Das Gremium für Energie der WHO-Kommission für Gesundheit und Umwelt (1992a) erachtete vier energiebezogene Themen als von größter unmittelbarer und/oder zukünftiger Bedeutung für die Gesundheit der Umwelt:
- Schadstoffexposition bei der heimischen Verwertung von Biomasse und Kohle
- Belastung durch städtische Luftverschmutzung in zahlreichen Großstädten der Welt
- die möglichen gesundheitlichen Auswirkungen des Klimawandels
- schwere Unfälle mit Umweltauswirkungen auf die Gesundheit der Bevölkerung.
Die quantitative Bewertung der Gesundheitsrisiken aus unterschiedlichen Energiesystemen erfordert eine systemweite Bewertung alle Schritte in einem Brennstoffkreislauf, beginnend mit der Gewinnung von Rohstoffen und endend mit dem Endenergieverbrauch. Damit gültige Vergleiche zwischen Technologien durchgeführt werden können, müssen Methoden, Daten und Anforderungen an die Endnutzung ähnlich und spezifiziert sein. Bei der Quantifizierung der Auswirkungen von Endverbrauchsanforderungen müssen Unterschiede in der Umwandlungseffizienz von energie- und brennstoffspezifischen Geräten in nutzbare Energie bewertet werden.
Die vergleichende Bewertung basiert auf der Idee des Referenzenergiesystems (RES), das die Brennstoffkreisläufe Schritt für Schritt darstellt, von der Gewinnung über die Verarbeitung bis zur Verbrennung und endgültigen Entsorgung von Abfällen. Das RES bietet einen gemeinsamen, einfachen Rahmen für die Definition von Energieflüssen und zugehörigen Daten, die für die Risikobewertung verwendet werden. Ein RES (Abbildung 1) ist eine Netzwerkdarstellung der Hauptkomponenten eines Energiesystems für ein bestimmtes Jahr, die den Ressourcenverbrauch, den Brennstofftransport, die Umwandlungsprozesse und die Endverwendungen spezifiziert, wodurch die hervorstechenden Merkmale des Energiesystems kompakt integriert und gleichzeitig ein Rahmenwerk bereitgestellt werden zur Bewertung wichtiger Auswirkungen auf Ressourcen, Umwelt, Gesundheit und Wirtschaft, die sich aus neuen Technologien oder Richtlinien ergeben können.
Abbildung 1. Referenzenergiesystem, Jahr 1979
Aufgrund ihrer gesundheitlichen Risiken lassen sich Energietechnologien in drei Gruppen einteilen:
- Das Brennstoffe Gruppe ist durch die Verwendung großer Mengen fossiler Brennstoffe oder Biomasse – Kohle, Öl, Erdgas, Holz usw. – gekennzeichnet, deren Sammlung, Verarbeitung und Transport hohe Unfallraten aufweisen, die die Berufsrisiken überwiegen und bei deren Verbrennung große Mengen produziert werden Luftverschmutzung und feste Abfälle, die die öffentlichen Risiken dominieren.
- Das erneuerbare Gruppe zeichnet sich durch die Nutzung diffuser erneuerbarer Ressourcen mit geringer Energiedichte – Sonne, Wind, Wasser – aus, die in enormen Mengen kostenlos zur Verfügung stehen, deren Gewinnung jedoch große Flächen und den Bau teurer Anlagen erfordert, die in der Lage sind, sie zu „konzentrieren“ und nutzbar zu machen Formen. Die Berufsrisiken sind hoch und werden durch den Bau der Anlagen dominiert. Die Risiken für die Öffentlichkeit sind gering und beschränken sich meist auf Unfälle mit geringer Wahrscheinlichkeit wie Dammbrüche, Geräteausfälle und Brände.
- Das Nuklearkonzern umfasst Kernspaltungstechnologien, die sich durch extrem hohe Energiedichten im verarbeiteten Brennstoff auszeichnen, mit entsprechend geringen Mengen an zu verarbeitenden Brennstoffen und Abfällen, aber mit geringen Konzentrationen in der Erdkruste, was einen großen Abbau- oder Sammelaufwand erfordert. Die Berufsrisiken sind daher relativ hoch und werden von Bergbau- und Verarbeitungsunfällen dominiert. Die öffentlichen Risiken sind gering und werden vom Routinebetrieb der Reaktoren dominiert. Besondere Aufmerksamkeit muss den Ängsten der Öffentlichkeit vor Risiken durch die Strahlenexposition von Nukleartechnologien geschenkt werden – Ängsten, die pro Gesundheitsrisikoeinheit relativ groß sind.
