Uusiutuva verkko tarkoittaa enemmän sähköä ja enemmän siirtojohtoja. Russ Allison Loar / flickr, CC BY-NC-ND

Tärkein ratkaisu ilmastonmuutos on tunnettu - lopeta fossiilisten polttoaineiden polttaminen. Kuinka tehdä tämä on monimutkaisempaa, mutta energian mallinnusta tekevänä tutkijana minä ja muut näemme fossiilisten polttoaineiden tulevaisuuden ääriviivat: Me tehdä sähköä uusiutuvilla lähteillä ja sähköistää melkein kaikki.

Tämä tarkoittaa ajoneuvojen ja junien ajamista sähköllä, rakennusten lämmitystä sähköllä lämpöpumput, sähköistävä teollisiin sovelluksiin kuten terästuotanto ja uusiutuvan sähkön käyttö valmistukseen vety (samanlainen kuin maakaasu) muihin vaatimuksiin. Joten keskitytään sähköverkon virran tuottamiseen uusiutuvilla lähteillä.

On kuitenkin käyty keskustelua siitä, ovatko täysin uusiutuvat sähköjärjestelmät mahdollinen ja kuinka nopeasti siirtyminen voidaan tehdä. Väitän tässä, että toteutettavuus on selvä, joten vain siirtymäkysymys on merkityksellinen.

Tunnetut tekniikat

Tuulipuisto texasissa. Texas sai noin 15% sähköstä tuulen kautta 2017: ssä. Draxis / Flickr, CC BY-ND

Tutkimukseni keskittyy uusiutuvan energian taloustiede. Uusiutuvien sähköjärjestelmien toteutettavuuden osoittamiseksi ja kustannusten arvioimiseksi tutkijat käyttävät tietokonemalleja, jotka laskevat potentiaalisen tuotannon eri tekniikoista kussakin vaiheessa muuttuvien sääolosuhteiden perusteella. Malli paljastaa, millä sähkönlähteiden ja energian varastointijärjestelmien yhdistelmällä on alhaisimmat kustannukset ja joka vastaa aina kysyntää.

Monet tutkimukset osoittaa, että täysin uusiutuvat sähköverkot ovat toteutettavissa Yhdysvallat, Eurooppa, Australia ja muualla. Kollegani ja minä suoritimme äskettäin pienimuotoisen tutkimuksen Islannin saarivaltiosta Mauritius. Saaret ovat houkuttelevia paikkoja alkuperäisille uusiutuville siirtymille niiden pienen mittakaavan, suhteellisen yksinkertaisuuden ja tuontipolttoaineiden riippuvuuden vuoksi.

On olemassa useita tapoja tehdä uusiutuvaa sähköä: vesi-, tuuli-, aurinkosähkö, geoterminen ja biomassan eri muodot (kasviaineet) parantaa tehokkuutta käyttää vähemmän energiaa. Nämä ovat kypsiä tekniikoita, joiden kustannukset ovat tiedossa.

Muita mahdollisuuksia ovat aalto, vuorovesi ja aurinkoenergian keskittäminen, jossa heijastimet kohdistavat auringonsäteet energian tuottamiseen. Vaikka niitä voidaan käyttää tulevaisuudessa, tarve puuttua ilmastonmuutokseen on kiireellinen, ja mielestäni kypsät tekniikat riittävät.

Lausunnot ydinenergia aja vahvasti, mikä on toinen keskustelu. Mutta mallit osoittavat, että Yhdysvallat ei tarvitse ydinvoimaa fossiilisten polttoaineiden käytöstä poistamiseen.

Tulevaisuuden ristikko

Uusiutuvat energiajärjestelmät ovat sijaintikohtaisia: Paras järjestelmä riippuu paikan resursseista (onko se tuulinen?), Sen ajallisesta rakenteesta (kuinka usein se ei ole tuulinen?) Ja täydentävien lähteiden saatavuudesta (onko vesivoimaa varmuuskopiointia varten?). Tästä sijaintiherkkyydestä huolimatta erilaisissa paikoissa tehdyissä tutkimuksissa on saatu samanlaisia ​​tuloksia.

Uusiutuvien energialähteiden monimuotoisuus voi vähentää kustannuksia. Erityisesti aurinko ja tuuli ovat täydentävä jos aurinkoinen kausi ei ole tuulinen kausi; mallien mukaan molempien yhdistelmä on tyypillisesti halvempaa kuin kumpikin yksinään.

Useimmissa tekniikoissa suurempi mittakaava vähentää kustannuksia. Esimerkiksi Yhdysvalloissa suuret aurinkotilat voivat olla yli 1,000 kertaa suuremmat kuin asuinrakennuksen kattojärjestelmät ja noin puolet kustannuksista. Kustannusten minimoimiseksi rakennamme suuria järjestelmiä.

