전기발전이 환경에 미치는 영향

Environmental impact of electricity generation

전력 시스템은 다른 에너지원을 가진 발전소와 송전 네트워크, 그리고 분배 라인으로 구성되어 있다. 이러한 각 구성요소는 건설, 전기 발생 중, 해체 및 폐기를 포함하여 개발 및 사용의 여러 단계에서 환경에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 영향은 운영 영향(연료 소싱, 지구 대기 및 국지적 오염)과 건설 영향(제조, 설치, 폐로 및 폐기)으로 나눌 수 있다. 미국 환경보호국은 모든 형태의 전기 발전이 어떤 형태로든 환경에 영향을 미친다고 분명히 밝히고 있다.[1] 유럽환경청(European Environment Agency)의 견해는 같다.[2] 이 페이지는 전력생산의 운영환경 영향을 독점적으로 고찰한다. 이 페이지는 에너지원에 의해 구성되며, 물 사용, 배출, 지역 오염, 야생동물 이동과 같은 영향을 포함한다.

특정 기술에 대한 발전 영향과 일반적으로 전력 시스템의 기타 환경 영향에 대한 자세한 정보는 다음 범주에 수록되어 있다.에너지 산업이 환경에 미치는 영향.

물 사용량

물 사용은 전기 발생의 주요한 환경 영향 중 하나이다.[3] 모든 열 사이클(석탄, 천연가스, 핵, 지열, 바이오매스)은 물을 냉각액으로 사용하여 열 에너지에서 전기를 추출할 수 있는 열역학 사이클을 구동한다. 바람과 태양열과 같은 다른 에너지원은 청소 장비를 위한 물을 사용하는 반면 수력 발전은 저수지의 증발에 의한 물을 사용한다. 인구 증가와 가뭄이 우려되기 때문에 수도 사용량은 종종 전기 발생 시스템에 큰 관심을 갖는다. 또한, 수자원의 변화는 발전 신뢰성에 영향을 미칠 수 있다.[4] 미국의 전력 부문은 다른 부문보다 많은 물을 철수하고 가용 수자원에 크게 의존하고 있다. 미국 지질조사국에 따르면 2005년 전체 담수철수의 41%인 하루 7억6000만m3(2010억 US gal)를 열전발전용수 철수가 차지했다. 열전력을 위해 인출된 물의 거의 대부분은 발전소에서 한 번 관통 냉각에 사용되는 표면 물이었다. 2005년 관개용과 공공수급을 위한 철수는 전체 담수철수의 37%, 13%로 나타났다.[5] 물 소비의 향후 추세는 여기에서 다루어진다.[6]

발전용수 이용에 대한 논의는 물 금수와 물 소비량을 구분한다.[4] USGS에 따르면, "탈수"는 지상에서 제거되거나 사용을 위해 상수원에서 전환되는 물의 양으로 정의되며, "소비"는 증발, 전환, 제품 또는 농작물에 통합되거나 또는 그 밖의 다른 방법으로 즉시 물 환경에서 제거되는 물의 양을 의미한다.[5] 물 빼기와 소비는 모두 평가해야 할 중요한 환경적 영향이다.

다양한 동력원의 담수 사용에 대한 일반 수치는 다음과 같다.

물 소비량(gal/MW-h)
동력원 로우 케이스 중간/평균 사례 하이 케이스
원자력 100(원스루 냉각) 270번 관통, 650번(연못 및 연못) 845 (주탑)
석탄 58 [7] 500 1,100 (주탑, 일반 연소)
천연가스 100(일회성 주기) 800개(사이클 사이클, 냉각 타워) 1,170개(냉각탑이 있는 사이클)
수력 발전 1,430 4,491 18,000
태양열 53(건식 냉각)[8] 800[8] 1,060 (지진)[8]
지열 1,800 4,000
바이오매스 300 480
태양광 발전 0 26 33
풍력 발전 0[4] 0[4] 1[4]

증기 사이클 플랜트(핵, 석탄, NG, 태양열)는 증기 응축기의 열을 제거하기 위해 냉각에 많은 양의 물을 필요로 한다. 보일러 온도가 증가함에 따라 발전소 생산량에 비해 필요한 물의 양이 감소할 것이다. 석탄 및 가스 연소 보일러는 높은 증기 온도를 생산할 수 있기 때문에 효율성이 더 높고, 생산량에 비해 냉각수가 덜 필요하다. 핵 보일러는 물질적 제약에 의해 증기 온도가 제한되며, 태양열은 에너지원의 농도에 의해 제한된다.[citation needed]

바다 근처의 열 순환 발전소는 바닷물을 이용하는 옵션을 가지고 있다. 이러한 부지는 냉각탑을 보유하지 않을 것이며, 덤핑 열은 수온에 거의 영향을 미치지 않기 때문에 배출 온도에 대한 환경적 우려에 의해 훨씬 덜 제한될 것이다. 이것은 또한 다른 용도로 사용할 수 있는 물을 고갈시키지 않을 것이다. 예를 들어, 일본의 원자력 발전소는 모든 발전소가 연안에 있기 때문에 냉각탑을 전혀 사용하지 않는다. 건식 냉각 시스템을 사용할 경우, 물 테이블에서 나오는 상당한 양의 물을 사용하지 않는다. 팔로 베르데 원자력 발전소의 하수 냉각과 같은, 보다 새로운 냉각 솔루션이 존재한다.

