Cât de repede putem trece la un sistem energetic cu emisii reduse de carbon? O fermă solară de 32 de megawați din Long Island, New York, un pas în trecerea la infrastructura energetică cu emisii reduse de carbon. brookhavenlab / flickr, CC BY-NC

Orice soluție pe termen lung va necesita „decarbonizarea” economiei energetice mondiale - adică trecerea la surse de energie care utilizează puțin sau deloc combustibil fosil.

Cât de repede se poate întâmpla acest lucru și ce am putea face pentru a accelera această schimbare?

O privire asupra istoriei altor infrastructuri oferă câteva indicii.

Infrastructuri energetice

Decarbonizarea este o problemă de infrastructură, cea mai mare cu care s-a confruntat vreodată omenirea. Aceasta implică nu numai producția de energie, ci și transportul, iluminatul, încălzirea, răcirea, gătitul și alte sisteme și servicii de bază. Infrastructura globală a combustibililor fosili include nu numai puțuri de petrol și gaze, mine de cărbune, petrolier gigant, conducte și rafinării, ci și milioane de automobile, benzinării, camioane cisterne, depozite, centrale electrice, trenuri de cărbune, sisteme de încălzire, sobe și cuptoare.


innerself abonare grafică


Valoarea totală a acestei infrastructuri este la ordinul a 10 trilioane de dolari SUA, sau aproape două treimi din produsul intern brut al SUA. Nimic atât de mare și scump nu va fi înlocuit într-un an, sau chiar în câțiva ani. Va dura decenii.

Cu toate acestea, există o veste bună, într-un fel, că toate infrastructurile se epuizează în cele din urmă. A 2010 studiu întrebat: ce se întâmplă dacă infrastructurii energetice actuale li se permite pur și simplu să își trăiască viața utilă, fără a fi înlocuită?

Răspunsul surprinzător: dacă fiecare centrală electrică uzată pe cărbune ar fi schimbată cu energie solară, eoliană sau hidro, și fiecare mașină moartă cu gaz înlocuită cu una electrică și așa mai departe, am putea rămâne în interiorul nostru limitele planetare.

Potrivit studiului, utilizarea infrastructurii existente până la destrămare nu ne-ar împinge peste încălzirea globală de 2 grade Celsius pe care mulți oameni de știință o consideră limita superioară a schimbărilor climatice acceptabile.

Desigur, problema este că încă nu facem acest lucru. În schimb, înlocuim sistemele uzate cu mai multe aceleași, în timp ce forăm, extragem și construim și mai mult. Dar asta s-ar putea schimba.

Decolare Pentru a construi: o cronologie de 30-100 de ani

Istoricii din infrastructură ca mine observ un tipar tipic. O fază de inovare mai lentă este urmată de o fază de „decolare”, în timpul căreia noi sisteme tehnice sunt construite și adoptate rapid într-o întreagă regiune, până când infrastructura se stabilizează la „construire”.

Acest model temporal este surprinzător de similar în toate tipurile de infrastructură. În Statele Unite, faza de decolare a canalelor, căilor ferate, telegrafului, conductelor de petrol și a drumurilor pavate a durat 30-100 de ani. Fazele de decolare ale radioului, telefonului, televiziunii și internetului fiecare a durat 30-50 de ani.

Istoria infrastructurii sugerează că „decolarea” producției de energie electrică din surse regenerabile a început deja și se va deplasa foarte rapid acum, mai ales când și unde guvernele susțin acest obiectiv.

Instalațiile solare și eoliene apar în prezent mai repede decât orice altă sursă de energie electrică, crescând la rate anuale mondiale 50%, respectiv 18% din 2009-2014. Aceste surse se pot descurca cu infrastructura existentă, pompând electricitatea în rețelele electrice (deși producția lor intermitentă de energie cere managerilor să-și ajusteze tehnici de echilibrare a sarcinii). Dar energia eoliană și solară pot oferi, de asemenea, energie electrică „off-grid” pentru casele individuale, fermele și locațiile îndepărtate, oferind acestor surse o flexibilitate unică.

 

Unele țări, în special Germania și China, și-au luat angajamente majore în ceea ce privește sursele regenerabile de energie.

Germania devine acum peste 25% din puterea sa electrică din surse regenerabile, contribuind la reducerea producției sale totale de carbon cu peste% 25 față de 1990. China produce deja mai multă energie electrică solară decât orice altă țară, cu o bază instalată de peste 30 de gigawați și intenționează să ajungă 43 gigawați până la sfârșitul acestui an. În Australia, între 2010 și 2015, capacitatea solară fotovoltaică a crescut de la 130 megavati la 4.7 gigavati - o rată anuală de creștere de 96%.

