32 megawatt napelemes üzem Long Island-ben, New York-ban, egy lépés az alacsony szén-dioxid-kibocsátású energiainfrastruktúrába való áttéréshez. brookhavenlab / flickr, CC BY-NC

Bármely hosszú távú megoldás megköveteli a világ energiagazdaságának „szénmentesítését”, vagyis olyan energiaforrásokra való áttérést, amelyek kevés fosszilis tüzelőanyagot használnak vagy csak kevés energiát használnak fel.

Mennyire gyorsan ez megtörténhet, és mit tehetnénk ennek a változásnak a felgyorsítása érdekében?

Más infrastruktúrák történetének áttekintése néhány nyomot kínál.

Energiainfrastruktúra

A szénmentesítés infrastrukturális probléma, a legnagyobb az emberiséggel, amellyel valaha szembesült. Nemcsak az energiatermelést, hanem a szállítást, világítást, fűtést, hűtést, főzést és más alapvető rendszereket és szolgáltatásokat is magában foglalja. A globális fosszilis tüzelőanyagok infrastruktúrája nemcsak az olaj- és gázkutakat, a szénbányákat, az óriási olajszállító tartályhajókat, a csővezetékeket és a finomítókat foglalja magában, hanem milliónyi autó, benzinkút, tartálykocsi, tároló raktár, elektromos erőmű, szénvonat, fűtőrendszer, kályha és sütők.

Ezen infrastruktúra összértéke: trillió USD megrendelésre, vagyis az Egyesült Államok bruttó hazai termékének csaknem kétharmadát. Semmi ilyen hatalmas és drága helyettesíthető egy év alatt, sőt néhány év alatt sem. Ez évtizedekig tart.

Vannak jófajta hír is, az a tény, hogy az infrastruktúra végül elhasználódik. A 2010 vizsgálat feltették a kérdést: mi lenne, ha a jelenlegi energiainfrastruktúrának egyszerűen megengednék élni hasznos élettartamát anélkül, hogy helyettesítenék?

Meglepő válasz: ha minden elhasználódott széntüzelésű erőművet cserélnének napenergiára, szélre vagy vízre, és minden halott gázüzemű autót cseréljenek villamosra, és így tovább, akkor csak ott maradhatunk bolygóhatárok.

A tanulmány szerint a meglévő infrastruktúra addig történő szétesése nem tolja el minket az 2 Celsius fokos globális felmelegedés mellett, amelyet sok tudós úgy lát, mint az elfogadható éghajlatváltozás felső határát.

A probléma természetesen az, hogy ezt még nem csináljuk. Ehelyett az elhasználódott rendszereket cseréljük ki ugyanazokra, miközben még többet fúrunk, bányászunk és építünk. De ez megváltozhat.

Felszállás építéshez: 30-100 éves idővonal

Történelem infrastruktúra mint én, megfigyelnék egy tipikus mintát. A lassabb innovációs szakaszt egy „felszállási” szakasz követi, amelynek során az új műszaki rendszereket gyorsan felépítik és elfogadják egy egész régióban, mindaddig, amíg az infrastruktúra nem stabilizálódik a „kiépítésnél”.

Ez az időbeli mintázat meglepően hasonló mindenféle infrastruktúrában. Az Egyesült Államokban a csatornák, vasutak, távíró, olajvezetékek és aszfaltos utak felszállási szakasza 30-100 évig tartott. A rádió, a telefon, a televízió és az internet felszállási szakaszai 30-50 évig tartott.

Az infrastruktúra története azt sugallja, hogy a megújuló villamosenergia-termelés „felszállása” már megkezdődött, és most nagyon gyorsan elmozdul, különösen akkor, amikor és ahol a kormányok támogatják ezt a célt.

A napenergia és a szélenergia létesítményei jelenleg gyorsabban jelennek meg, mint bármely más áramforrás, és világszerte éves ütemben növekednek 50% és 18%, az 2009-2014-től. Ezek a források visszatérhetnek a meglévő infrastruktúrához, és szivattyúzzák a villamos energiát az energiahálózatokba (bár szakaszos energiatermelésük miatt a vezetőknek módosítaniuk kell terheléselosztási technikák). A szél és a nap azonban tápfeszültséget is biztosít az egyes házakhoz, gazdaságokhoz és távoli helyekhez, így ezeknek a forrásoknak egyedülálló rugalmasságot biztosítanak.

Néhány ország, nevezetesen Németország és Kína, jelentős kötelezettségvállalásokat vállalt a megújuló energiaforrások iránt.

Németország most megkapja megújuló energiaforrásokból származó villamos energiájának több mint 25% -a, amely hozzájárul az összes szén - kibocsátás 10% - kal történő csökkentéséhez felett 25% az 1990-hez viszonyítva. Kína már több napenergiát termel, mint bármely más országban, 30 gigawatt feletti telepített bázissal, és azt tervezi, hogy 43 gigawatt ez év végére. Ausztráliában az 2010 és az 2015 között nőtt a fotovoltaikus fotovoltaikus kapacitás az 130 megawatttól az 4.7 gigawattáig - éves növekedési ráta 96%.