수력 발전이 물을 사용하는 주된 원인은 증발과 물 테이블로 스며드는 것이다.

참조: EPRI 데이터 및 기타 소스를 사용한 원자력 연구소 자료표[dead link].

전기 산업(가스 및 액체 연료 포함) 가치 체인 – 물 소비량,[9] LCA 배출 강도 및 용량 계수
공급 원료/연료/자원 원재료생산
L/MW·h
[L/GJ] 		발효/가공/정정정
L/MW·h
[L/GJ] 		폐쇄 루프 냉각을 통한 전기 발생 총수소비량
L/MW·h[9] 		CO2-eq
kg/MW·he
 SO2
kg/MW·h
 NOx
kg/MW·h
 H2S
kg/MW·h
 미립자
kg/MW·h
 cd
mg/MW·h
 Hg
mg/MW·h
 현장 사고
사망/TW·Yr
 평균 용량 계수
%
전통기름 10.8–25.2
[3–7] 		90–234
[25–65] 		1,200~ 1,300.8–1,459.2 893[10] 814[11] 43.3[12] 9[13] 60~[14]
향상된 오일 회수 180-32,400
[50-9,000] 		90–234
[25–65] 		1,200~ 1,470–33,834 893[10] 814[11] 43.3[12] 9[13] 60~[14]
오일샌드 252-6,480*
[70-1,800*] 		90–234
[25–65] 		1,200~ 1,542–7,914 893[10] 814[11] 43.3[12] 9[13] 60~[14]
바이오 연료:
옥수수를 		32,400–360,000
[9,000–100,000] 		169.2–180
에탄올:[47-50] 		1,200~ 33,769.2–361,380 893~[10] 814~[11] 9~[13] 52~[10]
바이오 연료:
콩을 		180,000–972,000
[50,000–270,000] 		50.4
바이오디젤:[14] 		1,200~ 181,250.4–973,250.4 893~[10] 814~[11] 9~[13] 52~[10]
석탄 20–270
[5–70] 		504–792
-대칭:[140-220] 		200-2,000[7] 석탄 대 액체:N.c
220-2,270 		B:863–941
1175년[15] 1월 1분 		4.71[11] 1.95[11] 0[11] 1.01[11] H:3.1-
L:6.2[12] 		14-
61[13][16] 		342[17] 70–90[14]
전통가스 미니멀 25.2
[7] 		700 725.2 577:cc[15]
(491–655) 		550[11] 0.2[12] 0.1-
0.6[16] 		85[17] 60~[14]
천연가스:
셰일가스 		129.6–194.4
[36–54] 		25.2
[7] 		700 854.8–919.6 751:oc[15]
(627–891) 		550[11] 0.2[12] 0.1-
0.6[16] 		85[17] 60~[14]
U 핵의 170–570 참고 항목:원재료 2,700 2,870–3,270 60–65 (10–130)[15] 0.5[12] 8[17] 86.8[18]-92[14]
수력 발전 17,000:Evap.Avg 17,000 15[15] 0.03[12] 883[17] 42[10]
지열 발전 신선:0–20[11]
5,300 		신선:0–20[11]
5,300 		TL0–1[10]
T91-122H 		0.16[11] 0[11] 0.08[11] 0[11] 73-90+[10]
태양 광선 2,800–3,500 2,800–3,500 40±15# 56.2–72.9[19]
광전학 미니멀 미니멀 106[15] 0.3–0.9[12] 14[10]-19[20]
풍력 발전 미니멀 미니멀 21[15] 271[21] 21[10]-40[20][22]
조력 발전 미니멀 55,917.68[23] 26.3[23] 0.0622[23] 0.159[23] 0.032[23] 46[23]
공급 원료/연료/자원 원재료생산
L/MW·h
[L/GJ] 		발효/가공/정정정
L/MW·h
[L/GJ] 		폐루프 냉각 L/MW·h를 이용한 발전 총수소비량
L/MW·h[9] 		CO2-eq
kg/MW·he 		SO2
kg/MW·h 		NOx
kg/MW·h 		H2S
kg/MW·h 		미립자
kg/MW·h 		cd
mg/MW·h 		Hg
mg/MW·h 		치명적인 현장 사고
사망/TW·Yr 		평균 용량 계수
%

출처: 수자원에 대한 에너지 수요 미국 에너지부로부터 개조되었다. 에너지와 물의 상호의존성에 대한 의회 보고서, 2006년 12월(상기된 경우 제외)
*CAMBridge Energy Research Associates(CERA) 추정치 #교육적 추정치.
기존 및 신흥 열전 플랜트 기술에 대한 물 요구 사항. 미국 에너지부, 국립 에너지 기술 연구소, 2008년 8월.
Note(s): 3.6 GJ = gigajoule(s) == 1 MW·h = megawatt-hour(s), thus 1 L/GJ = 3.6 L/MW·h. B = Black coal (supercritical)-(new subcritical), Br = Brown coal (new subcritical), H = Hard coal, L = Lignite, cc = combined cycle, oc = open cycle, TL = low-temperature/closed-circuit (geothermal doublet), TH = high-temperature/open-circuit.

