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用天然气替代煤真的对气候有好处吗?

十年前,美国一半的电力都是由煤炭发电提供的。今天,这个数字已经下降到三分之一。同期,天然气的发电量从20%上升到33%。随着天然气成为美国人获得电力的主要方式,预计这一趋势仍将继续下去。虽然我们知道天然气的二氧化碳排放量比煤少,但这并不意味着天然气不产生其它的气体排放,比如甲烷,对环境就没有影响。实际上,过去5年里,大量工作聚焦于天然气的甲烷排放量可能会限制用天然气取代煤所带来了气候益处。

为了增进对天然气是否真的比煤炭对环境有好处的理解,卡内基梅隆大学工程与公共政策系的研究人员对天然气的甲烷排放量进行了新的评估,比较用天然气替代煤进行发电所带来的气候益处。

“结果表明,新的天然气联合循环发电厂比新的煤电厂对气候影响小,只要它的甲烷排放不是非常高,”工程与公共政策系博士生,该研究论文第一作者DeVynne Farquharson说。

Farquharson和工程与公共政策系副教授宝琳娜 哈拉米略,研究科学家凯利 克利马,博士后德里克 卡尔森,以及助理教授康斯坦丁 萨马拉斯,博士生Greg Schivley对二氧化碳的生命周期和一个新的燃煤电厂,一个新的天然气联合循环发电厂和一个新的超(超)临界燃煤发电厂的甲烷排放量进行了模型研究,对比了存在或不存在碳捕获封存两种条件。根据这个模型,该团队测量了每一种发电厂超过100年的时间范围里对气候的影响,也评估了不同甲烷排放量的影响(天然气产生的1%-5%的甲烷排放)。

虽然之前的研究已经对天然气的利弊进行过分析,但是“除了全球变暖潜在可能:对于煤炭和天然气发电生命周期评估的气候影响指标的比较应用”发表在第八期《工业生态学》期刊上的这篇论文与以往的研究有所不同,因为它在评估煤炭和天然气排放的时候,使用了四种不同的气候指标:全球变暖潜在可能,累积的辐射强迫,技术导致的全球变暖趋势,以及全球温度变化潜在趋势。

“如果没有碳捕获封存,所有指标表明,在超过100年的时间范围里,天然气联合循环发电厂的甲烷排放低于8.5%,对气候影响小于燃煤电厂或超(超)临界燃煤发电厂” Farquharson解释说。“但是,如果进行了碳捕获封存,燃煤电厂和超(超)临界燃煤发电厂对气候影响小于天然气电厂,如果进行了碳捕获封存的天然气电厂的甲烷排放量超过2%的话。”

“我们的研究表明,一个新的天然气电厂比一个新的燃煤电厂对气候影响小,即使我们考虑了天然气行业的甲烷排放问题,” Farquharson说。“在深度脱碳方面,使用化石燃料的电力行业需要进行根本性转变,也包括天然气行业。”

这是煤炭与天然气对气候产生最小负面影响方面所进行的竞争。

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