara çok büyük katkısıyla endüstriyel sektörler arasında benzersizdir. Elektrik üretimi, duman ve asit yağmuruna ve ince hava kirliliği oluşumuna katkıda bulunan Kanada azot oksitleri ve kükürt dioksit emisyonlarının büyük bir kısmını üretir. partikül madde.Kanada'daki en büyük kontrolsüz endüstriyel cıva emisyon kaynağıdır.Fosil yakıtla çalışan elektrik santralleri de iklim değişikliğine katkıda bulunabilecek karbondioksit salmaktadır.Ayrıca, sektörün su ve habitat ve türler üzerinde önemli etkileri vardır. Özellikle hidro barajlar ve iletim hatlarının su ve biyoçeşitlilik üzerinde önemli etkileri vardır."

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki kömür madenciliği uygulamalarına şerit madenciliği ve dağ tepelerinin kaldırılması da dahildir . Değirmen artıkları çıplak bırakılıyor ve yerel nehirlere sızıyor ve kömür üreten bölgelerdeki nehirlerin çoğunun veya tamamının nehirlerdeki tüm yaşamı öldüren sülfürik asitle yıl boyunca kırmızı akmasına neden oldu.

Bu sistemlerden bazılarının verimliliği, kojenerasyon ve jeotermal ( birleşik ısı ve güç ) yöntemleriyle geliştirilebilir. Proses buharı, buhar türbinlerinden elde edilebilir. Termik üretim istasyonları tarafından üretilen atık ısı , yakındaki binaların alan ısıtması için kullanılabilir. Elektrik enerjisi üretimi ve ısıtmanın birleştirilmesiyle daha az yakıt tüketilir, böylece ayrı ısı ve güç sistemlerine kıyasla çevresel etkiler azaltılır.

Yakıttan elektriğe geçiş

Elektrikli arabalar petrol yakmaz, böylece herhangi bir çevresel etkiyi araba kullanıcısından elektrik kuruluşuna kaydırır. Gelen Güney Afrika elektrikli otomobil, kömür üretilen elektrik ile çalışan ve çevreye zarar edilecektir. In Norveç elektrikli otomobil hidroelektrik tarafından desteklenmektedir ve zararsız olacaktır. Elektrikli arabalar kendi başlarına ne yararlı ne de zararlıdır, bölgenizin nasıl elektrik ürettiğine bağlıdır.

Ev sahipleri, evlerini ısıtmak için doğalgaz kullanarak %90 verim elde edebilirler. Isı pompaları çok verimlidir ve doğal gaz yakmaz, çevresel etkileri ev sahiplerinden elektrik tesislerine kaydırır. Alberta Kanada'da doğal gazdan elektriğe geçiş, ısı pompasını beslemek için doğal gaz ve kömürü yaklaşık %40 verimle yakar. Elektrik dirençli ısıtmanın yaygın olduğu Quebec Kanada'da, ısı pompası %70 daha az hidroelektrik kullanacaktır. Isı pompaları çevre için faydalı olabilir veya olmayabilir, bölgenizin nasıl elektrik ürettiğine bağlıdır.

Nükleer güç

Onagawa Nükleer Santrali - okyanus suyunun doğrudan kullanımı ile soğur, bir soğutma kulesi gerektirmeyen bir bitki

Nükleer santraller fosil yakıtları yakmazlar ve dolayısıyla doğrudan karbondioksit salmazlar; Nükleer yakıtların yüksek enerji verimi nedeniyle, yakıtın madenciliği, zenginleştirilmesi, üretimi ve nakliyesi sırasında yayılan karbondioksit, benzer enerji verimine sahip fosil yakıtların yaydığı karbondioksit ile karşılaştırıldığında küçüktür.

Büyük bir nükleer santral, atık ısıyı doğal bir su kütlesine geri çevirebilir; bu, sudaki yaşam üzerinde olumsuz etki ile su sıcaklığında istenmeyen artışa neden olabilir.

