Почти 10 процентов сегодняшней электроэнергии в Соединенных Штатах вырабатывается за счет энергии ветра. Возобновляемый источник энергии приносит пользу климату, качеству воздуха и общественному здравоохранению, вытесняя выбросы парниковых газов и загрязнителей воздуха, которые в противном случае производились бы электростанциями, работающими на ископаемом топливе. Новое исследование Массачусетского технологического института показывает, что польза для здоровья, связанная с энергией ветра, могла бы увеличиться более чем в четыре раза, если бы операторы отдавали приоритет отказу от наиболее загрязняющих окружающую среду электростанций, работающих на ископаемом топливе, когда энергия ветра доступна. В исследовании, опубликованном в Научные достижения Исследователи проанализировали почасовую активность ветряных турбин, а также зарегистрированные выбросы от каждой электростанции, работающей на ископаемом топливе в стране, в период с 2011 по 2017 год. Они отслеживали выбросы по всей стране и сопоставляли загрязняющие вещества с пострадавшими демографическими группами населения. Затем они рассчитали региональное качество воздуха и связанные с этим расходы на здравоохранение для каждого сообщества. Исследователи обнаружили, что в 2014 году ветроэнергетика, связанная с политикой на уровне штата, в целом улучшила качество воздуха, что принесло пользу здоровью на 2 миллиарда долларов по всей стране. Однако лишь примерно 30 процентов этих преимуществ для здоровья были получены в неблагополучных общинах. Команда также обнаружила, что если бы электроэнергетическая отрасль сократила мощность наиболее загрязняющих окружающую среду электростанций на ископаемом топливе, а не наиболее экономичных установок, во времена использования энергии ветра, общая польза для здоровья могла бы увеличиться в четыре раза и составить 8,4 миллиарда долларов по всей стране. Однако результаты будут иметь аналогичную демографическую разбивку. "Мы обнаружили, что приоритизация здоровья - отличный способ максимизировать выгоды, широко распространенный по всей территории США, что является очень позитивным моментом. Но это говорит о том, что это не устранит диспропорции", - говорит соавтор исследования Ноэль Селин, профессор Института данных, систем и общества и департамента наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института. "Чтобы устранить диспропорции в загрязнении воздуха, вы не можете просто сосредоточиться на секторе электроэнергетики или возобновляемых источниках энергии и рассчитывать на общую выгоду от загрязнения воздуха, устраняя эти реальные и устойчивые расовые и этнические диспропорции. Вам нужно будет взглянуть на другие источники загрязнения воздуха, а также на лежащие в основе системные факторы, которые определяют, где расположены растения и где живут люди ". Соавторами Селина являются ведущий автор и бывший аспирант Массачусетского технологического института Минхао Цю, доктор философии 21 года, ныне работающий в Стэнфордском университете, и Корвин Зиглер из Техасского университета в Остине. 

В своем новом исследовании команда искала закономерности между периодами выработки энергии ветром и деятельностью электростанций, работающих на ископаемом топливе, чтобы увидеть, как региональные рынки электроэнергии корректируют мощность электростанций в ответ на приток возобновляемой энергии. "Одна из технических задач и вклад этой работы заключается в попытке определить, какие электростанции реагируют на эту растущую мощность ветра", - отмечает Цю. Для этого исследователи сравнили два исторических набора данных за период с 2011 по 2017 год: ежечасный отчет о выработке энергии ветряными турбинами по всей стране и подробный отчет об измерениях выбросов от каждой электростанции, работающей на ископаемом топливе в США. Наборы данных охватывали каждую из семи основные региональные рынки электроэнергии, каждый из которых обеспечивает энергией одно или несколько государств. "Калифорния и Нью-Йорк - это каждый свой рынок, в то время как рынок Новой Англии охватывает около семи штатов, а Средний Запад охватывает больше", - объясняет Цю. "Мы также покрываем около 95 процентов всей ветроэнергетики в США". В целом, они отметили, что во времена, когда была доступна энергия ветра, рынки корректировались за счет существенного сокращения мощности электростанций, работающих на природном газе и суббитуминозном угле. Они отметили, что заводы, которым было отказано, скорее всего, были выбраны по соображениям экономии средств, поскольку отказ от некоторых заводов обходился дешевле, чем от других.

Затем команда использовала сложную химическую модель атмосферы для имитации характера ветра и химического переноса выбросов по всей стране и определила, где и при каких концентрациях в результате выбросов образуются мелкие частицы и озон - два загрязняющих вещества, которые, как известно, наносят ущерб качеству воздуха и здоровью людей. Наконец, исследователи составили карту общих демографических групп населения по всей стране на основе данных переписи населения США и применили стандартный эпидемиологический подход для расчета затрат на здоровье населения в результате воздействия загрязнения. Этот анализ показал, что в 2014 году общий экономичный подход к замене энергии, основанной на ископаемом топливе, на энергию ветра привел к 2 миллиардам долларов пользы для здоровья, или экономии, по всей стране. Меньшая доля этих льгот досталась находящимся в неблагоприятном положении группам населения, таким как меньшинства и общины с низким уровнем дохода, хотя это неравенство варьировалось в зависимости от штата. "Это более сложная история, чем мы изначально думали", - говорит Цю. "Определенные группы населения подвергаются более высокому уровню загрязнения воздуха, и это могут быть люди с низким доходом и группы расовых меньшинств. Мы видим, что развитие ветроэнергетики может сократить этот разрыв в определенных штатах, но еще больше увеличить его в других штатах, в зависимости от того, какие электростанции, работающие на ископаемом топливе, будут вытеснены ". Настройка мощности Затем исследователи изучили, как изменится структура выбросов и связанная с этим польза для здоровья, если они отдадут приоритет отказу от различных установок, работающих на ископаемом топливе, во времена использования энергии ветра. Они скорректировали данные о выбросах, чтобы отразить несколько альтернативных сценариев: один, в котором в первую очередь отключаются наиболее вредные для здоровья и загрязняющие окружающую среду электростанции; и два других сценария, в которых заводы, производящие наибольшее количество диоксида серы и двуокиси углерода соответственно, первыми сокращают свою выработку. Они обнаружили, что, хотя каждый сценарий увеличивал пользу для здоровья в целом, а первый сценарий, в частности, мог увеличить пользу для здоровья в четыре раза, первоначальное неравенство сохранялось: меньшинства и группы населения с низким доходом по-прежнему получали меньшую пользу для здоровья, чем более обеспеченные сообщества. "Мы дошли до конца пути и сказали, что мы никак не сможем устранить это неравенство, если будем умнее решать, какие растения заменить", - говорит Селин. "Одна из вещей, которая вселяет в меня оптимизм в отношении этой области, заключается в том, что вопросам экологической справедливости и равноправия уделяется гораздо больше внимания", - заключает Селин. "Наша роль заключается в том, чтобы определить стратегии, которые наиболее эффективны в решении этих проблем". Эта работа была частично поддержана Агентством по охране окружающей среды США и Национальными институтами здравоохранения.