Hvor hurtig kan vi overføre til et energifattigt energisystem? En soloplarm 32-megawatt i Long Island, New York, et skridt i at flytte til energi med lavt CO2-infrastruktur. brookhavenlab / flickr, CC BY-NC

Enhver langsigtet løsning vil kræve "afkarbonisering" af verdens energiøkonomi - det vil sige skifte til strømkilder, der bruger lidt eller intet fossilt brændstof.

Hvor hurtigt kan dette ske, og hvad kan vi gøre for at fremskynde dette skift?

Et kig på historien til andre infrastrukturer giver nogle ledetråde.

Energiinfrastrukturer

Dekarbonisering er et infrastrukturproblem, det største menneskehed nogensinde har været konfronteret med. Det involverer ikke kun energiproduktion, men også transport, belysning, opvarmning, køling, madlavning og andre basale systemer og tjenester. Den globale fossile brændstofinfrastruktur inkluderer ikke kun olie- og gasbrønde, kulminer, gigantiske olietankskibe, rørledninger og raffinaderier, men også millioner af biler, tankstationer, tankbiler, oplagringsdepoter, elektriske kraftværker, kul tog, varmesystemer, komfurer og ovne.


indre selv abonnere grafik


Den samlede værdi af al denne infrastruktur er i størrelsesordenen US $ 10 billionereller næsten to tredjedele af det amerikanske bruttonationalprodukt. Intet så stort og dyrt vil blive erstattet om et år eller endda et par år. Det vil tage årtier.

Alligevel er der gode nyheder af en slags, i det faktum, at al infrastruktur til sidst går op. EN 2010 undersøgelse spurgte: hvad hvis den nuværende energiinfrastruktur simpelthen fik lov til at leve ud sin brugstid uden at blive erstattet?

Det overraskende svar: hvis hvert slidte kulfyrede kraftværk blev udvekslet til sol, vind eller hydro, og hver død gasdrevet bil erstattet med en elektrisk en, og så videre, forbliver vi måske bare inden for vores planetariske grænser.

Ifølge undersøgelsen ville brug af den eksisterende infrastruktur, indtil den falder fra hinanden, ikke skubbe os forbi 2 grader Celsius global opvarmning, som mange forskere ser som den øvre grænse for acceptabel klimaændring.

Problemet er selvfølgelig, at vi ikke gør det endnu. I stedet for erstatter vi slidte systemer med mere af det samme, mens vi borer, minedrift og bygger endnu mere. Men det kunne ændre sig.

Start til udbygning: En 30-100-årig tidslinje

Historikere af infrastruktur som mig selv observerer et typisk mønster. En langsommere innovationsfase efterfølges af en "start" -fase, hvor nye tekniske systemer hurtigt bygges og vedtages over en hel region, indtil infrastrukturen stabiliseres ved "udbygning".

Dette tidsmæssige mønster er overraskende ens på tværs af alle former for infrastruktur. I USA er startfasen af ​​kanaler, jernbaner, telegraf, olie rørledninger og brolagte veje varede 30-100 år. Startfaser af radio, telefon, tv og internettet hver varede 30-50 år.

Infrastrukturhistorien antyder, at "start" i produktion af vedvarende elektricitet allerede er begyndt og vil bevæge sig meget hurtigt nu, især når og hvor regeringerne støtter dette mål.

Sol- og vindkraftanlæg vokser i øjeblikket hurtigere end nogen anden elektrisk strømkilde, der vokser med verdensomspændende årlige priser på Henholdsvis 50% og 18% fra 2009-2014. Disse kilder kan sparke tilbage på eksisterende infrastruktur og pumpe elektricitet i strømnet (skønt deres intermitterende kraftproduktion kræver, at ledere justerer deres belastningsafbalanceringsteknikker). Men vind og sol kan også levere strøm "off-grid" til individuelle hjem, gårde og afsides beliggenheder, hvilket giver disse kilder en unik fleksibilitet.

 

Nogle lande, især Tyskland og Kina, har forpligtet sig til vedvarende energi.

Tyskland får nu over 25% af sin elektriske kraft fra vedvarende energi, med til at reducere dens samlede kulstofproduktion med end 25% i forhold til 1990. Kina producerer allerede mere solenergi end noget andet land med en installeret base på over 30 gigawatt og planlægger at nå 43 gigawatt ved udgangen af ​​dette år. I Australien mellem 2010 og 2015 voksede solcellefotovoltaisk kapacitet fra 130 megawatt til 4.7 gigawatt - en årlig vækstrate på 96%.

