Šādā ātrumā enerģijas sistēmas pārveide prasīs gandrīz 400 gadus

Deniss Doils | Getty

Pirms piecpadsmit gadiem Kārnegi institūta vecākais zinātnieks Kens Kaldeira aprēķināja, ka no 2000. līdz 2050. gadam pasaulei katru dienu būs jāpievieno aptuveni atomelektrostacijas tīrās enerģijas jauda, ​​lai izvairītos no katastrofālām klimata pārmaiņām. Nesen viņš veica ātru aprēķinu, lai redzētu, kā mums klājas.

Ne visai labi. Aptuveni 1100 megavatu bezoglekļa enerģijas dienā, kas, iespējams, ir nepieciešami, lai novērstu temperatūras paaugstināšanos par vairāk nekā 2 ˚C, kā 2003. Zinātne papīrs Caldeira un viņa kolēģi atrada, mēs pievienojam aptuveni 151 megavatu. Tas ir tikai pietiekami, lai apgādātu aptuveni 125 000 māju.

Tādā ātrumā enerģētikas sistēmas būtiskai pārveidei būtu nepieciešamas nevis nākamās trīs desmitgades, bet gandrīz nākamie četri gadsimti. Tikmēr temperatūra paaugstināsies, kūst ledus cepures, grimst pilsētas un visā pasaulē radīs postošus karstuma viļņus (skatiet Gads, kad klimata pārmaiņas sāka kļūt nekontrolējamas ).

Caldeira uzsver, ka citi faktori, visticamāk, ievērojami saīsinās šo laika posmu (jo īpaši, elektrificējot siltuma ražošanu, kas veido vairāk nekā pusi no pasaules enerģijas patēriņa, būtiski mainīs pieprasījumu). Taču viņš saka, ka ir skaidrs, ka mēs enerģētikas sistēmu pārveidojam par lielumu pārāk lēni, uzsverot faktu, ko tikai daži patiesi novērtē: tas nenozīmē, ka mēs neveidojam tīru enerģiju pietiekami ātri, lai risinātu klimata pārmaiņu radītās problēmas. Tas ir tas - pat pēc tam gadu desmitiem ilgus brīdinājumus , politikas debates un tīras enerģijas kampaņas — pasaule tik tikko pat sākusi risināt šo problēmu.

ANO klimata pārmaiņu iestāde apgalvo, ka pasaulei līdz gadsimta vidum ir jāsamazina līdz pat 70 procentiem siltumnīcefekta gāzu emisiju, lai būtu iespēja izvairīties no sasilšanas par 2 ˚C. Taču oglekļa piesārņojums turpināja pieaugt, pagājušajā gadā sasniedzot 2 procentus.

Tātad, kāda ir aizturēšana?

Papildus satraucošajai ekonomisko, politisko un tehnisko izaicinājumu kombinācijai ir milzīga mēroga pamatproblēma. Ir jābūvē milzīgs daudzums, kas iesūks milzīgu daudzumu darbaspēka, naudas un materiālu.

Iesācēji pasaules enerģijas patēriņš, visticamāk, pieaugs par aptuveni 30 procentiem nākamajās desmitgadēs, paplašinās attīstības ekonomikas. (Ķīna vienatnē nepieciešams pievienot Saskaņā ar Starptautiskās Enerģētikas aģentūras datiem līdz 2040. gadam līdzvērtīgs visam ASV enerģētikas sektoram.) Lai pietiekami ātri samazinātu emisijas un neatpaliktu no izaugsmes, pasaulei līdz 2050. gadam būs jāattīsta tīras enerģijas jauda 10 līdz 30 teravatu apmērā. augstākās klases, kas nozīmētu aptuveni 30 000 atomelektrostaciju līdzvērtīgu būvniecību vai 120 miljardu 250 vatu saules paneļu ražošanu un uzstādīšanu.

Enerģētikas nozarei vienkārši nav finansiālu stimulu būvēt tādā mērogā un ātrumā, kamēr tai ir desmitiem triljonu dolāru lielas neatgriezeniskās izmaksas esošajā sistēmā.

Ja jūs maksājat miljardu dolāru par ogļu gigavatu, jūs nebūsiet laimīgs, ja pēc 10 gadiem jums tas būs jāatsakās, saka Stīvens Deiviss, Kalifornijas Universitātes Zemes sistēmu zinātnes katedras asociētais profesors. Irvine.