화석연료

주요 기사: 화석연료
참고 항목: 석유 셰일 산업이 환경에 미치는 영향

오늘날 대부분의 전기는 화석 연료를 태우고 증기를 생산하여 발전기를 구동하는 증기 터빈을 구동하는 데 사용된다.

그러한 시스템은 화석연료를 쉽게 운반할 수 있기 때문에 필요한 곳에 전기를 발생시킬 수 있다. 그들은 또한 소비자 자동차를 지원하기 위해 고안된 대규모 인프라를 이용한다. 세계의 화석연료 공급량은 크지만 유한하다. 저비용 화석연료의 고갈은 플라스틱과 다른 많은 것들의 제조뿐만 아니라 에너지원에 중요한 결과를 가져올 것이다. 정확한 소진 시기에 대한 다양한 추정치가 계산되었다(피크 오일 참조). 화석 연료의 새로운 원천이 발견되고 있지만 발견 속도는 느리고 추출의 어려움은 동시에 증가한다.

더 심각한 것은 화석 연료 연소로 인한 배출에 대한 우려다. 화석 연료는 지하 깊숙한 곳에 매장된 탄소의 중요한 보고가 된다. 그것들을 태우면 이 탄소가 이산화탄소로 변환되어 대기 중으로 방출된다. 세계 전력 산업에서 배출되는 CO2 추정량은 연간 100억 톤이다.[24] 이것은 지구의 대기 이산화탄소 수치의 증가를 초래하여 온실 효과를 높이고 지구 온난화에 기여한다. 화석연료 생산자들은 이러한 발견에 격렬하게 이의를 제기하지만, 증가된 이산화탄소와 지구 온난화 사이의 연관성은 잘 받아들여지고 있다.

특정 화석 연료와 연소 방법에 따라 다른 배출물도 생성될 수 있다. 오존, 이산화황, NO2 및 기타 가스는 입자 물질뿐만 아니라 방출되는 경우가 많다.[25] 황산화물과 질소산화물은 스모그와 산성비의 원인이 된다. 과거에, 공장주들은 오염물질이 대기 중에 희석되도록 매우 높은 연도 가스 스택을 건설함으로써 이 문제를 해결했다. 이것이 국지적인 오염을 줄이는 데는 도움이 되지만, 세계적인 문제에는 전혀 도움이 되지 않는다.

화석 연료, 특히 석탄은 또한 희석된 방사성 물질을 함유하고 있으며, 그것들을 매우 많이 태우는 것은 이 물질을 환경으로 방출하여 국지적이고 전지구적인 방사능 오염의 낮은 수준을 초래하게 되는데, 역설적이게도 그들의 방사능 오염물질들이 통제되면서 그 수준은 원자력 발전소보다 높다.에이드와 스토어드

석탄에는 수은, 비소 등 유독성 중원소의 흔적도 들어 있다. 발전소의 보일러에서 기화된 수은은 대기 중에 정지된 상태로 세계 각지를 순환할 수 있다. 수은의 상당량의 재고가 환경에 존재하지만, 다른 인간이 만든 수은의 배출이 더 잘 통제됨에 따라, 발전소 배출은 남은 배출량의 상당한 부분이 된다. 미국의 수은의 발전소 배출량은 2003년에 연간 약 50톤, 중국은 연간 수백톤으로 추정된다. 발전소 설계자는 배출량을 줄이기 위해 발전소에 장비를 설치할 수 있다.

캐나다 환경:

"전기 부문은 거의 모든 공기 문제와 관련된 배출에 매우 큰 기여를 한다는 점에서 산업 부문들 사이에서 독특하다. 전기 발생은 캐나다산 질소산화물과 아황산가스 배출량을 많이 발생시켜 스모그와 산성비, 미세 입자 형성 등에 기여한다. 이것은 캐나다에서 수은 배출의 통제되지 않은 가장 큰 산업자원이다. 화석연료 화력발전소도 이산화탄소를 배출해 기후변화에 기여할 수 있다. 게다가, 그 분야는 물과 서식지와 종에 상당한 영향을 미친다. 특히 수력댐과 송전선로는 물과 생물다양성에 상당한 영향을 미친다."[26]

미국의 석탄 채굴 관행에는 노천 채굴과 산꼭대기 제거도 포함되어 있다. 제분소 미행은 맨몸으로 방치되어 지방 강으로 흘러들어갔고, 석탄 생산 지역의 대부분의 강 또는 전부가 황산으로 일년 내내 달리게 되어 강에서 모든 생명을 앗아간다.

