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La energía es sostenible si "cubre las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de que las generaciones futuras puedan cubrir las suyas".[1] La mayoría de definiciones de energía sostenible incluyen criterios medioambientales como las emisiones de gases de efecto invernadero y otros criterios sociales y económicos como la pobreza energética. Las fuentes de energía renovable como la eólica, hidroeléctrica, solar y geotérmica son generalmente más sostenibles en comparación a las energías de combustibles fósiles. Sin embargo, algunos proyectos de energía renovable como la tala de bosques para producir biocarburante pueden resultar severamente perjudiciales para el medioambiente. El papel de las fuentes de energía no renovables en la energía sostenible es controvertido. La energía nuclear es una fuente baja en carbono cuyas cifras de mortalidad a lo largo de la historia son comparables a las de la eólica o solar, pero su sostenibilidad está en entredicho debido al riesgo de los residuos radioactivos, proliferación nuclear y accidentes. El paso del carbón al gas natural tiene beneficios medioambientales, además de un menor impacto en el cambio climático, pero puede retrasar el proceso de cambio a otras alternativas más sostenibles. Es posible capturar y almacenar las emisiones de dióxido de carbono (CO2) de las centrales eléctricas, pero el precio es elevado y apenas se lleva a cabo.
Los combustibles fósiles generan el 85 % de la energía consumida a nivel mundial, y el sistema eléctrico es responsable del 76 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. Alrededor de 790 millones de personas en países en vías de desarrollo no tienen electicidad, y 2600 millones la obtienen de fuentes contaminantes como la madera o el carbón vegetal para cocinar. Para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a los niveles necesarios del Acuerdo de París será necesario un cambio global en la manera de generar, producir, distibuir, almacenar y consumir energía. La quema de combustibles fósiles y biomasa es una de las mayores fuentes de contaminación atmosférica , que se estima que causa 7 millones de muertes al año. Por lo tanto, la transición a un sistema con bajas emisiones de carbono resultaría beneficioso para la salud. Existen propuestas para lograr el acceso universal a la electicidad y a la cocina no contaminante de maneras compatibles con los objetivos medioambientales y trayendo a su vez beneficios económicos y de salud a países en vías de desarrollo.
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