Hvor fort kan vi overgå til et kulstoff-energisystem? En 32-megawatt solar farm i Long Island, New York, et skritt i å flytte til lav-karbon energi infrastruktur. brookhavenlab / flickr, CC BY-NC

En hvilken som helst langsiktig løsning vil kreve "decarbonizing" verdens energien økonomi - det vil si, skifte til kraftkilder som bruker lite eller ingen fossilt brensel.

Hvor fort kan dette skje, og hva kan vi gjøre for å akselerere dette skiftet?

En titt på historien til andre infrastrukturer gir noen ledetråder.

Energibasert infrastruktur

Decarbonization er et infrastrukturproblem, den største menneskeheten har noensinne møtt. Det innebærer ikke bare energiproduksjon, men også transport, belysning, oppvarming, kjøling, matlaging og andre grunnleggende systemer og tjenester. Den globale fossile brensel infrastrukturen omfatter ikke bare olje- og gassbrønner, kullgruver, gigantiske oljetankere, rørledninger og raffinaderier, men også millioner av biler, bensinstasjoner, tankbiler, lagringsdepoter, kraftverk, kulltog, varmesystemer, ovner og ovner.


innerself abonnere grafikk


Den totale verdien av all denne infrastrukturen er på rekkefølgen av US $ 10 trillion, eller nesten to tredjedeler av amerikansk bruttonasjonalprodukt. Ingenting som stort og dyrt vil bli erstattet om et år, eller til og med noen år. Det vil ta flere tiår.

Likevel er det gode nyheter, av en slags, i det faktum at all infrastruktur etter hvert slites ut. EN 2010 studie spurte: hva om den nåværende energiinfrastrukturen bare var lov til å leve ut sitt brukbare liv uten å bli erstattet?

Det overraskende svaret: Hvis hvert utslitt kullkraftverk ble byttet ut for sol, vind eller vann, og hver eneste døddrevne bil erstattet med en elektrisk, og så videre, kan vi bare være innenfor vår planetariske grenser.

Ifølge studien, vil bruk av eksisterende infrastruktur til den faller fra hverandre ikke presse oss forbi 2 grader Celsius global oppvarming som mange forskere ser som øvre grense for akseptabel klimaendring.

Problemet er selvsagt at vi ikke gjør dette enda. I stedet erstatter vi slitte systemer med mer av det samme, mens boring, gruvedrift og bygging enda mer. Men det kan endres.

Start for å bygge ut: En 30-100-årslinje

Historikere av infrastruktur som meg selv, observere et typisk mønster. En langsommere innovasjonsfase følges av en "startfase", der nye tekniske systemer raskt bygges og vedtas over hele regionen, til infrastrukturen stabiliseres ved "utbygging".

Dette temporale mønsteret er overraskende likt over all slags infrastruktur. I USA, startfasen av kanaler, jernbaner, telegraf, oljerørledninger og asfalterte veier Varte 30-100 år. Startfasen av radio, telefon, fjernsyn og internett hver Varte 30-50 år.

Infrastrukturhistorien antyder at "start" i fornybar elproduksjon allerede har begynt og vil bevege seg veldig raskt nå, spesielt når og hvor regjeringer støtter dette målet.

Sol- og vindkraftanlegg er i ferd med å komme raskere enn noen annen elektrisk kraftkilde, som vokser på verdensomspennende årlige satser 50% og 18% fra 2009-2014. Disse kildene kan piggyback på eksisterende infrastruktur, pumpe strøm til strømnettet (selv om deres intermitterende kraftproduksjon krever at ledere tilpasser sine belastningsbalanseringsteknikker). Men vind og solenergi kan også gi strøm "off-grid" til individuelle hjem, gårder og eksterne steder, noe som gir disse kildene en unik fleksibilitet.

 

Noen land, spesielt Tyskland og Kina, har gjort store forpliktelser til fornybar energi.

Tyskland får nå over 25% av sin elektriske kraft fra fornybare energikilder, bidrar til å redusere sin totale karbonutgang med i 25% i forhold til 1990. Kina produserer allerede mer solenergi enn noe annet land, med en installert base av over 30 gigawatt og planlegger å nå 43 gigawatt på slutten av dette året. I Australia mellom 2010 og 2015 vokste solcellevolumet fra 130 megawatt til 4.7 gigawatt - En årlig vekst på 96%.

