211service.com
In dit tempo gaat het bijna 400 jaar duren om het energiesysteem te transformeren
Denis Doyle | Getty
Vijftien jaar geleden berekende Ken Caldeira, een senior wetenschapper bij de Carnegie Institution, dat de wereld tussen 2000 en 2050 elke dag ongeveer de capaciteit van een kerncentrale aan schone energie zou moeten toevoegen om catastrofale klimaatverandering te voorkomen. Onlangs deed hij een snelle berekening om te zien hoe het met ons gaat.
Niet goed. In plaats van de ongeveer 1.100 megawatt koolstofvrije energie per dag die waarschijnlijk nodig is om te voorkomen dat de temperatuur meer dan 2 C stijgt, zoals de 2003 Wetenschap papier door Caldeira en zijn collega's gevonden, voegen we ongeveer 151 megawatt toe. Dat is slechts genoeg om ongeveer 125.000 huishoudens van stroom te voorzien.
In dat tempo zou een substantiële transformatie van het energiesysteem niet de komende drie decennia duren, maar bijna de volgende vier eeuwen. In de tussentijd zouden de temperaturen stijgen, ijskappen smelten, steden zinken en verwoestende hittegolven over de hele wereld ontketenen (zie Het jaar waarin de klimaatverandering uit de hand begon te lopen).
Caldeira benadrukt dat andere factoren die tijdspanne waarschijnlijk aanzienlijk zullen verkorten (met name de elektrificatie van de warmteproductie, die goed is voor meer dan de helft van het wereldwijde energieverbruik, zal de vraag aanzienlijk veranderen). Maar hij zegt dat het duidelijk is dat we het energiesysteem ongeveer een orde van grootte te langzaam herzien, wat een punt onderstreept dat maar weinigen echt waarderen: het is niet dat we niet snel genoeg schone energie bouwen om de uitdaging van klimaatverandering aan te gaan. Het is dat—zelfs na decennia van waarschuwingen , beleidsdebatten en campagnes voor schone energie - de wereld is nog maar net begonnen om het probleem het hoofd te bieden.
De VN-organisatie voor klimaatverandering stelt dat de wereld tegen het midden van de eeuw maar liefst 70 procent van de uitstoot van broeikasgassen moet verminderen om een kans te hebben om 2 C opwarming te voorkomen. Maar de koolstofvervuiling is blijven stijgen en steeg vorig jaar met 2 procent.
Dus wat is de vertraging?
Voorbij de vervelende combinatie van economische, politieke en technische uitdagingen is het fundamentele probleem van overweldigende schaal. Er moet een enorme hoeveelheid worden gebouwd, wat een enorme hoeveelheid mankracht, geld en materialen zal opslokken.
Om te beginnen zal het wereldwijde energieverbruik de komende decennia waarschijnlijk met ongeveer 30 procent stijgen naarmate de zich ontwikkelende economieën uitbreiden. (alleen China) moet toevoegen het equivalent van de hele Amerikaanse energiesector in 2040, volgens het International Energy Agency.) Om de uitstoot snel genoeg te verminderen en de groei bij te houden, zal de wereld tegen 2050 10 tot 30 terawatt aan schone energiecapaciteit moeten ontwikkelen. high-end zou dat betekenen dat het equivalent van ongeveer 30.000 kerncentrales moet worden gebouwd - of 120 miljard zonnepanelen van 250 watt moet worden geproduceerd en geïnstalleerd.
Er is gewoon weinig financiële prikkel voor de energie-industrie om op die schaal en snelheid te bouwen, terwijl het in het bestaande systeem tientallen biljoenen dollars aan verzonken kosten heeft.
Als je een miljard dollar betaalt voor een gigawatt steenkool, zul je niet blij zijn als je het binnen 10 jaar met pensioen moet gaan, zegt Steven Davis, een universitair hoofddocent bij de afdeling Earth System Science aan de Universiteit van Californië, Irvine.
Het is ergens tussen moeilijk en onmogelijk om te zien hoe dat zal veranderen totdat er een sterk genoeg overheidsbeleid is of groot genoeg technologische doorbraken om de economie teniet te doen.
Een kwantumsprong
Eind februari zat ik in het kantoor van Daniel Schrag in het Harvard University Center for the Environment. Zijn grote gele Chinook, Mickey, ging naast mijn voeten liggen.
Schrag was een van de beste klimaatadviseurs van president Barack Obama. Als geoloog die klimaatvariabiliteit en opwarmingsperioden in het verre verleden nauwkeurig heeft bestudeerd, heeft hij een speciale waardering voor hoe dramatisch dingen kunnen veranderen.
Hij zat naast me met zijn laptop en opende een verslag doen van hij was onlangs co-auteur van het beoordelen van de risico's van klimaatverandering. Het benadrukt de vele technische stappen die nodig zijn om het energiesysteem te herzien, waaronder betere koolstofafvang, biobrandstoffen en opslag.