Bir nükleer santralden radyoaktivite emisyonu yönetmeliklerle kontrol edilir. Anormal çalışma, bu senaryolar çok nadir olmakla birlikte, küçükten şiddetliye kadar değişen ölçeklerde radyoaktif madde salınımına neden olabilir.

Uranyum cevheri madenciliği, madenin etrafındaki ortamı bozabilir. Kullanılmış yakıtın bertarafı tartışmalıdır ve önerilen birçok uzun vadeli depolama planı yoğun inceleme ve eleştiri altındadır. Taze veya kullanılmış yakıtın silah üretimine yönlendirilmesi nükleer yayılma riski taşır . Son olarak, reaktörün yapısı radyoaktif hale gelir ve ekonomik olarak sökülüp daha sonra atık olarak bertaraf edilebilmesi için onlarca yıllık depolama gerektirir.

Yenilenebilir enerji

Yenilenebilir enerji teknolojilerinin önemli çevresel faydaları olabilir. Kömür ve doğal gazın aksine , iklim değişikliğine katkıda bulunan önemli miktarlarda CO2 ve diğer sera gazlarını salmadan elektrik ve yakıt üretebilirler, ancak bir dizi biyoyakıttan elde edilen sera gazı tasarrufunun başlangıçta tahmin edilenden çok daha az olduğu bulunmuştur. Biyoyakıtların dolaylı arazi kullanımı değişikliği üzerindeki etkileri makalesinde tartışılmıştır .

Hem güneş hem de rüzgar estetik açıdan eleştirilmiştir. Bununla birlikte, bu yenilenebilir teknolojileri verimli ve göze çarpmayan bir şekilde dağıtmak için yöntemler ve fırsatlar mevcuttur: sabit güneş kolektörleri otoyollar boyunca gürültü bariyerleri olarak ikiye katlanabilir ve şu anda geniş yol, park yeri ve çatı alanı mevcuttur; amorf fotovoltaik hücreler , pencereleri renklendirmek ve enerji üretmek için de kullanılabilir. Yenilenebilir enerji savunucuları ayrıca mevcut altyapının alternatiflerden daha az estetik olduğunu, ancak çoğu eleştirmenin görüşünden daha uzak olduğunu savunuyorlar.

hidroelektrik

Geleneksel büyük avantajı, hidroelektrik baraj ile rezervuar sonra elektrik üretimi için potansiyel enerji depolamak için yetenekleridir. Doğal bir enerji arzı ile talep üzerine üretimin birleşimi, hidro enerjiyi bugüne kadarki en büyük yenilenebilir enerji kaynağı haline getirdi. Diğer avantajlar, yakıtla çalışan üretime göre daha uzun ömür, düşük işletme maliyetleri ve su sporları için tesislerin sağlanmasıdır. Bazı barajlar, üretim sistemindeki arz ve talebi dengeleyen pompalı depolama tesisleri olarak da çalışır. Genel olarak, hidroelektrik enerji, fosil yakıtlardan veya nükleer enerjiden üretilen elektrikten daha ucuz olabilir ve hidroelektrik enerjisinin bol olduğu alanlar endüstriyi cezbeder.

Bununla birlikte, yukarıdaki avantajlara ek olarak, büyük rezervuarlar oluşturan barajların birkaç dezavantajı vardır . Bunlar şunları içerebilir: rezervuarların planlandığı yerde yaşayan insanların yerinden edilmesi, rezervuarın inşası ve su basması sırasında önemli miktarlarda karbondioksit salınımı , su ekosistemlerinin ve kuş yaşamının bozulması, nehir çevresi üzerindeki olumsuz etkiler, potansiyel sabotaj ve terör riskleri ve nadir durumlarda baraj duvarının feci şekilde yıkılması.

