Декарбонізація

Пом'якшення наслідків зміни клімату або декарбонізація - комплекс заходів з обмеження масштабів або темпів глобального потепління і пов'язаних з цим наслідків. Як правило, це пов'язано з скороченням антропогенних викидів парникових газів (ПГ).

На частку викопного палива припадає близько 70% викидів парникових газів. Головне завдання полягає в тому, щоб відмовитися від використання вугілля, нафти і газу і замінити ці викопні види палива безпечними для здоров'я людини та природи джерелами енергії. Через різке падіння цін вітроенергетика і сонячна фотовольтаїка (PV) все більше конкурують з нафтою, газом і вугіллям, хоча вони вимагають накопичення енергії і протяжних електричних мереж. Пом'якшення або повернення назад зміни клімату також може бути досягнуто шляхом заміни бензину і дизельного палива електромобілями, лісовідновленням і збереженням залишків лісів («поглиначів вуглецю»), змін в сільськогосподарській практиці (наприклад пермакультура або органічне господарство) і техніці, відмови від фінансування викопного палива, демократичних реформ корпоративного управління, змін в законодавстві про споживачів і здійснення відновлення добробуту Землі після пандемії COVID-19. Досі відсутня технологія вилучення вуглекислого газу з атмосфери Землі, або геоінженерії в безпечному або достатньому масштабі.

Майже всі країни є учасниками Рамкової конвенції Організації Об'єднаних Націй про зміну клімату (РКЗК ООН). Кінцевою метою РКЗК ООН є стабілізація атмосферних концентрацій ПГ на рівні, який запобіг би небезпечне втручання людини в кліматичну систему. У 2010 році сторони РКЗК ООН погодилися з тим, що майбутнє глобальне потепління має бути обмежена рівнем нижче 2 °C (3,6 °F) в порівнянні з доіндустріальним рівнем. З Паризької угоди 2015 року це було підтверджено.

У спеціальній доповіді про глобальне потепління на 1,5 °C Міжурядова група експертів зі зміни клімату підкреслила переваги збереження глобального потепління нижче цього рівня, запропонувавши глобальні колективні зусилля, які можуть бути спрямовані на досягнення Цілей сталого розвитку Організації Об'єднаних Націй на 2015 рік. Шляхи викидів без будь-якого або обмеженого перевищення зажадали б швидких і далекосяжних перетворень в енергетиці, землі, містах і інфраструктурі, включаючи транспорт і будівлі, а також промислові системи.

Нинішня траєкторія глобальних викидів парникових газів, по-мабуть, не узгоджується з обмеженням глобального потепління до рівня нижче 1,5 або 2 °C. Однак в глобальному масштабі вигоди від збереження потепління нижче 2 °C перевищують витрати на подолання наслідків.

Концентрація і стабілізація парникових газів

РКЗК ООН спрямована на стабілізацію концентрацій парникових газів (ПГ) в атмосфері на такому рівні, при якому екосистеми можуть природним чином адаптуватися до зміни клімату, виробництво продовольства не перебуває під загрозою, а економічний розвиток може протікати стійким чином. В даний час людська діяльність додає CO₂ в атмосферу швидше, ніж природні процеси можуть видалити його. Згідно з американським дослідженням 2011 року, стабілізація концентрації атмосферного CO₂ вимагатиме скорочення антропогенних викидів CO₂ на 80% в порівнянні з піковим рівнем викидів.

МГЕЗК працює з концепцією фіксованого емісійного бюджету. Якщо викиди залишаться на поточному рівні 42 гігатонн CO₂, вуглецевий бюджет для 1,5 °C може бути вичерпаний 2028 року. Підвищення температури до цього рівня відбудеться з деякою затримкою між 2030 і 2052 роками. Навіть якщо в майбутньому вдасться домогтися негативних викидів, 1,5 °C не повинно бути перевищено в жодному разі, щоб уникнути масової втрати екосистем на Землі.

Після того як 9 мільярдів людей залишать місце для викидів при виробництві продуктів харчування і для підтримки глобальної температури нижче 2 °C, викиди від виробництва енергії і транспорту повинні будуть майже відразу ж досягти піку в розвинених країнах і знижуватися приблизно на 10% щороку, поки нульові викиди не будуть досягнуті приблизно в 2030 році.

Джерела викидів парникових газів

Завдяки Кіотському протоколу вдалося вирішити проблему скорочення майже всіх антропогенних парникових газів, але цього недостатньо. Цими газами є CO₂, метан (CH₄), оксид азоту (N₂O) і фторовані гази (F-Гази): гідрофторвуглеці (ДФУ), флуорокарбони (ПФУ) і гексафторид сірки (SF₆). Їх потенціал глобального потепління (ПГП) залежить від тривалості їх життя в атмосфері. Метан має відносно короткий атмосферний час життя близько 12 років, але має великий безпосередній вплив, особливо через м'ясоїдність більшої частини людства. Для метану зниження приблизно на 30% нижче нинішніх рівнів викидів призвело б до стабілізації його атмосферної концентрації, в той час як для N₂O треба було б скорочення викидів більш ніж на 50%. Оцінки в значній мірі залежать від здатності океанів і наземних поглиначів поглинати ПГ. Ризик впливу зворотного зв'язку при глобальному потеплінні призводить до високої невизначеності у визначенні значень ПГП.

Вуглекислий газ (CO₂)

• Викопне паливо: нафта, газ і вугілля є основними факторами антропогенного глобального потепління з щорічними викидами 34,6 гігатонн CO₂ в 2018 році.
• Виробництво цементу оцінюється в 1,5 гігатонн CO₂.
• Зміна землекористування— це дисбаланс між вирубкою лісів і лісовідновленням. Оцінки дуже невизначені і знаходяться на рівні 3,8 гігатонн CO₂. Лісові пожежі викликають викиди близько 7 гігатонн CO₂.
• Спалювання на факелах: при видобутку сирої нафти величезна кількість попутного нафтового газу зазвичай спалюється на факелах як відпрацьований або непридатний для використання газ.

