天然气在向清洁能源过渡中的不确定作用

 
麻省理工学院的一项新研究研究了天然气在应对气候变化中的相反作用，它是通向低排放未来的桥梁，同时也是造成温室气体排放的重要因素。
天然气(主要是甲烷)被视为一种重要的“桥梁燃料”，可以帮助世界摆脱化石燃料的温室气体排放，因为燃烧天然气发电所产生的二氧化碳大约是燃烧煤炭的一半。但是甲烷本身是一种有力的温室气体，目前它从生产井，储罐，管道和城市天然气分配管道中泄漏。作为减少电力供应的一种策略，增加其使用量也将增加这种“逃逸的”甲烷排放的可能性，尽管对期望的排放量有很大的不确定性。最近的研究表明，甚至无法衡量当今的排放水平。
这种不确定性增加了评估天然气作为通往零碳净能源系统的桥梁的作用以及知道何时从其过渡的困难。但是，现在必须就是否投资天然气基础设施做出战略选择。这启发了麻省理工学院的研究人员量化了清理美国天然气基础设施或加速远离天然气基础设施的时间表，同时认识到关于逃逸性甲烷排放的不确定性。
研究表明，为了使天然气成为美国在未来十年内实现温室气体减排目标的主要组成部分，目前控制甲烷泄漏的方法将必须提高30%至90%。鉴于目前监测甲烷的困难，实现这些还原水平可能是一个挑战。甲烷是一种有价值的商品，因此，生产，储存和分配甲烷的公司已经有一定的动力将其损失降到最低。然而，尽管如此，甚至有意的天然气排放和燃烧(排放二氧化碳)仍在继续。
这项研究还发现，即使天然气的使用仍然是天然气的重要组成部分，但仍主张直接转向无碳能源(如风能，太阳能和核能)的政策可以达到排放目标，而无需在缓解泄漏方面进行此类改进。能量混合。
研究人员比较了几种不同的控制发电系统甲烷的方案，以实现2030年二氧化碳当量排放量相对于2005年水平减少32%的目标，这与美国过去减轻气候变化的承诺相一致。这项发现今天发表在《环境研究快报》的《环境研究快报》上。
甲烷是一种比二氧化碳强得多的温室气体，尽管其数量取决于您选择查看的时间范围。尽管甲烷捕集阱的热量更多，但是一旦进入大气层，甲烷的寿命就不会持续很长时间了-几十年而不是几个世纪。如果按使用最广泛的比较的100年时间表进行平均，则甲烷的能量大约是二氧化碳的25倍。但平均在20年的时间里，它的强度是后者的86倍。
与甲烷使用相关的实际泄漏率分布广泛，变化很大，很难确定。研究人员使用来自各种来源的数据，发现总体范围约为所产生和分配的天然气量的1.5%至4.9%。其中一些发生在油井上，一些发生在加工过程中和储罐中，还有一些发生在分配系统中。因此，可能需要各种不同种类的监视系统和缓解措施来解决不同情况。
Trancik说：“从天然气的开采和生产一直到最终用户，逸散性排放可能一直在逃逸。” “在整个过程中对其进行监视既困难又昂贵。”
这本身就构成了挑战。她说：“在考虑温室气体时，要记住的重要一件事是，甲烷的跟踪和测量本身就是一种风险。”如果研究人员不确定其中有多少，在哪里，就很难做到这一点。决策者制定有效的缓解策略。 Trancik说，这项研究的方法是接受不确定性而不是被不确定性所困扰：作者说，不确定性本身应该通过鼓励对泄漏检测的投资来减少不确定性或更快地从天然气过渡过渡来为当前策略提供信息。
Klemun补充说：“同一年，同一类型设备的排放率可能有很大差异。” “它可以根据您在一天中的哪个时间或一年中的哪个时间而变化。有很多因素。”
很多注意力都集中在所谓的“超级发射器”上，但是即使是超级发射器也很难追踪。 Klemun说：“在许多数据集中，点源的一小部分对总排放量的贡献不成比例。” “如果能够容易地预测出这些情况发生的地点，并且我们能够更好地理解原因，则检测和维修计划可能会更具针对性。”但是要实现这一点，就需要具有高空间分辨率的附加数据，这些数据应覆盖供应链的广泛领域和许多环节， 她说。
研究人员研究了各种不确定性，包括在各种不同情况下从甲烷逸出量到如何表征其气候影响的不确定性。例如，一种方法特别强调要用天然气代替燃煤电厂。其他的则增加了对零碳源的投资，同时仍然保持了天然气的作用。
第一种方法是，到2030年，美国电力部门的甲烷排放量必须比目前的水平减少30%至90%，同时二氧化碳的排放量应减少20%。可替代地，可以通过甚至更大程度地减少二氧化碳来实现该目标，例如通过更快地扩展低碳电力而无需降低天然气泄漏率。出版范围的高端反映了对甲烷短期变暖贡献的更多重视。
该研究提出的一个问题是，鉴于测量和缓解甲烷排放的困难，并且鉴于几乎所有实现温室气体减排目标的方案都需要最终淘汰，因此需要在开发技术和基础设施方面投入多少资金，以安全地扩展天然气使用到本世纪中叶不包括碳捕集与封存的天然气。 Trancik说：“一定数量的投资可能对改善和利用当前的基础设施很有意义，但是如果您对真正的深度减排目标感兴趣，我们的结果将使现在很难为扩大规模提供理由。”
他们说，这项研究中的详细分析应该为地方和地区监管机构以及决策者一直到联邦机构提供指导。这些见解也适用于其他依赖天然气的经济体。最佳选择和确切时限可能会因当地情况而异，但该研究通过研究各种可能性(包括两个方向的极端情况)来框架化此问题，即在扩大天然气基础设施的同时主要投资于改善天然气基础设施使用或加快远离它的步伐。
该研究得到麻省理工学院环境解决方案倡议的支持。研究人员还获得了国际研究中心麻省理工学院政策实验室的支持。