Suurten uusiutuvien energialähteiden, kuten tämän 550-megawatin aurinkovoimalan rakentaminen Mojaven autiomaahan Kaliforniassa, rakentaminen johtaa alhaisempiin tuotetun energian kustannuksiin. Yhdysvaltain sisäministeriö, CC BY-SA

Koska aurinko- ja tuuliolosuhteet vaihtelevat maiseman välillä, järjestelmä kustannukset laskevat tuotantoalueen kasvaessa, joten on oltava a vankka sähköverkko siirtää sähköä paikoista, joissa on tarjontaa, kysyntäpaikkoihin. Tarvitsemme myös enemmän sähköä sovelluksiin, kuten kuljetuksiin, joissa nykyään käytetään fossiilisia polttoaineita. Tämä tarkoittaa, että verkon tulee kasvaa.

Tutkimukset osoittavat, että muuttuvilla uusiutuvilla energialähteillä varustetun sähköverkon käyttö tulee mukaan lukien energian käyttämättä jättäminen tai tyhjennys toisinaan strategia, joka vähentää kustannuksia verrattuna aina ylimääräisen energian varastointiin.

Silti jonkinlainen muoto sähkön varastointi tarvitaan. Paristot toimivat hyvin lyhytaikaisten heilahtelujen tasoittamiseen, mutta energian varastointiin useiden tuntien tai päivien ajan, pumpattu vesivoimavarasto on halvempaa. Pumppuvesi käyttää verkkoon ylimääräistä energiaa veden pumppaamiseksi ylämäkeen, ja kun energiaa tarvitaan, vesi juoksee alaspäin tuottamaan energiaa turbiinissa. Yhdysvalloissa on joitain olemassa olevia esimerkkejä ja monia toteutettavissa olevia paikkoja. Verkon laajennuksen myötä varastointi voi sijaita etäisyydellä käyttäjistä.

Vesivoima- ja biomassavoimaa on saatavana pyynnöstä, joten niiden käyttö uusiutuvassa sähköverkossa vähentää energian varastointitarvetta ja vähentää kustannuksia. Molemmilla on ympäristövaikutuksia, jotka on hallittava.

US Energy Information Administration, CC BY

Vesivoima voi muuttaa paikallisia ekosysteemejä. Palaa biomassa vapauttaa hiilidioksidia, mutta tutkimukseni, jonka parissa työskentelin, osoittaa, että biomassan päästöt ovat palautuvia ja ovat selvästi hiiltä edullisempia kuin fossiilisten polttoaineiden päästöt. Kestävyys riippuu kriittisesti myös biomassakenttien ja metsien hoidosta; ihmisen kokemusta tästä ei ole ollut tähtitieteellistä.

Uusiutuvat energiajärjestelmät vaativat maata. Yhdysvaltain tutkimus osoittaa, että kaiken sähkön toimittaminen tuulen, veden ja aurinkoenergian tarvitsisi 0.42% maan pinta-alasta plus 1.6% maan pinta-alasta tuuliturbiinien välisessä tilassa. Biomassan energia vaatii paljon enemmän maata kuin tuulta tai aurinkoa, joten biomassan on oltava pieni osa uusiutuvan energian ratkaisusta.

Todelliset esteet ovat poliittisia ja kulttuurisia

Tulevaisuuden uusiutuva sähköverkko ja siihen liittyvä sähköistys saattavat olla vähentää energiakustannuksia. Mutta ilmastonmuutoksen pahimpien vaikutusten välttäminen tarkoittaa fossiilisten polttoaineiden lopettamista riippumatta siitä, säästääkö se rahaa. Uusiutuva siirtyminen on silti nopeampaa ja poliittisesti helpompaa, jos se on halvempaa.

In Mauritius, tutkimuksen mukaan uusiutuvan sähkön kustannukset ovat samanlaisia ​​kuin nykyiset kustannukset perustuen uusiutuvan energian nykyisiin pääomakustannuksiin. Jotkut tutkimukset toteavat myös, että tulevaisuuden uusiutuvan sähkön kustannukset ovat alhaisemmat kuin nykyiset fossiilisten polttoaineiden kustannukset, todennäköisessä tapauksessa, että kustannukset vähenevät, kun rakennamme enemmän uusiutuvan energian järjestelmiä ja parannamme sitä.

Ja siinä se, teknisestä näkökulmasta katsottuna. Uusiutuvien energialähteiden ja energian varastoinnin yhdistelmä - erityinen yhdistelmä riippuen paikallisista olosuhteista ja mieltymyksistä - voi toimittaa kaiken tarvittavan sähkön kohtuulliseen hintaan ja vähentää ilman pilaantumista käynnistykseen.

Mutta uusiutuville energialähteille siirtymiseen tarvitaan valtion politiikkaa. Ilmastomuutos on ulkoinen kustannus, jonka maksaa pikemminkin yhteiskunta kuin energiantuottajat, joten pelkästään markkinavoimat eivät tee muutosta. Sen lisäksi, että hinnoitellaan hiiltä (ehkä yleisölle palautetut osingot), hallitus voisi helpottaa tarvittavan infrastruktuurin rakentamista. Ja tarvitaan julkista tukea: Esimerkiksi siirtojohtojen julkinen hyväksyminen sähkön siirtämiseksi tuulisilta tasangoilta keskustaan ​​on uusi haaste kaikille uusiutuvalle verkolle.

