Düşük karbonlu enerji altyapısına geçmenin bir adımı, New York, Long Island'daki bir 32-megawatt güneş enerjisi çiftliği. brookhavenlab / flickr, CC BY-NC

Herhangi bir uzun vadeli çözüm, dünya enerji ekonomisini “karbondan arındırmayı” - yani az miktarda fosil yakıt kullanan ya da hiç kullanmayan güç kaynaklarına kaymayı gerektirecektir.

Bu ne kadar hızlı olabilir ve bu değişimi hızlandırmak için ne yapabiliriz?

Diğer altyapıların geçmişine bir göz atmak bazı ipuçları sunar.

Enerji Altyapıları

Decarbonization büyük bir insanlık şimdiye kadar karşılaştığı, bir altyapı sorunudur. Bu sadece enerji üretimi değil, aynı zamanda ulaşım, aydınlatma, ısıtma, soğutma, pişirme ve diğer temel sistemler ve hizmetler içermektedir. Küresel fosil yakıt altyapısı, sadece petrol ve gaz kuyuları, kömür madenleri, dev petrol tankerleri, boru hatları ve rafineriler, aynı zamanda otomobil milyonlarca, benzin istasyonları, tank kamyon, depoları, elektrik santralleri, kömür trenler, ısıtma sistemleri, sobalar içerir ve fırınlar.

Tüm bu altyapının toplam değeri $ 10 trilyon ABD isteği üzerineveya ABD gayri safi yurtiçi hasılalarının yaklaşık üçte ikisi. Bu kadar büyük ve pahalı bir şey bir yılda, hatta birkaç yıl içinde değiştirilmeyecek. Onlarca yıl alacak.

Yine de, tüm altyapıların nihayetinde yıprandığı gerçeğinden bir tür iyi haberler var. bir 2010 çalışmada sorulan: ya mevcut enerji altyapısının, faydalı ömrünü değiştirmeden, sadece ömrünü uzatmak için izin verilirse?

şaşırtıcı cevap: Her yıpranmış kömür yakıtlı enerji santrali böylece güneş, rüzgar ya da hidro ve elektrikli biriyle değiştirilir her ölü gazla çalışan araba takas ve sanki, biz sadece içinde kalmak olabilir bizim gezegen sınırları.

birçok bilim adamı kabul iklim değişikliğinin üst limit olarak gördüğümüz 2 santigrat derece küresel ısınma geçmiş bizi itmek olmaz ayrı düşene kadar çalışmaya göre, mevcut altyapı kullanılarak.

Sorun, tabii ki, biz henüz bu yapmıyor olmasıdır. Bunun yerine, biz sondaj, madencilik ve bina daha iken, aynı daha fazlasıyla yıpranmış sistemlerinin yerini ediyoruz. Ama bu değişebilir.

Kalkışa Kalkış: 30-100 Yıllık Zaman Çizelgesi

tarihçileri altyapı Kendim gibi tipik bir desen gözlemlemek gibi. Daha yavaş bir inovasyon aşamasını, yeni bir teknik sistemin bütün bir bölgede hızla inşa edilip benimsendiği, altyapı “inşa” da stabilize olana kadar “kalkış” aşaması izler.

Bu geçici model her türlü altyapıya şaşırtıcı şekilde benzer. Amerika Birleşik Devletleri'nde kanalların, demiryollarının, telgrafın, petrol boru hatlarının ve asfalt yolların kalkış aşaması 30-100 yıl sürdü. Radyo, telefon, televizyon take-off fazları ve internet her 30-50 yıl sürdü.

altyapı tarihi "take-off" yenilenebilir elektrik üretiminde zaten başladı ve şimdi çok hızlı bir şekilde hareket edeceğini göstermektedir, özellikle zaman ve nerede hükümetlerin bu hedefe destek.

