Wielokryterialne badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Stanforda porównujące różne rodzaje energii odnawialnej, które można potencjalnie zastosować w sektorze transportu autorstwa Marka Z. Jacobsona. Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Uniwersytet Stanforda, Stanford, Kalifornia 94305-4020, USA. Tel: (650) 723-6836
streszczenie
W tym dokumencie dokonano przeglądu i uszeregowano główne proponowane rozwiązania związane z energią w zakresie globalnego ocieplenia, śmiertelności spowodowanej zanieczyszczeniem powietrza i bezpieczeństwa energetycznego, jednocześnie rozważając inne skutki proponowanych rozwiązań, takie jak zaopatrzenie w wodę, użytkowanie gruntów, dziką przyrodę, dostępność zasobów, zanieczyszczenie termiczne, woda chemiczna zanieczyszczenie, rozprzestrzenianie broni jądrowej i niedożywienie. Rozważanych jest dziewięć źródeł energii elektrycznej i dwie opcje na paliwo ciekłe. Źródła energii elektrycznej obejmują fotowoltaikę (PV), skoncentrowaną energię słoneczną (CSP), energię wiatrową, geotermalną, wodną, falową, pływową, jądrową i węglową z technologią wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (CCS). Opcje paliw płynnych obejmują kukurydzę-etanol (E85) i celulozowy-E85. Aby zrównać źródła paliwa elektrycznego i paliwa ciekłego, badamy ich porównywalną zdolność do rozwiązania wspomnianych problemów w zakresie zasilania pojazdów wyposażonych w nowe technologie, w tym pojazdów akumulatorowo-elektrycznych (BEV), pojazdów z wodorowymi ogniwami paliwowymi (HFCV) i pojazdów typu flex- pojazdy zasilane paliwem poruszają się po E85. Rozważane jest dwanaście kombinacji typu źródło energii-pojazd. Po uszeregowaniu i zważeniu każdej kombinacji w odniesieniu do każdej z 11 kategorii wpływu wyłaniają się cztery wyraźne podziały rankingu, czyli poziomów. Poziom 1 (najwyżej sklasyfikowany) obejmuje wiatrowe pojazdy BEV i wiatrowe HFCV. Poziom 2 obejmuje CSP-BEV, geotermalne BEV, PV-BEV, pływowe BEV i falowe BEV. Poziom 3 obejmuje pojazdy typu hydro-BEV, jądrowe-BEV i CCS-BEV. Poziom 4 obejmuje kukurydzę i celulozę-E85. Pojazdy Wind-BEV zajęły pierwsze miejsce w siedmiu z 11 kategorii, w tym w dwóch najważniejszych: śmiertelności i redukcji szkód klimatycznych. Chociaż pojazdy HFCV są znacznie mniej wydajne niż pojazdy typu BEV, pojazdy wiatrowe HFCV są nadal bardzo czyste i zajmują drugie miejsce wśród wszystkich kombinacji. Opcje poziomu 2 zapewniają znaczne korzyści i są zalecane. Opcje poziomu 3 są mniej pożądane. Jednakże energia wodna, która pod względem klimatu i zdrowia wyprzedziła węglową technologię CCS i energię jądrową, stanowi doskonały mechanizm równoważenia obciążenia, dlatego też jest zalecana. Kombinacje poziomu 4 (celuloza i kukurydza E85) uzyskały najniższą ocenę ogólną oraz pod względem klimatu, zanieczyszczenia powietrza, użytkowania gruntów, szkód dla dzikiej przyrody i odpadów chemicznych. Celulozowa E85 zajęła ogólnie niższe miejsce niż kukurydza-E85, przede wszystkim ze względu na potencjalnie większy obszar zajmowany przez nią w oparciu o nowe dane oraz wyższą emisję zanieczyszczeń do powietrza z wydobycia w porównaniu z kukurydzą-E85. Podczas gdy celulozowy E85 może powodować największą średnią śmiertelność ludzi, nuklearne pojazdy typu BEV powodują największe ryzyko śmiertelności w górnej granicy ze względu na rozwój separacji plutonu i wzbogacania uranu w obiektach energii jądrowej na całym świecie. BEV z wiatru i BEP z CSP powodują najmniejszą śmiertelność. Powierzchnia użytkowa wiatrowych BEV jest o 2–6 rzędów wielkości mniejsza niż w przypadku jakiejkolwiek innej opcji. Ze względu na niewielki ślad i zanieczyszczenie, wiatrowe pojazdy typu BEV powodują najmniejsze straty wśród dzikich zwierząt. Największym konsumentem wody jest kukurydza E85. Najmniejsze to BEV z wiatrem, pływem i falą. Stany Zjednoczone mogłyby teoretycznie zastąpić wszystkie pojazdy drogowe w 2007 r. pojazdami typu BEV napędzanymi turbinami wiatrowymi o mocy 73000 144000–5 300000 2 MW, czyli mniej niż 32.5 32.7 samolotów wyprodukowanych przez USA podczas II wojny światowej, redukując emisję CO15000 w USA o 2020–XNUMX% i prawie eliminując XNUMX XNUMX pojazdów rocznie. zgonów związanych z zanieczyszczeniem powietrza w XNUMX r. Podsumowując, wykorzystanie energii wiatrowej, CSP, energii geotermalnej, pływów, fotowoltaiki, fal i wody do wytwarzania energii elektrycznej dla pojazdów typu BEV i HFCV, a co za tym idzie, energii elektrycznej dla sektora mieszkaniowego, przemysłowego i komercyjnego, przyniesie największe korzyści spośród rozważane opcje. Należy udoskonalić połączenie tych technologii jako rozwiązanie problemu globalnego ocieplenia, zanieczyszczenia powietrza i bezpieczeństwa energetycznego.