Метан (СН4)

• Викопне паливо (33%) також становить більшу частину викидів метану, включаючи газорозподіл, витоки і газовідвід.
• На частку великої рогатої худоби (21%) припадає дві третини метану, що виділяється худобою, за яким слідують буйволи, вівці і кози.
• Людські відходи і стічні води (21%): коли відходи біомаси на звалищах і органічні речовини в побутових і промислових стічних водах розкладаються бактеріями в анаеробних умовах, утворюється значна кількість метану.
• Вирощування рису (10%) на затоплених рисових полях є ще одним сільськогосподарським джерелом, де анаеробне розкладання органічного матеріалу призводить до утворення метану.

Оксиди азоту (N₂О)

• Більшість викидів проводиться сільським господарством, особливо м'ясним виробництвом: велика рогата худоба (послід на пасовищі), добрива, гній тварин.

Фторовмісні гази

Розподільні пристрої в енергетиці, виробництво напівпровідників і виробництво алюмінію.

Складання прогнозів

Прогнози майбутніх викидів парникових газів дуже невизначені. За відсутності політики пом'якшення наслідків зміни клімату викиди парникових газів можуть значно зрости протягом 21 століття. Сучасні наукові прогнози попереджають про підвищення температури на 4,5 градуса протягом наступних десятиліть.

Методи і засоби

Оскільки витрати на скорочення викидів парникових газів в електроенергетичному секторі, мабуть, нижче, ніж в інших секторах, таких як транспортний сектор, електроенергетичний сектор може забезпечити найбільш пропорційне скорочення викидів вуглецю в рамках економічно ефективної кліматичної політики.

Економічні інструменти можуть бути корисні при розробці політики пом'якшення наслідків зміни клімату. Скасування субсидій на викопне паливо дуже важливе, але мусить бути зроблено обережно, щоб не зробити бідних людей ще біднішими.

Інші часто обговорювані кошти включають ефективність, громадський транспорт, підвищення економії палива в автомобілях (що включає використання електричних гібридів), зарядку гібридів і електромобілів низьковуглецевої електрикою, внесення індивідуальних змін і зміна ділової практики. Заміна бензинових і дизельних автомобілів електричними означає, що їх викиди будуть знижені і, як наслідок, знизитися число захворювань, викликаних забрудненням навколишнього середовища.

Ще одне міркування стосується того, як буде розвиватися майбутнє соціально-економічний розвиток.

Заміщення викопного палива

Оскільки велика частина викидів парникових газів припадає на викопне паливо, вкрай важливо швидко відмовитися від нафти, газу і вугілля. Стимул до використання 100% поновлюваних джерел енергії був створений глобальним потеплінням та іншими екологічними, а також економічними проблемами. На думку МГЕЗК, існує кілька фундаментальних технологічних обмежень для інтеграції портфеля технологій використання поновлюваних джерел енергії для задоволення більшої частини загального глобального попиту на енергію.

Світовий попит на первинну енергію в 2018 році склав 161 320 ТВт·год. Це відноситься до електрики, транспорту і опалення, включаючи всі втрати. Попит на первинну енергію в низьковуглецевій економіці важко визначити. У транспорті та виробництві електроенергії використання викопного палива має низьку ефективність менше 50%. Двигуни транспортних засобів виконують багато тепла, яке витрачається даремно. Електрифікація всіх секторів і перехід на поновлювані джерела енергії можуть значно знизити попит на первинну енергію. З іншого боку, вимоги до зберігання, проблеми щільності енергії батарей і повторне перетворення в електрику знижують ефективність поновлюваних джерел енергії.

У 2018 році біомаса і відходи були перераховані з часткою 10% первинної енергії, гідроенергетика— з 3%. Вітер, сонячна енергія та інші поновлювані джерела енергії були на рівні 2%.

Низьковуглецеві джерела енергії

Вітер і Сонце можуть бути джерелами великої кількості низьковуглецевої енергії при конкурентоспроможних виробничих витратах. Ціни на сонячні фотоелектричні модулі впали приблизно на 80% в 2010-х роках, а ціни на вітряні турбіни— на 30-40%. Але навіть в поєднанні генерація змінної відновлюваної енергії сильно коливається. Це можна вирішити шляхом розширення мереж на великих площах з достатньою потужністю або за допомогою накопичувачів енергії. За даними Міжнародного агентства з відновлюваних джерел енергії (IRENA), впровадження поновлюваних джерел енергії має бути прискорено в шість разів, хоча і має залишатися нижче цільового показника в 2 °C. Управління навантаженням промислового енергоспоживання може допомогти збалансувати виробництво відновлюваної енергії та її попит. Виробництво електроенергії за допомогою біогазу і гідроенергетики може слідувати за попитом на енергію.

Сонячна енергія

• Сонячна фотовольтаїка стала найдешевшим способом виробництва електроенергії в багатьох регіонах світу, при цьому виробничі витрати знизилися до 0,015— 0,02 дол./КВт * год в пустельних регіонах. Зростання фотовольтаїки є експоненціальним і подвоюється кожні три роки з 1990-х років.
• Інша технологія — це концентрована сонячна енергія (CSP) з використанням дзеркал або лінз для концентрації великої площі сонячного світла на приймачі. За допомогою CSP енергія може бути накопичена протягом декількох годин.
• Сонячне водяне опалення вносить важливий і щораз більший внесок в багато країн, особливо в Китай, який в даний час має 70 відсотків від загальносвітового обсягу (180 ГВт). У всьому світі загальні встановлені сонячні системи водяного опалення задовольняють частина потреб у водяному опаленні більш ніж 70 мільйонів домашніх господарств.