Güneş ve rüzgar enerjisi tesisleri şu anda dünya çapında yıllık oranlarda büyüyen, başka herhangi bir elektrik güç kaynağı daha hızlı ortaya çıkıyor 50-18'ten sırasıyla% 2009 ve% 2014. onların aralıklı güç üretimi ayarlamak için yöneticiler gerektirir olsa bu kaynaklar, mevcut altyapı (enerji ağları içine elektrik pompalama omzunda olabilir onların yük dengeleme teknikleri). Ama rüzgar ve güneş de bu kaynaklar benzersiz bir esneklik veren, "off-grid" bireysel evler, çiftlikler ve uzak yerlere güç sağlayabilir.

Bazı ülkeler, özellikle Almanya ve Çin, yenilenebilir enerji kaynaklarına büyük taahhütlerde bulundular.

Almanya şimdi alır Elektrik enerjisinin% 25'in üzerinde yenilenebilir enerji kaynaklarıtoplam karbon üretimini azaltmaya yardımcı 25 üzerinde% 1990'e göre. Çin zaten kurulu olan 30 gigawatt ve daha büyük bir kapasiteye sahip diğer tüm ülkelerden daha fazla güneş enerjisi üretiyor Bu yılın sonuna kadar 43 gigavat. 2010 ve 2015 arasında Avustralya'da, güneş fotovoltaik kapasite arttı 130 megawatts'den 4.7 gigawatts'ye kadar - 96 yıllık% büyüme oranı.

Elektrikli arabalar, verimli LED aydınlatması ve jeotermal ısıtma ve soğutma gibi tamamlayıcı teknolojilerle birleştirildiğinde, bu geçiş bizi karbon nötrlüğüne yaklaştırabilir.

Altyapı geliştirme için 30-100 yıllık zaman çizelgesi hızlandırılabilir mi? Bazı göstergeler cevabın “evet” olabileceğini gösteriyor.

İlk olarak, elektrik durumunda, yalnızca güç kaynaklarının değiştirilmesi gerekir; elektrik şebekeleri - direkleri, telleri ve elektriği taşıyan diğer teçhizatı - farklı şekilde yönetilmeli, ancak sıfırdan yapılmamalıdır. İkincisi, daha az gelişmiş ülkeler, neredeyse tamamen eski altyapılar üzerinde “sıçrama” yapmak için yenilenebilir teknolojilerden yararlanabilir.

Yakın geçmişte de benzer şeyler oldu. Örneğin, 2000'ten bu yana, hücresel telefon ağları gelişmekte olan dünyanın çoğuna ulaştı - ve eşzamanlı olarak eş zamanlı olarak bu tür yerlerin büyük şehirlerin dışında asla inşa edemeyeceği yavaş ve maliyetli döşemeleri engelledi.

Enerjide paralel, uzun mesafeli elektrik hatlarına ihtiyaç duyulmadan hemen hemen her yere kurulabilen taşınabilir güneş panelleri ve küçük yel değirmenleri ile binalara, çiftliğe, gayri resmi yerleşimlere ve diğer ihtiyaç noktalarına enerji sağlamaktır. Bu da gelişmekte olan dünyanın her yerinde oluyor.

gelişmiş ülkelerde ise yenilenebilir geçiş olasılığı oldukça uzun sürecektir.

Bu bölgelerde, sadece ekipman değil, aynı zamanda uzmanlık, eğitim, finans, hukuk, yaşam biçimleri ve diğer sosyokültürel sistemler de hem fosil yakıt temelli enerji altyapısını destekliyor hem de buna güveniyor. Bunların da değişime uyum sağlaması gerekir.

Bazıları - özellikle büyük kömür, petrol ve doğal gaz endüstrileri - böyle bir dönüşümde çok şey kaybediyorlar. Bu tarihi taahhütler, bugün ABD'de gördüğümüz gibi kararlı bir siyasi direniş üretiyor.

Fosil Yakıtların itibaren Rekabet dahil Zor Problemler,

Tabii ki enerji altyapısı tek zorluk değil. Nitekim, dekarbonizasyon muazzam teknik zorluklarla doludur.