Combinată cu tehnologii complementare, cum ar fi mașinile electrice, iluminatul LED eficient și încălzirea și răcirea geotermală, această tranziție ne-ar putea apropia de neutralitatea carbonului.

Ar putea fi accelerat termenul de 30-100 de ani pentru dezvoltarea infrastructurii? Unii indicatori sugerează că răspunsul poate fi „da”.

În primul rând, în cazul energiei electrice, numai sursele de energie necesită înlocuire; rețelele electrice - stâlpii, firele și alte unelte care transportă electricitatea - trebuie gestionate diferit, dar nu reconstruite de la zero. În al doilea rând, țările mai puțin dezvoltate pot profita de tehnologiile regenerabile pentru a „face salt” aproape în întregime asupra infrastructurilor mai vechi.

Lucruri similare s-au întâmplat în trecutul recent. Începând cu anul 2000, de exemplu, rețelele de telefonie celulară au ajuns în cea mai mare parte a lumii în curs de dezvoltare - și au evitat simultan așezarea lentă și costisitoare a unor linii fixe vulnerabile, pe care multe astfel de locuri nu le vor construi niciodată în afara marilor orașe.

Paralela energetică este alimentarea clădirilor, fermelor, așezărilor informale și a altor puncte de nevoie cu panouri solare portabile și mori de vânt mici, care pot fi instalate aproape oriunde, fără a fi nevoie de linii electrice pe distanțe lungi. Și asta se întâmplă deja în toată lumea în curs de dezvoltare.

Cu toate acestea, în lumea dezvoltată, tranziția către surse regenerabile va dura probabil mult mai mult.

În aceste regiuni, nu numai echipamentele, ci și expertiza, educația, finanțele, dreptul, stilurile de viață și alte sisteme socioculturale susțin și se bazează pe infrastructura energetică bazată pe combustibili fosili. Și acestea trebuie să se adapteze la schimbare.

Unele - în special industria imensă a cărbunelui, petrolului și gazelor naturale - vor pierde mult într-o astfel de tranziție. Aceste angajamente istorice produc rezistență politică determinată, așa cum vedem astăzi în Statele Unite.

Probleme dure, inclusiv concurența din combustibilii fosili

Desigur, infrastructura energetică nu este singura provocare. Într-adevăr, decarbonizarea este plină de enorme dificultăți tehnice.

Izolarea clădirilor mai vechi, îmbunătățirea economiei de combustibil și instalarea echipamentelor electrice mai eficiente sunt de departe cele mai rentabile modalități de reducere a amprentelor de carbon, dar acestea nu reușesc să entuziasmeze oamenii și nu pot fi etalate cu ușurință.

În prezent și pentru viitorul previzibil, nicio sursă de energie nu poate fi cu adevărat „zero carbon”, deoarece dispozitivele alimentate cu combustibili fosili sunt folosite pentru exploatarea materiilor prime și pentru transportul produselor finite, inclusiv sisteme de energie regenerabilă, cum ar fi panourile solare sau turbinele eoliene.

Electricitatea este o formă minunat de flexibilă a energiei, dar stocarea acesteia rămâne o problemă; azi cele mai bune tehnologii ale bateriei necesită litiu, un element relativ rar. Și, în ciuda cercetărilor intense, bateriile rămân scumpe, grele și încarcă lent.

Pământurile rare - elemente extrem de rare găsite în doar câteva locuri - sunt în prezent esențiale pentru turbine eoliene și alte tehnologii regenerabile, creând îngrijorări legitime cu privire la aprovizionarea viitoare.

În cele din urmă, în multe circumstanțe, arderea petrolului, cărbunelui și gazelor naturale va rămâne cel mai simplu și mai puțin costisitor mijloc de furnizare a energiei.

De exemplu, modurile majore de transport, cum ar fi transportul transcontinental, transportul aerian și transportul pe distanțe lungi, rămân foarte greu de convertit în surse de energie regenerabile. Biocombustibilii oferă o posibilitate de reducere a amprentei de carbon a acestor sisteme de transport, dar multe plante cultivate ca materii prime pentru biocombustibili concurează cu culturile alimentare și / sau cu terenurile sălbatice.

Totuși, obiectivul final de a furniza toate nevoile de energie din lume din surse regenerabile pare să fie fezabil în principiu. A studiu recent major a constatat că aceste nevoi ar putea fi satisfăcute cu energie eoliană, apă și solară, la prețuri de consum nu mai mari decât sistemele actuale de energie.

Infrastructurile ca angajamente sociale

Unde ne lasă toate acestea în pregătirea pentru Paris?