Verwant verhaal
Verwant verhaal De studie merkt ook op dat de Verenigde Staten ongeveer 10 gigawatt aan nieuwe energieopwekkingscapaciteit per jaar toevoegen. Dat omvat alle soorten, zowel aardgas als zon en wind. Maar zelfs in dat tempo zou het meer dan 100 jaar duren om het bestaande elektriciteitsnet weer op te bouwen, om nog maar te zwijgen van het veel grotere dat de komende decennia nodig zal zijn.
Is het mogelijk om met een factor 20 te versnellen? hij vraagt. Ja, maar ik denk niet dat mensen begrijpen wat dat is, in termen van staal en glas en cement.
Klimaatwaarnemers en commentatoren hebben verschillende historische parallellen gebruikt om de omvang van de taak te illustreren, waaronder het Manhattan-project en de maanmissie. Maar voor Schrag is de analogie die echt spreekt over de omvang en urgentie van het probleem de Tweede Wereldoorlog, toen de Verenigde Staten delen van de staal-, kolen- en spoorwegindustrie nationaliseerde. De regering dwong autofabrikanten de autoproductie stop te zetten om vliegtuigen, tanks en jeeps te produceren.
Het goede nieuws is dat als je een hele economie op een taak richt, er snel grote dingen kunnen gebeuren. Maar hoe inspireer je een oorlogsmentaliteit in vredestijd, wanneer de vijand onzichtbaar is en in slow motion beweegt?
Het is een kwantumsprong van waar we nu zijn, zegt Schrag.
de vertraging:
Het feit dat de echt verwoestende gevolgen van klimaatverandering pas over tientallen jaren zullen komen, compliceert de kwestie op belangrijke manieren. Zelfs voor mensen die om het probleem in abstracto geven, scoort het niet hoog bij hun directe zorgen. Als gevolg hiervan zijn ze niet geneigd om veel te betalen, of hun levensstijl te veranderen, om het daadwerkelijk aan te pakken. In de afgelopen jaren waren Amerikanen bereid hun elektriciteitsrekening te verhogen met een mediaan bedrag van slechts $ 5 per maand, zelfs als dat de opwarming van de aarde zou oplossen, niet verminderen, een daling van $ 10 15 jaar eerder, volgens een reeks onderzoeken door MIT en Harvard.
Het is denkbaar dat klimaatverandering op een dag die mentaliteit zal veranderen, aangezien de stijgende tol van bosbranden, orkanen, droogtes, uitsterven en zeespiegelstijging de wereld uiteindelijk dwingt het probleem aan te pakken.
Maar dat zal te laat zijn. Kooldioxide werkt op een tijdvertraging. Het duurt ongeveer 10 jaar om zijn volledige opwarmingseffect te bereiken en het blijft duizenden jaren in de atmosfeer. Nadat we in de gevarenzone zijn beland, vermindert het elimineren van de uitstoot van kooldioxide de effecten niet; het kan alleen voorkomen dat ze erger worden. Welk niveau van klimaatverandering we zich ook laten ontvouwen, het blijft millennia lang opgesloten, tenzij we technologieën ontwikkelen om op grote schaal broeikasgassen uit de atmosfeer te verwijderen (of ons geluk beproeven met geo-engineering).
Dit betekent ook dat er waarschijnlijk een enorme afweging zal zijn tussen wat we zouden moeten betalen om het energiesysteem te repareren en wat het zou kosten om de resulterende rampen aan te pakken als we dat niet doen. Verscheidene schattingen constateren dat het verminderen van de uitstoot de wereldeconomie met een paar procentpunten per jaar zal doen krimpen, maar dat een onverminderde opwarming het wereldwijde bbp kan doen dalen meer dan 20 procent tegen het einde van de eeuw, zo niet? veel meer .
In het geld
De meest cruciale stap om de ontwikkeling van energie te versnellen, is ongetwijfeld het voeren van krachtig overheidsbeleid. Veel economen geloven dat het krachtigste instrument een prijs op koolstof zou zijn, opgelegd via een directe belasting of een cap-and-trade-programma. Naarmate de prijs voor het produceren van energie uit fossiele brandstoffen stijgt, zou dit grotere prikkels creëren om die centrales te vervangen door schone energie (zie Surge of carbon pricing voorstellen die in het nieuwe jaar komen).
Als we vooruitgang willen boeken op het gebied van broeikasgassen, zullen we ofwel de impliciete of expliciete kosten van koolstof moeten betalen, zegt Severin Borenstein, een energie-econoom aan de University of California, Berkeley.
Verwant verhaal
Verwant verhaal Maar het moet een hoge prijs zijn, veel hoger dan de $ 15 per ton die het kostte om emissierechten te verwerven in het Californische cap-and-trade-programma eind vorig jaar. Borenstein zegt dat een CO2-vergoeding van bijna $ 40 per ton kolen gewoon volledig uit de markt blaast en wind en zonne-energie veel geld gaat kosten, tenminste als je de gemiddelde kosten over de levensduur van de centrales neemt.
