Ένα πλήρως ανανεώσιμο δίκτυο θα σημαίνει περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια και περισσότερες γραμμές μεταφοράς. Russ Allison Loar / flickr, CC BY-NC-ND

Η κύρια λύση για της κλιματικής αλλαγής είναι γνωστό - σταματήστε να καίτε ορυκτά καύσιμα. Το πώς να το κάνετε αυτό είναι πιο περίπλοκο, αλλά ως μελετητής που κάνει ενεργειακή μοντελοποίηση, εγώ και άλλοι βλέπουμε τις περιγραφές ενός μέλλοντος μετά τα ορυκτά καύσιμα: Εμείς φτιάξτε ηλεκτρική ενέργεια με ανανεώσιμες πηγές και ηλεκτροποιήστε σχεδόν τα πάντα.

Αυτό σημαίνει ότι λειτουργούν οχήματα και τρένα με ηλεκτρικό ρεύμα, θέρμανση κτιρίων με ηλεκτρικό ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ, ηλεκτρισμό βιομηχανικές εφαρμογές όπως η παραγωγή χάλυβα και η χρήση ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας για την παραγωγή υδρογόνο (παρόμοιο με το φυσικό αέριο) για άλλες απαιτήσεις. Έτσι, η εστίαση είναι στην τροφοδοσία του ηλεκτρικού δικτύου με ανανεώσιμες πηγές.

Υπάρχει, ωστόσο, συζήτηση σχετικά με το εάν είναι πλήρως ανανεώσιμα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας εφικτός και πόσο γρήγορα η μετάβαση μπορεί να γίνει. Εδώ υποστηρίζω ότι η σκοπιμότητα είναι σαφής, επομένως μόνο το ζήτημα της μετάβασης είναι σχετικό.

Γνωστές τεχνολογίες

Ένα αιολικό πάρκο στο Τέξας. Τέξας έλαβε περίπου το 15% της ηλεκτρικής ενέργειας από την αιολική το 2017. Draxis / flickr, CC BY-ND

Η έρευνά μου επικεντρώνεται στο οικονομικά ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Για να καταδείξουν τη σκοπιμότητα και να εκτιμήσουν το κόστος των ανανεώσιμων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας, οι ερευνητές χρησιμοποιούν μοντέλα υπολογιστών που υπολογίζουν την πιθανή παραγωγή από διαφορετικές τεχνολογίες σε κάθε χρονική στιγμή, με βάση τις μεταβαλλόμενες καιρικές συνθήκες. Ένα μοντέλο αποκαλύπτει ποιος συνδυασμός πηγών ηλεκτρικής ενέργειας και συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας έχει το χαμηλότερο κόστος ενώ ικανοποιεί πάντα τη ζήτηση.

Πολλές μελέτες αποδείξει ότι είναι πλήρως εφικτά τα ηλεκτρικά πλέγματα στο United States, Ευρώπη, Australia και αλλού. Οι συνάδελφοί μου και εγώ ολοκληρώσαμε πρόσφατα μια μικρής κλίμακας μελέτη για το νησί-έθνος του Μαυρίκιος. Τα νησιά είναι ελκυστικά θέσεις για αρχικές ανανεώσιμες μεταβάσεις λόγω της μικρής κλίμακας, της σχετικής απλότητας και της εξάρτησής τους από τα εισαγόμενα καύσιμα.

Υπάρχουν ένας αριθμός τρόποι παραγωγής ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας: υδροηλεκτρική, αιολική, ηλιακή φωτοβολταϊκή, γεωθερμική και καύση διαφόρων μορφών βιομάζας (φυτική ύλη), εκτός βελτίωση της αποτελεσματικότητας για χρήση λιγότερης ενέργειας. Αυτές είναι ώριμες τεχνολογίες με γνωστό κόστος.

