Med denne hastighed vil det tage næsten 400 år at transformere energisystemet

Denis Doyle | Getty

For 15 år siden beregnede Ken Caldeira, en seniorforsker ved Carnegie Institution, at verden ville være nødt til at tilføje omkring et atomkraftværks værdi af ren energikapacitet hver dag mellem 2000 og 2050 for at undgå katastrofale klimaændringer. For nylig lavede han en hurtig beregning for at se, hvordan vi klarer os.

Ikke godt. I stedet for de omkring 1.100 megawatt kulstoffri energi om dagen, der sandsynligvis er nødvendige for at forhindre temperaturerne i at stige mere end 2 ˚C, som 2003 Videnskab papir af Caldeira og hans kolleger fundet, tilføjer vi omkring 151 megawatt. Det er kun nok til at drive omkring 125.000 hjem.

Med den hastighed vil en væsentlig omdannelse af energisystemet tage, ikke de næste tre årtier, men næsten de næste fire århundreder. I mellemtiden ville temperaturerne stige, smelte iskapper, synke byer og udløse ødelæggende hedebølger rundt om på kloden (se Året, hvor klimaændringerne begyndte at spinde ud af kontrol).

Caldeira understreger, at andre faktorer sandsynligvis vil forkorte denne tidsramme betydeligt (især elektrificerende varmeproduktion, som tegner sig for mere end halvdelen af ​​det globale energiforbrug, vil ændre efterspørgslen betydeligt). Men han siger, at det er klart, at vi reviderer energisystemet omkring en størrelsesorden for langsomt, hvilket understreger et punkt, som få virkelig sætter pris på: Det er ikke, at vi ikke bygger ren energi hurtigt nok til at løse udfordringen med klimaændringer. Det er det - også efter årtiers advarsler , politiske debatter og ren-energi-kampagner - verden er knap engang begyndt at konfrontere problemet.

FN’s klimaændringsorgan hævder, at verden er nødt til at reducere så meget som 70 procent af drivhusgasemissionerne i midten af ​​århundredet for at have nogen chance for at undgå 2 ˚C opvarmning. Men kulstofforureningen er fortsat med at stige og tikker op med 2 procent sidste år.

Så hvad er ventetiden?

Ud over den irriterende kombination af økonomiske, politiske og tekniske udfordringer er det grundlæggende problem med overvældende skala. Der er et enormt beløb, der skal bygges, som vil suge en enorm mængde arbejdskraft, penge og materialer til sig.

For det første vil det globale energiforbrug sandsynligvis stige med omkring 30 procent i de næste par årtier, efterhånden som udviklingsøkonomier ekspanderer. (Kina alene skal tilføjes svarende til hele den amerikanske elsektor i 2040 ifølge Det Internationale Energiagentur.) For at reducere emissionerne hurtigt nok og følge med væksten bliver verden nødt til at udvikle 10 til 30 terawatt ren energikapacitet inden 2050. high-end, der ville betyde, at der bygges, hvad der svarer til omkring 30.000 atomkraftværker - eller producere og installere 120 milliarder 250-watt solpaneler.

Der er ganske enkelt lidt økonomisk incitament for energiindustrien til at bygge i den skala og hastighed, mens den har titusindvis af billioner af dollars i ubrugte omkostninger i det eksisterende system.

Hvis du betaler en milliard dollars for en gigawatt kul, vil du ikke være glad, hvis du skal gå på pension om 10 år, siger Steven Davis, lektor ved Institut for Earth System Science ved University of California, Irvine.

Det er et sted mellem svært og umuligt at se, hvordan noget af det vil ændre sig, indtil der er stærke nok regeringspolitikker eller store nok teknologiske gennembrud til at tilsidesætte økonomien.

Et kvantespring

I slutningen af ​​februar sad jeg på Daniel Schrags kontor på Harvard University Center for Environment. Hans store gule Chinook, Mickey, lagde sig ved siden af ​​mine fødder.

Schrag var en af ​​præsident Barack Obamas bedste klimarådgivere. Som en geolog, der har nærstuderet klimavariabilitet og opvarmningsperioder i oldtiden, har han en særlig forståelse for, hvor dramatisk tingene kan ændre sig.

Han sad ved siden af ​​mig med sin bærbare computer og åbnede en rapport han havde for nylig været medforfatter til at vurdere risiciene ved klimaændringer. Det fremhæver de mange tekniske fremskridt, der vil være nødvendige for at revidere energisystemet, herunder bedre kulstoffangst, biobrændstoffer og lagring.

