关于方法方面,比较了估算电力消耗的环境足迹的七种常用方法,以指出考虑用于计算环境足迹的基础数据的不确定性以及选择将发电的环境足迹归因于消费者的方法的影响的重要性。
其他突出的研究考虑了水消耗和二氧化碳的相互作用电力部门的排放量。
总而言之,关键问题是,在发电技术中,排放和水之间是否存在权衡。
提供了替代热电技术问题的初步一瞥,表明燃油和煤在这两个方面都比核电.因此,原则上,放弃燃煤发电厂将在直接二氧化碳排放和运营用水量两方面带来双重好处。
为了估计西班牙热电行业的碳排放和水消耗,我们确定了1969年至2019年期间在西班牙(仅半岛)运营的所有热电发电厂。
我们的重点是设施的运行阶段,即发电过程。
我们的数据库包括总共87个电厂,对应于作为UNESA(西班牙电气工业协会)数据库成员的最大公司所拥有的所有热电厂。
UNESA的分类根据发电技术和使用的燃料(煤、燃油、天然气和铀)以及冷却系统的类型来确定电厂。
这些技术规格影响二氧化碳的含量2排放和水消耗。
因此,我们总共收集了24个燃煤电厂、16个燃油电厂、8个燃油燃气电厂、1个气化联合循环(IGCC)、31个NGCC电厂和10个核动力反应堆。
如果是双发电厂(例如燃油天然气发电厂),我们使用基于在西班牙官方国家公报(BOE)中注册的主要燃料的标准。
仅考虑半岛的数据,不包括金丝雀和巴利阿里群岛。
此外,废热发电技术不包括在我们的计算中,因为UNESA成员中没有人使用这种技术。
我们的最终样本具有代表性,因为它涵盖了整个时期全国总火力发电的至少70%到90%以上。
此外,执行的健壮性和一致性分析验证了相关系数在我们收集的样本和热电部门的总发电量之间有0.96的差距。
西班牙1969年至2019年的发电量数据来自UNESA的年度报告。
对于1969年至2019年期间的这87家工厂,CO2排放量和用水量如下。
讨论电力碳直接排放的研究通常依赖于从国际原子能机构获得的每种燃料的通用平均排放系数经济合作与发展组织或者类似的身体。
这是在上述文献综述中引用的论文中使用的来源。
因此,这些研究假设了一个固定的碳排放系数,但也是一个普遍的系数:全世界所有燃烧相同燃料的工厂的平均碳排放系数都是相同的。
西班牙特定燃料类型的平均碳排放系数可从以下网址获得筛(豆等)(以二氧化碳当量吨表示2它不仅含有一氧化碳2但也是N2o)然而,稀土元素的平均值掩盖了使用相同燃料的植物之间的差异。
因此,我们从国家登记处收集了工厂的排放数据污染物排放,由2000年开始发售然而,对于我们样本中的25家工厂(7家燃煤、12家燃油、2家燃气和4家NGCC),我们缺乏具体的工厂排放数据。
从2000年中期开始才有关于每个发电厂用水量的公开数据,当时西班牙法律规定电力公司必须公布经生态管理和审计计划认证的环境报告(EMAS)。
在其他情况下,我们从电厂运营商那里获得了非公开数据。
然而可用的数据通常与用于水追踪的定义和方法不一致在水资源文献中,热电厂的耗水量是用于冷却的淡水消耗量,忽略了使用海水的电厂。
就纯度而言,可靠、可比且方法一致的运行耗水量数据仅存在于6个反应堆中(另外2个反应堆为估算值,2个反应堆不使用淡水),24个燃煤电厂中的8个有真实数据(12个电厂为估算值,4个不使用淡水),31个NGCC中的3个有真实数据(6个可以估算耗水量,22个不使用淡水)。
最后,对于燃油和燃油燃气,我们没有真实的水消耗数据,但只有两个使用淡水(我们可以估计)。
国际文献提供了不同冷却系统和发电技术的技术因素。
接下来的两个小节解释了我们如何构建一个健壮的CO2根据刚刚描述的数据,以及用于估算西班牙热电厂用水量的方法,对1969-2019年期间西班牙热电发电的直接排放量进行估算。
如上所述,从2000年开始,工厂的年度直接排放数据属于国家污染物排放登记处对于数据公开了20年的62家工厂来说变异系数个人碳排放系数(CEF)约为0。
也就是说,从2000年到2019年,植物的污染并没有减少。
因此,假设这些热电厂从运营的第一天起就像现在一样污染,这并不是英雄行为。
我们满怀信心地将他们每个人的CEF倒过来使用。
这已经比以前的研究有所改进,以前的研究将平均CEF(可从IAEA、OECD或REE获得)应用于所有使用相同燃料的电厂,因为我们知道电厂之间存在差异。
这种差异与许多问题有关,包括不同工厂使用的化石燃料的特定质量和混合、生产规模,以及工厂的年龄:在西班牙运行的工厂属于不同的技术时代。
新工厂比老工厂污染少吗?绘制每家工厂的平均排放系数,根据每家工厂投入运营的年份提供数据。