Kombinert med komplementære teknologier som elbiler, effektiv LED-belysning og geotermisk oppvarming og kjøling, kan denne overgangen bevege oss nærmere karbonneutraliteten.

Kan 30-100-årslinjen for infrastrukturutvikling bli akselerert? Noen indikatorer antyder at svaret kan være "ja".

Først når det gjelder strøm, trenger bare strømkildene utskifting; Strømnettet - polene, ledningene og annet utstyr som transporterer elektrisitet - må styres annerledes, men ikke gjenoppbygges fra bunnen av. For det andre kan mindre utviklede land utnytte fornybare teknologier til å "hoppe" nesten helt over eldre infrastrukturer.

Lignende ting har skjedd i den siste tiden. Siden 2000 har for eksempel mobiltelefonnett nått det meste av utviklingsverdenen - og samtidig unngått den langsomme og kostbare leggingen av sårbare fasttelefoner, som mange slike steder nå aldri vil bygge utenfor store byer.

Parallell i energi driver bygninger, gårder, uformelle bosetninger og andre behov med bærbare solcellepaneler og små vindmøller som kan installeres nesten hvor som helst uten behov for langdistanseledninger. Dette skjer også allerede over hele verden.

I den utviklede verden vil overgangen til fornybar energi imidlertid trolig ta betydelig lengre tid.

I disse regionene støtter og ikke bare utstyr, men også ekspertise, utdanning, økonomi, lov, livsstil og andre sosiokulturelle systemer både fossilbrenselbasert energiinfrastruktur. Disse må også tilpasse seg forandring.

Noen - spesielt de store kull-, olje- og naturgassindustriene - står for å miste mye i en slik overgang. Disse historiske forpliktelsene gir bestemt politisk motstand, som vi ser i USA i dag.

Tøffe problemer, inkludert konkurranse fra fossile brensel

Energiinfrastruktur er selvfølgelig ikke den eneste utfordringen. Faktisk er decarbonization fulle av enorme tekniske vanskeligheter.

Isolering av eldre bygninger, forbedring av drivstofføkonomi og installasjon av mer effektivt elektrisk utstyr er langt De mest kostnadseffektive måtene å redusere karbonfotspor, men disse unnlater å opphisse folk og kan ikke lett flaunted.

For tiden og i overskuelig fremtid kan ingen energikilde virkelig være "null karbon", siden fossile drivstoff-drevne enheter brukes til å minske råvarer og til å transportere ferdige produkter, inkludert fornybare energisystemer som solpaneler eller vindturbiner.

Elektrisitet er en fantastisk fleksibel form for energi, men lagring av det forblir en konfrontasjon; dagens beste batteriteknologier krever litium, et relativt sjeldent element. Og til tross for intensiv forskning forblir batteriene dyre, tunge og sakte å lade opp.

Sjeldne jordarter - ekstremt sjeldne elementer som finnes på få steder - er for tiden avgjørende for vindturbiner og andre fornybare teknologier, og skaper legitime bekymringer om fremtidige forsyninger.

Til slutt vil brennende olje, kull og naturgass under mange omstendigheter forblir det enkleste og minst kostbare middel til å gi kraft.

For eksempel er store transportformer som tsjekkisk frakt, fly og langdistanse lasting fortsatt svært vanskelig å konvertere til fornybare kraftkilder. Biodrivstoff gir en mulighet til å redusere karbonavtrykket av disse transportsystemene, men mange planter som vokser som biodrivstoff, konkurrerer med matavlinger og / eller villmarker.

Likevel synes det ultimate målet om å levere alle verdens energibehov fra fornybare kilder, i prinsippet. EN stor nylig studie fant at disse behovene lett kunne møtes med bare vind, vann og solenergi, til forbrukerpriser ikke høyere enn dagens energisystemer.

Infrastrukturer som sosiale forpliktelser

Hvor forlater alt dette oss i oppkjøringen til Paris?

