Denna datavisualisering jämför den mark som krävs för olika typer av kraftgenerering. Kärnkraften är med sitt extremt energitäta bränsle den i särklass minsta. Kredit:Good Energy Collective
Med inga vindkraftsskyltar på vägkanterna bredvid sädesfält är det knappast förvånande att markanvändning är en svår fråga för förnybar energi. Men hur mycket mark använder egentligen olika koldioxidfria tekniker?
Jessica Lovering, en senior gäststipendiat från Snabbast Path to Zero Initiative vid UM:s kärnteknik- och radiologiska vetenskapsavdelning, grävde i detta problem med kollegor vid Breakthrough Institute, University of California Santa Barbara och UC Berkeley. Hon är första författare till studien i PLoS One rapporterade resultaten, och hon berättade för Michigan Engineer om betydelsen av deras fynd.
Varför är det viktigt att energiutvecklare och beslutsfattare överväger den mark som ockuperas av kraftproduktion?
För närvarande fokuserar de flesta energisystemsmodelleringar på att bibehålla nätets tillförlitlighet samtidigt som de minskar utsläppen och minimerar kostnaderna – med liten uppmärksamhet ägnad åt andra miljöpåverkan som markanvändning, ekosystemstörningar, vattenanvändning och materialinsats. Ändå förutser rigorösa avkarboniseringsstudier som Princetons Net-Zero America och NRELs Renewable Electricity Futures en betydande utbyggnad av mark som ockuperas av energiinfrastruktur.
Åtminstone i USA verkar vi ha mycket tillgänglig mark, så du kan anta att detta verkligen inte är ett problem som utsläpp av växthusgaser är. Men vi börjar se en snabb ökning av lokalt motstånd mot projekt för förnybar energi, och det handlar verkligen om mark. Om ett projekt tar upp mycket mark, påverkas fler samhällen, fler landskap störs och fler människor kan bli motiverade att försöka stoppa projektet.
Vilka är avvägningarna för markanvändning när vi går över till ren energi?
Generellt sett är förnybar energiteknik mer markomfattande än dagens elmix, vilket innebär att de upptar mer mark för att generera en given mängd el jämfört med fossila bränslen eller kärnkraft. Men i vilken grad vi måste förändra marken spelar också roll. Att hugga ned skog för att bygga ett vindprojekt skiljer sig mycket från att bygga på åkermark. En energisystemmodell kan dra slutsatsen att en viss region behöver 100 gigawatt vind, men det är en helt separat fråga att veta var dessa vindkraftverk ska byggas, på vems mark.
Vilka är de viktigaste aspekterna av din studie?
Jag tror att de flesta hade en känsla av att förnybar teknik tog mycket mark, men det som var överraskande från vår studie var hur stor variationen i markanvändningsintensiteten var, både över olika tekniker och inom givna tekniker. Vi samlade in data om markanvändning och elproduktion från drivande kraftverk – inklusive kol, naturgas, kärnkraft, vindkraft, solenergi, koncentrerad solenergi, geotermisk energi, vattenkraft och biomassa – i 73 länder och 45 delstater i USA. Medianmarkanvändningsintensiteten för varje teknik varierade med ungefär tio tusen gånger, från låg kärnenergi till hög dedikerad biomassa (det innebär att odla material specifikt för förbränning för att generera elektricitet). Men även för en enskild teknik som vattenkraft fanns det enorma variationer:från en tiondels hektar per terawattimme el till nära 3 miljoner hektar.
Har du rekommendationer om att välja en energimix?
Den optimala mixen kommer att vara olika för varje gemenskap, baserat på deras värderingar och tillgång på resurser. Vattenkraft kan till exempel vara en prisvärd källa till utsläppsfri el, men det är bara ett alternativ på mycket specifika platser, av vilka de flesta redan är utvecklade i USA och Europa. Vissa samhällen kan vara riktigt exalterade över att ta emot havsvind, medan andra vill bevara sina naturliga landskap. Vårt mål med den här studien var att göra bättre information tillgänglig för beslutsfattare, så att de kan förstå omfattningen av utmaningen och fatta bättre beslut.
Finns det några strategier vi kan använda för att minska effekterna av energiutveckling på vårt landskap?
Absolut. För det första bör vi se till adaptiv återanvändning av befintliga industriella och kommersiella landskap. Till exempel kan solenergi i nyttoskala byggas ovanpå stora lager eller över parkeringsplatser. Ny kärnkraft skulle kunna placeras vid uttjänta kolkraftverk.
I områden där markanvändning är av stor oro, skulle energisystemplanerare kunna prioritera markeffektiva energitekniker med låga koldioxidutsläpp som kärnkraft och geotermisk energi.
Mängden mark som används för energiproduktion kommer sannolikt att öka bara för att fossila bränslen är ganska energitäta och kraftverk har placerats nära efterfrågecentra. Men mängden ny mark som behövs kommer till stor del att bero på mixen av tekniker vi använder och var vi bygger ny energiinfrastruktur. + Utforska vidare