Енергія вітру

Регіони в більш високих північних і південних широтах мають найбільший потенціал для отримання енергії вітру. Встановлена потужність досягла 650 ГВт в 2019 році. На частку морської вітроенергетики в даний час припадає близько 10% нових установок. Офшорні вітроелектростанції коштують дорожче, але ці установки дають більше енергії на встановлену потужність з меншими коливаннями.

Гідроенергетика

Гідроенергетика грає провідну роль в таких країнах, як Бразилія, Норвегія і Китай: але існують географічні обмеження і екологічні проблеми. Приливна енергія може бути використана в прибережних районах.

Біоенергетика

Біогазові установки можуть забезпечити диспетчеризоване виробництво електроенергії і тепла, коли це необхідно. Загальною концепцією є спільне бродіння енергетичних культур, змішаних з гноєм в сільському господарстві. Спалювання біомаси рослинного походження виділяє CO₂, але воно все ще було класифіковано як поновлюване джерело енергії в правових рамках ЄС і ООН, тому що фотосинтез цікліруючих CO₂ повернутися до нових культур. Те, як виробляється, транспортується і переробляється паливо, значно впливає на викиди протягом життєвого циклу. Транспортування палива на великі відстані і надмірне використання азотних добрив можуть знизити економію викидів від одного і того ж палива в порівнянні з природним газом на 15-50%. Поновлювані джерела біопалива починають використовуватися в авіації.

Атомна енергія

Головною перевагою ядерної енергетики є можливість доставляти великі обсяги базового навантаження, коли поновлювані джерела енергії недоступні. Її неодноразово класифікували як технологію пом'якшення наслідків зміни клімату.

З іншого боку, ядерна енергетика пов'язана з екологічними ризиками, які можуть переважити вигоди. Крім ядерних аварій, поховання радіоактивних відходів може привести до збитку і втрат протягом більш ніж одного мільйона років. Виділений плутоній може бути використаний для створення ядерної зброї. Громадська думка про ядерну енергетику в різних країнах сильно різниться.

Станом на 2019 рік вартість продовження терміну служби атомних електростанцій конкурентоспроможна з іншими технологіями виробництва електроенергії, включно з новими сонячними і вітровими проєктами. Повідомляється, що нові проекти сильно залежать від державних субсидій.

Ведуться дослідження ядерного синтезу в формі Міжнародного експериментального термоядерного реактора, але навряд чи термоядерний синтез отримає комерційне поширення до 2050 року.

Вуглецеві нейтральні і негативні види палива

Викопне паливо може бути ліквідовано з нульовим балансом викидів вуглецю і вуглець-негативних виробництво і транспортування палива, створені з силою газу і GTL.

Природний газ

Природний газ, який в основному є метан, розглядається як мостове паливо, оскільки він виробляє приблизно вдвічі менше CO₂ ніж вугіль розпалений. Газові електростанції можуть забезпечити необхідну гнучкість у виробництві електроенергії в поєднанні з вітровою та сонячною енергіями. Але метан сам по собі є потужним парниковим газом, і в даний час він протікає з видобувних свердловин, резервуарів для зберігання, трубопроводів і міських розподільчих труб для природного газу. У низьковуглецевого сценарію газові електростанції все ще могли б продовжувати працювати, якби метан проводився з використанням технології перетворення енергії в газ з використанням відновлюваних джерел енергії.

Збереження енергії

Енергія вітру і фотовольтаїка можуть поставляти велику кількість електричної енергії, але не в будь-який час і місце. Один з підходів— це розмова про запасаються формах енергії. Це зазвичай призводить до втрати ефективності. В ході дослідження, проведеного Імперським коледжем Лондона, були розраховані найнижчі рівні вартості різних систем для середньострокового і сезонного зберігання. У 2020 році найбільш економічно ефективними в залежності від ритму зарядки будуть гідроакумулювальні електростанції (PHES), стиснене повітря (CAES) і літій-іонні акумулятори. На 2040 рік прогнозується більш значна роль літію і водню.

• Літій-іонні акумулятори широко використовуються на акумуляторних електростанціях і з 2020 року починають використовуватися в системах зберігання vehicle-to-grid. Вони забезпечують достатню ефективність кругового ходу 75-90%. Однак їх виробництво може викликати екологічні проблеми.
• Водень може бути корисний для сезонного накопичення енергії. Низька ефективність 30% повинна значно покращитися, перш ніж накопичення водню зможе забезпечити таку ж загальну енергоефективність, як і батареї. Для електричної мережі німецьке дослідження оцінило високі витрати на повторну конверсію в розмірі 0,176 євро / кВт * год, уклавши, що заміна розширення електричної мережі повністю системами повторної конверсії водню не має сенсу з економічної точки зору. Концепція сонячного водню обговорюється для віддалених пустельних проектів, де мережеві з'єднання з центрами попиту недоступні. Тому що він має більше енергії на одиницю об'єму і іноді може бути краще використовувати водень в аміаку.

Надмережа

Міжнародні лінії електропровідників допомагають мінімізувати вимоги до збереження. Велика мережа може згладити коливання енергії вітру. З глобальною мережею навіть фотовольтаїка може бути доступна протягом дня та вночі. Найсильніші високовольтні з'єднання постійного струму (HVDC) розцінують зі втратами всього 1,6% на 1000 км HVDC зараз використовують лише для з'єднань точка-точка.

Китай побудував велику кількість з'єднань HVDC всередині країни та підтримують ідею глобальної міжконтинентальної мережі в якості системотворної системи для наявних національних мереж змінного струму. Надмережа в США в поєднанні з відновлюваною енергією може скоротити викиди парникових газів на 80%.

Інтелектуальне управління мережами і навантаженням

Замість того щоб розширювати мережі і сховища для збільшення потужності, існує безліч способів вплинути на розмір і терміни попиту на електроенергію з боку споживачів. Ідентифікація та зміщення електричних навантажень може знизити витрати на електроенергію для використання переваг нижчих швидкостей поза піків і згладжування піків попиту. Традиційно енергетична система розглядала споживчий попит як фіксований і використовувала централізовані варіанти пропозиції для управління змінним попитом. Тепер досконаліші системи обробки даних і нові технології зберігання і генерації даних на місцях можуть поєднуватися з передовим автоматизованим програмним забезпеченням для управління попитом, щоб активно управляти попитом і реагувати на ціни на енергоринку.