Energiajärjestelmän muuttamissuunnitelman mukainen hanke tulee olemaan työpaikkojen luomiseksi - monia työpaikkoja - mikä on ehkä kansalaisille tärkein taloudellinen toimenpide.

Minun ja muiden tutkimus osoittaa, että täysin uusiutuvat sähköverkot ovat toteutettavissa nykytekniikalla nykyisin hinnoin; uusiutuvan sähkön käytön esteet ovat enemmän poliittisia ja kulttuurisia kuin teknisiä tai taloudellisia.

kirjailijasta

David Timmons, Kauppatieteiden tohtori, Massachusettsin yliopisto, Boston

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

Laskutus: Kaikkein kattavin suunnitelma, jota koskaan ehdotettiin maailmanlaajuisen lämpenemisen kääntämiseksi

Paul Hawken ja Tom Steyer
Laajasti levinneen pelon ja apatian edessä kansainvälinen tutkijoiden, ammattilaisten ja tutkijoiden koalitio on koonnut tarjoamaan joukon realistisia ja rohkeita ratkaisuja ilmastonmuutokseen. Tässä on kuvattu sata tekniikkaa ja käytäntöä - jotkut ovat hyvin tunnettuja; jotkut, joita et ole koskaan kuullut. Ne vaihtelevat puhtaasta energiasta tyttärien kouluttamiseen pienituloisissa maissa maankäytön käytäntöihin, jotka vetävät hiiltä pois ilmassa. Ratkaisut ovat olemassa, ovat taloudellisesti kannattavia ja yhteisöt kaikkialla maailmassa toteuttavat niitä taitavasti ja päättäväisesti. Saatavana Amazon

Ilmastoratkaisujen suunnittelu: Poliittinen opas vähähiiliseen energiaan

Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Koska ilmastonmuutoksen vaikutukset ovat jo kohdanneet, tarve vähentää maailmanlaajuisia kasvihuonekaasupäästöjä on kiireellistä. Se on pelottava haaste, mutta tekniikat ja strategiat sen täyttämiseksi ovat olemassa tänään. Pieni joukko energiapolitiikkoja, jotka on suunniteltu ja toteutettu hyvin, voivat viedä meidät polulle vähähiiliseen tulevaisuuteen. Energiajärjestelmät ovat suuria ja monimutkaisia, joten energiapolitiikan on oltava kohdennettua ja kustannustehokasta. Yksi koko sopiva lähestymistapa ei yksinkertaisesti saa aikaan työtä. Päättäjät tarvitsevat selkeän, kattavan resurssin, jossa hahmotellaan energiapolitiikat, joilla on suurin vaikutus ilmastotulevaisuuteen, ja kuvataan, miten nämä politiikat suunnitellaan hyvin. Saatavana Amazon

Tämä muuttaa kaikkea: kapitalismi vs. ilmasto

kirjoittanut Naomi Klein
In Tämä muuttaa kaiken Naomi Klein väittää, että ilmastonmuutos ei ole pelkästään toinen asia, joka on jätettävä verojen ja terveydenhuollon välillä. Se on hälytys, joka kutsuu meitä vahvistamaan taloudellisen järjestelmän, joka on jo meitä monin tavoin epäonnistumassa. Klein rakentaa huolellisesti tapaa, jolla kasvihuonekaasupäästömme vähentäminen on meidän tilaisuutemme vähentää samanaikaisesti eriarvoisuutta, kuvitella rikkoutuneita demokratiojamme uudelleen ja rakentaa taloutemme. Hän paljastaa ilmastonmuutoksen denierien ideologisen epätoivon, mahdollisten geoengineerien messiaaniset harhaluulot ja liian monien vihreiden aloitteiden traagisen defeatismin. Ja hän osoittaa täsmälleen, miksi markkinat eivät ole - eivätkä voi - korjata ilmastokriisiä, vaan pahentavat sen sijaan entistä äärimmäisempiä ja ekologisesti haitallisia uuttomenetelmiä, joihin liittyy riehuva katastrofi kapitalismi. Saatavana Amazon

Julkaisijasta:
Ostot Amazon-palvelussa kulkevat sinut tuodakseen InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ja ClimateImpactNews.com maksutta ja ilman mainostajia, jotka seuraavat seurantatapojasi. Vaikka napsautat linkkiä, mutta älä osta näitä valittuja tuotteita, kaikki muut, jotka ostat samassa Amazon-vierailussa, maksaa meille pienen palkkion. Sinulle ei aiheudu lisäkustannuksia, joten olkaa hyvä ja edistäkää työtä. Voit myös käytä tätä linkkiä käyttää Amazonia milloin tahansa, jotta voit auttaa tukemaan ponnisteluja.