이들 시스템 중 일부의 효율은 공동 발생 및 지열(열과 전력 결합) 방식으로 개선할 수 있다. 공정 증기는 증기 터빈으로부터 추출될 수 있다. 화력발전소에서 발생하는 폐열은 인근 건물의 공간 난방에 활용할 수 있다. 전력 생산과 난방을 결합하면 연료소모가 적어 별도의 열과 전력시스템에 비해 환경적 영향이 줄어든다.

연료에서 전기로 전환

전기 자동차는 석유를 태우지 않고, 따라서 자동차 사용자로부터 전기 유틸리티로 환경적인 영향을 이동시킨다. 남아프리카에서는 전기자동차가 석탄으로 만들어진 전기로 구동되어 환경을 해칠 것이다. 노르웨이에서는 전기자동차가 수력 발전으로 가동되어 무해할 것이다. 전기 자동차 자체는 유익하지도 해롭지도 않다. 그것은 한 지역이 어떻게 전기를 생산하느냐에 달려 있다.

주택 소유자들은 집을 따뜻하게 하기 위해 천연 가스를 사용하여 90%의 효율성을 얻을 수 있다. 열펌프는 매우 효율적이고 천연가스를 연소시키지 않기 때문에 주택 소유자에서 전력회사로 환경적 영향을 이동시킨다. 캐나다 앨버타에서 천연가스에서 전기로 전환하면 천연가스와 석탄을 약 40%의 효율로 연소시켜 열펌프를 공급한다. 전기저항난방이 흔한 캐나다 퀘벡에서는 열펌프가 수력전력을 70% 적게 사용할 것이다. 열 펌프는 환경에 이롭거나 그렇지 않을 수 있다. 그것은 지역이 어떻게 전기를 발생시키느냐에 달려 있다.

원자력

오나가와 원자력 발전소 – 냉각탑이 필요 없이 바닷물을 직접 사용하여 냉각하는 발전소
주요 기사: 원자력이 환경에 미치는 영향
참고 항목: 원자력 논쟁

원자력 발전소는 화석 연료를 태우지 않고 이산화탄소를 직접 배출하지 않는다; 핵 연료의 에너지 수율이 높기 때문에, 연료의 채굴, 농축, 제조 및 운송 중 배출되는 이산화탄소는 유사한 에너지 수율을 가진 화석 연료가 배출하는 이산화탄소에 비해 작다. 그러나 이러한 식물들은 여전히 폐기물을 손상시키는 다른 환경을 만들어낸다.[27]

대형 원자력 발전소는 자연 수역에 폐열을 방출할 수 있다. 이는 수생 생물에게 악영향을 미치며 수온의 바람직하지 않은 증가를 초래할 수 있다.

원자력 발전소의 방사능 배출은 규제에 의해 통제된다. 비정상적인 작동은 비록 이러한 시나리오는 매우 드물지만 사소한 것부터 심각한 것까지 범위의 척도로 방사성 물질이 방출되는 결과를 초래할 수 있다.[28]

우라늄 광석을 채굴하면 광산 주변의 환경을 교란시킬 수 있다. 사용후 핵연료의 폐기는 많은 장기 저장 계획들이 강도 높은 검토와 비판을 받고 있는 가운데 논란이 되고 있다. 신선한 연료나 사용후 연료를 무기 생산으로 전환하면 핵 확산의 위험이 있다. 마지막으로 원자로 자체의 구조는 방사능이 되어 수십 년의 보관이 필요하게 되고, 경제적으로 해체되어 폐기물로 처리될 수 있게 된다.

재생에너지

재생 가능한 전력 기술은 상당한 환경적 편익을 가질 수 있다. 석탄이나 천연가스와는 달리, 그들은 상당한2 양의 이산화탄소와 기후변화에 기여하는 다른 온실가스를 배출하지 않고도 전기와 연료를 발생시킬 수 있지만, 많은 생물연료로부터 온실가스를 절약하는 것은 당초 예상했던 것보다 훨씬 적은 것으로 밝혀졌다.생물연료의 영향

태양과 바람 모두 미적 관점에서 비판 받아왔다.[29] 그러나 이러한 재생 가능한 기술을 효율적이고 눈에 띄지 않게 배치할 수 있는 방법과 기회가 존재한다. 고정된 태양열 집열기는 고속도로를 따라 소음 장벽으로 두 배가 될 수 있고, 현재 광범위한 도로, 주차장, 지붕 꼭대기 지역을 이용할 수 있다. 비정형 태양광 전지는 또한 창문을 색칠하고 에너지를 생산하는 데 사용될 수 있다.[30] 재생 에너지 옹호론자들은 또한 현재의 기반 구조가 대안보다 미적으로 덜 만족스럽다고 주장하지만, 대부분의 비평가들의 시각에서 더 멀어지게 되었다.[31]