Облік часу використання є поширеним способом мотивації споживачів електроенергії до зниження їх пікового споживання навантаження. Наприклад, запуск посудомийних машин і пральні в нічний час після того, як пік пройшов, знижує витрати на електроенергію.

У динамічних планах попиту пристрої пасивно відключаються, коли напруга відчувається в електричній мережі. Цей метод може дуже добре працювати з термостатами, коли потужність на сітці просідає на невелику кількість, автоматично вибирається установка температури низької потужності, що знижує навантаження на сітку. Наприклад, мільйони холодильників зменшують своє споживання, коли хмари проходять над сонячними установками. Споживачі повинні мати розумний лічильник для того, щоб комунальні служби могли розраховувати кредити.

Пристрої реагування на запити можуть отримувати всі види повідомлень з мережі. Повідомлення може бути запитом на використання режиму низької потужності, аналогічного динамічному попиту, на повне відключення при раптовому збої в електромережі або повідомленням про поточні та очікувані ціни на електроенергію. Це дозволяє електромобілям заряджатися по найменш дорогим тарифами незалежно від часу доби. Vehicle-to-grid використовує автомобільну батарею або паливний елемент для тимчасового харчування мережі.

Декарбонізація транспорту

За прогнозами, до 2050 року від чверті до трьох чвертей автомобілів на дорогах будуть електричними.

Водень може бути рішенням для далеких перевезень на вантажівках і водневих судах, де батареї самі по собі дуже важкі. Легкові автомобілі, що використовують водень, вже виробляються в невеликих кількостях. Будучи більш дорогими, ніж автомобілі на батарейках, вони можуть заправлятися набагато швидше, пропонуючи більш високу дальність польоту до 700 км. Основним недоліком водню є низький ККД всього 30%. При використанні для транспортних засобів потрібно більш ніж в два рази більше енергії в порівнянні з електромобілем на батарейках.

Хоча авіаційне біопаливо використовується в деякій мірі, за станом на 2019 рік декарбонізація авіації до 2050 року, як стверджується, буде «дійсно важкою».

Декарбонізація нагріву

На частку будівельного сектора припадає 23% світових енергетичних викидів CO₂ близько половини енергії використовується для обігріву приміщень та води. Поєднання електричних теплових насосів та інсоляції будинків може значно знизити потребу в первинній енергії. Як правило, електрифікація опалення призведе до скорочення викидів парникових газів лише в тому випадку, якщо електроенергія надходитиме з низьковуглецевих джерел. Електростанція на викопному паливі може постачати тільки 3 одиниці електричної енергії на кожні 10 одиниць вивільняється паливної енергії. Електрифікація теплових навантажень може також забезпечити гнучкий ресурс, який може брати участь в реагуванні на попит для інтеграції змінних поновлюваних ресурсів в мережу.

Тепловий насос

Сучасний тепловий насос зазвичай виробляє приблизно в три рази більше теплової енергії, ніж споживана електрична енергія, що дає ефективний ККД 300%, в залежності від коефіцієнта корисної дії. Він використовує компресор з електричним приводом для роботи холодильного циклу, який витягує теплову енергію із зовнішнього повітря і переміщує її в простір для обігріву. У літні місяці цикл кондиціонування повітря може бути змінений на зворотний. У районах з середніми зимовими температурами значно нижче нуля наземні теплові насоси більш ефективні, ніж повітряні теплові насоси. Висока закупівельна ціна теплового насоса в порівнянні з нагрівачами опору може бути компенсована, коли також потрібно кондиціонування повітря.

Маючи частку ринку в 30% і чисту електроенергію, теплові насоси можуть знизити глобальний рівень CO₂ викиди на 8% щорічно. Використання наземних теплових насосів може знизити близько 60% потреби в первинної енергії. Використання надлишкової відновлюваної енергії в теплових насосах вважається найбільш ефективним побутовим засобом зниження глобального потепління і виснаження запасів викопного палива.

Нагрівання електричним опором

Променисті обігрівачі в домашніх господарствах дешеві і широко поширені, але менш ефективні, ніж теплові насоси. У таких районах, як Норвегія, Бразилія і Квебек, де є велика кількість гідроелектроенергії, електричне тепло і гаряча вода поширені повсюдно. Великомасштабні резервуари для гарячої води можуть використовуватися для управління попитом і зберігання змінної відновлюваної енергії протягом декількох годин або днів.

Енергозбереження

Скорочення енергоспоживання розглядається як ключове рішення проблеми скорочення викидів парникових газів. За даними Міжнародного енергетичного агентства, підвищення енергоефективності будівель, промислових процесів і транспорту може скоротити світові потреби в енергії в 2050 році на третину і допомогти контролювати глобальні викиди парникових газів.

Енергетична ефективність

Ефективність охоплює широкий спектр засобів— від ізоляції будівель до громадського транспорту. Когенерація електричної енергії та централізованого теплопостачання також підвищує ефективність.

Спосіб життя та поведінка

У п'ятій оцінювальній доповіді МГЕЗК наголошують, що поведінка, спосіб життя і культурні зміни мають високий потенціал пом'якшення наслідків в деяких секторах, особливо в додаток до технологічних і структурних змін. Наприклад, це менше опалення кімнати або менше водіння автомобіля. В цілому вищий рівень споживання надає більший вплив на навколишнє середовище. Було також показано, що джерела викидів розподілені вкрай нерівномірно: 45% викидів припадає на спосіб життя всього лише 10% світового населення. Кілька наукових досліджень показали, що коли відносно багаті люди хочуть зменшити свій вуглецевий слід, вони можуть зробити кілька ключових дій, таких як життя без автомобілів (2,4 тонни CO₂), уникнення одного трансатлантичного рейсу туди і назад (1,6 тонни) і харчування рослинною їжею (0,8 тонни).