Accelerert dekarbonisering kan ikke oppnås med teknisk innovasjon alene, fordi infrastrukturer ikke bare er teknologiske systemer. De representerer komplekse nettsider av gjensidig forsterkende økonomiske, sosiale og politiske forpliktelser, hver med lange historier og forankrede forsvarere. Av denne grunn vil store endringer kreve betydelige kulturelle skift og politisk kamp.

På den kulturelle siden kan et slagord som kan inspirere til akselerert endring være "energidemokrati": Begrepet at folk kan og skal produsere sin egen energi, på små skalaer, hjemme og andre steder også.

Nye konstruksjonsteknikker og lave kostnader for solcellepaneler har ført til "nett-null" boliger (som produserer så mye energi som innbyggerne forbruker) innenfor vanlige rekkevidde for vanlige mennesker. Dette er en del av Tysklands ambisiøse energi omdreining, eller landets Energiovergang vekk fra fossile brensler.

I infrastrukturhistorien har startfasen ofte akselerert når ny teknologi flyttes ut av store bedrifter og statlige innstillinger for adopsjon av enkeltpersoner og mindre bedrifter. Elektrisk kraft i det tidlige 20-tallet og internettbruk i 1990 er tilfeller i punkt.

I Queensland, Australia, genererer over 20% av boliger nå sin egen strøm. Dette eksemplet antyder muligheten for at et "tipping point" mot en ny sosial norm for soltak på taket allerede er nådd på enkelte steder. Faktisk a fersk undersøkelse fant ut at den beste indikatoren for om et gitt hus er å legge til solpaneler til et hus, er om en nabo allerede hadde dem.

Stykker av et puslespill

Mange forskjellige politiske tilnærminger kan bidra både til å redusere forbruket og for å øke andelen fornybare energikilder i energimixen.

Byggekoder kan gradvis justeres for å kreve at hver taket genererer energi, og / eller ratcheted opp til LEED "grønn bygning" standarder. En gradvis økende CO2-skatt eller cap-and-trade system (allerede på plass i noen nasjoner) vil stimulere til innovasjon mens det reduseres forbruket av fossilt brensel og fremme bruken av fornybare energikilder.

I USA, i det minste eliminere de mange subsidier som for tiden flyter til fossile brensler kan være politisk lettere enn å beskatte karbon, men likevel sende et lignende prissignal.

Obama-administrasjonens Clean Power Plan å redusere karbonutslipp fra kullkraftverk representerer den riktige typen policyendring. Det sparker gradvis inn for å gi bruksområder tid til å tilpasse og stadigvoksende karbonfangst og lagringssystemer tid til å utvikle seg. EPA anslår at planen vil generere $ 20 milliarder i fordelene med klimaendringer, samt helsemessige fordeler av $ 14- $ 34 milliarder, mens det koster mye mindre.

Fordi drivhusgasser kommer fra mange kilder, inkludert landbruk, husdyrhold, kjølemidler og avskoging (for å nevne noen få), er det mye mer å karbonisere den globale økonomien enn å konvertere til fornybare energikilder.

Denne artikkelen har adressert bare ett stykke av det så store puslespillet, men et infrastrukturperspektiv kan også hjelpe oss med å tenke på disse problemene.

Infrastrukturhistorien forteller oss at dekarbonisering ikke vil skje nesten like fort som vi kanskje liker det. Men det viser også at det finnes måter å akselerere endringen på, og at det er tipping-point øyeblikk når mye kan skje veldig fort.

Vi kan være på randen av et øyeblikk. Etter hvert som klimaproblemene i Paris utvikler seg, se etter inspirasjon i de mange nasjonale forpliktelsene for å presse denne prosessen fremover.

Om forfatterenDen Conversation

Edwards PaulPaul N Edwards, professor i informasjon og historie, University of Michigan. Han skriver og lærer om kunnskaps- og informasjonsinfrastrukturer. Edwards er forfatteren av A Vast Machine: Datamodeller, Klima Data, og Politikken for Global Warming (MIT Press, 2010) og Den Lukkede Verden: Datamaskiner og Diskurspolitikk i Cold War America (MIT Press, 1996), og medredaktør for å endre atmosfæren: ekspertkunnskap og miljøstyring (MIT Press, 2001), samt mange artikler.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.


Relatert bok:

at InnerSelf Market og Amazon