Άλλες δυνατότητες περιλαμβάνουν κύμα, παλιρροιακό και συγκέντρωση ηλιακής ενέργειας, όπου οι ανακλαστήρες εστιάζουν τις ηλιακές ακτίνες για να παράγουν ισχύ. Αν και αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν στο μέλλον, η ανάγκη αντιμετώπισης της κλιματικής αλλαγής είναι επείγουσα, και κατά την εκτίμησή μου, αρκούν οι ώριμες τεχνολογίες.

Γνώμες σχετικά με πυρηνική ενέργεια τρέξτε δυνατά, που είναι μια άλλη συνομιλία. Ωστόσο, τα μοντέλα δείχνουν ότι οι Ηνωμένες Πολιτείες δεν χρειάζονται πυρηνική ενέργεια για να αποσύρουν τα ορυκτά καύσιμα.

Το πλέγμα του μέλλοντος

Τα συστήματα ανανεώσιμης ενέργειας είναι συγκεκριμένα για την τοποθεσία: Το καλύτερο σύστημα εξαρτάται από τους πόρους μιας τοποθεσίας (είναι θυελλώδες;), το χρονικό μοτίβο του (πόσο συχνά δεν είναι θυελλώδες;) και τη διαθεσιμότητα συμπληρωματικών πηγών (υπάρχει υδροηλεκτρική ενέργεια για δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας;). Παρά αυτήν την ευαισθησία στην τοποθεσία, μελέτες σε διαφορετικά μέρη βρίσκουν παρόμοια αποτελέσματα.

Η ύπαρξη ποικιλίας ανανεώσιμων πηγών μπορεί να μειώσει το κόστος. Συγκεκριμένα, οι ηλιακοί και ο άνεμος είναι συμπληρωματικός εάν η ηλιόλουστη εποχή δεν είναι η εποχή των ανέμων. Τα μοντέλα διαπιστώνουν ότι ο συνδυασμός και των δύο είναι συνήθως λιγότερο ακριβός από ότι και οι δύο.

Για τις περισσότερες τεχνολογίες, η μεγαλύτερη κλίμακα μειώνει το κόστος. Για παράδειγμα, στις Ηνωμένες Πολιτείες, οι ηλιακές εκμεταλλεύσεις μεγάλης κλίμακας μπορούν να είναι περισσότερο από 1,000 φορές μεγαλύτερες από τα οικιστικά συστήματα στον τελευταίο όροφο και περίπου το μισό κόστος. Για να ελαχιστοποιήσουμε το κόστος, κατασκευάζουμε μεγάλα συστήματα.

Η κατασκευή έργων ανανεώσιμης ενέργειας μεγάλης κλίμακας, όπως αυτό το ηλιακό εργοστάσιο 550 μεγαβάτ στην έρημο Mojave στην Καλιφόρνια, οδηγεί σε χαμηλότερο κόστος για την παραγωγή ενέργειας. Υπουργείο Εσωτερικών των ΗΠΑ, CC BY-SA

Επειδή οι ηλιακές και αιολικές συνθήκες διαφέρουν σε όλο το τοπίο, το σύστημα το κόστος μειώνεται καθώς μεγαλώνει μια περιοχή παραγωγής, έτσι πρέπει να υπάρχει ανθεκτικό ηλεκτρικό δίκτυο για να μετακινήσετε ηλεκτρισμό από μέρη όπου υπάρχει προσφορά σε χώρους ζήτησης. Χρειαζόμαστε επίσης περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια για εφαρμογές όπως οι μεταφορές που χρησιμοποιούν επί του παρόντος ορυκτά καύσιμα. Αυτό σημαίνει ότι το πλέγμα πρέπει να αναπτυχθεί.

Μελέτες δείχνουν ότι η λειτουργία ενός ηλεκτρικού δικτύου με μεταβλητή ανανεώσιμη ενέργεια περιλαμβάνουν τη μη χρήση ή την απόρριψη ενέργειας κατά καιρούς, μια στρατηγική που μειώνει το κόστος σε σύγκριση με την αποθήκευση της πλεονάζουσας ενέργειας.