Вони, мабуть, значно відрізняються від популярних порад з «озелененню» свого способу життя, які, мабуть, відносяться в основному до категорії «малоефективних»: заміна звичайного автомобіля гібридом (0,52 тонни); прання одягу в холодній воді (0,25 тонни); переробка відходів (0,21 тонни); модернізація лампочок (0,10 тонни) іт.д. Дослідники виявили, що публічний дискурс про скорочення вуглецевого сліду в переважній більшості випадків фокусується на поведінці з низьким рівнем впливу, і що згадка про поведінку з високим рівнем впливу майже відсутня в основних засобах масової інформації, урядових публікаціях, шкільних підручниках тощо.

Вчені також стверджують, що часткові зміни в поведінці, такі як повторне використання пластикових пакетів, не є пропорційною реакцією на зміну клімату. Хоча ці дебати і були б корисними, вони відвернули б увагу громадськості від необхідності безпрецедентної масштабної зміни енергетичної системи для швидкого видалення вуглецю.

Дієтичні зміни людства

В цілому на продовольство припадає найбільша частка викидів парникових газів, заснованих на споживанні, і майже 20% глобального вуглецевого сліду, за яким слідують житло, мобільність, послуги, промислові товари і будівництво. Продовольство і послуги значніші в бідних країнах, в той час як мобільність і промислові товари значніші в багатих країнах. Широке впровадження вегетаріанської дієти може скоротити пов'язані з харчовими продуктами викиди парникових газів на 63% до 2050 року. Китай ввів нові дієтичні рекомендації в 2016 році, які спрямовані на скорочення споживання м'яса на 50% і тим самим скорочення викидів парникових газів на 1 мільярд тонн до 2030 року. Дослідження 2016 року показало, що податки на м'ясо і молоко можуть одночасно привести до скорочення викидів парникових газів і більш здорового харчуванню. Дослідження проаналізувало надбавки в розмірі 40% на яловичину і 20% на молоко і показало, що оптимальний план дозволить скоротити викиди на 1 мільярд тонн на рік.

Перерозподіл перевезень за видами транспорту

Великовагові, великі особисті транспортні засоби (наприклад, автомобілі) вимагають багато енергії для переміщення і займають багато міського простору. Для їх заміни є кілька альтернативних видів транспорту. Європейський Союз зробив розумну мобільність частиною своєї європейської зеленої угоди, і в розумних містах розумна мобільність також важлива.

Поглинання і видалення вуглецю

Вуглецевий стік— це природний або штучний резервуар, який накопичує і зберігає деякі вуглецевмісні хімічні сполуки протягом невизначеного періоду часу, наприклад вирощений ліс. Видалення вуглекислого газу з іншого боку— це постійне видалення вуглекислого газу з атмосфери. Прикладами є пряме захоплення повітря, вдосконалені технології вивітрювання, такі як зберігання його в геологічних формаціях під землею. Ці процеси іноді розглядаються як варіації поглинання або пом'якшення наслідків, а іноді як геоінженерія. У поєднанні з іншими заходами, щодо пом'якшення наслідків, поглинання і видалення вуглецю мають вирішальне значення для досягнення цільового показника в 2 градуси.

Антарктичний Центр спільних досліджень клімату та екосистем (ACE-CRC) зазначає, що одна третина щорічних викидів CO₂ людством поглинається океанами. Однак це також призводить до закислення океану, що може завдати шкоди морській флорі і фауні. Підкислення знижує рівень карбонатних іонів, доступних для кальцифікації організмів з утворенням їх оболонок. Ці організми включають в себе види планктону, які вносять свій внесок в основу харчової мережі Південного океану. Однак підкислення може впливати на широкий спектр інших фізіологічних і екологічних процесів, таких як дихання риб, розвиток личинок й зміна розчинності як поживних речовин, так і токсинів.

Лісовідновлення, запобігання знищення лісу

Майже 20 відсотків (8 гігатонн CO₂ /рік) від загального обсягу викидів парникових газів були пов'язані зі зникненням лісів у 2007 році. Підраховано, що відвернене зникнення лісів скорочує викиди CO₂ в розмірі 1 тонни CO₂ на 1-5 дол. США у вигляді альтернативних витрат від втраченого сільського господарства. Лісовідновлення, яке представляє собою поповнення запасів виснажених лісів, може заощадити ще щонайменше 1 гігатонн CO₂ в рік за передбачених витратах в розмірі 5-15 доларів. Згідно з дослідженнями, проведеними в ETH Zurich, відновлення всіх деградованих лісів у всьому світі може захопити в цілому близько 205 мільярдів тонн вуглецю (що становить близько 2/3 всіх викидів вуглецю, в результаті чого глобальне потепління опуститься нижче 2 °C). Лісорозведення відбувається там, де раніше не було лісу. Згідно з дослідженнями Тома Кроутера і ін., Там все ще достатньо місця, щоб посадити додаткові 1,2 трильйона дерев. Така кількість дерев могло б звести нанівець останні 10 років викидів CO₂ і секвеструвати 160 мільярдів тонн вуглецю. Це бачення реалізується в рамках кампанії ООН «Мільярд дерев». Інші дослідження показали, що великомасштабне залісення може принести більше шкоди, ніж користі, або такі плантації, за оцінками, повинні бути надмірно масивними для скорочення викидів.

Передача прав на Землю зі суспільного надбання її корінним жителям, які протягом тисячоліть були зацікавлені в збереженні лісів, від яких вони залежать, вважається економічно ефективною стратегією збереження лісів. Це включає в себе захист таких прав, закріплених в наявних законах, таких як закон Індії «Про права на ліс». Передача таких прав в Китаї, можливо, найбільша земельна реформа в наш час, як стверджується, привела до збільшення лісового покриву. Надання права власності на землю показало, що вона має в два або три рази менше розчищення, ніж навіть державні парки, особливо в бразильській Амазонці. Методи збереження, які виключають людей і навіть виселяють мешканців з охоронних територій (звані «збереженням фортеці»), часто призводять до більшої експлуатації землі, оскільки корінні жителі потім звертаються до роботи для видобувних компаній, щоб вижити.

