חווה סולארית 32 מגה-וואט בלונג איילנד, ניו יורק, צעד אחד במעבר לתשתיות אנרגיה דלת פחמן. brookhavenlab / flickr, CC BY-NC

כל פיתרון לטווח הארוך ידרוש "לפטר" את כלכלת האנרגיה העולמית - כלומר לעבור למקורות כוח המשתמשים במעט או ללא דלק מאובנים.

כמה מהר זה יכול לקרות, ומה יכולנו לעשות כדי להאיץ את המשמרת הזו?

מבט על ההיסטוריה של תשתיות אחרות מציע כמה רמזים.

תשתיות אנרגיה

דקבוניזציה היא בעיית תשתית, הגדולה שבה האנושות התמודדה אי פעם. זה לא כולל ייצור אנרגיה, אלא גם הובלה, תאורה, חימום, קירור, בישול ומערכות ושירותים בסיסיים אחרים. תשתית הדלק המאובנים העולמית כוללת לא רק בארות נפט וגז, מכרות פחם, מכליות נפט ענקיות, צינורות ובתי זיקוק, אלא גם מיליוני כלי רכב, תחנות דלק, משאיות טנקים, מחסני אחסון, תחנות כוח חשמליות, רכבות פחם, מערכות חימום, תנורים ותנורים.

הערך הכולל של כל התשתית הזו הוא בסדר גודל של טריליון דולר 10, או כמעט שני שלישים מהתוצר המקומי הגולמי בארה"ב. שום דבר ענק ויקר שלא יוחלף בעוד שנה, ואפילו לא כמה שנים. זה ייקח עשרות שנים.

עם זאת יש חדשות טובות, מהסוג הזה, בכך שבסופו של דבר כל התשתיות מתבלות. א מחקר 2010 נשאל: מה אם פשוט תותר לתשתית האנרגיה הנוכחית לחיות את חיי השימוש שלה, מבלי שיוחלפו?

התשובה המפתיעה: אם כל תחנת כוח פחוקה שחוקה הייתה מוחלפת לסולארי, רוח או הידרו, וכל מכונית המופעלת על ידי גז הוחלפה במכונית חשמלית, וכן הלאה, היינו יכולים פשוט להישאר בתוך שלנו גבולות פלנטריים.

על פי המחקר, השימוש בתשתית הקיימת עד שהיא מתפרקת לא יגרום לנו לעבור את ההתחממות הגלובלית 2 מעלות צלזיוס שרבים מדענים רואים כגבול העליון של שינויי אקלים מקובלים.

הבעיה היא כמובן שאנחנו עדיין לא עושים את זה. במקום זאת, אנו מחליפים מערכות שחוקות יותר מאותם, תוך קידוח, כרייה ובנייה אפילו יותר. אבל זה יכול להשתנות.

המראה לבנייה החוצה: ציר זמן של 30-100 לשנה

היסטוריונים של תשתית כמוני צופה בתבנית טיפוסית. שלב חדשנות איטי יותר ואחריו מופיע שלב "המראה", שבמהלכו מערכות טכניות חדשות נבנות ומאומצות במהירות על פני אזור שלם, עד שהתשתית מתייצבת ב"הבניה ".

דפוס זמני זה דומה באופן מפתיע בכל מיני תשתיות. בארצות הברית, שלב ההמראה של תעלות, מסילות ברזל, טלגרף, צינורות נפט וכבישים סלולים נמשך 30-100 שנים. שלבי ההמראה של הרדיו, הטלפון, הטלוויזיה והאינטרנט כל אחד נמשך 30-50 שנים.

ההיסטוריה של התשתיות מרמזת על כך ש"המראה "בייצור חשמל מתחדשת כבר החלה ותעבור מהר מאוד עכשיו, במיוחד מתי ואיפה ממשלות תומכות במטרה זו.

