研究表明建设绿色能源设施可能会产生大量碳排放

首先，坏消息：没有什么是免费的。将世界能源系统从化石燃料转移到可再生能源本身就会产生碳排放，因为风力涡轮机、太阳能电池板和其他新基础设施的建设会消耗能源——其中一些必然来自我们试图摆脱的化石燃料的。好消息：如果该基础设施能够迅速投入使用，这些排放量将大幅减少，因为早期更多的可再生能源将意味着为转换提供动力所需的化石燃料要少得多。

这是一项研究的结论，该研究首次不是以美元而是以温室气体来估算绿色转型的成本。该研究本周发表在美国国家科学院院刊上。

“信息是重建全球能源系统需要能源，我们需要考虑到这一点，”主要作者科里莱斯克说，他作为博士进行了这项研究。哥伦比亚气候学院拉蒙特-多尔蒂地球观测站的学生。“无论你怎么做，它都是不可忽视的。但你最初能引入可再生能源的次数越多，你就越能用可再生能源为转型提供动力。”

研究人员计算了在采矿、制造、运输、建筑和其他活动中使用能源可能产生的排放量，这些活动需要建造大型太阳能电池板和风力涡轮机农场，以及更有限的地热和其他能源基础设施。先前的研究预测新能源基础设施的成本以美元为单位——根据一项研究，到2050年每年要花费3.5万亿美元才能实现净零排放，或者仅美国同期就高达约14万亿美元，根据到另一个。这项新研究似乎是第一个预测温室气体成本的研究。

鉴于目前可再生基础设施生产的缓慢步伐(预计到本世纪末将导致全球变暖2.7摄氏度)，研究人员估计到2100年这些活动将产生1850亿吨二氧化碳。仅此一项就相当于五六年的当前全球排放量——对大气造成的沉重负担。然而，如果世界以足够快的速度建设相同的基础设施，将升温幅度限制在2度以内——目前的国际协议旨在达成这一目标——这些排放量将减半至950亿吨。而且，如果遵循真正雄心勃勃的道路，将升温限制在1.5度以内，到2100年，成本将仅为200亿吨——仅占当前全球排放量的六个月左右。

研究人员指出，他们所有的估计可能都非常低。一方面，它们没有考虑新输电线路所需的材料和结构，也没有考虑用于存储的电池——这两种产品都是高度能源和资源密集型产品。它们也不包括用电动汽车替换汽油和柴油动力汽车或使现有建筑物更节能的成本。该研究还只关注二氧化碳排放，目前造成约60%的持续变暖，而不是其他温室气体，包括甲烷和一氧化二氮。

转向可再生能源的其他影响难以量化，但可能是巨大的。所有这些新的高科技硬件不仅需要大量的贱金属，包括铜、铁和镍，还需要以前较少使用的稀有元素，如锂、钴、钇和钕。许多商品可能不得不来自以前环境脆弱的未开发地区，包括深海、非洲雨林和快速融化的格陵兰岛。太阳能电池板和风力涡轮机将直接消耗大片土地，并对生态系统和居住在那里的人们产生潜在影响。

“我们正在制定下限，”莱斯克在谈到该研究的估计时说。“上限可能会高得多。”但是，他说，“结果令人鼓舞。”莱斯克说，鉴于最近可再生技术的价格下降，未来几十年可以安装世界所需的80%到90%，特别是如果目前对化石燃料生产的补贴被转移到可再生能源上。“如果我们走上一条更雄心勃勃的道路，整个问题就会迎刃而解。如果我们在未来5到10年内不开始投资，那只会是个坏消息。”

作为研究的一部分，莱斯克和他的同事们还研究了适应海平面上升所产生的碳排放;他们发现，在2度情景下，到2100年，在必要时建造海堤和将城市迁移到内陆将产生10亿吨二氧化碳。同样，这只是适应成本的一部分;他们没有考虑控制内陆洪水的基础设施、可能变得更干燥地区的灌溉、使建筑物适应更高温度或其他需要的项目。

“尽管存在这些局限性，但我们得出结论，更广泛的气候转变中嵌入的CO2排放量具有地球物理学和政策相关性，”作者写道。“在更快的脱碳过程中，过渡排放可以大大减少，从而为快速可再生能源部署的政策进展增添了新的紧迫性。”

该研究的其他作者是英国兰卡斯特大学的DenesCsala;德国波茨坦气候影响研究所的RobinKrekeler和AntoineLevesque;迪拜水电局的SgourisSgouridis;迈阿密大学的KatharineMach;加拿大康科迪亚大学的DanielHorenGreenford和H.DamonMatthews;和Lamont-Doherty地球观测站的RadleyHorton。CoreyLesk现在是达特茅斯学院的博士后研究员。