수력 발전

주요 기사: 수력 발전 § 장점_및 불리한 점

저수지가 있는 기존의 수력 발전 댐의 가장 큰 장점은 향후 전기 생산을 위해 잠재적 전력을 저장할 수 있다는 점이다. 자연적인 에너지 공급과 수요에 따른 생산의 결합은 수력 발전을 지금까지 재생 에너지의 가장 큰 공급원으로 만들었다. 다른 장점으로는 연료 화력 발전보다 수명이 길다는 것, 낮은 운영비, 수상 스포츠를 위한 시설 제공 등이 있다. 일부 댐은 또한 발전 시스템에서 공급과 수요의 균형을 유지하는 양수 저장 공장으로 운영된다. 전반적으로 수력발전은 화석연료나 원자력에서 발생하는 전기보다 비용이 적게 들 수 있고, 수력발전이 풍부한 지역은 산업을 끌어들인다.

그러나 위의 장점 외에도 대규모 저수지를 만드는 댐에는 여러 가지 단점이 있다. 여기에는 저수지가 계획되어 있는 곳에 사는 사람들의 탈구, 저수지의 건설과 홍수 시 상당한 양의 이산화탄소의 방출, 수생태계와 조류생명의 붕괴, 하천환경에 대한 부정적인 영향, 파괴와 테러의 잠재적 위험, 그리고 드물게 치명적인 실패가 포함될 수 있다.댐 벽의 e

일부 댐은 전력을 생산하고 다른 용도는 제공하지 않지만, 많은 곳에서는 홍수 조절 및/또는 관개를 위해 큰 저수지가 필요하며, 수력 발전 부분을 추가하는 것이 새로운 저수지에 대한 일반적인 비용 지불 방법이다. 홍수 조절은 생명/재산을 보호하고 관개 시설은 농업의 증가를 지원한다. 발전 터빈이 없다면 하류 하천 환경은 몇 가지[clarification needed] 면에서 개선될 것이지만 댐과 저수지의 우려는 변하지 않을 것이다.

소하수도와 하천은 수력 발전 저수지 대비 두 가지 저충격 대안으로 저장수량이 부족해 간헐적 전력을 생산할 수 있다.

조수

추가 정보: 조력 발전 § 환경 문제
조력 터빈

해협이나 인렛과 같은 토지 제한은 특정 현장에 높은 속도를 발생시킬 수 있으며, 터빈을 사용하여 이를 포착할 수 있다. 이러한 터빈은 수평, 수직, 개방 또는 덕트일 수 있으며 일반적으로 물기둥 하단 근처에 위치한다.

조력 에너지와 관련된 주요 환경적 우려는 고속 물이 해양 생물의 칼날 타격과 얽힘과 관련이 있는데, 이는 생물체가 이러한 장치 가까이에 밀리거나 통과될 위험을 증가시키기 때문이다. 모든 해양 재생 에너지와 마찬가지로, EMF의 생성과 음향 출력이 해양 유기체에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대한 우려도 있다. 이러한 장치들이 물 속에 있기 때문에, 음향 출력은 해상 풍력에너지로 만들어진 것보다 더 클 수 있다. 조력 에너지 장치에 의해 발생하는 소리의 주파수와 진폭에 따라, 이 음향 출력은 해양 포유류(특히 돌고래와 고래와 같은 해양 환경에서 의사소통하고 항해하기 위해 에코 위치하는 사람들)에게 다양한 영향을 미칠 수 있다. 조석 에너지 제거는 또한 원전의 수질 저하와 침전물 처리 방해와 같은 환경 문제를 야기할 수 있다. 사업 규모에 따라 조석기 근처에 쌓인 작은 침전물 흔적부터 근해 생태계와 공정에 심각한 영향을 미치는 것까지 영향을 미칠 수 있다.[32]

조력봉

갯벌은 만이나 하구의 입구를 가로질러 지어진 댐으로, 기존의 수력식 댐과 유사한 터빈으로 잠재적 조력 에너지를 포착한다. 에너지는 댐의 양쪽 높이 차이가 저조 또는 고조 시 최대일 때 수집된다. 공사를 정당화하기 위해서는 최소 5m의 높이 변동이 필요하기 때문에, 전 세계 40개소만이 실현 가능한 것으로 확인되었다.

보를 설치하면 만이나 하구 내 해안선이 변경되어 갯벌에 의존하는 대규모 생태계에 영향을 미칠 수 있다. 만 안팎으로 물의 흐름을 억제하면 만이나 하구의 홍수가 줄어들어 탁도(고형)가 더 많이 발생하고 소금물도 줄어들어 새나 포유류에게 중요한 식량원으로 작용하는 물고기가 사망할 수 있다. 이동 어류는 또한 번식 하천에 접근할 수 없을 수 있으며, 터빈을 통과하려고 시도할 수 있다. 동일한 음향 문제가 조수 방조에도 적용된다. 운송 접근성이 떨어지는 것은 사회 경제적 문제가 될 수 있지만, 느린 통과를 위해 자물쇠가 추가될 수 있다. 그러나 이번 보도로는 지반 접근을 교량화함으로써 지역경제를 개선할 수 있을 것이다. 더 잔잔한 물은 만이나 하구에서도 더 나은 휴양을 제공할 수 있다.[32]