Ir kaut kur starp grūti un neiespējami redzēt, kā tas mainīsies, kamēr nebūs pietiekami spēcīga valdības politika vai pietiekami lieli tehnoloģiju sasniegumi, lai ignorētu ekonomiku.

Kvantu lēciens

Februāra beigās es sēdēju Daniela Šraga birojā Hārvardas Universitātes Vides centrā. Viņa lielais dzeltenais Činūks Mikijs apgūlās man blakus kājām.

Šrags bija viens no prezidenta Baraka Obamas labākajiem klimata padomniekiem. Kā ģeologs, kurš senā pagātnē ir rūpīgi pētījis klimata mainīgumu un sasilšanas periodus, viņš īpaši novērtē to, cik dramatiski lietas var mainīties.

Apsēdies man blakus ar savu portatīvo datoru, viņš atvēra a Ziņot viņš nesen bija līdzautors klimata pārmaiņu risku novērtēšanai. Tajā ir uzsvērti daudzi tehniskie soļi, kas būs nepieciešami energosistēmas kapitālremontam, tostarp labāka oglekļa uztveršana, biodegviela un uzglabāšana.

Saistīts stāsts

Saistīts stāsts

Pētījumā arī norādīts, ka ASV katru gadu pievieno aptuveni 10 gigavatus jaunas enerģijas ražošanas jaudas. Tas ietver visus veidus, dabasgāzi, kā arī saules un vēja enerģiju. Taču pat tādā ātrumā būtu nepieciešami vairāk nekā 100 gadi, lai atjaunotu esošo elektrotīklu, nemaz nerunājot par daudz lielāku, kas būs vajadzīgs nākamajās desmitgadēs.

Vai ir iespējams paātrināt 20 reizes? viņš jautā. Jā, bet es nedomāju, ka cilvēki saprot, kas tas ir attiecībā uz tēraudu, stiklu un cementu.

Klimata novērotāji un komentētāji ir izmantojuši dažādas vēsturiskas paralēles, lai ilustrētu uzdevuma mērogu, tostarp Manhetenas projektu un Mēness misiju. Bet Šragam analoģija, kas patiešām runā par problēmas apmēriem un steidzamību, ir Otrais pasaules karš, kad ASV nacionalizēja daļu tērauda, ​​ogļu un dzelzceļa rūpniecības. Valdība piespieda autoražotājus apturēt automašīnu ražošanu, lai iznīcinātu lidmašīnas, tankus un džipus.

Labā ziņa ir tāda, ka, ja jūs virzīsiet visu ekonomiku uz kādu uzdevumu, lielas lietas var notikt ātri. Bet kā iedvesmot kara mentalitāti miera laikā, kad ienaidnieks ir neredzams un kustas palēninājumā?

Tas ir milzīgs lēciens no pašreizējās vietas, saka Šrags.

Laika aizkave

Fakts, ka patiešām postošās klimata pārmaiņu sekas nenotiks gadu desmitiem, sarežģī šo problēmu svarīgos veidos. Pat cilvēkiem, kuriem šī problēma rūp abstrakti, tā nav augsta viņu tūlītējo problēmu vidū. Tā rezultātā viņi nevēlas daudz maksāt vai mainīt savu dzīvesveidu, lai to risinātu. Pēdējos gados amerikāņi bija gatavi palielināt savu elektrības rēķinu vidēji tikai par USD 5 mēnesī, pat ja tas atrisināja, nevis atviegloja globālo sasilšanu, salīdzinot ar USD 10, kas bija 15 gadus iepriekš. aptauju sērija MIT un Hārvarda.

Var iedomāties, ka klimata pārmaiņas kādreiz mainīs šo uzskatu, jo pieaugošie meža ugunsgrēku, viesuļvētru, sausuma, izmiršanas un jūras līmeņa celšanās gadījumi beidzot liek pasaulei cīnīties ar šo problēmu.

