211service.com
W tym tempie transformacja systemu energetycznego zajmie prawie 400 lat
Denis Doyle | Getty
Piętnaście lat temu Ken Caldeira, starszy naukowiec z Carnegie Institution, obliczył, że w latach 2000-2050 świat będzie musiał codziennie zwiększać wydajność elektrowni jądrowych na czystą energię, aby uniknąć katastrofalnych zmian klimatycznych. Ostatnio zrobił szybką kalkulację, aby zobaczyć, jak sobie radzimy.
Nie dobrze. Zamiast około 1100 megawatów bezwęglowej energii dziennie prawdopodobnie potrzebnej do zapobieżenia wzrostowi temperatury o więcej niż 2 ˚C, ponieważ 2003 r. Nauka papier Caldeira i jego koledzy odkryli, że dodajemy około 151 megawatów. To wystarczy, aby zasilić około 125 000 domów.
W tym tempie istotna transformacja systemu energetycznego zajęłaby nie następne trzy dekady, ale prawie cztery następne stulecia. W międzyczasie temperatury rosłyby, topniejąc czapy lodowe, tonąc miasta i wyzwalając niszczycielskie fale upałów na całym świecie (patrz Rok, w którym zmiany klimatyczne zaczęły wymykać się spod kontroli ).
Caldeira podkreśla, że inne czynniki mogą znacznie skrócić ten czas (w szczególności elektryzująca produkcja ciepła, która odpowiada za ponad połowę światowego zużycia energii, znacząco zmieni popyt). Ale mówi, że jasne jest, że przebudowujemy system energetyczny o rząd wielkości zbyt wolno, podkreślając kwestię, którą niewielu naprawdę docenia: nie chodzi o to, że nie budujemy czystej energii wystarczająco szybko, aby sprostać wyzwaniu zmian klimatycznych. Chodzi o to – nawet po dekady ostrzeżeń , debaty polityczne i kampanie na rzecz czystej energii — świat ledwo zaczął stawiać czoła temu problemowi.
Organ ONZ ds. zmian klimatycznych twierdzi, że świat musi zmniejszyć aż o 70 procent emisji gazów cieplarnianych do połowy stulecia, aby mieć jakąkolwiek szansę na uniknięcie ocieplenia o 2 C. Ale zanieczyszczenie dwutlenkiem węgla nadal rosło, osiągając w zeszłym roku 2 procent.
Więc co to za napad?
Poza dokuczliwym połączeniem wyzwań ekonomicznych, politycznych i technicznych jest podstawowy problem przytłaczającej skali. Trzeba zbudować ogromną ilość, która pochłonie ogromną ilość siły roboczej, pieniędzy i materiałów.
Po pierwsze, globalne zużycie energii może wzrosnąć o około 30 procent w ciągu najbliższych kilku dekad, w miarę rozwoju gospodarek rozwijających się. (sam Chiny) trzeba dodać według Międzynarodowej Agencji Energetycznej do 2040 r. równowartość całego sektora energetycznego w USA). high-end, który oznaczałby budowę równowartości około 30 000 elektrowni jądrowych lub produkcję i instalację 120 miliardów 250-watowych paneli słonecznych.
Przemysł energetyczny ma po prostu niewielką zachętę finansową do budowania na taką skalę i w takiej szybkości, podczas gdy w istniejącym systemie ma on dziesiątki bilionów dolarów utopionych kosztów.
Jeśli zapłacisz miliard dolarów za gigawat węgla, nie będziesz szczęśliwy, jeśli będziesz musiał przejść na emeryturę za 10 lat, mówi Steven Davis, profesor nadzwyczajny na Wydziale Nauk o Systemie Ziemi na Uniwersytecie Kalifornijskim. Irvine.
Jest gdzieś pomiędzy trudnym a niemożliwym, aby zobaczyć, jak to się zmieni, dopóki nie będzie wystarczająco silnej polityki rządowej lub wystarczająco dużych przełomów technologicznych, aby przezwyciężyć ekonomię.