מתקני אנרגיה סולארית ורוח צצים כעת מהר יותר מכל מקור כוח חשמלי אחר, וצומחים בשיעורים שנתיים ברחבי העולם 50% ו- 18% בהתאמה מ- 2009-2014. מקורות אלה יכולים להשפיע על התשתית הקיימת ולשאוב חשמל לרשתות חשמל (אם כי ייצור הכוח לסירוגין דורש ממנהלים להתאים את טכניקות איזון עומס). אבל רוח ושמש יכולים גם לספק חשמל "מחוץ לרשת" לבתים פרטיים, חוות ומיקומים מרוחקים, מה שמקנה למקורות אלה גמישות ייחודית.

מדינות מסוימות, ובמיוחד גרמניה וסין, התחייבו משמעותית על מתחדשים.

גרמניה מקבלת עכשיו למעלה מ- 25% מהכוח החשמלי שלה מחומרים מתחדשים, עוזר להפחית את תפוקת הפחמן הכוללת שלה ב מעל% 25 יחסית ל- 1990. סין כבר מייצרת יותר חשמל סולארי מכל מדינה אחרת, עם בסיס מותקן של מעל 30 ג'יגה וואט ומתכננת להגיע 43 ג'יגה וואט עד סוף השנה הנוכחית. באוסטרליה בין 2010 ל- 2015 גדלה הקיבולת הפוטו-וולטאית הסולארית מ- 130 מגה-וואט ל- 4.7 ג'יגה-וואט - שיעור צמיחה שנתי של 96%.

בשילוב טכנולוגיות משלימות כמו מכוניות חשמליות, תאורת LED יעילה וחימום וקירור גיאוטרמיים, מעבר זה יכול לקרב אותנו לניטרליות הפחמן.

האם ניתן להאיץ את קו הזמן של 30-100 לשנה לפיתוח תשתיות? כמה אינדיקטורים מציעים שהתשובה עשויה להיות "כן".

ראשית, במקרה של חשמל, רק מקורות הכוח זקוקים להחלפה; רשתות חשמל - העמודים, החוטים וההילוכים האחרים המובילים חשמל - חייבים להיות מנוהלים אחרת, אך לא לבנות אותם מחדש מאפס. שנית, מדינות פחות מפותחות עשויות לנצל טכנולוגיות מתחדשות ל"קפיצת מדרגה "כמעט לחלוטין על פני תשתיות ישנות.

דברים דומים קרו בעבר האחרון. מאז 2000, למשל, רשתות הטלפון הסלולריות הגיעו לרוב העולם המתפתח - ובמקביל נמנעו מהנחת איטיות, יקרות של קווי קווי פגיעים, שרבים ממקומות כאלה מעולם לא יבנו מעולם מחוץ לערים מרכזיות.

ההקבלה באנרגיה היא הפעלת מבנים, חוות, יישובים לא פורמליים ונקודות צורך אחרות עם פאנלים סולאריים ניידים וטחנות רוח קטנות, אותם ניתן להתקין כמעט בכל מקום ללא צורך בקווי חשמל למרחקים ארוכים. גם זה קורה כבר בכל העולם המתפתח.

עם זאת, בעולם המפותח, ככל הנראה המעבר לחמישים מתמשכים ייקח זמן רב משמעותית.

באזורים אלה, לא רק ציוד, אלא גם מומחיות, חינוך, מימון, משפטים, אורח חיים ומערכות סוציו-תרבותיות אחרות תומכות ונשענות על תשתיות אנרגיה מבוססות מאובנים. גם אלה חייבים להסתגל לשינוי.

חלקם - בעיקר תעשיות הפחם, הנפט והגז הטבעי - עומדים להפסיד הרבה במעבר כזה. התחייבויות היסטוריות אלה מייצרות התנגדות פוליטית נחושה, כפי שאנו רואים בארצות הברית כיום.

בעיות קשות, כולל תחרות מדלקים מאובנים

תשתיות אנרגיה כמובן אינן האתגר היחיד. אכן, פליטת גזים כרוכה בקשיים טכניים אדירים.