Bet tas būs par vēlu. Oglekļa dioksīds darbojas ar laika aizkavi. Pilnīga sasilšanas efekta sasniegšanai ir nepieciešami aptuveni 10 gadi, un tas paliek atmosfērā tūkstošiem gadu. Pēc tam, kad esam nonākuši bīstamajā zonā, oglekļa dioksīda emisiju novēršana nemazina ietekmi; tas var tikai novērst to pasliktināšanos. Neatkarīgi no klimata pārmaiņu līmeņa, ko mēs pieļaujam, ir bloķēts tūkstošiem gadu, ja vien mēs neizstrādāsim tehnoloģijas siltumnīcefekta gāzu masveida izvadīšanai no atmosfēras (vai neizmēģināsim veiksmi ar ģeoinženieru).

Tas arī nozīmē, ka, visticamāk, būs milzīgs kompromiss starp to, kas mums būtu jāmaksā, lai sakārtotu energosistēmu, un to, cik izmaksātu, lai tiktu galā ar katastrofām, ja mēs to nedarīsim. Dažādi aplēses atklāj, ka emisiju samazināšana samazinās pasaules ekonomiku par dažiem procentpunktiem gadā, bet nemierīga sasilšana var samazināt pasaules IKP vairāk nekā 20 procenti līdz gadsimta beigām, ja ne daudz vairāk .

Naudā

Neapšaubāmi vissvarīgākais solis, lai paātrinātu enerģētikas attīstību, ir spēcīgas valdības politikas ieviešana. Daudzi ekonomisti uzskata, ka visspēcīgākais instruments būtu oglekļa cena, ko uzliek vai nu ar tiešo nodokli, vai ierobežošanas un tirdzniecības programmu. Palielinoties cenai par enerģijas ražošanu no fosilā kurināmā, tas radītu lielāku stimulu aizstāt šīs iekārtas ar tīru enerģiju (skatiet Oglekļa cenas priekšlikumi, kas nāks klajā jaunajā gadā ).

Ja mēs vēlamies panākt progresu attiecībā uz siltumnīcefekta gāzēm, mums būs jāmaksā vai nu netiešās, vai tiešās oglekļa izmaksas, saka Severins Borenšteins, Kalifornijas Universitātes Bērklijas enerģētikas ekonomists.

Saistīts stāsts

Saistīts stāsts

Bet tai ir jābūt lielai cenai, kas ir daudz augstāka nekā USD 15 par tonnu, ko maksāja kvotu iegūšana Kalifornijas ierobežošanas un tirdzniecības programmā pagājušā gada beigās. Borenšteins saka, ka oglekļa nodeva, kas tuvojas 40 USD par tonnu, vienkārši izpūš ogles no tirgus un sāk ļoti ieguldīt vēja un saules enerģiju, vismaz tad, ja tiek aprēķinātas vidējās izmaksas visā iekārtu ekspluatācijas laikā.

Citi uzskata, ka cenai vajadzētu būt vēl augstākai. Bet ir ļoti grūti saprast, kā jebkurš nodoklis, kas pat tuvojas šim skaitlim, drīzumā varētu tikt pieņemts ASV vai daudzās citās valstīs.

Otrs nozīmīgākais politikas risinājums būtu ierobežojumi, kas liek komunālajiem uzņēmumiem un uzņēmumiem saglabāt siltumnīcefekta gāzu emisijas zem noteikta līmeņa, ideālā gadījumā tas, kas laika gaitā samazinās. Šī uz noteikumiem balstītā pieeja netiek uzskatīta par tik ekonomiski efektīvu kā oglekļa cena, taču tās priekšrocība ir tā, ka tā ir daudz politiski patīkamāka. Amerikāņu vēlētāji ienīst nodokļus, bet ir pilnīgi apmierināti ar gaisa piesārņojuma noteikumiem, saka Stīvens Ansolabehere, Hārvardas universitātes valdības profesors.

Būtiski tehniski ierobežojumi arī palielinās izmaksas un sarežģītību pārejai uz tīru enerģiju. Mūsu visstraujāk augošie bezoglekļa avoti, saules un vēja parki, nepiegādā strāvu, ja nespīd saule vai nepūš vējš. Tā kā tie nodrošina lielāku daļu no tīkla elektroenerģijas, mums būs vajadzīgas arī liela attāluma pārvades līnijas, kas var līdzsvarot virsotnes un ielejas starp štatiem vai milzīgu daudzumu ļoti dārgas enerģijas uzglabāšanas, vai arī abus (skatiet sadaļu “Ievērojama paļaušanās tikai uz atjaunojamiem enerģijas avotiem). palielina enerģijas kapitālā remonta izmaksas).