Anderen vinden dat de prijs nog hoger zou moeten zijn. Maar het is heel moeilijk in te zien hoe een belasting die zelfs maar in de buurt komt van dat cijfer, binnenkort in de Verenigde Staten of vele andere landen zou kunnen worden ingevoerd.
De andere belangrijke beleidsoptie zijn plafonds die nutsbedrijven en bedrijven dwingen de uitstoot van broeikasgassen onder een bepaald niveau te houden, idealiter een niveau dat in de loop van de tijd afneemt. Deze op regelgeving gebaseerde benadering wordt niet als economisch efficiënt beschouwd als een koolstofprijs, maar heeft het voordeel dat het politiek veel beter verteerbaar is. Amerikaanse kiezers haten belastingen, maar zijn volkomen op hun gemak met de regels voor luchtvervuiling, zegt Stephen Ansolabehere, een professor in de overheid aan de Harvard University.
Fundamentele technische beperkingen zullen ook de kosten en complexiteit van de overschakeling op schone energie verhogen. Onze snelst groeiende koolstofvrije bronnen, zonne- en windparken, leveren geen stroom als de zon niet schijnt of de wind niet waait. Omdat ze dus een groter deel van de elektriciteit van het net leveren, hebben we ook langeafstandstransmissielijnen nodig die pieken en dalen in staten kunnen compenseren, of enorme hoeveelheden zeer dure energieopslag, of beide (zie aanzienlijk alleen vertrouwen op hernieuwbare energiebronnen verhoogt de kosten van het reviseren van energie).
Het resultaat is dat we uiteindelijk ofwel wind- en zonne-energie moeten aanvullen met veel meer kernreactoren, fossiele-brandstofcentrales met koolstofafvang en andere bronnen met lage emissies, of veel meer betalen om een veel groter systeem van transmissie, opslag en duurzame opwekking uit te bouwen, zegt Jesse Jenkins, een onderzoeker bij het MIT Energy Initiative. In alle gevallen hebben we waarschijnlijk nog steeds aanzienlijke technische vooruitgang nodig die de kosten verlaagt.
Dit alles gaat overigens alleen in op de uitdaging om de elektriciteitssector, die momenteel minder dan 20 procent van het totale energieverbruik vertegenwoordigt, te reviseren. Het zal een veel groter deel opleveren als we dingen als voertuigen en verwarming elektrificeren, wat betekent dat we uiteindelijk een elektrisch systeem moeten ontwikkelen dat meerdere malen groter is dan dat van vandaag.
Maar dan blijven de echt moeilijke delen van het wereldwijde energiesysteem over, zegt Davis van UC Irvine. Dat omvat de luchtvaart, het langeafstandsvervoer en de cement- en staalindustrie, die tijdens het productieproces zelf koolstofdioxide produceren. Om deze enorme sectoren van de economie op te schonen, hebben we betere hulpmiddelen voor het afvangen en opslaan van koolstof nodig, evenals goedkopere biobrandstoffen of energieopslag, zegt hij.
Voor dit soort grote technische prestaties is doorgaans aanzienlijke en aanhoudende overheidssteun nodig. Maar net als koolstofbelastingen of emissieplafonds, is een enorme toename van de federale onderzoeks- en ontwikkelingsfinanciering in het huidige politieke klimaat hoogst onwaarschijnlijk.
Geef op?
Moeten we het dan maar opgeven?
Er is hier geen wondermiddel of duidelijk pad. Het enige wat we kunnen doen is hard trekken aan de hendels die het beste lijken te werken.
Belangengroepen voor milieu en schone energie moeten van klimaatverandering een hogere prioriteit maken en deze koppelen aan praktische zaken waar burgers en politici om geven, zoals schone lucht, veiligheid en banen. Investeerders of filantropen moeten bereid zijn om op langere termijn in te zetten op energietechnologieën in een vroeg stadium. Wetenschappers en technologen moeten hun inspanningen concentreren op de meest broodnodige hulpmiddelen. En wetgevers moeten beleidswijzigingen doorvoeren om energiebedrijven prikkels of mandaten te geven om te veranderen.
De harde realiteit is echter dat de wereld zeer waarschijnlijk niet in staat zal zijn om tegen het midden van de eeuw te bereiken wat wordt gevraagd. Schrag zegt dat het al een luchtkasteel is om temperatuurstijgingen onder de 2 C te houden, en hij voegt eraan toe dat we deze eeuw geluk zullen hebben om 4 ˚C opwarming te voorkomen.
Dat betekent dat we waarschijnlijk een zeer hoge tol zullen betalen aan verloren levens, lijden en verwoesting van het milieu (zie Heet en gewelddadig).
Maar de noodzaak stopt niet als de opwarming boven de 2 C uitkomt. Het maakt het alleen maar urgenter om er alles aan te doen om de dreigende bedreigingen in te dammen, de schade te beperken en zo snel mogelijk over te schakelen naar een duurzaam systeem.
Als je 2050 mist, zegt Schrag, heb je nog steeds 2060, 2070 en 2080.