Relateret historie

Relateret historie

Undersøgelsen bemærker også, at USA tilføjer omkring 10 gigawatt ny energiproduktionskapacitet om året. Det inkluderer alle typer, naturgas samt sol og vind. Men selv i den takt ville det tage mere end 100 år at genopbygge det eksisterende elnet, for ikke at sige noget om det langt større, der kræves i de kommende årtier.

Er det muligt at accelerere med en faktor 20? han spørger. Ja, men jeg tror ikke, folk forstår, hvad det er, hvad angår stål og glas og cement.

Klimaobservatører og kommentatorer har brugt forskellige historiske paralleller til at illustrere opgavens omfang, herunder Manhattan-projektet og månemissionen. Men for Schrag er analogien, der virkelig taler til problemets dimensioner og hastende karakter, Anden Verdenskrig, hvor USA nationaliserede dele af stål-, kul- og jernbaneindustrien. Regeringen tvang bilproducenter til at stoppe bilproduktionen for at fjerne fly, tanks og jeeps.

Den gode nyhed her er, at hvis du leder en hel økonomi mod en opgave, kan store ting ske hurtigt. Men hvordan inspirerer man til en krigsmentalitet i fredstid, hvor fjenden er usynlig og bevæger sig i slowmotion?

Det er et kvantespring fra, hvor vi er i dag, siger Schrag.

Tidsforsinkelsen

Den kendsgerning, at de virkelig ødelæggende konsekvenser af klimaændringer ikke vil komme i årtier, komplicerer spørgsmålet på vigtige måder. Selv for folk, der bekymrer sig om problemet i det abstrakte, rangerer det ikke højt blandt deres umiddelbare bekymringer. Som en konsekvens er de ikke tilbøjelige til at betale meget eller ændre deres livsstil for rent faktisk at løse det. I de seneste år var amerikanerne villige til at øge deres elregning med et gennemsnitligt beløb på kun 5 $ om måneden, selvom det løste, ikke lettede, den globale opvarmning, ned fra 10 $ 15 år tidligere, ifølge en række undersøgelser af MIT og Harvard.

Det er tænkeligt, at klimaændringer en dag vil ændre denne tankegang, da det stigende antal skovbrande, orkaner, tørker, udryddelse og havniveaustigning endelig tvinger verden til at kæmpe med problemet.

Men det vil være for sent. Kuldioxid virker på en tidsforsinkelse. Det tager omkring 10 år at opnå sin fulde varmeeffekt, og det bliver i atmosfæren i tusinder af år. Efter at vi er tippet ind i farezonen, mindsker eliminering af kuldioxidemissioner ikke virkningerne; det kan kun forhindre dem i at blive værre. Uanset hvilket niveau af klimaændringer, vi tillader at udfolde, er låst inde i årtusinder, medmindre vi udvikler teknologier til at fjerne drivhusgasser fra atmosfæren i massiv skala (eller prøver lykken med geoengineering).

Dette betyder også, at der sandsynligvis vil være en enorm afvejning mellem, hvad vi skulle betale for at reparere energisystemet, og hvad det ville koste at håndtere de resulterende katastrofer, hvis vi ikke gør det. Forskellige skøn finde ud af, at nedskæring af emissioner vil skrumpe den globale økonomi med nogle få procentpoint om året, men uforstyrret opvarmning kan reducere verdensomspændende BNP mere end 20 pct i slutningen af ​​århundredet, hvis ikke langt mere .

I pengene

Det nok mest afgørende skridt til at fremskynde energiudviklingen er at vedtage stærke regeringspolitikker. Mange økonomer mener, at det mest kraftfulde værktøj ville være en pris på kulstof, pålagt gennem enten en direkte skat eller et cap-and-trade-program. Efterhånden som prisen på at producere energi fra fossile brændstoffer vokser, vil dette skabe større incitamenter til at erstatte disse anlæg med ren energi (se forslag til en stigning i kulstofpriser, der kommer i det nye år).

Hvis vi skal gøre fremskridt med drivhusgasser, skal vi enten betale de implicitte eller eksplicitte omkostninger ved kulstof, siger Severin Borenstein, en energiøkonom ved University of California, Berkeley.

Relateret historie

Relateret historie

Men det skal være en stor pris, langt højere end de $15 pr. ton, det kostede at erhverve kvoter i Californiens cap-and-trade-program sidst sidste år. Borenstein siger, at et CO2-gebyr, der nærmer sig $40 pr. ton, bare blæser kul helt ud af markedet og begynder at lægge vind og sol meget ind i pengene, i det mindste når du gennemsnitsomkostninger i hele anlæggenes levetid.