Ακόμα, κάποια μορφή αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας απατείται. Οι μπαταρίες λειτουργούν καλά για την εξομάλυνση των βραχυπρόθεσμων διακυμάνσεων, αλλά για την αποθήκευση ενέργειας για πολλές ώρες ή ημέρες, αντλία υδροηλεκτρικής αντλίας είναι λιγότερο ακριβό. Το αντλημένο υδροηλεκτρικό χρησιμοποιεί οποιαδήποτε επιπλέον ενέργεια στο πλέγμα για να αντλήσει νερό ανηφορικά, και όταν απαιτείται ενέργεια, το νερό μειώνεται πίσω για να παράγει ισχύ σε έναν στρόβιλο. Οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν μερικά υπάρχοντα παραδείγματα και πολλές εφικτές τοποθεσίες. Με την επέκταση δικτύου, η αποθήκευση μπορεί να βρίσκεται σε απόσταση από τους χρήστες.

Η υδροηλεκτρική ενέργεια και η ισχύς της βιομάζας διατίθενται κατ 'απαίτηση, οπότε η ύπαρξη αυτών σε ανανεώσιμο ηλεκτρικό δίκτυο μειώνει την ανάγκη αποθήκευσης ενέργειας και μειώνει το κόστος. Και οι δύο έχουν περιβαλλοντικές επιπτώσεις που πρέπει να αντιμετωπιστούν.

Διοίκηση των ΗΠΑ Energy Information, CC BY

Η υδροηλεκτρική ενέργεια μπορεί να αλλάξει τα τοπικά οικοσυστήματα. Καύση η βιομάζα εκπέμπει διοξείδιο του άνθρακα, αλλά μια μελέτη που δούλευα δείχνει ότι οι εκπομπές βιομάζας είναι αναστρέψιμες και είναι σαφώς προτιμώμενο από τον άνθρακα από τις εκπομπές ορυκτών καυσίμων. Η βιωσιμότητα εξαρτάται επίσης πολύ από τη διαχείριση των πεδίων και των δασών βιομάζας. το ανθρώπινο ιστορικό σε αυτό δεν ήταν αστρικό.

Τα συστήματα ανανεώσιμης ενέργειας απαιτούν γη. ΕΝΑ Μελέτη των ΗΠΑ δείχνει ότι η παροχή όλης της ηλεκτρικής ενέργειας από αιολικό, νερό και ηλιακό θα χρειαζόταν 0.42% της έκτασης της γης, συν 1.6% της έκτασης της γης για διάστημα μεταξύ ανεμογεννητριών. Η ενέργεια της βιομάζας απαιτεί πολύ περισσότερη γη από την αιολική ή την ηλιακή, επομένως η βιομάζα πρέπει να είναι ένα μικρό μέρος της λύσης ανανεώσιμης ενέργειας.

Τα πραγματικά εμπόδια είναι πολιτικά και πολιτιστικά

Ένα μελλοντικό δίκτυο ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας με σχετική ηλεκτροδότηση μπορεί ή όχι μείωση του κόστους ενέργειας. Αλλά η αποφυγή των χειρότερων επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής σημαίνει διακοπή των ορυκτών καυσίμων, ανεξάρτητα από το εάν εξοικονομεί χρήματα ή όχι. Ωστόσο, η ανανεώσιμη μετάβαση θα είναι ταχύτερη και πολιτικά ευκολότερη εάν είναι λιγότερο δαπανηρή.

In Μαυρίκιος, η μελέτη μας διαπιστώνει ότι το κόστος των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας είναι παρόμοιο με το τρέχον κόστος εκεί, με βάση το τρέχον κόστος κεφαλαίου για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Μερικές μελέτες βρείτε επίσης ότι το κόστος για τη μελλοντική ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια είναι χαμηλότερο από το σημερινό κόστος ορυκτών καυσίμων, στην πιθανή περίπτωση που το κόστος πέσει καθώς κατασκευάζουμε περισσότερα συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και βελτιώνουμε καλύτερα το έργο.