Kiegészítve olyan kiegészítő technológiákkal, mint például az elektromos autók, a hatékony LED-es világítás, valamint a geotermikus fűtés és hűtés, ez az átmenet közelebb hozhat minket a szén-semlegességhez.

Fel lehet gyorsítani az infrastruktúra fejlesztésének az 30-100-éves ütemtervét? Egyes mutatók szerint a válasz igenlő lehet.

Először: villamos energia esetében csak az energiaforrásokat kell cserélni; az elektromos hálózatokat - az oszlopokat, vezetékeket és más villamos energiát szállító eszközöket - külön kezelni kell, de nem szabad a nullapontból újjáépíteni. Másodszor, a kevésbé fejlett országok kihasználhatják a megújuló technológiák előnyeit, hogy szinte teljes egészében a régebbi infrastruktúrákhoz hasonlóan átugorhassanak.

Hasonló dolgok történtek a közelmúltban. Az 2000 óta például a mobiltelefon-hálózatok elérték a fejlődő világ legnagyobb részét - és ezzel egyidejűleg elkerülték a sebezhető vezetékes telefonok lassú és költséges elhelyezését, amelyet sok ilyen hely soha nem fog építeni a nagyobb városokon kívül.

Az energia párhuzamos épületeket, gazdaságokat, informális településeket és egyéb szükséghelyeket táplál meg hordozható napelemekkel és kis szélmalmokkal, amelyek szinte bárhova felszerelhetők, távolsági távvezetékek nélkül. Ez szintén megtörténik a fejlődő világban.

A fejlett világban azonban a megújuló energiákra való áttérés valószínűleg jóval hosszabb ideig tart.

Ezekben a régiókban nemcsak a felszerelés, hanem a szakértelem, az oktatás, a pénzügyek, a törvény, az életmód és más társadalmi-kulturális rendszerek is támogatják és támaszkodnak a fosszilis tüzelőanyagokon alapuló energiainfrastruktúrára. Ezeknek is alkalmazkodniuk kell a változáshoz.

Egyesek - különösen a hatalmas szén-, olaj- és földgázipar - sokat veszítenek egy ilyen átmenet során. Ezek a történelmi kötelezettségvállalások határozott politikai ellenállást váltanak ki, amint azt az Egyesült Államokban ma látjuk.

Kemény problémák, ideértve a fosszilis tüzelőanyagok versenyt is

Az energetikai infrastruktúra természetesen nem az egyetlen kihívás. A dekarbonizáció valójában hatalmas technikai nehézségekkel teli.

Régebbi épületek hőszigetelése, az üzemanyag-fogyasztás javítása és a hatékonyabb elektromos hajtóművek felszerelése messze megvannak a szénlábnyomok csökkentésének legköltséghatékonyabb módjai, de ezek nem izgatják az embereket, és nem könnyű szégyenkezni.

Jelenleg és a belátható jövőben egyetlen energiaforrás sem lehet valóban „szén-dioxid-mentes”, mivel a fosszilis tüzelőanyaggal működtetett eszközöket nyersanyagok bányászására és késztermékek szállítására használják, ideértve a megújuló energiaforrásokat, például a napelemeket vagy a szélturbinákat.

A villamos energia csodálatosan rugalmas energiaforma, ám tárolása továbbra is nehézség; mai legjobb akkumulátor technológiák lítiumra van szükség, ez egy viszonylag ritka elem. Az intenzív kutatás ellenére az akkumulátorok drágák, nehézek és lassan tölthetők fel.

A ritkaföldfémek - csak néhány helyen találhatók rendkívül ritka elemek - jelenleg kritikusak a szélturbinák és más megújuló technológiák szempontjából, jogszerű aggodalmak a jövőbeni készletek miatt.

Végül, sok esetben az olaj, a szén és a földgáz égetése továbbra is a legegyszerűbb és legolcsóbb eszköz az energiaellátáshoz.

Például a főbb szállítási módokat, például a kontinentális szállítást, a légi utazást és a távolsági teherfuvarozást továbbra is nagyon nehéz átállítani megújuló energiaforrásokra. A bioüzemanyagok egy lehetőséget kínálnak e közlekedési rendszerek szénlábnyomának csökkentésére, ám sok bioüzemanyag-alapanyagként termesztett növény versenyez az élelmiszer-növényekkel és / vagy a vadon élő területekkel.

Ennek ellenére elvben megvalósíthatónak tűnik az a végső cél, hogy a világ összes energiaszükségletét megújuló forrásokból fedezzék. A legfrissebb tanulmány megállapította, hogy ezeket a szükségleteket csak szél-, víz- és napenergiával lehet kielégíteni, fogyasztói árakon nem lehet magasabb, mint a jelenlegi energiarendszereknél.

Infrastruktúrák mint társadalmi kötelezettségvállalások

Hol hagy minket ez a párizsi felkészülés során?

