211service.com
We hebben nog steeds geen idee hoe we meer dan een kwart van de energie-emissies kunnen elimineren
David McNieuw | Getty
Klimaatdiscussies gaan meestal over de noodzaak om fossiele brandstoffen te vervangen door technologieën zoals windturbines en zonnepanelen.
Maar een nieuw papier in Wetenschap herinnert ons er grimmig aan dat er nog steeds grote delen van het wereldwijde energiesysteem zijn waar we eenvoudigweg geen betaalbare manieren hebben om de uitstoot van broeikasgassen een halt toe te roepen.
Luchtvaart, langeafstandstransport en scheepvaart, staal- en cementproductie en de overige delen van de energiesector zijn verantwoordelijk voor 27 procent van de wereldwijde uitstoot van de energie- en industriële sectoren. En de auteurs zeggen dat we veel meer onderzoek, innovatie en strategische coördinatie nodig hebben om deze bronnen op te ruimen.
Als we echt ambitieus zijn om onze klimaatdoelstellingen te halen, moeten we deze harde sectoren nu aanpakken, zegt de hoofdauteur van het artikel, Steven Davis, een wetenschapper op het gebied van aardsystemen aan de Universiteit van Californië, Irvine. (De meer dan 30 prominente co-auteurs zijn Sally Benson van Stanford, Ken Caldeira van de Carnegie Institution, Nathan Lewis van het California Institute of Technology en Jessika Trancik en Yet-Ming Chiang van MIT.)
Luchtvaart, vrachtvervoer en verzending
De dalende kosten en verbeterende prestaties van lithium-ionbatterijen en waterstofbrandstofcellen hebben het mogelijk gemaakt om grote delen van de transportsector op te ruimen, waaronder auto's, lichte vrachtwagens en korteafstandsvoertuigen.
~6% van de wereldwijde CO2-uitstoot
Bijdragen uit de luchtvaart, maar ook uit het langeafstandsvervoer en de scheepvaart.
Maar batterijen en brandstofcellen zijn nog steeds te zwaar en te duur voor vervoer over lange afstanden en voor verzending, evenals voor het overgrote deel van het vliegverkeer. Voor deze, concluderen de auteurs, zullen vloeibare brandstoffen waarschijnlijk de geprefereerde energiebron blijven, gezien de hoeveelheid energie die in een bepaald gewicht en volume kan worden verpakt.
De onderzoekers onderzoeken een reeks oplossingen, waaronder waterstof- of ammoniakbrandstoffen, geavanceerde biobrandstoffen, synthetische brandstoffen en zonnebrandstoffen die worden geproduceerd met behulp van zogenaamde kunstmatige bladeren (zie De race om het kunstmatige blad uit te vinden). Maar geen van deze kan worden geproduceerd in de buurt van zo goedkoop als een standaard gallon benzine of diesel.
De onderzoekers merken op dat dit gebied speciale prioriteit zou kunnen vragen bij onderzoeks- en ontwikkelingsinspanningen. Dergelijke technologieën kunnen ook een vorm van langetermijnopslag van energie bieden voor hernieuwbare bronnen zoals zon en wind, wat ook in de elektriciteitssector een cruciaal ontbrekend onderdeel vormt.
Cement en staal
Bij de productie van twee van 's werelds meest voorkomende bouwmaterialen, staal en cement, komt ook veel koolstofdioxide vrij. Koolstof wordt gebruikt om ijzererts te verminderen bij het maken van staal, terwijl bij de productie van cement calciumcarbonaat wordt afgebroken met behulp van hoge hitte, wat ook emissies veroorzaakt.
~9% van de wereldwijde CO2-uitstoot
Bijdragen van cement- en staalproductie.
In beide gevallen kan deze vervuiling worden verminderd door systemen toe te voegen die koolstof opvangen voordat het uit de planten wordt vrijgegeven, en door volledig over te schakelen naar andere praktijken. Bij het opruimen van cement kan het bijvoorbeeld nodig zijn om over te schakelen op nieuwe materialen die koolstofdioxide daadwerkelijk kunnen opvangen en vasthouden (zie Wat is er met groen beton gebeurd?).
Maar ook hier is de vraag de kosten. Een groot deel van de wereldwijde productie van staal en cement komt voor in arme delen van de wereld, waar het bijzonder moeilijk is om te pleiten voor dure upgrades of revisies van legacy-installaties die normaal gesproken tientallen jaren kunnen werken.
Belasting volgende elektriciteit
Hernieuwbare energiebronnen zoals wind en zonne-energie leveren een groeiend aandeel van elektriciteit, maar de kritieke uitdaging was dat de stroomopwekking keldert als de zon niet schijnt en de wind niet waait. Het exploiteren van een betrouwbaar netwerk vereist dus leunen op andere energiecentrales die de productie snel op en neer kunnen zetten om aan de vraag te voldoen, een taak die de belasting volgt en die steeds vaker wordt overgenomen door koolstofspuwende aardgascentrales.
De auteurs concluderen dat om deze uitdaging aan te gaan zonder de uitstoot van broeikasgassen toe te voegen, er betere koolstofafvangsystemen, flexibelere kerncentrales, goedkopere vormen van grootschalige energieopslag en verschillende instrumenten en prikkels nodig zijn die bewoners en bedrijven kunnen aanmoedigen om hun elektriciteitsverbruik te verschuiven naar tijden van piekproductie.
~12% van de wereldwijde CO2-uitstoot
Bijdragen van u201cload-followingu201d elektriciteit
De paper onderzocht met name alleen de delen van de energie- en industriële systemen waar we tegenwoordig geen betaalbare hulpmiddelen hebben om de vervuiling van broeikasgassen te elimineren. Naast andere uitdagingen moet de wereld ook manieren vinden om de emissies die worden veroorzaakt door landbouw en veranderingen in landgebruik, zoals ontbossing, aanzienlijk te verminderen. En natuurlijk moeten we beginnen met het opschalen van de technologieën die we wel beschikbaar hebben om de elektriciteitssector in een veel sneller tempo op te schonen (zie In dit tempo zal het bijna 400 jaar duren om het energiesysteem te transformeren).