Bazı barajlar yalnızca güç üretir ve başka bir amaca hizmet etmez, ancak birçok yerde taşkın kontrolü ve/veya sulama için büyük rezervuarlara ihtiyaç vardır, yeni bir rezervuar için ödeme yapmanın yaygın bir yolu hidroelektrik kısım eklemektir. Taşkın kontrolü can/mülk korur ve sulama artan tarımı destekler. Güç türbinleri olmadan, mansap nehir çevresi çeşitli şekillerde iyileşir, ancak baraj ve rezervuar endişeleri değişmeden kalır.

Küçük hidro ve nehir akışı , hidroelektrik rezervuarlara karşı düşük etkili iki alternatiftir, ancak depolanmış su eksikliğinden dolayı kesintili güç üretebilirler .

gelgit

gelgit türbinleri

Boğazlar veya körfezler gibi arazi daralmaları, belirli alanlarda türbinlerin kullanımıyla yakalanabilen yüksek hızlar yaratabilir. Bu türbinler yatay, dikey, açık veya kanallı olabilir ve tipik olarak su kolonunun dibine yakın yerleştirilir.

Gelgit enerjisiyle ilgili temel çevresel kaygı, yüksek hızlı su, organizmaların bu cihazların yakınına veya içinden itilme riskini artırdığından, deniz organizmalarının bıçak çarpması ve dolaşması ile ilişkilidir. Tüm açık deniz yenilenebilir enerjilerinde olduğu gibi, EMF ve akustik çıktıların yaratılmasının deniz organizmalarını nasıl etkileyebileceği konusunda da bir endişe vardır. Bu cihazlar suyun içinde olduğu için akustik çıktı, açık deniz rüzgar enerjisi ile oluşturulanlardan daha büyük olabilir. Gelgit enerjisi cihazları tarafından üretilen sesin frekansına ve genliğine bağlı olarak, bu akustik çıktının deniz memelileri (özellikle yunuslar ve balinalar gibi deniz ortamında iletişim kurmak ve gezinmek için yankılananlar) üzerinde farklı etkileri olabilir. Gelgit enerjisinin giderilmesi, uzak alan su kalitesinin düşmesi ve tortu süreçlerinin bozulması gibi çevresel kaygılara da neden olabilir . Projenin boyutuna bağlı olarak, bu etkiler gelgit cihazının yakınında biriken küçük tortu izlerinden kıyıya yakın ekosistemleri ve süreçleri ciddi şekilde etkilemeye kadar değişebilir.

gelgit barajı

Gelgit barajları , geleneksel bir hidrokinetik baraja benzer türbinlerle potansiyel gelgit enerjisini yakalayan bir körfez veya haliç girişi boyunca inşa edilmiş barajlardır. Barajın her iki tarafındaki yükseklik farkı en yüksek olduğunda, gelgitin alçalması veya yükselmesi durumunda enerji toplanır. İnşaatı haklı çıkarmak için minimum 5 metrelik bir yükseklik dalgalanması gerekiyor, bu nedenle dünya çapında sadece 40 yer uygun olarak tanımlandı.

Bir baraj kurmak, körfez veya haliç içindeki kıyı şeridini değiştirerek gelgit düzlüklerine bağlı büyük bir ekosistemi etkileyebilir. Körfezin içine ve dışına su akışını engelleyerek, körfez veya haliçte daha az fışkırma olabilir, bu da ek bulanıklığa (askıda katı maddeler) ve daha az tuzlu suya neden olabilir, bu da hayati bir besin kaynağı görevi gören balıkların ölümüyle sonuçlanabilir. kuşlara ve memelilere. Göç eden balıklar da üreme akışlarına erişemeyebilir ve türbinlerden geçmeye çalışabilir. Aynı akustik kaygılar gelgit barajları için de geçerlidir. Yavaş geçişe izin vermek için kilitler eklenebilir olsa da, nakliye erişilebilirliğini azaltmak sosyo-ekonomik bir sorun haline gelebilir. Ancak baraj, bir köprü olarak arazi erişimini artırarak yerel ekonomiyi iyileştirebilir. Daha sakin sular, körfezde veya haliçte daha iyi rekreasyona da izin verebilir.

biyokütle

Yanacak her şeyi yakarak elektrik enerjisi üretilebilir. Bir miktar elektrik enerjisi, özellikle bu amaç için yetiştirilen mahsullerin yakılmasıyla üretilir. Genellikle bu, daha sonra yakılan etanol üretmek için bitki maddesini fermente ederek yapılır . Bu aynı zamanda organik maddenin çürümesine izin vererek, biyogaz üreterek ve ardından yakılarak da yapılabilir. Ayrıca, odun yakıldığında bir biyokütle yakıtı şeklidir.

