كيف يمكن مضاعفة الفوائد الصحية لطاقة الرياح أربع مرات؟ تحسين جودة الهواء وتحقيق العدالة البيئية

طاقة الرياح مصدر الطاقة المتجددة، تفيد المناخ وجودة الهواء والصحة العامة من خلال استبدال انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وملوثات الهواء التي كانت ستنتجها محطات الطاقة القائمة على الوقود الأحفوري.

توصلت دراسة جديدة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى أن الفوائد الصحية المرتبطة بطاقة الرياح يمكن أن تتضاعف أربع مرات إذا أعطى المشغلون الأولوية لخفض الإنتاج من أكثر محطات الطاقة القائمة على الوقود الأحفوري تلويثًا عند توفر الطاقة من الرياح.

في الدراسة، التي نُشرت في Science Advances ، حلل الباحثون نشاط توربينات الرياح كل ساعة، بالإضافة إلى الانبعاثات المبلغ عنها من كل محطة طاقة قائمة على الوقود الأحفوري في البلاد، بين عامي 2011 و 2017.

وتتبعوا الانبعاثات في جميع أنحاء البلاد ورسم خرائط للملوثات حسب السكان الديموغرافيين المتضررين، ثم قاموا بعد ذلك بحساب جودة الهواء الإقليمي والتكاليف الصحية المرتبطة بها لكل مجتمع.

تحسين جودة الهواء

وجد الباحثون أنه في عام 2014 ، أدت طاقة الرياح التي ارتبطت بالسياسات على مستوى المنطقة على تحسين جودة الهواء بشكل عام ، مما أدى إلى 2 مليار دولار من الفوائد الصحية في جميع أنحاء البلاد، ومع ذلك ، فإن ما يقرب من 30٪ فقط من هذه الفوائد الصحية وصلت إلى المجتمعات المحرومة.

وجد الفريق أيضًا، أنه إذا كانت صناعة الكهرباء ستقلل من إنتاج محطات الطاقة التي تعتمد على الوقود الأحفوري الأكثر تلويثًا، بدلاً من المحطات الأكثر توفيرًا للتكلفة، في أوقات توليد الطاقة من الرياح، فإن الفوائد الصحية الإجمالية يمكن أن تتضاعف أربع مرات إلى 8.4 مليار دولار على الصعيد الوطني. ومع ذلك ، فإن النتائج سيكون لها تقسيم ديموغرافي مماثل.

تقول المؤلفة المشاركة في الدراسة نويل سيلين ، الأستاذة في معهد البيانات والأنظمة والمجتمع وقسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. “لقد وجدنا أن إعطاء الأولوية للصحة هو وسيلة رائعة لتعظيم الفوائد على نطاق واسع ، وهو أمر إيجابي للغاية. لكنه يشير إلى أنها لن تعالج التفاوتات”، وتضيف “من أجل معالجة التفاوتات في تلوث الهواء، لا يمكنك التركيز فقط على قطاع الكهرباء أو مصادر الطاقة المتجددة والاعتماد على الفوائد الإجمالية لتلوث الهواء ومعالجة هذه التباينات العرقية والإثنية الحقيقية والمستمرة، ستحتاج إلى إلقاء نظرة على مصادر تلوث الهواء الأخرى ، بالإضافة إلى العوامل النظامية الأساسية التي تحدد مكان وجود النباتات وأين يعيش الناس “.

المؤلفون المشاركون في سيلين هم المؤلف الرئيسي وطالب الدراسات العليا السابق في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا Minghao Qiu Ph.D. ’21 ، الآن في جامعة ستانفورد ، وكوروين زيجلر في جامعة تكساس في أوستن.

خدمة ترتيب الأسرة

في دراستهم الجديدة، بحث الفريق عن أنماط بين فترات توليد طاقة الرياح ونشاط محطات الطاقة القائمة على الوقود الأحفوري، لمعرفة كيف عدلت أسواق الكهرباء الإقليمية ناتج محطات الطاقة استجابة لتدفقات الطاقة المتجددة.

“أحد التحديات التقنية، ومساهمة هذا العمل، هو محاولة تحديد محطات الطاقة التي تستجيب لطاقة الرياح المتزايدة هذه ،” يلاحظ Qiu.