Krok kwantowy
Pod koniec lutego siedziałem w biurze Daniela Schraga w Centrum Środowiska Uniwersytetu Harvarda. Jego wielki żółty chinook, Mickey, położył się u moich stóp.
Schrag był jednym z najlepszych doradców klimatycznych prezydenta Baracka Obamy. Jako geolog, który dokładnie badał zmienność klimatu i okresy ocieplenia w zamierzchłej przeszłości, szczególnie docenia, jak dramatyczne mogą się zmieniać rzeczy.
Siedząc obok mnie ze swoim laptopem, otworzył raport niedawno był współautorem oceny zagrożeń związanych ze zmianami klimatu. Podkreśla wiele postępów technicznych, które będą konieczne do przeprowadzenia przeglądu systemu energetycznego, w tym lepsze wychwytywanie dwutlenku węgla, biopaliwa i składowanie.
Powiązana historia
Powiązana historia W badaniu zauważono również, że Stany Zjednoczone dodają rocznie około 10 gigawatów nowej mocy wytwórczej energii. Obejmuje to wszystkie rodzaje, gaz ziemny, a także energię słoneczną i wiatrową. Ale nawet w takim tempie odbudowa istniejącej sieci elektrycznej zajęłaby ponad 100 lat, nie mówiąc już o znacznie większej sieci wymaganej w nadchodzących dziesięcioleciach.
Czy można przyspieszyć 20-krotnie? On pyta. Tak, ale nie sądzę, żeby ludzie rozumieli, co to jest, jeśli chodzi o stal, szkło i cement.
Obserwatorzy klimatu i komentatorzy wykorzystali różne analogie historyczne, aby zilustrować skalę zadania, w tym Projekt Manhattan i misję księżycową. Ale dla Schraga analogią, która naprawdę mówi o rozmiarach i pilności problemu, jest II wojna światowa, kiedy Stany Zjednoczone znacjonalizowały część przemysłu stalowego, węglowego i kolejowego. Rząd zmusił producentów samochodów do wstrzymania produkcji samochodów, aby produkować masowo samoloty, czołgi i jeepy.
Dobrą wiadomością jest to, że jeśli skierujesz całą gospodarkę na zadanie, wielkie rzeczy mogą się wydarzyć szybko. Ale jak zainspirować mentalność wojenną w czasie pokoju, kiedy wróg jest niewidzialny i porusza się w zwolnionym tempie?
To milowy krok od miejsca, w którym jesteśmy dzisiaj, mówi Schrag.
Opóźnienie czasowe
Fakt, że naprawdę niszczycielskie konsekwencje zmian klimatycznych nie nadejdą przez dziesięciolecia, w istotny sposób komplikuje sprawę. Nawet dla osób, którym abstrakcyjnie zależy na problemie, nie jest to wysoko oceniane wśród ich bezpośrednich obaw. W konsekwencji nie są skłonni dużo płacić ani zmieniać stylu życia, aby się tym zająć. W ostatnich latach Amerykanie byli skłonni podnieść swoje rachunki za energię elektryczną średnio o zaledwie 5 dolarów miesięcznie, nawet jeśli to rozwiązało, a nie złagodziło globalne ocieplenie, w porównaniu z 10 dolarów 15 lat wcześniej, według seria ankiet przez MIT i Harvard.
Można sobie wyobrazić, że zmiany klimatyczne zmienią kiedyś to nastawienie, ponieważ narastające żniwo pożarów, huraganów, susz, wymierań i podnoszenia się poziomu mórz w końcu zmusza świat do zmierzenia się z problemem.