Yanan biyokütle, yanan fosil yakıtlarla aynı emisyonların çoğunu üretir. Bununla birlikte, büyüyen biyokütle, havadaki karbondioksiti yakalar, böylece küresel atmosferik karbondioksit seviyelerine net katkı azdır.

Biyokütle yetiştirme süreci, her türlü tarımla aynı çevresel kaygılara tabidir . Çok miktarda arazi kullanır ve uygun maliyetli büyüme için gübreler ve böcek ilaçları gerekli olabilir. Tarımın bir yan ürünü olarak üretilen biyokütle bir miktar umut vaat ediyor, ancak bu tür biyokütlelerin çoğu şu anda, başka bir şey değilse bile toprağa gübre olarak geri sürmek için kullanılıyor.

Rüzgar gücü

kara rüzgarı

Rüzgar enerjisi, dünyanın yüzeyi üzerindeki sabit hava akışından gelen mekanik enerjiden yararlanır. Rüzgar santralleri genellikle rüzgar çiftliklerinden , nispeten yüksek rüzgarların olduğu yerlerde rüzgar türbini sahalarından oluşur . Rüzgar türbinleriyle ilgili birincil tanıtım sorunu , Kaliforniya'daki Altamont Geçidi Rüzgar Çiftliği gibi daha eski öncülleridir . Bu daha eski, daha küçük rüzgar türbinleri oldukça gürültülü ve yoğun bir şekilde konumlandırılmış, bu da onları yerel nüfus için çok çekici kılıyor. Türbinin rüzgar yönündeki tarafı, yerel düşük seviyeli rüzgarları bozar. Modern büyük rüzgar türbinleri bu endişeleri azaltmış ve ticari olarak önemli bir enerji kaynağı haline gelmiştir. Yüksek rüzgar ve pahalı elektriğin olduğu bölgelerdeki birçok ev sahibi, elektrik faturalarını azaltmak için küçük rüzgar türbinleri kurar.

Modern bir rüzgar çiftliği, tarım arazisine kurulduğunda, tüm enerji kaynakları arasında en düşük çevresel etkilerinden birine sahiptir:

  • Üretilen kilovat saat (kWh) elektrik başına diğer yenilenebilir enerji dönüşüm sistemlerinden daha az arazi kaplar ve otlatma ve mahsullerle uyumludur.
  • Yapımında kullanılan enerjiyi, çalışmaya başladıktan sadece birkaç ay sonra üretir.
  • İnşaatından kaynaklanan sera gazı emisyonları ve hava kirliliği küçüktür ve azalmaktadır. Çalışmasından kaynaklanan herhangi bir emisyon veya kirlilik yoktur.
  • Modern rüzgar türbinleri o kadar yavaş dönerler ki (dakikadaki devir sayısı bakımından), kuşlar için nadiren tehlike oluştururlar.

Peyzaj ve miras sorunları, belirli rüzgar çiftlikleri için önemli bir sorun olabilir. Ancak uygun planlama prosedürleri izlendiğinde miras ve peyzaj riskleri minimum düzeyde olmalıdır. Bazı insanlar, belki de estetik gerekçesiyle rüzgar çiftliklerine hala itiraz edebilir, ancak daha geniş bir topluluğun destekleyici görüşleri ve iklim değişikliğinin yol açtığı tehditleri ele alma ihtiyacı hala var.