Eski binalar Yalıtım yakıt ekonomisi geliştirme ve daha verimli elektrik dişli yükleyerek bugüne kadar olan Karbon ayak izlerini azaltmanın en uygun maliyetli yoluAncak bunlar insanları heyecanlandırmakta başarısız oluyor ve kolayca gösterilemiyor.

Şu anda ve öngörülebilir gelecek için, fosil yakıtla çalışan cihazlar, hammadde madenciliği yapmak ve güneş panelleri veya rüzgar türbinleri gibi yenilenebilir enerji sistemleri de dahil olmak üzere bitmiş ürünleri taşımak için kullanılmadığından, hiçbir enerji kaynağı gerçekten “sıfır karbon” olamaz.

Elektrik enerjisinin bir harika esnek şeklidir, ancak saklayarak bir muamma olmaya devam; bugünkü en iyi pil teknolojileri lityum, nispeten nadir element gerektirir. Ve yoğun araştırmalara rağmen, pil, pahalı, ağır ve şarj yavaş kalır.

Nadir topraklar - sadece birkaç yerde bulunan çok nadir bulunan elementler - şu anda rüzgar türbinleri ve diğer yenilenebilir teknolojiler için kritik öneme sahip gelecekteki malzemelerle ilgili meşru endişeler.

Son olarak, birçok durumda, yanan petrol, kömür ve doğal gaz, güç sağlamanın en kolay ve en ucuz yolu olarak kalacaktır.

Örneğin, kıtalararası nakliye, uçak yolculuğu ve uzun mesafeli taşımacılık gibi belli başlı taşıma modları, yenilenebilir enerji kaynaklarına dönüştürülmek için çok zor. Biyoyakıtlar, bu taşıma sistemlerinin karbon ayakizinin azaltılması için bir olanak sunmaktadır, ancak biyoyakıt hammaddeleri olarak yetiştirilen birçok bitki, gıda bitkileri ve / veya vahşi topraklarla rekabet etmektedir.

Yine de, dünyadaki tüm enerji ihtiyaçlarını yenilenebilir kaynaklardan sağlamanın nihai amacı, ilke olarak uygulanabilir görünmektedir. bir büyük son çalışma bu ihtiyaçları kolayca mevcut enerji sistemlerinin daha yüksek tüketici fiyatlarla, sadece rüzgar, su ve güneş enerjisi ile bir araya geldi olabileceğini buldular.

Sosyal Taahhüt Olarak Altyapılar

Bütün bunlar bizi Paris’e kadar nereye götürüyor?

Hızlandırılmış dekarbonizasyon sadece teknik yenilikle elde edilemez, çünkü altyapılar sadece teknolojik sistemler değildir. Her biri uzun tarihlere ve yerleşik savunuculara sahip, finansal, sosyal ve politik taahhütleri karşılıklı olarak güçlendiren karmaşık ağları temsil ediyorlar. Bu nedenle, büyük değişiklik önemli kültürel değişimler ve siyasi mücadele gerektirecektir.

Kültürel tarafta, değişime hız verebilecek ilham verici bir slogan “enerji demokrasisi”: İnsanların kendi enerjilerini küçük ölçeklerde, evde ve başka yerlerde üretebilecekleri ve üretmeleri gerektiği fikri.

Yeni inşaat teknikleri ve güneş panellerinin düşük maliyetli olması, sıradan insanların finansal ulaşımı içinde “sakinlerinin tükettiği kadar enerji üreten” “sıfır” evleri getirdi. Bunlar Almanya'nın iddialı bir bileşenidir EnergiewendeYa da ülkenin enerji geçişi uzak fosil yakıtlardan.

Altyapı tarihinde, başlangıç ​​aşaması sıklıkla yeni teknolojilerin bireyler ve küçük işletmeler tarafından benimsenmesi için büyük şirket ve hükümet ortamlarından çıkmasıyla hızlanmıştır. 20. Yüzyılın başlarında elektrik enerjisi ve 1990'lerde internet kullanımı bu noktada yaşanıyor.