在1969年到1979年的经典热力膨胀期,这两个系列都恶化了,相关系数为0.94。
显示,在第一个时期,燃煤和燃油发电厂各占碳排放量的一半,但燃煤发电厂消耗了70%的水,而燃油发电厂消耗了19%,只有9%的水归因于核能。
然而,在1980-1989年间,核电的引入将排放量的累计平均增长率降低至3.9%,尽管将用水量的增长率提高至14.2%在那十年里,碳排放和水消耗的演变几乎没有联系(它们的相关性下降到0.09)。
尽管如此,作为核能发电从1990年到1999年,煤炭发电量保持稳定,碳排放量和用水量保持增长。
在那个十年结束时,对水资源的影响更加有害。
公司2从1980年到2000年代中期,排放量增加了1.7倍,而用水量从65立方英尺急剧增加了3倍到1980年超过200 hm3,平均达到核电用水总量的40%由热电部门消耗(煤电保持在50%以上)。
在2000年至2010年期间,中等排放量和中等耗水量的联合循环技术使碳水相关性保持为正,但变弱了。
最后,在2010年至2020年的最后十年里,由于燃煤电厂的逐步关闭和火力发电的整体减少,排放和用水量首次同时出现了巨大的改善。
总之,热力期没有显示出权衡取舍的迹象,因为这些都是碳排放和用水的技术密集型;只有新技术的引入——首先是核能,然后是NGCC——改变了向更多水资源倾斜的模式,才需要减缓二氧化碳的增长2排放。
最后,关闭燃煤的综合效应加上火力发电的整体减少带来了两种环境影响的减少。
我们估算了1969年至2019年间西班牙热电部门的碳排放和水消耗。
相对而言,我们发现CO2考虑期间的排放量和用水量。
然而,就绝对值而言,我们仅确定了1980年至2000年中期新发电技术投入运行期间的一些权衡。
这项研究表明,需要考虑碳排放和水消耗,以更好地了解热电部门的影响,并在正在进行的能源转型过程中改善政策决策。
我们的发现与以前的研究有些不同。
不像什么肯定的,我们发现CO2在过去的15年里,发电的排放量确实在持续下降,而总发电量却在持续增长。
这是可能的,因为真正的技术替代的速度等于或超过了发电的增长率。
虽然西班牙的短期研究将脱碳完全归因于引进可再生技术,我们的研究结果表明,热电行业长期内的相对脱碳进步主要是由于燃料转换,但也有一小部分是由于技术进步,特别是燃油和燃油-天然气方面的技术进步。
然而,正如电力行业的大多数类似研究结果所表明的那样,我们证实,碳排放和水消耗的绝对水平与化石燃料发电厂的退役正相关,并有所改善然而,他们中的一些人指出,如果煤炭被水电等可再生能源取代,水资源密集型将变得更糟。
最后,我们还可以证实,一氧化碳的减少2这意味着热电装置内每兆瓦时的水强度增加,原因是核能发电.
必须引入一些限制和警告。
在这项研究中,我们关注的是热电发电的运营影响。
因此,我们在研究中忽略了对其他生产链阶段(如燃料供应和建设)影响的计算。
将这些间接影响视为钻孔足迹将增加我们的碳和水影响计算同样,我们的分析也忽略了剩余的发电技术。
可再生能源是零排放,有助于逐步淘汰污染能源。
然而,其中一些,如水力电气,对用水量有重大影响。
西班牙水电每个国家的技术耗水系数的试验性应用这意味着我们的水量计算将在分析期间上升到95-247立方百米。
换句话说,我们对二氧化碳总量的估计2如果我们考虑整个电力组合,而不仅仅是热电发电,排放量不会增加很多(因为这里我们包括了绝大多数排放技术),而我们的水消耗指标是最低的,因为水电被排除在外。
我们可以肯定,在过去半个世纪中,西班牙发电用水的增长远远超过了碳排放量的增长,这与世卫组织断言,从1990年到2018年,145个国家碳足迹的增长高于水的增长。
最后,一个分解分析确定强度、结构和尺度因素对二氧化碳变化的影响2排放和水的消耗将为分析提供更多的线索。
这些问题代表了未来研究的方向。
目前,西班牙能源部门正处于重大的能源转型过程中。
根据西班牙国家综合能源和气候计划(PNIEC),最后一批燃煤电厂预计将于2030年关闭。
该报告还预测西班牙核能发电将在2050年结束。
关闭这些设施将对水资源产生积极影响,因为这两项技术都是水密集型技术。
燃煤发电的结束也将导致二氧化碳水平的降低2排放到大气中。
就其本身而言,核能代表了一种零排放技术,并可能为电网提供持续的发电份额。
在这种情况下,热电发电技术不再产生的电力将不得不由太阳能和风能技术产生的电力所取代,这些技术依赖于气候,可能无法确保在需要的时候产生足够的电力。
这些都是复杂的选择,仍然需要研究和深入思考。
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