Kıyıdan esen rüzgar

Açık deniz rüzgarı, tatlı veya tuzlu su ortamında bulunan büyük bir yel değirmeni benzeri türbin olarak karasal rüzgar teknolojilerine benzer . Rüzgar, kanatların dönmesine neden olur, bu daha sonra elektriğe dönüştürülür ve kablolarla şebekeye bağlanır. Açık deniz rüzgarının avantajları, rüzgarların daha güçlü ve daha tutarlı olması ve gemiler tarafından çok daha büyük boyutta türbinlerin kurulmasına izin vermesidir. Dezavantajları, dinamik bir okyanus ortamına bir yapı yerleştirmenin zorluklarıdır.

Türbinler genellikle mevcut arazi teknolojilerinin büyütülmüş versiyonlarıdır. Ancak, temeller açık deniz rüzgarına özgüdür ve aşağıda listelenmiştir:

monopil temel

Tek kazık temeller, sığ derinlikli uygulamalarda (0-30 m) kullanılır ve toprak koşullarına bağlı olarak deniz tabanına (10-40 m) değişen derinliklerde çakılan bir kazıktan oluşur. Kabarcık kalkanları, yavaş başlatma ve akustik kaplama gibi azaltma stratejilerinden sonra bile üretilen gürültü inanılmaz derecede yüksek olduğundan ve suyun içinde yayıldığından, kazık çakma inşaat süreci çevresel bir endişe kaynağıdır. Ayak izi nispeten küçüktür, ancak yine de ovma veya yapay resiflere neden olabilir . İletim hatları ayrıca bazı deniz organizmaları için zararlı olabilecek bir elektromanyetik alan da üretir.

Tripod sabit alt

Tripod sabit tabanlı temeller, geçiş derinliği uygulamalarında (20-80 m) kullanılır ve türbin tabanını destekleyen merkezi bir şafta bağlanan üç ayaktan oluşur. Geniş temel nedeniyle daha az derinlik gerekli olsa da, her bacağın deniz tabanına çakılan bir yığını vardır. Çevresel etkiler, monopil ve yerçekimi temelleri için olanların bir kombinasyonudur.

Yerçekimi temeli

Ağırlıklı temeller, sığ derinlikli uygulamalarda (0-30 m) kullanılır ve deniz tabanına oturmak üzere çelik veya betondan yapılmış büyük ve ağır bir temelden oluşur. Ayak izi nispeten büyüktür ve girişten sonra ovalanmaya, yapay resiflere veya habitatın fiziksel olarak tahrip olmasına neden olabilir. İletim hatları ayrıca bazı deniz organizmaları için zararlı olabilecek bir elektromanyetik alan da üretir.

Yerçekimi tripodu

Yerçekimi üç ayaklı temeller, geçiş derinliği uygulamalarında (10-40 m) kullanılır ve biri deniz tabanına diğeri su üzerinde oturan üç ayakla birbirine bağlanan iki ağır beton yapıdan oluşur. 2013 itibariyle, şu anda bu temeli kullanan hiçbir açık deniz rüzgar santrali bulunmamaktadır. Çevresel kaygılar, yerçekimi temelleri ile aynıdır, ancak ovma etkisi tasarıma bağlı olarak daha az önemli olabilir.

yüzer yapı

Yüzer yapı temelleri, derin derinlik uygulamalarında (40–900 m) kullanılır ve sabit kablolarla deniz tabanına demirlenmiş dengeli yüzer bir yapıdan oluşur. Yüzer yapı, yüzdürme, bağlama halatları veya bir balast kullanılarak stabilize edilebilir. Demirleme halatları küçük aşınmalara veya çarpışma potansiyeline neden olabilir. İletim hatları ayrıca bazı deniz organizmaları için zararlı olabilecek bir elektromanyetik alan da üretir.