Kombineret med komplementære teknologier som elbiler, effektiv LED-belysning og geotermisk opvarmning og afkøling, kunne denne overgang føre os tættere på kulstofneutralitet.

Kunne 30-100-års tidslinje for udvikling af infrastruktur fremskyndes? Nogle indikatorer antyder, at svaret kan være "ja."

For det første, i tilfælde af elektricitet, er det kun strømkilder, der skal udskiftes; elnet - polerne, ledningerne og andet gear, der transporterer elektricitet - skal styres forskelligt, men ikke genopbygges fra bunden. For det andet kan mindre udviklede lande drage fordel af vedvarende teknologier til at "springe" næsten udelukkende i forhold til ældre infrastrukturer.

Lignende ting er sket i den nylige fortid. Siden 2000, for eksempel, har mobiltelefonnetværk nået det meste af udviklingslandene - og samtidig undgået langsom, kostbar placering af sårbare fastnet, som mange af disse steder nu aldrig vil opføre uden for større byer.

Parallellen inden for energi er strømforsyning til bygninger, gårde, uformelle bosættelser og andre behov med behov med bærbare solcellepaneler og små vindmøller, som kan installeres næsten overalt uden behov for langdistance-kraftledninger. Også dette sker allerede i hele udviklingslandene.

I den udviklede verden vil overgangen til vedvarende energi imidlertid sandsynligvis tage betydeligt længere.

I disse regioner understøtter ikke kun udstyr, men også ekspertise, uddannelse, finans, lov, livsstil og andre sociokulturelle systemer fossile brændstofbaserede energiinfrastrukturer. Disse skal også tilpasse sig forandringer.

Nogle - især de enorme kul-, olie- og naturgasindustrier - vil miste meget i en sådan overgang. Disse historiske forpligtelser producerer bestemt politisk modstand, som vi ser i De Forenede Stater i dag.

Kæmpe problemer, herunder konkurrence fra fossile brændstoffer

Energiinfrastruktur er naturligvis ikke den eneste udfordring. Faktisk er dekarbonisering fyldt med enorme tekniske vanskeligheder.

Det er langt fra at isolere ældre bygninger, forbedre brændstoføkonomien og installere mere effektivt elektrisk gear de mest omkostningseffektive måder at reducere kulstofaftryk, men disse undlader at begejstre folk og kan ikke let flauntes.

I øjeblikket og i en overskuelig fremtid kan ingen energikilde virkelig være "nul kulstof", da enheder med fossile brændstoffer bruges til at udnytte råmaterialer og til at transportere færdige produkter, herunder vedvarende energisystemer som solpaneler eller vindmøller.

Elektricitet er en vidunderlig fleksibel form for energi, men opbevaring af den forbliver en conundrum; dagens bedste batteriteknologier kræver lithium, et relativt sjældent element. På trods af intensiv forskning forbliver batterier dyre, tunge og langsomt at oplade.

Sjældne jordarter - ekstremt sjældne elementer, der findes kun få steder - er i øjeblikket kritiske for vindmøller og andre vedvarende teknologier, hvilket skaber legitime bekymringer for fremtidige forsyninger.

Endelig vil forbrænding af olie, kul og naturgas under mange omstændigheder forblive den letteste og billigste måde at levere strøm på.

F.eks. Er de vigtigste transportformer som transkontinentale skibe, flyrejser og langdistancetransport meget vanskelige at konvertere til vedvarende energikilder. Biobrændstoffer tilbyder en mulighed for at reducere kulstofaftrykket i disse transportsystemer, men mange planter, der dyrkes som biobrændstofmaterialer, konkurrerer med fødevareafgrøder og / eller vilde lande.

Det ser stadig ud til at være det ultimative mål at levere alle verdens energibehov fra vedvarende kilder i princippet være gennemførligt. EN større nylig undersøgelse fandt, at disse behov let kunne imødekommes med kun vind-, vand- og solenergi til forbrugerpriser ikke højere end de nuværende energisystemer.

Infrastrukturer som sociale forpligtelser

Hvor efterlader alt dette os i opkørslen til Paris?