З ростом інтенсивного сільського господарства і урбанізації збільшується кількість покинутих сільськогосподарських угідь. За деякими оцінками, на кожен акр вирубаного первинного багатолітнього лісу припадає понад 50 акрів нових вторинних лісів, хоча вони і не володіють тим же біологічним розмаїттям, що і первинні ліси, а первинні ліси зберігають на 60% більше вуглецю, ніж ці нові вторинні ліси. Згідно з дослідженням в Science, стимулювання зростання на занедбаних сільськогосподарських землях може компенсувати багаторічні викиди вуглекислого газу. Дослідження Цюріхського університету ETH показують, що Росія, Сполучені Штати і Канада, Україна мають найбільш придатні для лісовідновлення землі.

Уникнути опустелювання

Відновлення лугів накопичує CO₂ з повітря в рослинному матеріалі. Худоба, що пасеться, зазвичай не покинута бродити, поїдає траву і зменшує будь-яке зростання трави. Однак трава, залишена в спокої, в решті решт виросте, щоб покрити свої власні зростальні нирки, перешкоджаючи їх фотосинтезу, і рослина, що вмирала, залишиться на місці. Метод, запропонований для відновлення пасовищ, використовує огорожі з багатьма невеликими загонами і переміщення стад з одного загону в інший через день або два, щоб імітувати природні пасовища і дозволити траві рости оптимально. Крім того, коли частина листової речовини споживається тваринам в стаді, відповідна кількість кореневої матерії також відшаровується, оскільки вона не зможе підтримувати колишню кількість кореневої матерії, і в той час як більша частина втраченої кореневої матерії згниє і потрапить в атмосферу, частина вуглецю буде поглинена в ґрунт. Підраховано, що збільшення вмісту вуглецю в ґрунтах на 3,5 мільярда гектарів сільськогосподарських пасовищ в світі на 1 % компенсувало б майже 12-річні викиди CO₂. Аллан Сейворі, як частина цілісного управління, стверджує, що, в той час як великі стада часто звинувачують в опустелювання, доісторичні землі підтримували великі або більші стада, і райони, де стада були видалені в Сполучених Штатах, все ще опустелюють.

Крім того, глобальне потепління, викликане таненням вічної мерзлоти, яка зберігає приблизно в два рази більше вуглецю, який виділяється в даний час в атмосферу, вивільняє потужний парниковий газ, метан, в циклі позитивного зворотного зв'язку, який, як побоюються, призведе до переломного моменту, званого нестримною зміною клімату. У той час як вічна мерзлота становить близько 14 градусів за Фаренгейтом, сніжна ковдра ізолює її від холоднішого повітря, вище якого може бути 40 градусів нижче нуля за Фаренгейтом. Метод, запропонований для запобігання такого сценарію, полягає в тому, щоб повернути великих травоїдних тварин, таких як помічені в плейстоценовому парку, де вони зберігають землю більш прохолодною, зменшують висоту снігового покриву приблизно наполовину і усувають чагарники і, таким чином, зберігають землю відкритішою для холодного повітря.

Захист здорових ґрунтів і відновлення пошкоджених ґрунтів могли б щорічно видаляти з атмосфери 5,5 мільярда тонн вуглекислого газу, що приблизно дорівнює щорічним викидам США.

Уловлювання та зберігання вуглецю

Уловлювання та зберігання вуглецю (CCS)— це метод пом'якшення наслідків зміни клімату шляхом уловлювання вуглекислого газу (CO₂) з великих точкових джерел, таких як електростанції, і подальшого безпечного зберігання його замість викиду в атмосферу. За оцінками МГЕЗК, витрати на припинення глобального потепління подвоїлися б без CCS. Міжнародне енергетичне агентство заявляє, що CCS є «найважливішою єдиної новою технологією для економії CO₂» у виробництві електроенергії та промисловості. Норвезьке газове родовище Слейпнер, що почалося в 1996 році, зберігає майже мільйон тонн CO₂ в рік, щоб уникнути штрафів під час видобутку природного газу з надзвичайно високим рівнем CO₂. Згідно з аналізом Sierra Club, проєкт US Kemper, який повинні були запустити в 2017 році, це найдорожча електростанція, коли-небудь побудована для ват електроенергії, яку вона буде генерувати.

Підвищена стійкість до атмосферних впливів

Посилене вивітрювання— це видалення вуглецю з повітря в землю, посилення геохімічного вуглецевого циклу, коли вуглець мінералізуеться в породу. Проєкт CarbFix поєднується зі захопленням та зберіганням вуглецю на електростанціях, щоб перетворити вуглекислий газ в камінь за відносно короткий період в два роки. Хоча в цьому проєкті використовувалися базальтові породи, олівін також показав себе перспективним.

Геоінженерія

МГЕЗК (2007) прийшла до висновку, що варіанти геоінженерії, такі як удобрення океану для видалення CO ₂ з атмосфери, залишаються в значній мірі недоведеними. Було визнано, що надійні оцінки витрат на геоінженерію ще не опубліковані.