Ale na to będzie za późno. Dwutlenek węgla działa z opóźnieniem czasowym. Osiągnięcie pełnego efektu ocieplenia trwa około 10 lat, a w atmosferze utrzymuje się przez tysiące lat. Po wejściu do strefy zagrożenia wyeliminowanie emisji dwutlenku węgla nie zmniejsza efektów; może tylko zapobiec ich pogorszeniu. Jakikolwiek poziom zmian klimatycznych, na jaki pozwolimy, jest zamknięty na tysiąclecia, chyba że opracujemy technologie usuwania gazów cieplarnianych z atmosfery na masową skalę (lub spróbujemy szczęścia z geoinżynierią).
Oznacza to również, że prawdopodobnie zaistnieje ogromny kompromis między tym, co musielibyśmy zapłacić, aby naprawić system energetyczny, a kosztami radzenia sobie z wynikającymi z tego katastrofami, jeśli tego nie zrobimy. Różny szacunki stwierdzają, że ograniczenie emisji zmniejszy światową gospodarkę o kilka punktów procentowych rocznie, ale niepowstrzymane ocieplenie może obniżyć światowy PKB ponad 20 procent do końca wieku, jeśli nie znacznie więcej .
Przy forsie
Prawdopodobnie najważniejszym krokiem w kierunku przyspieszenia rozwoju energetyki jest wprowadzenie zdecydowanej polityki rządowej. Wielu ekonomistów uważa, że najpotężniejszym narzędziem byłaby cena węgla, nałożona albo poprzez podatek bezpośredni, albo program limitów i handlu. Wraz ze wzrostem ceny produkcji energii z paliw kopalnych stworzyłoby to większe zachęty do zastąpienia tych elektrowni czystą energią (patrz Wzrost propozycji cen węgla nadchodzący w nowym roku ).
Jeśli zamierzamy poczynić jakiekolwiek postępy w dziedzinie gazów cieplarnianych, będziemy musieli pokryć ukryte lub jawne koszty emisji dwutlenku węgla, mówi Severin Borenstein, ekonomista ds. energii z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
Powiązana historia
Powiązana historia Ale musi to być wysoka cena, znacznie wyższa niż 15 dolarów za tonę, które kosztowało nabycie uprawnień w kalifornijskim programie limitów i handlu pod koniec zeszłego roku. Borenstein mówi, że opłata za emisję dwutlenku węgla zbliżająca się do 40 dolarów za tonę po prostu całkowicie wypiera węgiel z rynku i zaczyna bardzo mocno inwestować w energię wiatrową i słoneczną, przynajmniej jeśli uśrednia się koszty w całym okresie eksploatacji elektrowni.
Inni uważają, że cena powinna być jeszcze wyższa. Ale bardzo trudno jest wyobrazić sobie, jak jakikolwiek podatek nawet zbliżający się do tej kwoty może w najbliższym czasie przejść w Stanach Zjednoczonych lub wielu innych krajach.
Inną ważną opcją polityczną byłyby limity, które zmuszają przedsiębiorstwa użyteczności publicznej i firmy do utrzymywania emisji gazów cieplarnianych poniżej pewnego poziomu, najlepiej takiego, który z czasem się zmniejsza. Takie podejście oparte na przepisach nie jest uważane za tak efektywne ekonomicznie jak cena emisji dwutlenku węgla, ale ma tę zaletę, że jest znacznie bardziej akceptowalne politycznie. Amerykańscy wyborcy nienawidzą podatków, ale są całkowicie zadowoleni z przepisów dotyczących zanieczyszczenia powietrza, mówi Stephen Ansolabehere, profesor rządu na Uniwersytecie Harvarda.
Podstawowe ograniczenia techniczne zwiększą również koszt i złożoność przejścia na czystą energię. Nasze najszybciej rozwijające się bezemisyjne źródła, farmy słoneczne i wiatrowe, nie dostarczają energii, gdy nie świeci słońce lub nie wieje wiatr. Ponieważ dostarczają one większą część energii elektrycznej do sieci, będziemy potrzebować również linii przesyłowych dalekiego zasięgu, które będą w stanie zrównoważyć szczyty i doliny w różnych stanach, lub ogromne ilości bardzo drogich magazynów energii, lub jedno i drugie (patrz: Znaczące poleganie na samych źródłach odnawialnych zawyża koszt remontu energii ).