Accelereret dekarbonisering kan ikke opnås ved teknisk innovation alene, fordi infrastrukturer ikke kun er teknologiske systemer. De repræsenterer komplekse væv med gensidigt styrkelse af økonomiske, sociale og politiske forpligtelser, hver med lang historie og forankrede forsvarere. Af denne grund kræver store ændringer betydelige kulturelle skift og politisk kamp.

På den kulturelle side kan et slogan, der kan inspirere til fremskyndet ændring, være "energidemokrati”: Forestillingen om, at mennesker kan og bør producere deres egen energi, i små skalaer, derhjemme og andre steder.

Nye konstruktionsteknikker og de lave omkostninger ved solcellepaneler har bragt "net-nul" hjem (som producerer så meget energi som deres indbyggere forbruger) inden for almindelige menneskers økonomiske rækkevidde. Disse er en del af Tysklands ambitiøse Energiewendeeller landets energi overgang væk fra fossile brændstoffer.

I infrastrukturhistorien er startfasen ofte fremskyndet, når nye teknologier flyttede ud af store virksomheds- og regeringsindstillinger til adopsion af enkeltpersoner og mindre virksomheder. Elektrisk kraft i det tidlige 20th århundrede og internetbrug i 1990'erne er eksempler på dette.

I Queensland, Australien, producerer over 20% af boliger nu deres egen elektricitet. Dette eksempel antyder muligheden for, at et “vippepunkt” mod en ny social norm for tagterrasse allerede er nået nogle steder. Faktisk a nylig undersøgelse fandt, at den bedste indikator for, om en given boligejer tilføjer solcellepaneler til et hus, er, om en nabo allerede havde dem.

Pieces Of A Puzzle

Mange forskellige politiske tilgange kunne hjælpe, både til at reducere forbruget og for at øge andelen af ​​vedvarende energi i energimiksen.

Bygningskoder kunne gradvist justeres for at kræve, at hver rooftop genererer energi og / eller skraldes op til LEED standarder for ”grøn bygning”. Et gradvist stigende kulstofafgiftssystem eller cap-and-trade-system (allerede på plads) i nogle nationer) ville tilskynde til innovation, mens det reducerer forbrug af fossilt brændstof og fremme brugen af ​​vedvarende energi.

I USA, i det mindste, hvilket eliminerer de mange subsidier, der i øjeblikket strømmer til fossile brændstoffer kan være politisk lettere end at beskatte kulstof, men alligevel sende et lignende prissignal.

Obama administrationens Ren strømplan at reducere kulstofproduktionen fra kulfyrede kraftværker repræsenterer den rigtige slags politiske ændringer. Det starter gradvist ind for at give forsyningsselskaber tid til at justere og stadig voksende kulstoffangst- og lagringssystemer tid til at udvikle sig. EPA vurderer, at planen vil generere $ 20 milliarder dollars i fordele ved klimaændringer såvel som sundhedsmæssige fordele på $ 14- $ 34 milliarder, mens den koster meget mindre.

Da drivhusgasser kommer fra mange kilder, herunder landbrug, dyrehold, kølemidler og skovrydning (for blot at nævne nogle få), er der meget mere ved at afkarbonisere den globale økonomi end at konvertere til vedvarende energikilder.

Denne artikel har kun behandlet et stykke af det meget store puslespil, men et infrastrukturperspektiv kan hjælpe os med at tænke over disse problemer også.

Infrastrukturhistorie fortæller os, at dekarbonisering ikke vil ske næsten så hurtigt, som vi måske kunne lide det. Men det viser også, at der er måder at fremskynde ændringen på, og at der er tippunkter, hvor meget kan ske meget hurtigt.

Vi er muligvis på randen af ​​et sådant øjeblik. Når klimaforhandlingerne i Paris udvikler sig, skal du lede efter inspiration i de mange nationale forpligtelser til at skubbe denne proces frem.

Om forfatterenThe Conversation

Edwards PaulPaul N Edwards, professor i information og historie, University of Michigan. Han skriver og underviser om viden og informationsinfrastrukturer. Edwards er forfatteren af ​​A Vast Machine: Computer Models, Climate Data and the Politics of Global Warming (MIT Press, 2010) og The Closed World: Computers and the Politics of Discourse in Cold War America (MIT Press, 1996) og co-redaktør af Changing the Atmosphere: Expert Knowledge and Environmental Governance (MIT Press, 2001), samt adskillige artikler.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den The Conversation. Læs oprindelige artikel.


Relateret bog:

at InnerSelf Market og Amazon