چقدر سریع می توانیم سیستم انرژی کم کربن را تغییر دهیم؟ مزرعه خورشیدی 32 مگاوات در لانگ آیلند، نیویورک، یک گام در حال حرکت به زیرساخت انرژی کم کربن است. brookhavenlab / flickr، CC BY-NC

هر راه حل درازمدت، نیاز به "کاهش انرژی" در اقتصاد جهانی انرژی دارد - یعنی انتقال به منابع انرژی که از سوخت فسیلی کم یا بدون استفاده استفاده می کنند.

چگونه این اتفاق می افتد، و چه می توانیم برای سرعت بخشیدن به این تغییر اقدام کنیم؟

نگاهی به تاریخچه زیربناهای دیگر ارائه می دهد برخی از سرنخ ها.

Infrastructures انرژی

Decarbonization یک مشکل زیرساخت است، یکی از بزرگترین بشریت تا به حال مواجه شده است. این نه تنها شامل تولید انرژی است، اما همچنین حمل و نقل، نور، حرارت، خنک کننده، پخت و پز و سایر سیستم های عمومی و خدمات است. زیرساخت های سوخت فسیلی جهانی نه تنها شامل حلقه چاه نفت و گاز، معادن زغال سنگ عظیم که تانکرهای نفت، خطوط لوله و پالایشگاه ها، بلکه میلیون ها خودرو، ایستگاه های گاز، تانکر، انبارهای ذخیره سازی، نیروگاه های برق، قطار زغال سنگ، سیستم های گرمایشی، بخاری و کوره.


گرافیک اشتراک درونی


ارزش کل این زیرساخت است در دستور آمریکا 10 تریلیون $، یا تقریبا دو سوم از تولید ناخالص داخلی ایالات متحده. هیچ چیز بزرگ و گران قیمت در یک سال یا حتی چند سال جایگزین نمی شود. ده ها سال طول خواهد کشید.

با این حال، اخبار خوبی وجود دارد، در مورد این که تمام زیرساخت ها در نهایت از بین می روند. الف مطالعه 2010 پرسید: اگر زیرساخت انرژی فعلی به سادگی اجازه زندگی زندگی مفید خود را داشته باشد، بدون اینکه جایگزین شود؟

پاسخ تعجب آور: اگر هر نیروگاه با سوخت زغال سنگ فرسوده برای انرژی خورشیدی، باد و یا آبی، و هر خودرو های گاز سوز مرده جایگزین با یک برق غیره رد و بدل شد، و، ما ممکن است فقط در اقامت ما مرزهای سیاره ای.

بر اساس این مطالعه، با استفاده از زیرساخت های موجود تا زمانی که از هم می پاشد به ما گذشته گرم شدن کره زمین درجه سانتیگراد 2 که بسیاری از دانشمندان به عنوان حد بالایی از تغییرات آب و هوایی قابل قبول را ببینید فشار نیست.

مشکل، البته، این است که ما این کار را انجام نمی شود. در عوض، ما جایگزینی سیستم های فرسوده با بیش از همان، در حالی که حفاری، معدن و ساختمان و حتی بیشتر. اما که می تواند تغییر کند.

Take-off برای ساختن: یک جدول زمانی 30-100

مورخان زیرساخت ها مثل خود من یک الگوی معمولی را مشاهده می کنم. یک فاز نوآوری کندتر به دنبال مرحله ی "دور زدن" است که طی آن سیستم های فنی جدید به سرعت در حال ساخت و در سراسر منطقه به تصویب می رسد، تا زمانی که زیرساخت ها در "ساختن" تقویت شود.

این الگوی زمانی شگفت آور در همه نوع زیرساخت ها مشابه است. در ایالات متحده، مرحله شروع کانال ها، راه آهن، تلگراف، خطوط لوله نفت و راه های آسفالت شده 30-100 سالها طول کشید. برخاست مراحل رادیو، تلفن، تلویزیون و اینترنت در هر 30-50 سالها طول کشید.

تاریخ نشان می دهد که زیرساخت "برخاست" در تولید برق تجدید پذیر در حال حاضر آغاز و در حال حاضر به سرعت حرکت می کند، به ویژه هنگامی که و که در آن دولت به این هدف پشتیبانی می کنند.