Глава 28 доповіді Національної Академії Наук США (NAS) «Про політичні наслідки парникового потепління»: «Пом'якшення наслідків, адаптація та наукова база» (1992) визначила геоінженерію як «варіанти, які включали б великомасштабне проектування нашого навколишнього середовища з метою боротьби або протидії наслідкам змін в хімії атмосфери». Вони оцінили ряд варіантів, щоб спробувати дати попередні відповіді на два питання: Чи можуть ці варіанти працювати і чи можуть вони бути виконані з розумною вартістю. Вони також прагнули стимулювати обговорення третього питання— які можуть бути несприятливі побічні ефекти. Були оцінені збільшення поглинання океаном вуглекислого газу (зв'язування вуглецю) і екранування деякої кількості сонячного світла. NAS також стверджував, що «інженерні контрзаходи повинні бути оцінені, але не повинні бути реалізовані без широкого розуміння прямих наслідків і потенційних побічних ефектів, етичних проблем і ризиків». У липні 2011 року звіт Управління підзвітності уряду США по геоінженерії показало, що «в даний час технології climate engineering не пропонує життєздатної відповіді на глобальну зміну клімату».

Видалення вуглекислого газу

Видалення вуглекислого газу було запропоновано як метод зменшення кількості радіаційного впливу. В даний час вивчаються різні способи штучного уловлювання та зберігання вуглецю, а також посилення природних процесів зв'язування. Основним природним процесом є фотосинтез рослин і одноклітинних організмів. Штучні процеси розрізняються, і були висловлені побоювання з приводу довгострокових наслідків деяких з цих процесів.

Примітно, що наявність дешевої енергії і відповідних ділянок для геологічного зберігання вуглецю може зробити уловлювання вуглекислого газу в повітрі комерційно життєздатним. Однак, як правило, очікується, що уловлювання вуглекислого газу в повітрі може бути неекономічним в порівнянні зі схопленням і зберіганням вуглецю з основних джерел— зокрема, електростанцій, що працюють на викопному паливі, нафтопереробних заводів тощо. Як і у випадку з американським проєктом Кемпера зі схопленням вуглецю, витрати на вироблену енергію значно виростуть. CO₂ також може бути використаний в комерційних теплицях, що дає можливість запустити технологію.

Управління сонячною радіацією

Основна мета управління сонячною радіацією— відбивати сонячне світло і тим самим зменшувати глобальне потепління. Здатність стратосферних сульфатних аерозолів створювати глобальний ефект затемнення зробила їх можливим кандидатом на використання в проектах кліматичної інженерії.

Розподіл за секторами

Сільське господарство

У сільськогосподарської діяльності, що пом'якшує наслідок зміни клімату, зазвичай називають стійким сільським господарством, визначається як господарство, яке «задовольняє продовольчі і текстильні потреби суспільства в даний час без шкоди для здатності майбутніх поколінь задовольняти свої власні потреби».

Одним з видів сільського господарства, який вважається відносно стійким, є регенеративне сільське господарство. Воно включає в себе кілька методів, основними з яких є: збереження обробки ґрунту, різноманітність сівозмін і покривних культур, мінімізація фізичних збурень, мінімізація використання хімічних речовин. Воно має і інші переваги, такі як поліпшення стану ґрунту і, отже, врожайності. Деякі великі сільськогосподарські компанії, такі як General Mills і чисельні ферми, підтримують його.

У Сполучених Штатах на ґрунти припадає близько половини сільськогосподарських викидів парникових газів, в той час як сільське господарство, лісове господарство та інші види землекористування виділяють 24%. У всьому світі тваринництво відповідає за 18% викидів парникових газів, згідно з доповіддю Продовольчої і сільськогосподарської організації ООН під назвою «Довга тінь тваринництва: екологічні проблеми і варіанти».

АООС США стверджує, що методи управління ґрунтом, які можуть зменшити викиди оксиду азоту (N₂O) з ґрунтів, включають використання добрив, зрошення і обробіток ґрунту. Обробка гною і вирощування рису також виробляють газоподібні викиди.

Важливі варіанти пом'якшення наслідків для скорочення викидів парникових газів від домашньої худоби (особливо жуйних тварин) включають генетичний відбір, введення метанотрофних бактерій в рубець, модифікацію раціону і управління випасом худоби. Інші варіанти включають в себе просто використання альтернатив без жуйних тварин, таких як замінники молока і аналоги м'яса. Нежуйна худоба (наприклад, птах) виробляє набагато менше викидів.

Методи, які посилюють зв'язування вуглецю в ґрунті, включають безвідвальне землеробство, мульчування залишків, покривну обрізку і сівозміна, які все більш широко використовуються в органічному сільському господарстві, ніж в звичайному землеробстві. Оскільки тільки 5% сільськогосподарських угідь США в даний час використовують мульчування без обробки ґрунту і залишків, існує великий потенціал для зв'язування вуглецю.

Дослідження 2015 року показало, що сільське господарство може виснажити вуглець ґрунту і зробити ґрунт нездатний підтримувати життя; проте дослідження також показало, що збереження сільського господарства може захистити вуглець в ґрунті і відновити збиток з плином часу. Практика землеробства покривних культур була визнана кліматично розумним сільським господарством. Найкращі методи управління для європейських ґрунтів були описані як збільшення органічного вуглецю ґрунту: перетворення орних земель в пасовища, внесення соломи, зменшена обробка ґрунту, внесення соломи в поєднанні зі зменшеною обробітком ґрунту, система смугового землеробства і покривні культури.

Що стосується профілактики, то в Австралії розробляються вакцини для зменшення значного внеску в глобальне потепління метану, що виділяється худобою в результаті метеоризму і відрижки.

Проект щодо пом'якшення наслідків зміни клімату за допомогою сільського господарства був запущений в 2019 році «Глобальним Альянсом вічнозелених рослин». Мета полягає в тому, щоб ізолювати вуглець з атмосфери за допомогою агролісоводства. До 2050 року відновлена земля повинна секвеструвати 20 мільярдів вуглецю щорічно.