Die signifikanten gesundheitlichen Auswirkungen von Technologien zur Stromerzeugung sind in Tabelle 1, Tabelle 2 und Tabelle 3 dargestellt.
Tabelle 1. Signifikante gesundheitliche Auswirkungen von Technologien zur Stromerzeugung – Kraftstoffgruppe
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Technologie |
Beruflich |
Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit |
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Kohle |
Schwarze Lungenkrankheit |
Gesundheitliche Auswirkungen der Luftverschmutzung |
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ÖL |
Trauma durch Bohrunfälle |
Gesundheitliche Auswirkungen der Luftverschmutzung |
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Ölschiefer |
Braune Lungenkrankheit |
Krebs durch Kontakt mit |
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Erdgas |
Trauma durch Bohrunfälle |
Gesundheitliche Auswirkungen der Luftverschmutzung |
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Teersand |
Trauma durch Grubenunfälle |
Gesundheitliche Auswirkungen der Luftverschmutzung |
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Biomasse* |
Trauma durch Unfälle während |
Gesundheitliche Auswirkungen der Luftverschmutzung |
* Als Energiequelle, die normalerweise als erneuerbar angesehen wird.
Tabelle 2. Signifikante gesundheitliche Auswirkungen von Technologien zur Stromerzeugung – erneuerbare Gruppe
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Technologie |
Beruflich |
Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit |
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Geothermal |
Exposition gegenüber giftigen Gasen - |
Krankheit durch Exposition gegenüber toxischen |
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Wasserkraft, |
Trauma vom Bau |
Trauma durch Dammbrüche |
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Photovoltaik |
Exposition gegenüber giftigen Materialien |
Exposition gegenüber giftigen Materialien |
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Wind |
Trauma durch Unfälle während |
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Solarthermie |
Trauma durch Unfälle während |
Tabelle 3. Signifikante gesundheitliche Auswirkungen von Technologien zur Stromerzeugung – Kerngruppe
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Technologie |
Beruflich |
Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit |
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Spaltung |
Krebs durch Strahlenbelastung
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Krebs durch Strahlenbelastung
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Studien über die gesundheitlichen Auswirkungen der Holzverbrennung in den Vereinigten Staaten basierten wie Analysen anderer Energiequellen auf den gesundheitlichen Auswirkungen der Bereitstellung einer Energieeinheit, die zum Heizen von einer Million Wohnjahren benötigt wird. Dies ist 6 × 107 GJ Wärme oder 8.8 × 107 GJ-Holzeinsatz bei 69 % Effizienz. Die gesundheitlichen Auswirkungen wurden in den Stadien Sammeln, Transport und Verbrennung abgeschätzt. Öl- und Kohlealternativen wurden aus früheren Arbeiten skaliert (siehe Abbildung 2). Die Unsicherheiten beim Sammeln sind ± ein Faktor von ~2, die bei Hausbränden ± ein Faktor von ~3 und die bei der Luftverschmutzung ± ein Faktor größer als 10. Wenn die Gefahren der Kernelektrik auf der gleichen Skala aufgetragen würden, wäre die Summe Das Risiko wäre etwa die Hälfte des Bergbaus für den Kohlebergbau.
Abbildung 2. Gesundheitliche Auswirkungen pro Energieeinheit
Eine praktische Möglichkeit, das Risiko besser zu verstehen, besteht darin, es auf eine einzelne Person zu skalieren, die eine Wohnung über 40 Jahre mit Holz versorgt (Abbildung 3). Daraus ergibt sich ein Gesamttodesrisiko von ~1.6 x 10-3 (dh ~ 0.2 %). Dies kann mit dem Todesrisiko bei einem Autounfall in den Vereinigten Staaten zur gleichen Zeit von ~9.3 x 10 verglichen werden-3 (dh ~1%), was fünfmal größer ist. Die Holzverbrennung birgt Risiken in der gleichen Größenordnung wie konventionellere Heiztechnologien. Beide liegen weit unter dem Gesamtrisiko anderer üblicher Aktivitäten, und viele Aspekte des Risikos sind eindeutig präventiven Maßnahmen zugänglich.
Abbildung 3. Todesrisiko für eine einzelne Person aufgrund der Versorgung einer Wohnung mit Holzbrennstoff für 40 Jahre
Die folgenden Vergleiche für Gesundheitsrisiken können angestellt werden:
- Akute berufliche Gefährdung. Beim Kohlekreislauf ist das Berufsrisiko deutlich höher als bei Öl und Gas; es ist ungefähr gleich hoch wie bei erneuerbaren Energiesystemen, wenn deren Bau in die Bewertung einbezogen wird, und es ist ungefähr 8-10 Mal höher als die entsprechenden Risiken für Kernenergie. Zukünftige technologische Fortschritte bei erneuerbaren Solar- und Windenergiequellen können zu einer erheblichen Verringerung des akuten Berufsrisikos führen, das mit diesen Systemen verbunden ist. Die Stromerzeugung aus Wasserkraft birgt ein vergleichsweise hohes akutes Berufsrisiko.