Rezultāts ir tāds, ka galu galā mums vajadzēs vai nu papildināt vēja un saules enerģiju ar daudziem citiem kodolreaktoriem, fosilā kurināmā stacijām ar oglekļa uztveršanu un citiem zemu emisiju avotiem, vai arī maksā daudz vairāk lai izveidotu daudz lielāku pārvades, uzglabāšanas un atjaunojamās enerģijas ražošanas sistēmu, saka Džese Dženkinss, MIT Energy Initiative pētnieks. Visos gadījumos mums joprojām, visticamāk, būs nepieciešami ievērojami tehniskie sasniegumi, kas samazina izmaksas.

Tas viss, starp citu, risina tikai elektroenerģijas sektora kapitālremonta problēmu, kas pašlaik veido mazāk nekā 20 procentus no kopējā enerģijas patēriņa. Tas nodrošinās daudz lielāku daļu, jo mēs elektrificēsim tādas lietas kā transportlīdzekļi un apkure, kas nozīmē, ka galu galā mums būs jāizstrādā vairākas reizes lielāka elektriskā sistēma nekā šodien.

Bet tas joprojām atstāj patiešām sarežģītās globālās enerģētikas sistēmas daļas, ar kurām tikt galā, saka Deiviss no UC Irvine. Tas ietver aviāciju, tālsatiksmes pārvadājumus un cementa un tērauda rūpniecību, kas ražo oglekļa dioksīdu pašā ražošanas procesā. Lai attīrītu šīs milzīgās ekonomikas nozares, mums būs nepieciešami labāki oglekļa uztveršanas un uzglabāšanas rīki, kā arī lētākas biodegvielas vai enerģijas uzglabāšana, viņš saka.

Šādi lieli tehniski sasniegumi parasti prasa ievērojamu un ilgstošu valdības atbalstu. Taču, līdzīgi kā oglekļa nodokļi vai emisiju ierobežojumi, lielais federālā pētniecības un attīstības finansējuma pieaugums pašreizējā politiskajā situācijā ir ļoti maz ticams.

Padoties?

Vai mums vienkārši vajadzētu padoties?

Šeit nav burvju lodes vai acīmredzama ceļa. Viss, ko mēs varam darīt, ir spēcīgi pavilkt sviras, kuras, šķiet, darbojas vislabāk.

Vides un tīras enerģijas interešu grupām klimata pārmaiņas ir jānosaka par lielāku prioritāti, saistot tās ar praktiskiem jautājumiem, kas rūp iedzīvotājiem un politiķiem, piemēram, tīrs gaiss, drošība un darbavietas. Investoriem vai filantropiem ir jābūt gataviem veikt ilgtermiņa derības par agrīnās stadijas enerģijas tehnoloģijām. Zinātniekiem un tehnologiem ir jākoncentrē savi centieni uz visnepieciešamākajiem instrumentiem. Un likumdevējiem ir jāveicina politikas izmaiņas, lai nodrošinātu stimulus vai pilnvaras enerģētikas uzņēmumiem mainīties.

Tomēr smagā realitāte ir tāda, ka pasaule, ļoti iespējams, nespēs paveikt to, kas tiek prasīts līdz gadsimta vidum. Šrags saka, ka temperatūras paaugstināšanās zem 2 ˚C jau ir sapnis, piebilstot, ka šajā gadsimtā mums veiksies novērst 4 ˚C sasilšanu.

Tas nozīmē, ka mēs, visticamāk, maksāsim ļoti lielu maksu par zaudētām dzīvībām, ciešanām un vides postījumiem (skatiet sadaļu Karsti un vardarbīgi).

Taču nepieciešamība nebeidzas, ja sasilšana pārsniedz 2 ˚C. Tas tikai padara vēl steidzamāku darīt visu iespējamo, lai ierobežotu draudus, ierobežotu kaitējumu un pēc iespējas ātrāk pārietu uz ilgtspējīgu sistēmu.

Ja jūs garām 2050, saka Šrags, jums joprojām ir 2060, 2070 un 2080.

paslēpties