바이오매스

추가 정보: 바이오매스 § 환경 영향

전력은 연소될 모든 것을 태움으로써 발생할 수 있다. 어떤 전력은 특별히 목적을 위해 재배된 농작물을 태워서 발생한다. 보통 이것은 에탄올을 생산하기 위해 식물 물질을 발효시켜, 그리고 나서 태워진다. 이것은 또한 유기 물질이 썩게 하여 바이오가스를 만들어내고, 그 후에 태우는 방법으로도 행해질 수 있다. 또한, 불에 탔을 때 나무는 바이오매스 연료의 한 형태다.[33]

바이오매스를 태우는 것은 화석 연료를 태우는 것과 같은 많은 배출물을 생산한다. 그러나, 증가하는 바이오매스는 대기 중 이산화탄소를 흡수하기 때문에 지구 대기 중 이산화탄소 수준에 대한 순 기여도는 작다.

바이오매스가 증가하는 과정은 어떤 종류의 농업과 같은 환경적 우려의 대상이 된다. 대량의 토지를 사용하며, 비용 효율적인 성장을 위해 비료와 살충제가 필요할 수 있다. 농업의 부산물로 생산되는 바이오매스는 어느 정도 장래성이 있지만, 그러한 바이오매스는 다른 어떤 것도 아닌 비료로 토양에 다시 경작하는 데 현재 사용되고 있다.

풍력 발전

주요 기사: 풍력발전이 환경에 미치는 영향

육지풍

풍력은 지구의 표면 위로 끊임없이 흐르는 공기로부터의 기계적 에너지를 이용한다. 풍력발전소는 일반적으로 풍력발전소, 바람이 비교적 많이 부는 위치의 풍력터빈 밭으로 구성된다. 풍력터빈과 관련된 주요 이슈는 캘리포니아의 Altamont Pass Wind Farm과 같은 그들의 오래된 전임자들이다. 이 낡고 작은 풍력 터빈은 다소 시끄럽고 빽빽한 위치여서 지역 주민들에게는 매우 매력적이지 않다. 터빈의 역풍은 국지적으로 낮은 수준의 바람을 방해한다. 현대의 대형 풍력 터빈은 이러한 우려를 완화시켰고, 상업적으로 중요한 에너지원이 되었다. 바람이 많이 불고 전기가 비싼 지역의 많은 주택 소유자들은 전기요금을 줄이기 위해 소형 풍력 터빈을 설치한다.

농업용지에 설치되는 현대 풍력 발전소는 모든 에너지원 중에서 환경 영향이 가장 낮은 곳 중 하나이다.[34]

  • 킬로와트시(kWh)당 발생전력 면적이 다른 재생에너지 전환시스템보다 적고 방목 및 작물과도 호환된다.
  • 가동 후 단 몇 달 만에 건설에 사용되는 에너지를 생산한다.
  • 건설로 인한 온실가스 배출과 대기오염은 적고 감소하고 있다. 그것의 작동에 의해 배출되는 배출이나 오염은 없다.
  • 현대의 풍력 터빈은 (분당 회전수 측면에서) 매우 느리게 회전하기 때문에 새들에게 거의 위험하지 않다.[34]

특정 풍력 발전소의 경우 조경과 유산 문제가 중요한 문제가 될 수 있다. 그러나 적절한 계획 절차를 따를 경우 유산 및 경관 리스크는 최소화해야 한다. 일부 사람들은 여전히 풍력 발전소에 반대할지 모르지만, 아마도 미학을 이유로, 더 넓은 공동체의 지지적인 의견과 기후 변화로 인해 야기되는 위협에 대처해야 할 필요가 있다.[35]

해상풍

해상풍력은 지상풍력기술과 유사하며, 신선한 환경이나 바닷물 환경에 위치한 대형 풍차형 터빈이다. 바람은 날개가 회전하게 하고, 그 다음 전기로 바뀌며 케이블로 격자와 연결된다. 해상풍의 장점은 바람이 더 강하고 한결같아 선박에 의해 훨씬 더 큰 규모의 터빈을 세울 수 있다는 것이다. 단점은 동적 해양 환경에 구조물을 배치하는 어려움이다.[32]

터빈은 종종 기존의 토지 기술을 확장한 버전이다. 단, 기초는 해상풍력에만 해당되며 아래에 열거되어 있다.