Транспорт

Транспортні викиди складають приблизно 1/4 викидів у всьому світі і ще більш важливі з точки зору впливу в розвинених країнах. Багато громадян розвинених країн, які часто їздять на особистих автомобілях, бачать, що більше половини їх впливу на зміну клімату пов'язане з викидами, виробленими їх автомобілями. Такі види масового транспорту, як автобус, легкорейковий транспорт (метро іт.д.) І міжміський залізничний транспорт, є далеко не самими енергоефективними засобами моторизованого транспорту для пасажирів, здатними використовувати в багатьох випадках більш ніж в двадцять разів менше енергії на людину-відстань, ніж особистий автомобіль. Сучасні енергоефективні технології, такі як електромобілі, вуглецево-нейтральний синтетичний бензин і реактивне паливо, також можуть допомогти знизити споживання нафти, зміни в землекористуванні та викиди вуглекислого газу. Використання залізничного транспорту, особливо електрорельсового, в порівнянні з набагато менш ефективним повітряним транспортом і автомобільним транспортом значно знижує викиди шкідливих речовин. З використанням електропоїздів і автомобілів в транспорті з'являється можливість запускати їх з низковуглецевої потужністі, виробляючи набагато менше викидів.

Містобудівництво

Ефективне міське планування для ексурбанізації направлено на скорочення пройдених транспортних миль, зниження викидів від транспорту. Особисті автомобілі вкрай неефективні при переміщенні пасажирів, в той час як громадський транспорт і велосипеди в багато разів ефективніше (як і найпростіший вид людського транспорту-ходьба). Все це заохочується міським/общинним плануванням і є ефективним способом скорочення викидів парникових газів. Неефективна практика розвитку землекористування привела до збільшення витрат на інфраструктуру, а також кількості енергії, необхідної для транспорту, комунальних послуг та будівель.

У той же час все більше число громадян і урядовців стали виступати за більш раціональний підхід до планування землекористування. Ці розумні способи збільшення включають компактний розвиток громад, множинний вибір транспорту, змішане землекористування та практику збереження зелених насаджень. Ці програми забезпечують екологічні, економічні і якісні переваги життя, а також сприяють скороченню споживання енергії та викидів парникових газів.

Такі підходи, як новий урбанізм і транзитно-орієнтоване проектування, спрямовані на скорочення відстаней, який може здолати, особливо приватними транспортними засобами, стимулювання громадського транспорту і підвищення привабливості пішохідних та велосипедних маршрутів. Це досягається за рахунок «середньої щільності», змішаного планування й концентрації житла в крокової доступності від міських центрів і транспортних вузлів.

Більш розумна політика землекористування зростання надає як прямий, так і непрямий вплив на поведінку споживачів енергії. Наприклад, використання енергії транспорту, що є головним споживачем нафтового палива, може бути значно скорочено за рахунок більш компактних і змішаних моделей освоєння земель, що, в свою чергу, може бути забезпечено великою різноманітністю неавтомобільних видів транспорту.

Проектування будівель

Викиди від житлового будівництва є суттєвими, і підтримувані урядом програми підвищення енергоефективності можуть мати велике значення.

Нові будівлі можуть бути побудовані з використанням пасивних сонячних конструкцій будівель, низькоенергетичних будинків або технологій будівництва з нульовою енергією з використанням відновлюваних джерел тепла. Наявні будівлі можна зробити ефективнішими за рахунок використання теплоізоляції, високоефективних приладів (зокрема, водонагрівачів і печей), газонаповнених вікон з подвійним або потрійним склінням, зовнішніх віконних штор, а також орієнтації і розміщення будівель. Поновлювані джерела тепла, такі як неглибока геотермальна і пасивна сонячна енергія, зменшують кількість виділених парникових газів. На додаток до проектування будівель, які більш енергоефективні для обігріву, можна проектувати будівлі, які більш енергоефективні для охолодження, використовуючи світліші, більш відображають матеріали при розвитку міських районів (наприклад, фарбуючи дахи в білий колір) і саджаючи дерева. Це економить енергію, оскільки охолоджує будівлі і зменшує ефект міського теплового острова, тим самим зменшуючи використання кондиціонерів.

Суспільний контроль

Інший розглянутий метод полягає в тому, щоб зробити вуглець новою валютою шляхом введення торгових «особистих вуглецевих кредитів». Ідея полягає в тому, що це буде стимулювати і мотивувати людей скорочувати свій «вуглецевий слід» тим, як вони живуть. Кожен громадянин отримає безкоштовну щорічну квоту вуглецю, яку він зможе використовувати для подорожей, покупки продуктів харчування і ведення своїх справ. Було висловлено припущення, що за допомогою цієї концепції можна було б фактично вирішити дві проблеми; забруднення навколишнього середовища і бідність, пенсіонери по старості насправді будуть жити краще, тому що вони літають рідше, тому вони можуть перевести в готівку свою квоту в кінці року, щоб оплатити рахунки за опалення і так далі.

Населення

Різні організації просувають планування народонаселення людини як засіб пом'якшення наслідків глобального потепління. Пропоновані заходи включають поліпшення доступу до послуг у сфері планування сім'ї та репродуктивного здоров'я та інформації, скорочення наталістічної політики, просвітництво громадськості про наслідки поточного тривалого зростання населення і поліпшення доступу жінок до освіти і економічних можливостей.

Згідно з дослідженням 2017 року, опублікованому в журналі Environmental Research Letters, народження однієї дитини менше буде мати набагато більш істотний вплив на викиди парникових газів у порівнянні, наприклад, з проживанням без автомобіля або вживанням рослинної дієти. Однак це було піддано критиці: як за категоріальний помилку при віднесенні викидів нащадків до їх предків, так і за дуже тривалу тимчасову шкалу скорочень.

Зусилля по контролю за населенням стримуються тим, що в деяких країнах існує свого роду табу на розгляд будь-яких таких зусиль. Крім того, різні релігії не заохочують або забороняють деякі або всі форми контролю над народжуваністю. Чисельність населення надає значно різний вплив на глобальне потепління в різних країнах на душу населення, оскільки виробництво антропогенних парникових газів на душу населення сильно варіюється в залежності від країни.

Див. також

• Європейський зелений курс
• Глобальне потепління на 1,5 °C