- Spätes Berufsrisiko. Spättote treten vor allem im Kohle- und Uranbergbau auf und sind in etwa gleich groß. Der untertägige Kohleabbau erscheint jedoch gefährlicher als der untertägige Uranabbau (Berechnung auf Basis einer normierten erzeugten Stromeinheit). Die Nutzung von Tagebaukohle führt dagegen insgesamt zu weniger Spättoten als die Nutzung von Kernenergie.
- Akute öffentliche Gefahr. Diese Risiken, hauptsächlich aufgrund von Transportunfällen, hängen stark von der zurückgelegten Entfernung und dem Transportmittel ab. Das Risiko der Kernenergie ist 10- bis 100-mal geringer als das aller anderen Optionen, hauptsächlich wegen der relativ geringen Menge an zu transportierenden Materialien. Der Kohlekreislauf hat aufgrund der großen Stofftransporte mit der gleichen Begründung das höchste akute öffentliche Risiko.
- Spätes öffentliches Risiko. Bei allen Energieträgern bestehen große Unsicherheiten im Zusammenhang mit späten öffentlichen Risiken. Späte öffentliche Risiken für Kernenergie und Erdgas sind ungefähr gleich und mindestens zehnmal geringer als die für Kohle und Öl. Zukünftige Entwicklungen werden voraussichtlich zu einer deutlichen Verringerung der späten öffentlichen Risiken für erneuerbare Energien führen.
Natürlich hängen die gesundheitlichen Auswirkungen verschiedener Energiequellen von der Menge und Art des Energieverbrauchs ab. Diese sind geografisch sehr unterschiedlich. Brennholz ist nach Erdöl, Kohle und Erdgas der viertgrößte Beitrag zur weltweiten Energieversorgung. Nahezu die Hälfte der Weltbevölkerung, insbesondere in den ländlichen und städtischen Gebieten der Entwicklungsländer, ist zum Kochen und Heizen darauf angewiesen (entweder mit Holz oder Holzkohlederivaten oder, wenn beides nicht vorhanden ist, mit landwirtschaftlichen Reststoffen oder Dung). Brennholz macht mehr als die Hälfte des weltweiten Holzverbrauchs aus und steigt in Entwicklungsländern auf 86 % und in Afrika auf 91 %.
Bei der Betrachtung neuer und erneuerbarer Energiequellen wie Solarenergie, Windkraft und alkoholische Kraftstoffe muss die Idee eines „Kraftstoffkreislaufs“ Branchen wie die Solarphotovoltaik umfassen, bei denen praktisch kein Risiko mit dem Betrieb des Geräts verbunden ist, aber ein erhebliches Menge – oft ignoriert – kann an seiner Herstellung beteiligt sein.
Man versuchte, dieser Schwierigkeit zu begegnen, indem man das Konzept des Brennstoffkreislaufs auf alle Stufen der Entwicklung eines Energiesystems ausdehnte – einschließlich beispielsweise des Betons, der in die Fabrik gelangt, in der das Glas für den Sonnenkollektor hergestellt wird. Das Problem der Vollständigkeit wurde angesprochen, indem festgestellt wurde, dass die Rückwärtsanalyse von Herstellungsschritten einem Satz simultaner Gleichungen entspricht, deren Lösung – wenn sie linear ist – als eine Matrix von Werten ausgedrückt werden kann. Ökonomen ist ein solcher Ansatz als Input-Output-Analyse geläufig; und die entsprechenden Zahlen, die zeigen, wie stark jede Wirtschaftstätigkeit von den anderen abhängt, wurden bereits abgeleitet – obwohl man für aggregierte Kategorien, die möglicherweise nicht genau mit den Herstellungsschritten übereinstimmen, eine Prüfung zur Messung von Gesundheitsschäden durchführen möchte.
Keine einzelne Methode der vergleichenden Risikoanalyse in der Energiewirtschaft ist für sich genommen vollkommen zufriedenstellend. Jeder hat Vorteile und Einschränkungen; jede liefert eine andere Art von Informationen. Angesichts des Unsicherheitsgrades von Gesundheitsrisikoanalysen sollten die Ergebnisse aller Methoden untersucht werden, um ein möglichst detailliertes Bild und ein umfassenderes Verständnis der Größenordnung der damit verbundenen Unsicherheiten zu erhalten.