Decarbonizarea accelerată nu poate fi realizată numai prin inovația tehnică, deoarece infrastructurile nu sunt doar sisteme tehnologice. Ele reprezintă pânze complexe de angajamente financiare, sociale și politice care se consolidează reciproc, fiecare cu istorii lungi și apărători înrădăcinați. Din acest motiv, schimbările majore vor necesita schimbări culturale substanțiale și luptă politică.

Din punct de vedere cultural, un slogan care ar putea inspira o schimbare accelerată poate fi „democrația energetică”: Noțiunea că oamenii pot și ar trebui să își producă propria energie, la scări mici, acasă și în altă parte.

Noile tehnici de construcție și costul redus al panourilor solare au adus locuințele „net-zero” (care produc atâta energie pe cât consumă locuitorii lor) la îndemâna financiară a oamenilor obișnuiți. Acestea sunt o componentă a ambițioasei Germaniei revoluție energetică, sau a țării tranziția energetică departe de combustibilii fosili.

În istoria infrastructurii, faza de decolare s-a accelerat adesea atunci când noile tehnologii au ieșit din marile corporații și setări guvernamentale pentru a fi adoptate de către persoane fizice și întreprinderi mai mici. Energia electrică de la începutul secolului al XX-lea și utilizarea internetului în anii '20 sunt exemple.

În Queensland, Australia, peste 20% din case își generează acum propria electricitate. Acest exemplu sugerează posibilitatea că un „punct de basculare” către o nouă normă socială a solarului de pe acoperiș a fost deja atins în unele locuri. De fapt, a studiu recent a constatat că cel mai bun indicator dacă un anumit proprietar de casă adaugă panouri solare la o casă este dacă un vecin le avea deja.

Piese de puzzle

Multe abordări politice diferite ar putea ajuta, atât la reducerea consumului, cât și la creșterea ponderii surselor regenerabile de energie în mixul energetic.

Codurile de construcție ar putea fi ajustate treptat pentru a necesita ca fiecare acoperiș să genereze energie și / sau să creeze până la Standardele LEED privind „clădirea verde”. O taxă pe carbon în creștere sau un sistem de plafonare și comercializare (deja în vigoare în unele națiuni) ar stimula inovația, reducând în același timp consumul de combustibili fosili și promovând utilizarea surselor regenerabile de energie.

În Statele Unite, cel puțin, eliminându-le pe multe subvenții care curg în prezent către combustibili fosili se poate dovedi din punct de vedere politic mai ușor decât impozitarea carbonului, totuși trimite un semnal de preț similar.

Administrația Obama Planul de energie curată reducerea producției de carbon de la centralele pe cărbune reprezintă tipul corect de schimbare de politică. Se lansează treptat pentru a oferi companiilor de utilități timp să se adapteze și să se dezvolte încă sistemele de captare și stocare a carbonului. APE estimează că planul va genera beneficii de 20 miliarde dolari pentru schimbările climatice, precum și beneficii pentru sănătate de 14- 34 miliarde dolari, costând în același timp mult mai puțin.

Deoarece gazele cu efect de seră provin din mai multe surse, inclusiv agricultură, creșterea animalelor, agenți frigorifici și defrișări (pentru a numi doar câteva), decarbonizarea economiei globale este mult mai mare decât conversia în surse regenerabile de energie.

Acest articol a abordat doar o singură piesă din acel puzzle foarte mare, dar o perspectivă a infrastructurii ne poate ajuta să ne gândim și la aceste probleme.

Istoria infrastructurii ne spune că decarbonizarea nu se va întâmpla la fel de repede pe cât ne-ar plăcea. Dar arată, de asemenea, că există modalități de a accelera schimbarea și că există momente de vârf în care multe se pot întâmpla foarte repede.

S-ar putea să fim la un pas de un astfel de moment. Pe măsură ce negocierile climatice de la Paris se dezvoltă, căutați inspirație în numeroasele angajamente naționale de a împinge acest proces înainte.

Despre autorConversaţie

Edwards PaulPaul N Edwards, profesor de informații și istorie, Universitatea din Michigan. El scrie și predă despre infrastructuri de cunoștințe și informații. Edwards este autorul cărții A Vast Machine: Computer Models, Climate Data, and the Politics of Global Warming (MIT Press, 2010) și The Closed World: Computers and the Politics of Discourse in Cold War America (MIT Press, 1996) și co-editor al lucrării Schimbarea atmosferei: cunoștințe expert și guvernare a mediului (MIT Press, 2001), precum și numeroase articole.

Acest articol a fost publicat inițial Conversaţie. Citeste Articol original.


Carte înrudită:

at InnerSelf Market și Amazon