どのようにして低炭素エネルギーシステムに移行することができますか?

どのようにして低炭素エネルギーシステムに移行することができますか? ニューヨーク州ロングアイランドにある32-megawattソーラーファームで、低炭素エネルギーインフラへの移行の一歩です。 ブルックヘブンラブ/フリッカー、CC BY-NC

いずれの長期的な解決策にも、世界のエネルギー経済を「脱炭素化」する必要があります。つまり、化石燃料をほとんどまたはまったく使用しない電源に移行することです。

どのくらい早くこのことが起こりうるのですか。そしてこの転換を加速するために何ができるでしょうか?

他のインフラストラクチャの歴史を見ると、いくつかの手掛かりが得られます。

エネルギーインフラ

脱炭素は最大1人類がこれまで直面している、インフラの問題です。 それだけでなく、エネルギー生産だけでなく、輸送、照明、暖房、冷房、調理およびその他の基本的なシステムとサービスを必要とします。 グローバルな化石燃料のインフラだけでなく、石油と天然ガス井戸、炭鉱、巨大な石油タンカー、パイプラインや製油所だけでなく、自動車の何百万、ガソリンスタンド、タンクローリー、貯蔵所、発電所、石炭列車、暖房システム、ストーブを含みそして、オーブン。

このインフラストラクチャ全体の合計価値は 米国の順序$ 10兆上米国の国内総生産(GDP)の3分の2近くを占めている。 その巨大で高価なものは、1年で、あるいは数年で置き換えられることはありません。 それは何十年もかかるだろう。

しかし、すべてのインフラストラクチャーが最終的に消耗しているという事実には、ある種の良いニュースがあります。 A 2010研究 尋ねられました:現在のエネルギーインフラストラクチャーが単に交換されることなく、有効寿命を過ごすことが許されていたらどうでしょうか?

驚くべき答え:すべての使い古された石炭火力発電所がそのように太陽光、風力や水力発電のために交換し、すべての死者ガソリン車を電気に交換、およびされた場合、私たちは私たちの内にとどまる可能性があります 惑星境界.

調査によると、それが崩壊してしまうまで、既存のインフラストラクチャを使用すると、多くの科学者が受け入れ可能な気候変動の上限として参照2度摂氏地球温暖化を過ぎて私たちをプッシュしないでしょう。

この問題は、もちろん、我々はまだこれを行っていないことです。 代わりに、我々は、掘削、鉱業、建物、さらに一方で、同じのより多くを着用アウトシステムを置き換えています。 しかし、それは変更することができます。

ビルドアウトへの離陸:30-100年のタイムライン

の歴史家 インフラ 私のように典型的なパターンを観察する。 イノベーション段階の遅れに続いて、インフラストラクチャーが「ビルドアウト」で安定するまで、新しい技術システムが迅速に構築され、全地域で採用される「離陸」段階が続きます。

この一時的なパターンは、あらゆる種類のインフラストラクチャにわたって驚くほど類似しています。 米国では、運河、鉄道、電信、石油パイプライン、舗装された道路の離陸フェーズ 持続した30-100年。 ラジオ、電話、テレビ、インターネット、それぞれの離陸段階 持続した30-50年.

特に、いつ、どこで政府がその目標をサポートするインフラストラクチャの歴史の再生可能電力生産の「オフを取る」ことを示唆しているが、すでに始まっており、現在は非常に迅速に移動します。

太陽光や風力発電設備は、現在の世界的な年率で成長し、他の電源よりも早く出現しています 50-18の2009%と2014%。 その間欠的な電力生産が自分を調整するために経営者が必要とするのにこれらのソースは、(電力網に電気をポンピング、既存のインフラストラクチャに便乗することができます 負荷分散技術)。 しかし、風力や太陽光はまた、これらのソースに独自の柔軟性を与え、「オフグリッド」は、個々の家庭、農場や遠隔地へ電力を供給することができます。