Rüzgar Enerjisinin Ekolojik Etkisi

Rüzgar türbinlerinin büyük bir çevresel kaygısı, vahşi yaşam üzerindeki etkisidir. Rüzgar türbinleri ve bunlarla ilişkili altyapılar – özellikle elektrik hatları ve kuleler – Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da kuşlara ve yarasalara yönelik en hızlı büyüyen tehditler arasındadır. Kuş ve yarasa ölümleri genellikle hayvanlar türbin kanatlarıyla çarpıştığında meydana gelir. Ayrıca iletim hatları ile çarpışmalar ve elektrik çarpmalarından da zarar görürler. Rüzgar enerjisi santrallerinin yerleşimi inşaattan önce kapsamlı bir şekilde gözden geçirilse de, habitat kaybına neden olabilirler.

Rüzgar enerjisinin hava ve iklim değişikliğini nasıl etkilediğine dair endişeler de var. Rüzgar enerjisi, diğer elektrik jeneratörleriyle karşılaştırıldığında, iklim değişikliğine en az katkıda bulunabilse de, hala iyileştirilmesi gereken bir yer var. Rüzgar türbinleri, yakın çevresindeki hava durumunu etkileyerek sıcaklığı ve yağışı etkileyebilir. Büyük ölçekli rüzgar çiftliklerinin sıcaklıkları artırabileceğini öne süren çalışmalar da var. 2100 yılında küresel enerji talebinin yüzde 10'unu karşılamak için rüzgar türbinlerinin kullanılması, bu bölgelerin dışındaki alanlarda daha küçük bir artış da dahil olmak üzere, rüzgar çiftliklerinin kurulu olduğu bölgelerdeki sıcaklıklarda bir santigrat derece artışa neden olabilir.

Jeotermal enerji

Jeotermal enerji, elektrik santrallerinde elektrik üretmek için kullanılabilen Dünya'nın ısısıdır. Jeotermal kaynaklardan üretilen ılık su, sanayi, tarım, banyo ve temizlik için kullanılabilir. Yeraltı buhar kaynaklarının kullanılabileceği yerlerde, buhar, bir buhar türbinini çalıştırmak için kullanılır. Jeotermal buhar kaynakları, yeraltı suyu tükendiği için sınırlı bir ömre sahiptir. Sıcak su veya buhar üretmek için yüzey suyunu kaya oluşumları boyunca dolaştıran düzenlemeler, insanla ilgili bir zaman ölçeğinde yenilenebilir.

Bir jeotermal santral herhangi bir yakıt yakmazken, jeotermal kuyulardan çıkan buhar dışındaki maddelerden dolayı yine de emisyonlara sahip olacaktır. Bunlar hidrojen sülfür ve karbon dioksit içerebilir . Bazı jeotermal buhar kaynakları, üretim için kullanılmadan önce buhardan çıkarılması gereken çözünmeyen mineraller içerir; bu malzeme uygun şekilde atılmalıdır. Herhangi bir (kapalı çevrim) buhar santrali, kondenserler için soğutma suyu gerektirir ; soğutma suyunun doğal kaynaklardan başka yöne çevrilmesi ve akarsulara veya göllere geri döndüğünde artan sıcaklığının yerel ekosistemler üzerinde önemli bir etkisi olabilir.

Yeraltı suyunun uzaklaştırılması ve kaya oluşumlarının hızlandırılmış soğuması, yer sarsıntılarına neden olabilir. Gelişmiş jeotermal sistemler (EGS) daha fazla buhar üretmek için yeraltı kayalarını kırar; bu tür projeler depremlere neden olabilir. Bazı jeotermal projeler (2006'da İsviçre, Basel yakınlarında olduğu gibi), jeotermal geri kazanımın neden olduğu sakıncalı sismisite nedeniyle askıya alındı ​​veya iptal edildi. Bununla birlikte, "hidro-kırılma kaynaklı sismisite ile ilişkili riskler, doğal depremlere kıyasla düşüktür ve dikkatli yönetim ve izleme ile azaltılabilir" ve "Hot Rock jeotermal enerji kaynağının daha da geliştirilmesi için bir engel olarak görülmemelidir".