Andre mener, at prisen stadig skal være højere. Men det er meget svært at se, hvordan en skat, der nærmer sig det tal, kan passere i USA eller mange andre nationer, når som helst snart.

Den anden store politiske mulighed ville være lofter, der tvinger forsyningsselskaber og virksomheder til at holde drivhusgasemissionerne under et vist niveau, ideelt set et niveau, der falder over tid. Denne reguleringsbaserede tilgang anses ikke for at være så økonomisk effektiv som en kulstofpris, men den har fordelen af ​​at være meget mere politisk velsmagende. Amerikanske vælgere hader skatter, men er helt fortrolige med luftforureningsreglerne, siger Stephen Ansolabehere, professor i regering ved Harvard University.

Grundlæggende tekniske begrænsninger vil også øge omkostningerne og kompleksiteten ved at skifte til ren energi. Vores hurtigst voksende kulstoffrie kilder, sol- og vindmølleparker, leverer ikke strøm, når solen ikke skinner, eller vinden ikke blæser. Så da de leverer en større del af nettets elektricitet, har vi også brug for langdistancetransmissionslinjer, der kan udligne toppe og dale på tværs af stater, eller massive mængder meget dyr energilagring eller begge dele (se Relying on vedvarende energi alene. øger omkostningerne ved eftersyn af energi).

Resultatet er, at vi i sidste ende bliver nødt til enten at supplere vind og sol med mange flere atomreaktorer, fossile brændselsanlæg med kulstoffangst og andre lavemissionskilder, eller betale langt mere at opbygge et meget større system for transmission, lagring og vedvarende produktion, siger Jesse Jenkins, en forsker med MIT Energy Initiative. I alle tilfælde vil vi sandsynligvis stadig have brug for betydelige tekniske fremskridt, der reducerer omkostningerne.

Alt dette løser i øvrigt kun udfordringen med at revidere elsektoren, som i dag repræsenterer mindre end 20 procent af det samlede energiforbrug. Det vil give en langt større del, da vi elektrificerer ting som køretøjer og opvarmning, hvilket betyder, at vi i sidste ende bliver nødt til at udvikle et elektrisk system, der er flere gange større end i dag.

Men det efterlader stadig de virkelig svære dele af det globale energisystem at håndtere, siger Davis fra UC Irvine. Det omfatter luftfart, langdistancetransport og cement- og stålindustrien, som producerer kuldioxid i selve fremstillingsprocessen. For at rydde op i disse enorme sektorer af økonomien får vi brug for bedre kulstofopsamlings- og lagringsværktøjer samt billigere biobrændstoffer eller energilagring, siger han.

Disse former for store tekniske præstationer har en tendens til at kræve betydelig og vedvarende statsstøtte. Men ligesom kulstofafgifter eller emissionslofter er en enorm stigning i føderal forsknings- og udviklingsfinansiering højst usandsynlig i det nuværende politiske klima.

Give op?

Skal vi så bare give op?

Der er ingen magisk kugle eller oplagt vej her. Det eneste, vi kan gøre, er at trække hårdt i de håndtag, der ser ud til at fungere bedst.

Interessegrupper for miljø og ren energi er nødt til at prioritere klimaændringer højere og binde dem til praktiske spørgsmål, som borgere og politikere bekymrer sig om, såsom ren luft, sikkerhed og job. Investorer eller filantroper skal være villige til at foretage langsigtede væddemål på tidlige energiteknologier. Forskere og teknologer er nødt til at fokusere deres indsats på de hårdest tiltrængte værktøjer. Og lovgivere er nødt til at presse gennem politiske ændringer for at give incitamenter eller mandater for energiselskaber til at ændre sig.

Den hårde virkelighed er imidlertid, at verden højst sandsynligt ikke vil være i stand til at udføre det, der kræves i midten af ​​århundredet. Schrag siger, at det allerede er en drøm at holde temperaturstigninger under 2 ˚C, og tilføjer, at vi vil være heldige at forhindre en opvarmning på 4 ˚C i dette århundrede.

Det betyder, at vi sandsynligvis vil betale en meget stejl vejafgift i tabte liv, lidelser og miljøødelæggelser (se Hot and violent).

Men imperativet slutter ikke, hvis opvarmningen tipper over 2 ˚C. Det gør det kun mere presserende at gøre alt, hvad vi kan, for at begrænse de truende trusler, begrænse skaden og skifte til et bæredygtigt system så hurtigt som muligt.

Hvis du går glip af 2050, siger Schrag, har du stadig 2060, 2070 og 2080.

skjule