للقيام بذلك، قارن الباحثون مجموعتي بيانات تاريخيتين من الفترة ما بين 2011 و 2017: سجل ساعة بساعة لإخراج الطاقة من توربينات الرياح في جميع أنحاء البلاد، وسجل مفصل لقياسات الانبعاثات من كل طاقة تعتمد على الوقود الأحفوري. مصنع في الولايات المتحدة غطت مجموعات البيانات كلاً من أسواق الكهرباء الإقليمية السبعة الرئيسية، حيث توفر كل سوق الطاقة لولاية واحدة أو عدة دول.

بشكل عام ، لاحظوا أنه في الأوقات التي كانت فيها طاقة الرياح متاحة، تم تعديل الأسواق من خلال تقليص إنتاج الطاقة من الغاز الطبيعي ومحطات الطاقة شبه البيتومينية التي تعمل بالفحم، وأشاروا إلى أنه من المحتمل أن يتم اختيار النباتات التي تم رفضها لأسباب توفير التكاليف ، حيث كانت بعض المصانع أقل تكلفة من غيرها.

استخدم الفريق بعد ذلك نموذجًا متطورًا لكيمياء الغلاف الجوي لمحاكاة أنماط الرياح والنقل الكيميائي للانبعاثات في جميع أنحاء البلاد ، وحدد أين وفي أي تركيزات تولدت عن الانبعاثات جسيمات دقيقة وأوزون – وهما ملوثان معروفان بإضرارهما بجودة الهواء وصحة الإنسان. . أخيرًا ، رسم الباحثون خريطة للسكان الديموغرافيين العامين في جميع أنحاء البلاد ، بناءً على بيانات التعداد السكاني في الولايات المتحدة ، وطبقوا نهجًا وبائيًا قياسيًا لحساب التكلفة الصحية للسكان نتيجة تعرضهم للتلوث.

كشف هذا التحليل أنه في عام 2014 ، أدى اتباع نهج عام لتوفير التكاليف لإزاحة الطاقة القائمة على الوقود الأحفوري في أوقات طاقة الرياح إلى 2 مليار دولار من الفوائد الصحية أو الوفورات في جميع أنحاء البلاد. وذهب جزء أقل من هذه المزايا إلى السكان المحرومين ، مثل الأقليات والمجتمعات ذات الدخل المنخفض ، على الرغم من أن هذا التفاوت يختلف باختلاف الدولة.

يقول Qiu: “إنها قصة أكثر تعقيدًا مما كنا نظن في البداية”، “تتعرض مجموعات سكانية معينة لمستوى أعلى من تلوث الهواء، وسيكون هؤلاء من ذوي الدخل المنخفض ومجموعات الأقليات العرقية، ما نراه هو أن تطوير طاقة الرياح يمكن أن يقلل هذه الفجوة في بعض الولايات ولكنه يزيدها في دول أخرى، اعتمادًا على محطات الوقود الأحفوري التي يتم تهجيرها “.

قوة التغيير والتبديل

ثم درس الباحثون كيف سيتغير نمط الانبعاثات والفوائد الصحية المرتبطة بها إذا أعطوا الأولوية لرفض محطات مختلفة قائمة على الوقود الأحفوري في أوقات توليد طاقة الرياح، قاموا بتعديل بيانات الانبعاثات لتعكس عدة سيناريوهات بديلة: واحد يتم فيه رفض محطات الطاقة الأكثر ضررًا وتلويثًا أولاً؛ واثنان من السيناريوهين الآخرين، حيث تكون النباتات التي تنتج معظم ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون على التوالي، هي الأولى في تقليل إنتاجها.

ووجدوا أنه في حين أن كل سيناريو زاد الفوائد الصحية بشكل عام، وأن السيناريو الأول على وجه الخصوص يمكن أن يضاعف الفوائد الصحية أربع مرات، إلا أن التباين الأصلي استمر: الأقليات والسكان ذوي الدخل المنخفض لا يزالون يعانون من فوائد صحية أقل من المجتمعات الأكثر ثراءً.

يقول سيلين: “وصلنا إلى نهاية الطريق وقلنا، لا توجد طريقة يمكننا من خلالها معالجة هذا التفاوت من خلال أن نكون أكثر ذكاءً في تحديد النباتات التي يجب إزاحتها”.

ويختتم سيلين قائلا : “أحد الأشياء التي تجعلني متفائلًا بشأن هذا المجال هو أن هناك الكثير من الاهتمام بقضايا العدالة البيئية والإنصاف”، “يتمثل دورنا في معرفة الاستراتيجيات الأكثر تأثيرًا في مواجهة تلك التحديات.”