نصب و راه اندازی انرژی خورشیدی و باد در حال حاضر در حال ظهور سریع تر از هر منبع برق دیگر، در حال رشد در نرخ سالانه در سراسر جهان از 50٪ و 18٪ از 2009-2014. این منابع می تواند در زیرساخت های موجود، پمپاژ برق را به شبکه های قدرت (کول هر چند تولید برق متناوب خود نیاز به مدیران برای تنظیم خود تکنیک های متعادل کننده بار). اما باد و انرژی خورشیدی همچنین می توانید قدرت ارائه "خارج از شبکه" به خانه های فردی، مزارع و مکان های از راه دور، به این منابع انعطاف پذیری منحصر به فرد.

 

بعضی از کشورها، به ویژه آلمان و چین، تعهدات عمده ای را در زمینه انرژی های تجدید پذیر ساخته اند.

آلمان در حال حاضر می شود بیش از 25٪ از برق خود را از انرژی های تجدید پذیر، کمک به کاهش کل تولید کربن توسط بیش از٪ 25 نسبت به 1990. چین در حال حاضر بیشتر برق خورشیدی را از هر کشور دیگری تولید می کند، با پایه نصب بیش از گیگاوات 30 و قصد دارد برای رسیدن به 43 گیگاوات در پایان سال جاری. در استرالیا بین 2010 و 2015، ظرفیت های خورشیدی فتوولتائیک رشد از مگاوات 130 به ژیویوات 4.7 - نرخ رشد سالانه از 96٪.

همراه با فن آوری های مکمل مانند اتومبیل های الکتریکی، روشنایی کارآمد LED، و حرارت دادن و خنک سازی زمین گرمایی، این انتقال می تواند ما را به ناپایداری کربن نزدیک کند.

آیا می توان زمان بندی زمان 30-100 برای توسعه زیرساخت را سرعت بخشید؟ بعضی از شاخص ها نشان می دهند که پاسخ ممکن است "بله" باشد.

اول، در مورد برق، فقط منابع قدرت نیاز به جایگزینی دارند؛ شبکه های برق - قطب ها، سیم ها و دیگر ابزارهایی که برق را حمل می کنند - باید به طور متفاوتی مدیریت شوند، اما از ابتدا بازسازی نمی شوند. دوم اینکه کشورهای کمتر توسعه یافته ممکن است از فن آوری های تجدید پذیر استفاده کنند تا تقریبا به طور کامل بر زیرساخت های بزرگتر شلیک کنند.

چیزهای مشابه در گذشته اخیر اتفاق افتاده است. از آنجا که 2000، به عنوان مثال، شبکه های تلفن همراه به بیشتر کشورهای جهان در حال توسعه رسیده اند - و به طور همزمان اجتناب از راه اندازي آهسته و پرهزینه خطوط تلفن همراه آسیب پذیر را که بسیاری از این مکان ها هرگز در خارج از شهر های بزرگ ایجاد نخواهند کرد.

موازی در انرژی، ساختمان ها، مزارع، شهرک های غیر رسمی و نقاط دیگر مورد نیاز با پانل های خورشیدی قابل حمل و مشکی های بادی کوچک است که می توان آنها را تقریبا بدون نیاز به خطوط برق متناوب نصب کرد. این نیز در حال حاضر در سراسر جهان در حال توسعه اتفاق می افتد.

در کشورهای توسعه یافته، با این حال، گذار به انرژی های تجدیدپذیر به احتمال زیاد، بطور قابل توجهی طولانی تر خواهد شد.

در این مناطق، نه تنها تجهیزات، بلکه تخصص، آموزش، مالی، قانون، شیوه زندگی و دیگر سیستم های اجتماعی فرهنگی هم پشتیبانی و متکی بر زیرساخت های انرژی بر پایه فسیلی است. این نیز باید با تغییر سازگار باشد.

بعضی - به ویژه صنایع سنگین، نفت و گاز طبیعی - در چنین شرایطی بسیار از دست می دهند. این تعهدات تاریخی مقاومت سیاسی مشخصی را ایجاد می کند، همانطور که امروز در ایالات متحده مشاهده می کنیم.