단층파운데이션

단층 기초는 얕은 깊이 적용(0~30m)에 사용되며 토양 조건에 따라 해저(10~40m) 깊이로 구동되는 더미로 구성된다. 버블 실드, 저속 시동, 음향 피복 등 완화 전략 이후에도 발생하는 소음은 믿을 수 없을 정도로 크고 물속에서도 멀리 전파되기 때문에 말뚝 박기 공정이 환경적으로 우려되는 부분이다. 그 발자국은 비교적 작지만, 여전히 청소나 인공 암초를 일으킬 수 있다. 전송선은 또한 일부 해양 생물에게 해로울 수 있는 전자기장을 생성한다.[32]

삼각대 고정 바닥

삼각대 고정 바닥 기초는 과도기적 깊이 적용(20-80m)에 사용되며, 터빈 기지를 지지하는 중심축에 연결된 3개의 다리로 구성된다. 각 다리에는 넓은 토대 때문에 깊이가 덜 필요하지만 해저로 몰리는 더미가 있다. 환경 효과는 단층 기초와 중력 기초의 조합이다.[32]

중력 기초

중력 기초는 얕은 깊이 적용(0~30m)에 사용되며, 해저에 쉬게 하기 위해 강철이나 콘크리트로 구성된 크고 무거운 기초로 구성된다. 그 발자국은 비교적 크며 소개 시 청소, 인공 암초 또는 서식지의 물리적 파괴를 일으킬 수 있다. 전송선은 또한 일부 해양 생물에게 해로울 수 있는 전자기장을 생성한다.[32]

중력 삼각대

중력삼각대 기초는 과도기적 깊이 적용(10~40m)에 사용되며, 3개의 다리로 연결된 두 개의 무거운 콘크리트 구조물로 구성되며, 하나는 해저에 있고 다른 하나는 물 위에 있다. 2013년 현재 이 재단을 사용하고 있는 해상 풍차는 없다. 환경적 우려는 설계에 따라 청소 효과가 덜할 수 있지만 중력 기초와 동일하다.[32]

부유구조

부유 구조 기초는 심층 애플리케이션(40~900m)에 사용되며 고정 케이블로 해저에 계류된 균형 잡힌 부유 구조로 구성된다. 부유 구조물은 부력, 계류선 또는 밸러스트를 사용하여 안정화시킬 수 있다. 계류선은 경미한 청소 또는 충돌의 가능성을 야기할 수 있다. 전송선은 또한 일부 해양 생물에게 해로울 수 있는 전자기장을 생성한다.[32]

풍력에너지의 생태학적 영향

풍력 터빈의 한 가지 큰 환경 문제는 야생동물에게 미치는 영향이다. 풍력 터빈과 그 관련 인프라, 특히 송전선과 타워는 미국과 캐나다에서 조류와 박쥐에 대한 가장 빠른 속도로 증가하고 있는 위협 중 하나이다. 새와 박쥐의 죽음은 종종 동물들이 터빈 날개와 충돌할 때 발생한다.[36] 그들은 또한 송전선과의 충돌과 전기 충격에 의해서도 피해를 입는다. 풍력 발전소는 건설 전에 철저히 검토해도 서식지 감소의 원인이 될 수 있다.

풍력에너지가 날씨와 기후변화에 어떤 영향을 미치는지에 대한 우려도 있다. 풍력에너지는 기후변화에 가장 적은 기여를 할 수 있지만 다른 발전기에 비해 아직 개선의 여지가 있다. 풍력 터빈은 가까운 지역의 날씨에 영향을 미쳐 기온과 강우량에 영향을 줄 수 있다.[37] 대규모 풍력 발전소는 육지에 건설하면 국지 온도를 높이는 한편, 물 위에 건설하면 국지 온도를 낮출 수 있다는 연구도 있다. 풍력 터빈이 2100년 전 세계 에너지 수요의 10%를 충족시키기 위해 사용되면 풍력 발전소가 설치된 지역의 국지 온도는 섭씨 1도 상승하는 반면 풍력 발전소가 물 위에 설치된 지역은 섭씨 1도 감소할 수 있다. 이 효과는 지구온도의 일반적인 상승이 아니라 바람 패턴 변화에 따른 열 재분배 변화다. 이 연구는 늘어난 마찰에 기초한 시뮬레이션으로, 저자는 그 효과가 실제로 존재하는지를 조사하기 위해 추가 연구를 권고한다.[38]

지열 발전

주요 기사: 지열 발전

지열 에너지는 지구의 열로, 발전소에서 전기를 생산할 수 있다. 지열원으로부터 생산되는 따뜻한 물은 산업, 농업, 목욕, 청소 등에 사용될 수 있다. 지하 증기원을 도청할 수 있는 곳에서 증기는 증기 터빈을 작동시키는 데 사용된다. 지열 증기원은 지하수가 고갈됨에 따라 유한한 수명을 갖는다. 뜨거운 물이나 증기를 생산하기 위해 암석 형성을 통해 지표수를 순환시키는 배열은 인간 관련 시간 척도로 재생가능하다.

지열발전소는 연료를 전혀 태우지 않지만, 지열우물에서 나오는 증기 이외의 물질로 인해 여전히 배출이 있을 것이다. 이것들은 황화수소와 이산화탄소를 포함할 수 있다. 일부 지열 증기원은 수증기가 생성되기 전에 수증기에서 제거되어야 하는 수용성이 없는 광물을 흡수한다; 이 물질은 적절하게 처리되어야 한다. 모든 (폐쇄 사이클) 증기 발전소는 콘덴서용 냉각수를 필요로 한다. 자연 발생원의 냉각수 전환 및 하천이나 호수로 반환될 때 증가된 온도는 지역 생태계에 상당한 영향을 미칠 수 있다.