Avustralya'nın Queensland kentinde, evlerin% 20'inden fazlası artık kendi elektriğini üretiyor. Bu örnek, bazı yerlerde çatı güneşinin yeni bir sosyal normuna doğru bir “devrilme noktasına” ulaşıldığını göstermektedir. Aslında, bir yeni bir çalışma Belirli bir ev sahibi bir eve güneş panelleri ekler olup olmadığını en iyi göstergesi, bir komşu onları zaten olup olmadığını olduğunu buldu.

Bir bulmacanın parçaları

Birçok farklı politika yaklaşımları hem tüketimini azaltmak için ve enerji karışımındaki yenilebilir enerji payının artırılması, yardımcı olabilir.

İnşaat kodları yavaş yavaş her çatı enerjisi üretmek gerektiren ayarlandı ve / veya kışkırtmalar olabilir LEED "yeşil bina" standartlarına. Kademeli olarak artan bir karbon vergisi veya sermaye piyasası sistemi (hali hazırda bazı ülkelerdefosil yakıt tüketimini azaltırken ve yenilenebilir enerji kullanımını teşvik ederken yenilikçiliği teşvik eder.

Amerika Birleşik Devletleri'nde, en azından, birçok Şu anda fosil yakıtlara akan sübvansiyonlar politik olarak vergilendirme karbonundan daha kolay olabilir ancak benzer bir fiyat sinyali gönderebilir.

Obama yönetimi Temiz Güç Planı kömürle çalışan elektrik santrallerinden karbon üretimini azaltmak, doğru politika değişikliğini temsil ediyor. Kamu hizmeti şirketlerine ayarlama ve hala gelişmekte olan karbon yakalama ve depolama sistemlerini geliştirme zamanı vermek için yavaş yavaş devreye giriyor. EPA, planın iklim değişikliği yararları için 20 milyar dolar, 14 $ 34 milyar dolarlık sağlık faydaları yaratacağını ve bunun da daha az maliyetli olacağını tahmin ediyor.

sera gazları (sadece birkaç isim) tarım, hayvancılık, soğutucuları ve ormansızlaşma olmak üzere birçok kaynaktan gelen Çünkü yenilenebilir enerji kaynaklarına dönüştürerek daha küresel ekonomi decarbonizing için çok daha fazla var.

Bu makalede, bu çok büyük bir bulmacanın sadece bir parçası ele almıştır, ancak bir altyapı perspektif bizi de bu sorunlar hakkında düşünmek yardımcı olabilir.

Altyapı geçmişi bize, karbondan arınmanın bizim istediğimiz kadar hızlı gerçekleşmeyeceğini söylüyor. Fakat aynı zamanda değişimi hızlandırmanın bir yolu olduğunu ve çok şeyin çok hızlı olabileceği devrilme noktalarının olduğunu gösterir.

Biz böyle bir an eşiğinde olabilir. Paris iklim müzakereleri geliştirmek gibi, bu süreci ileriye itmek için pek çok ulusal taahhütler ilham arayın.

Yazar hakkında

Paul N Edwards, Bilgi ve Tarih Profesörü, Michigan Üniversitesi. Bilgi ve bilgi altyapıları hakkında yazıyor ve ders veriyor. Edwards, En Büyük Makine: Bilgisayar Modelleri, İklim Verileri ve Küresel Isınma Politikaları (MIT Press, 2010) ve Kapalı Dünya: Soğuk Savaş Amerika'da Bilgisayarlar ve Söylem Politikaları (MIT Press, 1996) ve Atmosferi Değiştirme ortak editörü: Uzman Bilgisi ve Çevresel Yönetişim (MIT Press, 2001) ve çok sayıda makale.

Bu yazı orijinalinde Konuşma. Okumak Orijinal makale.

İlgili Kitap:

at InnerSelf Pazarı ve Amazon