مشکلات سخت، از جمله رقابت از سوخت های فسیلی

البته، زیرساخت انرژی تنها چالش نیست. در واقع، کربن زدایی با مشکلات فنی فراوانی همراه است.

عایق ساختمان های قدیمی تر، بهبود اقتصاد سوخت، و نصب چرخ دنده های الکتریکی کارآمد تر به مراتب راه های ارزان تر برای کاهش ردپای کربناما اینها مردم را تحریک می کنند و نمی توانند به راحتی فراموش شوند.

در حال حاضر و برای آینده قابل پیش بینی، هیچ منبع انرژی نمی تواند واقعا "کربن صفر" باشد، چرا که دستگاه های سوخت فسیلی برای استخراج مواد خام و انتقال محصولات به پایان رسید، از جمله سیستم های انرژی تجدید پذیر مانند پنل های خورشیدی یا توربین های بادی استفاده می شود.

برق یک شکل زیبا و انعطاف پذیر انرژی است، اما ذخیره سازی آن یک معمای باقی مانده است؛ امروز بهترین فن آوری های باتری نیاز لیتیوم، یک عنصر نسبتا نادر است. و با وجود تحقیقات فشرده، باتری گران، سنگین، و آهسته به شارژ باقی مانده است.

زمین های نادر - عناصر بسیار نادر موجود در تنها چند مکان - در حال حاضر برای توربین های بادی و دیگر فن آوری های تجدید پذیر، ایجاد شده است نگرانی مشروع در مورد منابع آینده.

در نهایت، در بسیاری از موارد، سوختن نفت، ذغال سنگ و گاز طبیعی به عنوان ساده ترین و ارزان ترین وسیله برای تامین قدرت باقی خواهد ماند.

به عنوان مثال، حمل و نقل های عمده مانند حمل و نقل بین قاره ای، سفر هوایی و حمل و نقل از راه دور، بسیار دشوار است برای تبدیل به منابع انرژی تجدید پذیر. سوخت های زیستی یک امکان برای کاهش پدیده کربن این سیستم های حمل و نقل را ارائه می دهند، اما بسیاری از گیاهان به عنوان مواد اولیه زیستی با رقابت با محصولات غذایی و / یا سرزمین های وحشی رقابت می کنند.

با این حال، هدف نهایی ارائه تمام نیازهای انرژی جهان از منابع تجدیدپذیر، عملا امکان پذیر است. الف مطالعه مهم اخیر پیدا شده است که به آن نیاز دارد به راحتی می تواند با تنها باد، آب و انرژی خورشیدی برآورده شود، با قیمت های مصرف کننده بالاتر از سیستم های انرژی جاری است.

زیر ساختها به عنوان تعهدات اجتماعی

در کجای این همه ما در پاریس به سر میبریم؟

Decarbonization سریعا نمی تواند به واسطه ی نوآوری های تکنولوژیکی صرفا به دست آید، زیرا زیرساخت ها نه فقط سیستم های تکنولوژیکی هستند. آنها نشان دهنده یک شبکه پیچیده از تعهدات مالی، اجتماعی و سیاسی متقابل است که هر کدام با تاریخ های طولانی و مدافعان مدافع است. به همین دلیل، تغییر عمده نیاز به تغییرات فرهنگی و مبارزات سیاسی دارد.

در سمت فرهنگی، یک شعار که می تواند تغییرات سریع را القا کند، ممکن است "دموکراسی انرژی": این مفهوم که مردم می توانند و باید انرژی خود را در مقیاس های کوچک، در خانه و دیگر نقاط نیز تولید کنند.

تکنیک های ساخت و ساز جدید و کم هزینه پانل های خورشیدی، خانه های "خالص صفر" (که به اندازه مصرف انرژی ساکنانشان تولید می شود) را در دسترس مردم مالی عادی قرار داده اند. اینها جزء جاهطلبی آلمان هستند Energiewendeیا کشور انتقال انرژی به دور از سوخت های فسیلی.

در تاریخ زیرساخت ها، مرحله شروع به کار اغلب هنگامی که فن آوری های جدید از شرکت های بزرگ و تنظیمات دولتی برای تصویب توسط افراد و کسب و کارهای کوچک تر است، تسریع شده است. قدرت الکتریکی در اوایل قرن 20 و استفاده از اینترنت در 1990 ها مواردی هستند.