Και αυτό είναι, από τεχνική άποψη. Ένας συνδυασμός ανανεώσιμων πηγών και αποθήκευσης ενέργειας - ο συγκεκριμένος συνδυασμός που εξαρτάται από τις τοπικές συνθήκες και προτιμήσεις - μπορεί να παρέχει όλη την ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται σε προσιτή τιμή και θα μειώσει την ατμοσφαιρική ρύπανση για εκκίνηση.

Ωστόσο, απαιτούνται κυβερνητικές πολιτικές για τη μετάβαση σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Η κλιματική αλλαγή είναι ένα εξωτερικό κόστος - που βαρύνει την κοινωνία και όχι από τους παραγωγούς ενέργειας - έτσι οι δυνάμεις της αγοράς από μόνες τους δεν θα κάνουν τη μετάβαση. Εκτός από την τιμή του άνθρακα (ίσως με τα μερίσματα επέστρεψαν στο κοινό), η κυβέρνηση θα μπορούσε να διευκολύνει την κατασκευή της απαραίτητης υποδομής. Απαιτείται δημόσια υποστήριξη: Για παράδειγμα, η αποδοχή από το κοινό των γραμμών μεταφοράς για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας από τα θυελλώδη Great Plains στα κέντρα της πόλης είναι μια άλλη πρόκληση για ένα πλήρως ανανεώσιμο δίκτυο.

Ένα έργο για την κλίμακα του μετασχηματισμού του ενεργειακού συστήματος θα δημιουργία θέσεων εργασίας - πολλές θέσεις εργασίας - που είναι ίσως το οικονομικό μέτρο που έχει μεγαλύτερη σημασία για τον πολίτη.

Έρευνες από μένα και άλλους δείχνουν ότι πλήρως ανανεώσιμα ηλεκτρικά δίκτυα είναι εφικτά με την τρέχουσα τεχνολογία σε τρέχουσες τιμές. Τα εμπόδια στη χρήση ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας είναι πιο πολιτικά και πολιτιστικά από τεχνολογικά ή οικονομικά.

Σχετικά με το Συγγραφέας

Ντέιβιντ Τίμονς, Αναπληρωτής Καθηγητής Οικονομικών, Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης Βοστώνη

Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.

Σχετικά βιβλία

Ανάλυση: Το πιο περιεκτικό σχέδιο που έχει προταθεί ποτέ για την αντιστροφή της υπερθέρμανσης του πλανήτη

των Paul Hawken και Tom Steyer
Αντιμέτωποι με τον εκτεταμένο φόβο και την απάθεια, ένας διεθνής συνασπισμός ερευνητών, επαγγελματιών και επιστημόνων συγκεντρώθηκε για να προσφέρει ένα σύνολο ρεαλιστικών και τολμηρών λύσεων για την κλιματική αλλαγή. Εκατό τεχνικές και πρακτικές περιγράφονται εδώ - μερικές είναι γνωστές. μερικοί που ίσως δεν έχετε ακούσει ποτέ. Κυμαίνονται από την καθαρή ενέργεια έως την εκπαίδευση κοριτσιών σε χώρες χαμηλού εισοδήματος έως τις πρακτικές χρήσης γης που τραβούν τον άνθρακα από τον αέρα. Οι λύσεις υπάρχουν, είναι οικονομικά βιώσιμες και οι κοινότητες σε όλο τον κόσμο τις εφαρμόζουν με δεξιότητα και αποφασιστικότητα. Διαθέσιμο στο Amazon

Σχεδιασμός κλιματικών λύσεων: Ένας οδηγός πολιτικής για ενέργεια χαμηλών εκπομπών άνθρακα

των Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Με τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής ήδη σε εμάς, η ανάγκη μείωσης των παγκόσμιων εκπομπών αερίων θερμοκηπίου δεν είναι τίποτα λιγότερο από επείγουσα. Είναι μια τρομακτική πρόκληση, αλλά οι τεχνολογίες και οι στρατηγικές για την αντιμετώπισή της υπάρχουν σήμερα. Ένα μικρό σύνολο ενεργειακών πολιτικών, σχεδιασμένων και εφαρμοσμένων καλά, μπορεί να μας οδηγήσει στο δρόμο για ένα μέλλον χαμηλών εκπομπών άνθρακα. Τα ενεργειακά συστήματα είναι μεγάλα και περίπλοκα, επομένως η ενεργειακή πολιτική πρέπει να είναι εστιασμένη και οικονομικά αποδοτική. Οι προσεγγίσεις ενός μεγέθους για όλους δεν θα κάνουν τη δουλειά. Οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής χρειάζονται έναν σαφή, περιεκτικό πόρο που περιγράφει τις ενεργειακές πολιτικές που θα έχουν τη μεγαλύτερη επίδραση στο μέλλον μας για το κλίμα, και περιγράφει πώς να σχεδιάσουμε αυτές τις πολιτικές καλά. Διαθέσιμο στο Amazon

Αυτό αλλάζει τα πάντα: Ο καπιταλισμός εναντίον του κλίματος

από τη Naomi Klein
In Αυτό αλλάζει τα πάντα Η Naomi Klein υποστηρίζει ότι η κλιματική αλλαγή δεν είναι απλώς ένα άλλο ζήτημα που πρέπει να αρχειοθετηθεί μεταξύ των φόρων και της υγειονομικής περίθαλψης. Είναι ένας συναγερμός που μας καλεί να διορθώσουμε ένα οικονομικό σύστημα που μας ήδη αποτυγχάνει με πολλούς τρόπους. Η Klein αναπτύσσει σχολαστικά την υπόθεση για το πώς η μαζική μείωση των εκπομπών θερμοκηπίου μας είναι η καλύτερη ευκαιρία για ταυτόχρονη μείωση των ανισοτήτων που εκκρεμούν, εκ νέου φαντασία των σπασμένων δημοκρατιών μας και ανοικοδόμηση των τοπικών μας οικονομιών. Εκθέτει την ιδεολογική απελπισία των αρνητών της κλιματικής αλλαγής, τις μεσσιανικές αυταπάτες των επίδοξων γεωμηχανικών και τον τραγικό ήττη πάρα πολλών κύριων πράσινων πρωτοβουλιών. Και δείχνει ακριβώς γιατί η αγορά δεν - και δεν μπορεί - να διορθώσει την κλιματική κρίση, αλλά αντίθετα θα επιδεινώσει τα πράγματα, με ολοένα και πιο ακραίες και οικολογικά επιβλαβείς μεθόδους εξαγωγής, που συνοδεύονται από τον αχαλίνωτο καπιταλισμό καταστροφών. Διαθέσιμο στο Amazon

Από τον εκδότη:
Οι αγορές στο Amazon πηγαίνουν για να αντισταθμίσουν το κόστος μεταφοράς InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, και ClimateImpactNews.com χωρίς κόστος και χωρίς διαφημιστές που παρακολουθούν τις συνήθειες περιήγησής σας. Ακόμα κι αν κάνετε κλικ σε έναν σύνδεσμο αλλά δεν αγοράσετε αυτά τα επιλεγμένα προϊόντα, οτιδήποτε άλλο αγοράζετε στην ίδια επίσκεψη στο Amazon μας πληρώνει μια μικρή προμήθεια. Δεν υπάρχει επιπλέον κόστος για εσάς, οπότε συμβάλλετε στην προσπάθεια. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήστε αυτό το σύνδεσμο για χρήση στο Amazon ανά πάσα στιγμή, ώστε να μπορείτε να υποστηρίξετε τις προσπάθειές μας.