Güneş enerjisi

Şu anda fotovoltaik güneş enerjisi, öncelikle hükümetlerin finansal teşvikler sunduğu Almanya ve İspanya'da kullanılmaktadır. ABD'de Washington Eyaleti ayrıca mali teşvikler de sağlamaktadır. Fotovoltaik güç, tahmin edilebileceği gibi, güneş ışığının bol olduğu bölgelerde daha yaygındır.

Fotovoltaik hücreleri kullanarak güneş radyasyonunu doğru akım (DC) gücüne dönüştürerek çalışır . Bu güç daha sonra daha yaygın AC gücüne dönüştürülebilir ve güç şebekesine beslenebilir .

Solar fotovoltaik enerji, yüksek üretim maliyetine rağmen temizliği ve tedariki için fosil yakıtlara uygun bir alternatif sunar. Gelecekteki teknoloji geliştirmelerinin bu maliyeti daha rekabetçi bir aralığa indirmesi bekleniyor.

Temel olarak yapılmış olan güneş enerjisi hücrelerinin oluşturulmasında çevre yalan üzerindeki olumsuz etkisi , silika yeni üretim süreçleri CO ortadan kaldırmıştır (her ne kadar kum) ve silika silikonda ekstraksiyonu, fosil yakıt kullanımını gerektirebilir 2 üretimi. Güneş enerjisi, üretim yoluyla çevreye önceden bir maliyet getirir, ancak güneş pilinin ömrü boyunca temiz enerji sunar.

Fotovoltaik gücü kullanan büyük ölçekli elektrik üretimi, fotovoltaik gücün düşük güç yoğunluğu nedeniyle büyük miktarda arazi gerektirir . Verimliliği azaltsa da, binalara ve diğer yerleşik alanlara kurularak arazi kullanımı azaltılabilir.

Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi

Solar termal olarak da bilinen bu teknoloji, güneş ışığını yoğunlaştırmak ve ısı üretmek için çeşitli ayna türleri kullanır. Bu ısı, standart bir Rankine çevrim türbininde elektrik üretmek için kullanılır . Çoğu termoelektrik enerji üretimi gibi, bu da su tüketir. Güneş enerjisi santralleri, güneş ışığına ve büyük miktarda araziye duyulan ihtiyaç nedeniyle en yaygın olarak çöl ortamında bulunduğundan, bu bir sorun olabilir. Birçok konsantre güneş enerjisi sistemi, düşük basınçta kalırken ısıyı emmek ve toplamak için egzotik sıvılar da kullanır. Bu sıvılar dökülürse tehlikeli olabilir.

Negavat gücü

Negawatt gücü, arz kapasitesini artırmak için yatırım yapmaktan ziyade elektrik tüketimini azaltmak için yapılan yatırımı ifade eder. Bu şekilde Negawatt'a yatırım yapmak yeni bir elektrik santraline alternatif olarak düşünülebilir ve maliyetler ve çevresel kaygılar karşılaştırılabilir.

Verimliliği artırarak tüketimi azaltmak için Negawatt yatırım alternatifleri şunları içerir:

  • Müşterilere enerji tasarruflu lambalar sağlamak – düşük çevresel etki
  • Binalar için iyileştirilmiş ısı yalıtımı ve hava sızdırmazlığı – düşük çevresel etki
  • Eski endüstriyel tesisin değiştirilmesi – düşük çevresel etki. Azaltılmış emisyonlar nedeniyle olumlu bir etkisi olabilir.

Zaman kayması talebiyle tepe elektrik yükünü azaltmak için Negawatt yatırım alternatifleri şunları içerir:

Zaman kaydırmanın toplam tüketilen enerjiyi veya sistem verimliliğini azaltmadığını unutmayın; ancak, bir tepe yüküyle başa çıkmak için yeni bir elektrik santrali inşa etme ihtiyacından kaçınmak için kullanılabilir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar

  • Nükleerden Kim Korkar? – ABC Avustralya – 4 Köşe – Uluslararası Nükleer Enerji Politikası Tarihleri, Trendler ve Tartışmalar