در کوئینزلند، استرالیا، بیش از 20٪ خانه ها اکنون برق خود را تولید می کنند. این مثال نشان می دهد که احتمالا "نقطه اوج" به سوی یک عنصر اجتماعی جدید از منظومه شمسی که در پشت خورشید قرار دارد، در بعضی از نقاط دیده شده است. در واقع، یک مطالعه اخیر پیدا شده است که بهترین شاخص که آیا صاحب خانه داده اضافه می کند پانل های خورشیدی به یک خانه است که آیا یک همسایه در حال حاضر آنها بود.

قطعه از یک پازل

بسیاری از روش های سیاست متفاوت می تواند کمک کند، هر دو به کاهش مصرف و افزایش سهم انرژی های تجدیدپذیر در ترکیب انرژی.

کدهای ساختمان می تواند به تدریج تنظیم به نیاز است که هر پشت بام تولید انرژی، و / یا ratcheted تا LEED "ساختمان سبز" استانداردهای. یک مالیات کربن به تدریج افزایش یا سیستم سرمایه گذاری و معامله (در حال حاضر در محل در برخی از کشورها) نوآوری را افزایش می دهد در حالی که کاهش مصرف سوخت فسیلی و ترویج استفاده از انرژی های تجدید پذیر.

در ایالات متحده، حداقل، حذف بسیاری از یارانه که در حال حاضر به سوخت های فسیلی جریان ممکن است از لحاظ سیاسی به سادگی از مالیات بر کربن ثابت شود، با این حال یک سیگنال قیمت مشابهی را ارسال می کند.

دولت اوباما طرح قدرت تمیز برای کاهش تولید کربن از نیروگاه های زغال سنگ، نوع مناسب تغییر سیاست است. این امر به تدریج شروع می شود تا زمان کمتری برای شرکت های کمپرسور و سیستم های ذخیره سازی و نگهداری کربن هنوز ایجاد شود. EPA برآورد می کند که این طرح میلیارد دلاری برای تغییرات آب و هوایی و همچنین مزایای بهداشتی 20-$ 14 میلیارد دلاری، در حالی که بسیار کمتر هزینه می کند، تولید خواهد کرد.

از آنجا که گازهای گلخانه ای از بسیاری از منابع، از جمله کشاورزی، دامداری، مبرد و جنگل زدایی (به نام تنها چند) آمده است، خیلی بیشتر به تهی اقتصاد جهانی از تبدیل به منابع انرژی تجدید پذیر است.

این مقاله به آن پرداخته شده است تنها یک قطعه از این پازل بسیار بزرگ، اما چشم انداز زیرساخت ممکن است به ما کمک کند در مورد این مشکلات فکر می کنم به عنوان.

تاریخ انبارداری به ما می گوید که کربن زدگی نزول نمی کند تقریبا همانطور که ممکن است ما آن را دوست داشته باشیم. اما همچنین نشان می دهد که راه هایی برای تسریع تغییر وجود دارد و لحظات نقطه اوج وجود دارد که می تواند خیلی سریع اتفاق بیفتد.

ما ممکن است در آستانه چنین لحظه ای است. به عنوان مذاکرات آب و هوا پاریس توسعه، برای الهام در بسیاری از تعهدات ملی به فشار این روند رو به جلو نگاه کنید.

درباره نویسندهگفتگو

ادواردز پلپل نی ادواردز، استاد اطلاعات و تاریخ، دانشگاه میشیگان. او درباره زیرساخت های دانش و اطلاعات می نویسد و می آموزد. ادواردز نویسنده ی یک ماشین بزرگ است: مدل های کامپیوتری، اطلاعات آب و هوا و سیاست گرم شدن جهانی (MIT Press، 2010) و جهان بسته: کامپیوترها و سیاست گفتمان در جنگ سرد آمریکا (MIT Press، 1996) و سردبیر تغییر آلودگی: دانش کارشناس و مدیریت محیط زیست (MIT Press، 2001)، و نیز مقالات متعدد.

این مقاله در اصل در تاریخ منتشر شد گفتگو. دفعات بازدید: مقاله.


کتاب های مرتبط:

at InnerSelf Market و آمازون