W rezultacie będziemy musieli albo uzupełnić energię wiatrową i słoneczną o wiele więcej reaktorów jądrowych, elektrownie na paliwa kopalne z wychwytywaniem dwutlenku węgla i innymi źródłami niskoemisyjnymi, albo zapłać znacznie więcej aby zbudować znacznie większy system przesyłu, magazynowania i wytwarzania energii odnawialnej, mówi Jesse Jenkins, badacz z MIT Energy Initiative. We wszystkich przypadkach nadal prawdopodobnie będziemy potrzebować znacznych postępów technicznych, które obniżą koszty.
Nawiasem mówiąc, wszystko to odnosi się jedynie do wyzwania remontu sektora energii elektrycznej, który obecnie stanowi mniej niż 20 procent całkowitego zużycia energii. Zapewni to znacznie większą część, ponieważ elektryzujemy takie rzeczy, jak pojazdy i ogrzewanie, co oznacza, że w końcu będziemy musieli opracować system elektryczny kilka razy większy niż obecny.
Ale to wciąż pozostawia naprawdę trudne części globalnego systemu energetycznego, z którymi trzeba sobie poradzić, mówi Davis z UC Irvine. Obejmuje to lotnictwo, transport dalekobieżny oraz przemysł cementowy i stalowy, które wytwarzają dwutlenek węgla w samym procesie produkcyjnym. Mówi, że aby oczyścić te ogromne sektory gospodarki, będziemy potrzebować lepszych narzędzi do wychwytywania i składowania dwutlenku węgla, a także tańszych biopaliw lub magazynowania energii.
Tego rodzaju wielkie osiągnięcia techniczne wymagają zwykle znacznego i trwałego wsparcia rządowego. Ale podobnie jak podatki węglowe lub limity emisji, ogromny wzrost federalnych funduszy na badania i rozwój jest bardzo mało prawdopodobny w obecnym klimacie politycznym.
Poddać się?
Więc czy powinniśmy po prostu się poddać?
Nie ma tu magicznej kuli ani oczywistej ścieżki. Wszystko, co możemy zrobić, to mocno pociągnąć za dźwignie, które wydają się działać najlepiej.
Grupy interesu zajmujące się ochroną środowiska i czystą energią muszą nadać zmianom klimatu wyższy priorytet, wiążąc je z praktycznymi kwestiami, na których interesują obywatele i politycy, takimi jak czyste powietrze, bezpieczeństwo i miejsca pracy. Inwestorzy lub filantropi muszą chcieć postawić długoterminowe zakłady na technologie energetyczne na wczesnym etapie. Naukowcy i technolodzy muszą skoncentrować swoje wysiłki na najbardziej potrzebnych narzędziach. A prawodawcy muszą przeforsować zmiany polityki, aby zapewnić zachęty lub mandaty dla firm energetycznych do zmiany.
Trudna rzeczywistość jest jednak taka, że świat najprawdopodobniej nie będzie w stanie osiągnąć tego, czego wymaga się od połowy stulecia. Schrag mówi, że utrzymywanie wzrostu temperatury poniżej 2 C to już mrzonka, dodając, że będziemy mieli szczęście, jeśli zapobiegniemy ociepleniu o 4 C w tym stuleciu.
Oznacza to, że prawdopodobnie zapłacimy bardzo wysokie żniwo w postaci utraty życia, cierpienia i dewastacji środowiska (patrz Gorące i brutalne).
Ale imperatyw nie kończy się, jeśli ocieplenie końcówek przekroczy 2 ˚C. To tylko sprawia, że pilniejsze jest zrobienie wszystkiego, co w naszej mocy, aby powstrzymać zbliżające się zagrożenia, ograniczyć szkody i jak najszybciej przejść na zrównoważony system.
Jeśli przegapisz 2050, mówi Schrag, nadal masz 2060, 2070 i 2080.