בידוד מבנים ישנים, שיפור צריכת הדלק והתקנת ציוד חשמלי יעיל יותר הם ללא ספק הדרכים החסכוניות ביותר להפחתת עקבות פחמן, אך אלה אינם מצליחים לרגש אנשים ולא ניתן להתהדר בהם בקלות.

נכון לעכשיו ובעתיד הנראה לעין, אף מקור אנרגיה לא יכול להיות "אפס פחמן" באמת, מכיוון שמכשירים המונעים באמצעות דלק מאובנים משמשים לכריית חומרי גלם ולהובלת מוצרים מוגמרים, כולל מערכות חשמל מתחדשות כמו פאנלים סולאריים או טורבינות רוח.

חשמל הוא סוג של אנרגיה גמישה להפליא, אך אחסונו נותר כמונע; של היום טכנולוגיות הסוללה הטובות ביותר דורשים ליתיום, יסוד נדיר יחסית. ולמרות מחקר אינטנסיבי, הסוללות נשארות יקרות, כבדות ואיטיות לטעינה.

אדמות נדירות - אלמנטים נדירים ביותר שנמצאים במקומות ספורים בלבד - הם כרגע קריטיים לטורבינות רוח וטכנולוגיות מתחדשות אחרות, ויוצרים דאגות לגיטימיות לגבי אספקה ​​עתידית.

לבסוף, בנסיבות רבות, שריפת נפט, פחם וגז טבעי תישאר האמצעי הקל והפחות יקר לספק חשמל.

לדוגמה, מצבי תובלה גדולים כמו משלוח טרנס יבשתי, נסיעות אוויריות והובלות למרחקים ארוכים נותרו קשה מאוד להמרה למקורות כוח מתחדשים. דלקים ביולוגיים מציעים אפשרות אחת להפחתת טביעת הרגל הפחמית של מערכות תחבורה אלה, אך צמחים רבים הגדלים כזרמי דלק ביולוגי מתחרים בגידולי מזון ו / או באדמות בר.

עם זאת, נראה כי היעד הסופי של אספקת כל צרכי האנרגיה בעולם ממקורות מתחדשים הוא אפשרי באופן עקרוני. א המחקר האחרון שנערך לאחרונה מצא שאפשר היה לספק את הצרכים הללו רק עם רוח, מים וסולארי, במחירים צרכניים שאינם גבוהים ממערכות האנרגיה הנוכחיות.

תשתיות כמחויבות חברתית

היכן כל זה משאיר אותנו לקראת הפריס?

אי אפשר להשיג decarbonization מואץ על ידי חדשנות טכנית בלבד, מכיוון שתשתיות אינן רק מערכות טכנולוגיות. הם מייצגים קורים מורכבים של חיזוק הדדי של התחייבויות כספיות, חברתיות ופוליטיות, כאשר לכל אחד מהם היסטוריה ארוכה ומגנים מבושרים. מסיבה זו, שינוי גדול ידרוש שינויים תרבותיים משמעותיים ומאבק פוליטי.

בצד התרבותי, סיסמא אחת שעשויה לעורר שינוי מואץ עשויה להיות "דמוקרטיה אנרגטית"הרעיון שאנשים יכולים וצריכים לייצר את האנרגיה שלהם בעצמם, על סולמות קטנים, גם בבית וגם במקומות אחרים.

טכניקות בנייה חדשות והעלות הנמוכה של לוחות סולאריים הביאו בתים "נטו-אפסיים" (המייצרים אנרגיה רבה ככל שתושביהם צורכים) בהישג ידם הכספי של אנשים רגילים. אלה הם אחד המרכיבים השאפתניים של גרמניה מהפכת האנרגיה, או המדינה מעבר אנרגיה הרחק מדלקים מאובנים.

בהיסטוריה של התשתיות, שלב ההמראה האיץ לעתים קרובות כאשר טכנולוגיות חדשות עברו מהגדרות עסקיות וממשלתיות גדולות לאימוץ על ידי יחידים ועסקים קטנים יותר. כוח חשמלי בתחילת המאה ה- 20 והשימוש באינטרנט ב- 1990 הם מקרים.