지하수를 제거하고 암석 형성을 가속화하면 지진의 진동이 발생할 수 있다. 향상된 지열 시스템은 더 많은 증기를 생산하기 위해 지하 암석을 파괴한다; 그러한 프로젝트는 지진을 유발할 수 있다. 특정 지열 프로젝트(2006년 스위스 바젤 인근 지열 프로젝트 등)는 지열 회복에 의해 유발된 불리한 지진성 때문에 중단되거나 취소된 바 있다.[39] 다만 '수압감지진 유발지진도는 자연지진에 비해 낮으며, 세심한 관리와 모니터링으로 줄일 수 있다' '핫록 지열자원 추가발전에 지장을 주는 것으로 간주해서는 안 된다'[40]와 관련된 위험요인이 있다.

태양열 발전

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2010년과 2020년 사이 태양광 발전 킬로와트당 설치비가 85%나 떨어졌으며 이후 많은 지역에서 가장 저렴한 신규 발전 대안으로 꼽히고 있다. 또한 어떠한 재정적 지원도 없이, 그것은 가장 저렴한 새로운 석탄 대안의 비용을 절감한다.[41] 태양광 발전은 예상할 수 있듯이 햇빛을 많이 받는 지역에서 더 비용 효율적이다.

태양광 발전은 태양광 전지를 이용해 태양의 방사선을 직류(DC) 전력으로 전환해 작동한다. 그러면 이 전원은 더 일반적인 AC 전원으로 변환되어 전력망에 공급될 수 있다.

그것이 환경에 미치는 부정적인 영향은 주로 실리카(모래로부터)로 만들어진 태양 전지의 생성에 있으며, 새로운 제조 공정으로 인해 CO2 생산이 없어졌지만, 실리카에서 실리콘을 추출하려면 화석 연료의 사용이 필요할 수 있다. 태양열 발전은 생산을 통해 환경에 선행 비용을 부담하지만, 태양 전지의 수명 내내 깨끗한 에너지를 제공한다.

광전력을 이용한 대규모 전력생산은 광전력의 전력밀도가 낮아 많은 토지가 필요하다. 토지 이용은 건물과 기타 빌드된 지역에 설치하면 줄일 수 있지만 효율성은 떨어진다.

집중 태양열 발전

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태양열로도 알려진 이 기술은 햇빛을 집중시키고 열을 발생시키기 위해 다양한 종류의 거울을 사용한다. 이 열은 표준 랭킨 사이클 터빈에서 전기를 발생시키는 데 사용된다. 대부분의 열전 발전처럼, 이것은 물을 소비한다. 이것은 문제가 될 수 있는데, 태양열 발전소는 햇빛과 많은 양의 땅으로 인해 사막 환경에 가장 흔하게 위치하기 때문이다. 많은 농축된 태양계도 이국적인 액체를 사용하여 낮은 압력에 머무르면서 열을 흡수하고 수집한다. 이 액체는 흘리면 위험할 수 있다.[42]

네가와트 권력

주요 기사: 네가와트 권력

네가와트 전력(Negawatt power)은 공급 능력을 높이기 위해 투자하기보다는 전력 소비를 줄이기 위한 투자를 말한다. 이런 식으로 네가와트에 투자하는 것을 새로운 발전소의 대안으로 생각할 수 있고 비용과 환경 문제를 비교할 수 있다.

효율성 개선을 통해 소비를 줄이기 위한 네가와트 투자 대안은 다음과 같다.

  • 고객에게 에너지 효율적인 램프 제공 - 환경 영향 최소화
  • 건물 열절연 및 밀폐성 개선 – 환경 영향 감소
  • 노후 산업 공장 교체 – 환경 영향 감소 배출량 감소로 인해 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.

시간 이동 수요에 의한 최대 전기 부하를 줄이기 위한 Negawatt 투자 대안:

  • 저장 난방기 – 오래된 시스템에는 석면이 있었다. 새로운 시스템은 환경에 미치는 영향이 적다.
  • 전기 보드가 특정 고객 부하를 제어할 수 있는 수요 대응 제어 시스템 - 환경에 미치는 영향 최소화
  • 얼음 저장 시스템과 같은 열 저장 시스템으로 밤 동안 얼음을 만들어 보관하여 낮에는 에어컨에 사용 가능 - 환경에 미치는 영향 최소화
  • 펌프 스토리지 수력 발전 – 환경에 상당한 영향을 미칠 수 있음 – 수력 발전 참조
  • 기타 그리드 에너지 저장 기술 – 영향의 다양성

시간 이동은 총 에너지 소비량이나 시스템 효율을 감소시키지는 않지만 피크 부하에 대처하기 위해 새로운 발전소를 건설할 필요를 피하기 위해 사용될 수 있다.

참고 항목

참조

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외부 링크