Miljövänner jublade när Kina tillkännagav sitt åtagande att nå koldioxidneutralitet till 2060, men avkarboniseringen av Kina – som släpper ut 27 % av den globala koldioxiden och en tredjedel av världens växthusgaser – kan komma med dolda kostnader och svåra miljöval, enligt nya forskning.

I en artikel publicerad i Communications Earth &Environment , Stefano Galelli, docent vid School of Civil and Environmental Engineering, i Cornell Engineering, och hans kollegor försöker kvantifiera hur avkarbonisering av China Southern Power Grid, som tillhandahåller el till mer än 300 miljoner människor, kommer att negativt påverka flodområden, de flesta av som går från Kina till nedströmsländer, och kommer att minska mängden åkermark i Kina.

"Om vi ​​tänker på någon större teknisk förändring har de alltid kostnader och oavsiktliga konsekvenser," sa Galelli. "Ju snabbare vi inser och tar itu med dem, desto mer hållbar och rättvis kommer energiomställningen att bli. Vi måste göra det rätt."

Dekarbonisering av nätet till 2060 kan vara tekniskt genomförbart men skulle kräva att man bygger flera dammar för vattenkraftproduktion (ungefär 32 GW) och omvandlar cirka 40 000 kvadratkilometer odlingsmark för att stödja tillväxten i sol och vind, sa Galelli. De flesta av dammarna skulle placeras på gränsöverskridande floder, vilket innebär de som delas av två eller flera länder, vilket skulle resultera i potentiella negativa ekologiska effekter i både Kina och nedströmsländer.

"Ett grundläggande problem är att dessa dammar kommer att förändra flodflödet," sa Galelli. "Att förändra hur vattnet strömmar i floden har enorma effekter på flodens ekosystem och de samhällen som är beroende av dem."

Två stora gränsöverskridande flodbassänger som kommer att påverkas är Salween och Mekong, båda stora hotspots för biologisk mångfald, sa Galelli. Salween delas av Kina (uppströms) och Myanmar; Mekong från Kina (uppströms), Myanmar, Thailand, Laos, Kambodja och Vietnam – sålunda delas effekterna av ytterligare uppdämning.

Som ett exempel, sade han, är Kambodjas nedre Mekongbassäng centrum för landets inlandsfiskeindustri. Kambodja har ett av världens största inlandsfiske, en huvudkälla till protein för befolkningen på 16,8 miljoner. Med mer än 100 stora vattenkraftsdammar redan vid Mekongfloden och dess bifloder, och flera fler planerade eller under uppbyggnad, måste konsekvenserna av att Kina bygger ytterligare dammar övervägas, sa Galelli.

Dammar blockerar transporten av sediment och näringsämnen från de övre delarna till flodens mynning, och detta minskar ekosystemens och fiskets produktivitet. Att blockera transporten av sediment påverkar även floddeltan:Om sediment inte når deltat blir saltinträngning ett större problem. Dammar kan också påverka migrerande fiskarter.

"Kostnaderna kan överträffa fördelarna", sa han. "Det skulle vara viktigt att ta hänsyn till dessa effekter när man planerar storskaliga insatser för att minska koldioxidutsläppen."

Avkarbonisering skulle också leda till ekologiska och sociologiska avvägningar när det gäller markanvändning, sade han.

Kinas president Xi Jinping har ökat ansträngningarna och retoriken kring livsmedelssäkerhet, och betonat självförsörjande livsmedelsproduktion i stället för att förlita sig så mycket på import. Men med 18 % av världens befolkning och bara 10 % av planetens odlingsbara mark är det en hög ordning – en som blev ännu tuffare med mer mark som gavs över för att stödja sol- och vindkraft.

"Om du utesluter platser som är skyddade - städer och nationalparker, till exempel - det du har kvar är åkermark att bygga sol- och vindkraft på", sa Galelli.

Och med Kinas elfordonsindustri som ser stratosfärisk tillväxt – Kina leder nu global försäljning av elfordon – kommer efterfrågan på el att fortsätta att öka. Kolkraftverk har historiskt sett varit den dominerande källan till el för China Southern Power Grid – men att bygga tillräckligt med vind- och solpaneler för att ersätta elförsörjningen som garanteras av konventionella kolkraftverk kommer att ta upp mycket utrymme, sa Galelli.

Och att det utrymme som krävs för att bygga sol- och vindkraftverk kanske inte är rättvist fördelat. Deras forskning visar att 43 % av det totala markbehovet sannolikt skulle fokuseras på Guangxi-provinsen, där grödor och gräsmark utgör den stora majoriteten av marken. Detta kan vara en tung börda för provinsen och leda till betydande ekologiska, sociala och ekonomiska kostnader för lokalsamhällen.

Många nya solenergitekniker utvecklas, sa han. Flytande solpaneler kan täcka en del av sjöarnas yta bakom befintliga och planerade dammar (om de helt täcker ytan på dessa sjöar skulle det hindra deras syresättning). Solenergi på tak är också lönsamt, men representerar i allmänhet en liten yta och kan plågas av mekaniska problem.

Galelli listar agrivoltaics, som kombinerar solenergi med jordbruksaktiviteter; kolbindning från gas- och kolanläggningar; effektivare batterier; och styrning av efterfrågan på el som andra lovande tekniker.

"Vårt arbete är baserat på en framskrivning av behov 2060, men behovet är inte satt eller känt, och 36 år är mycket tid för teknisk innovation", sa han.

När vi tar steg mot koldioxidutsläpp, sa han, ligger Kina i framkant.

"Att göra det på strategiska sätt är mycket viktigt. Vi måste börja med sådana som har mindre effekt", sa Galelli. "Vi kan fatta beslut som balanserar insatser för att minska koldioxidutsläppen med skyddet av lokala samhällen, vatten- och markresurser."

Mer information: Xiaoyu Jin et al, China Southern Power Grids avkolning kommer sannolikt att påverka jordbruksmark och gränsöverskridande floder, Communications Earth &Environment (2024). DOI:10.1038/s43247-024-01363-1

Journalinformation: Kommunikation Earth &Environment

Tillhandahålls av Cornell University