בקווינסלנד, אוסטרליה, מעל 20% מהבתים מייצרים כיום חשמל משלהם. דוגמה זו מרמזת על האפשרות שכבר במקומות מסוימים הושגה "נקודת מפנה" לעבר נורמה חברתית חדשה של שמש על הגג. למעשה, א מחקר שנערך לאחרונה מצא כי האינדיקטור הטוב ביותר לשאלה אם בעל בית מסוים מוסיף פאנלים סולאריים לבית הוא האם שכן כבר היה ברשותם.

חתיכות של חידה

גישות מדיניות רבות ושונות יכולות לעזור, הן להפחתת הצריכה והן להגדלת חלקם של מתחדשים בתמהיל האנרגיה.

ניתן להתאים בהדרגה קודי בנייה כדי לדרוש שכל גג ייצור אנרגיה ו / או מחגר עד LEED תקני "בנייה ירוקה". מערכת הולכת וגוברת בהדרגה של מס פחמן או שווי שווי ומסחר (כבר קיימת בכמה מדינות) יעודד חדשנות תוך הפחתת צריכת הדלק המאובנים וקידום השימוש במתחדש.

לפחות בארצות הברית מחסלים את הרבים סובסידיות הזורמות כיום לדלקים מאובנים אולי יתברר כקל יותר מבחינה פוליטית מאשר מיסוי פחמן, ובכל זאת ישלח איתות מחיר דומה.

ממשלות אובמה תוכנית כוח נקייה להפחתת תפוקת הפחמן מתחנות הכוח הפחמיות מייצגת את הסוג הנכון של שינוי מדיניות. זה מתחיל בהדרגה כדי לתת לחברות כלי השירות זמן להתאים ולמערכת האחסון והפליטה של ​​פחמן שעדיין מופיעה זמן לפיתוח. ה- EPA מעריך כי התוכנית תניב יתרונות של שינויים באקלים בסכום של 20 מיליארד דולר, וכן יתרונות בריאותיים של $ 14- 34 $ מיליארד דולר, בעוד שהם עולים הרבה פחות.

מכיוון שגזי חממה מגיעים ממקורות רבים, כולל חקלאות, גידול בעלי חיים, מקררים וייעור יערות (אם נזכיר רק כמה), יש הרבה יותר פירוק הכלכלה העולמית מאשר הסבה למקורות אנרגיה מתחדשים.

מאמר זה התייחס רק לחתיכה אחת מאותה פאזל גדול מאוד, אך נקודת מבט תשתית עשויה לעזור לנו לחשוב גם על בעיות אלה.

היסטוריה של תשתיות אומרת לנו שחרור גזים לא יתרחש כמעט באותה מהירות שאנחנו עשויים לרצות. אבל זה גם מראה שיש דרכים להאיץ את השינוי, וכי יש רגעים של נקודת מפנה שבה הרבה יכול לקרות מהר מאוד.

יתכן שאנחנו על סף רגע כזה. עם התפתחות משא ומתן האקלים בפריס, חפש השראה בהתחייבויות הלאומיות הרבות לדחוף את התהליך הזה קדימה.

על המחבר

פול נ אדוארדס, פרופסור למידע והיסטוריה, אוניברסיטת מישיגן. הוא כותב ומלמד על תשתיות מידע. אדוארדס הוא המחבר של מכונה אדירה: דגמי מחשב, נתוני אקלים ופוליטיקה של התחממות כדור הארץ (MIT Press, 2010) והעולם הסגור: מחשבים ופוליטיקה של שיח באמריקה של המלחמה הקרה (MIT Press, 1996), ו- עורך משותף של שינוי האווירה: ידע מומחה וממשל סביבתי (MIT Press, 2001), כמו גם מאמרים רבים.

מאמר זה פורסם במקור ב שיחה. קרא את מאמר מקורי.

ספר קשור:

at InnerSelf Market ואמזון