A gyorsított szénmentesítés nem érhető el önmagában a műszaki innovációval, mivel az infrastruktúrák nem csupán technológiai rendszerek. Ezek egymást kölcsönösen erősítő pénzügyi, társadalmi és politikai kötelezettségvállalások összetett hálózatát képviselik, mindegyik hosszú történelemmel és beépített védőket képvisel. Ezért a jelentős változások jelentős kulturális változásokat és politikai harcot igényelnek.

Kulturális oldalról az egyik szlogen, amely ösztönözheti a felgyorsult változást:energiademokrácia”: Az a gondolat, hogy az emberek saját energiájukat előállíthatják és meg kell termelniük, kis léptékben, otthon és másutt is.

Az új építési technikák és a napkollektorok olcsó költségei révén a „nettó-nulla” otthonok (amelyek annyi energiát termelnek, amennyi lakóik fogyasztják) a hétköznapi emberek pénzügyi lehetőségei közé esnek. Ezek a németországi ambiciózus elemek egyik eleme energia forradalom, vagy az ország energiaátmenet távol a fosszilis tüzelőanyagoktól.

Az infrastrukturális történelem során a felszállási szakasz gyakran felgyorsult, amikor az új technológiák a nagyvállalati és kormányzati környezetből kikerültek egyéni és kisebb vállalkozások számára. A villamos energia az 20. Század elején és az internethasználat az 1990-kben erre példa.

Az ausztráliai Queenslandben a házak több mint 20% -a saját villamos energiát termel. Ez a példa arra utal, hogy néhány helyen már elérkezett a tetőtéri napenergia új társadalmi normájához vezető „fordulópont”. Valójában a nemrégiben készült tanulmány megállapította, hogy annak legjobb mutatója, hogy egy adott háztulajdonos napelemeket ad-e hozzá egy házhoz, az, hogy a szomszéd már rendelkezett-e velük.

Darab puzzle

Számos különféle politikai megközelítés segíthet mind a fogyasztás csökkentésében, mind a megújuló energiaforrások arányának növelésében az energiaszerkezetben.

Az építési szabályzatokat fokozatosan beállíthatjuk úgy, hogy minden tetőtéri energia előállítson, és / vagy akár kilométerrel meghúzzuk A LEED „zöld épület” szabványai. Fokozatosan növekvő szén-dioxid-adó vagy felső határ-kereskedelmi rendszer (már működik) néhány nemzetben) ösztönözné az innovációt, miközben csökkentené a fosszilis tüzelőanyagok fogyasztását és előmozdítaná a megújuló energiaforrások felhasználását.

Legalább az Egyesült Államokban megszüntetik a sokot támogatások, amelyek jelenleg fosszilis tüzelőanyagokhoz vezetnek politikailag könnyebbnek bizonyulhat, mint a szénadó megadóztatása, ugyanakkor hasonló árjelet küld.

Az Obama-adminisztráció Tiszta energiaterv a széntüzelésű erőművek széndioxid-kibocsátásának csökkentése a helyes típusú politikai változás. Fokozatosan indul, hogy a közüzemi vállalatoknak ideje legyen a beállítandó, és a még született szén-dioxid-leválasztó és -tároló rendszerek fejlesztési idejére. Az EPA becslései szerint a terv 20 milliárd dollárt fog előidézni az éghajlatváltozásból, valamint az 14-34 milliárd dollár egészségügyi előnyeket, ugyanakkor sokkal kevesebbet fog költségekbe hozni.

Mivel az üvegházhatású gázok számos forrásból származnak, beleértve a mezőgazdaságot, az állattenyésztést, a hűtőközegeket és az erdőirtást (csak néhányat említsünk), sokkal többet kell megtenni a globális gazdaság szén-dioxid-mentesítésével, mint a megújuló energiaforrásokra való áttéréssel.

Ez a cikk ennek a nagyon nagy puzzlenek csak egy részét tárgyalta, de az infrastrukturális perspektíva segíthet nekünk ezekben a problémákban is gondolkodni.

Az infrastruktúra története azt mondja nekünk, hogy a szén-dioxid-mentesítés nem fog majdnem olyan gyorsan megtörténni, mint mi szeretnénk. De azt is megmutatja, hogy vannak módok a változás felgyorsítására, és vannak olyan fordulópont pillanatok, amikor sok minden történhet nagyon gyorsan.

Lehet, hogy egy ilyen pillanat szélén vagyunk. A párizsi éghajlati tárgyalások fejlődésével keresse inspirációt a számos nemzeti kötelezettségvállalásban, hogy e folyamatot előmozdítsa.

A szerzőről

Paul N Edwards, a Michigan-i Egyetem információs és történelem professzora. Tudás- és információs infrastruktúrákat ír és tanít. Edwards az A Vast Machine: A számítógépes modellek, az éghajlati adatok és a globális felmelegedés politikája (MIT Press, 2010) és a Zárt világ: a számítógépek és a diskurzus politikája a hidegháború-Amerika (MIT Press, 1996) szerzője, és A légkör megváltoztatása: szakértői ismeretek és a környezetvédelem irányítása (MIT Press, 2001) társszerkesztője, valamint számos cikk.

Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés. Olvassa el a eredeti cikk.

Kapcsolódó könyv:

at InnerSelf Market és Amazon