ドイツや中国をはじめとする一部の国々は、再生可能エネルギーへの主要なコミットメントを行っている。

ドイツは今取得します 再生可能エネルギーの電力の25%以上総炭素排出量の削減を支援する 25%を超えます 1990に比べて 中国はすでに他のどの国よりも多くの太陽光発電を行っており、30ギガワット以上の拠点を設置しており、 今年の終わりまでに43ギガワット。 2010と2015の間オーストラリアでは、太陽光発電容量が増加しました 130メガワットから4.7ギガワットまで - 96%の年間成長率。

電気自動車、効率的なLED照明、地熱加熱と冷却などの補完的な技術と組み合わせることで、この移行は私たちを炭素中性に近づけることができます。

インフラ整備のための30-100年のタイムラインを早めることができますか? いくつかの指標は、答えが「はい」であると示唆している。

まず、電力の場合、電源のみが交換が必要です。 送電網 - 電力を輸送する電柱、電線、その他の機器 - は、異なる方法で管理する必要がありますが、ゼロから再構築する必要はありません。 第二に、あまり先進国では再生可能技術を活用して、古いインフラストラクチャーをほぼ完全に "飛躍"させる可能性がある。

近年も同様のことが起こっています。 例えば、2000は発展途上国のほとんどに到達しており、同時に、大都市の外では決して建てられない、脆弱な固定電話の遅くて高価な敷設を避けました。

この並行したエネルギーは、建物、農場、非公式の居留地など、ポータブルソーラーパネルや小型風車で必要とされるあらゆる場所に電力を供給しており、長距離電力線を必要とせずにほぼどこにでも設置できます。 これも、途上国ですでに起こっています。

先進国では、しかし、再生可能エネルギーへの移行は、おそらくかなりの時間がかかります。

これらの地域では、機器だけでなく、専門知識、教育、財務、法律、ライフスタイルなどの社会文化システムも、化石燃料ベースのエネルギーインフラをサポートし、依存しています。 これらも変化に適応しなければなりません。

石炭、石油、天然ガスの巨大企業の中には、そのような変化の中で多くを失うものがあります。 これらの歴史的約束は、今日、米国で見られるように、決定された政治的抵抗を生む。

化石燃料からの競争を含めタフ問題、

エネルギーインフラストラクチャは、もちろん、唯一の課題ではありません。 確かに、脱炭素化は、技術的に非常に困難です。

、古い建物を絶縁燃費を改善し、より効率的な電気ギアをインストールすることがはるかにありま​​す カーボンフットプリントを削減する最も費用対効果の高い方法しかし、これらは人々を興奮させず、簡単には誇りを感じることができません。

現在、そして予見可能な将来においては、化石燃料を使用した機器が原材料の採掘や、ソーラーパネルや風力タービンなどの再生可能な電力システムを含む完成品の輸送に使用されているため、エネルギー源は真に「ゼロ炭素」にはなりません。

電気はエネルギーの素晴らしく柔軟な形ですが、それを格納することは謎のまま。 今日の 最高のバッテリー技術 リチウム、比較的まれな要素を必要とします。 そして、集中的な研究にもかかわらず、バッテリは、高価な重いし、再充電するのが遅いまま。

希土類(非常に希少な元素はほんのわずかな場所にあります)は、現在、風力タービンやその他の再生可能な技術に不可欠です。 将来の供給に対する正当な懸念.

最後に、多くの場合、石油、石炭、天然ガスを燃やすことは、最も簡単で最も安価な電力供給手段のままです。

たとえば、大陸横断輸送、航空輸送、長距離輸送などの主要輸送モードは、再生可能な電源に変換するのが非常に困難です。 バイオ燃料は、これらの輸送システムの炭素フットプリントを削減する可能性を提供しますが、バイオ燃料原料として成長する多くの植物は、食用作物および野生の土地と競合します。

それでも、世界のすべてのエネルギー需要を再生可能エネルギー源から提供する究極の目標は、原則的に実現可能と思われる。 A 主要な最近の研究 これらのニーズが容易に現在のエネルギーシステムよりも高くない消費者価格で、唯一​​の風、水と太陽の力で満たされることを見出しました。

社会的コミットメントとしてのインフラストラクチャー

どこがパリへの出発のどこに私たちを残していますか?

インフラストラクチャーは単に技術的なシステムではないため、技術革新だけでは脱炭素化を加速することはできません。 それぞれ長い歴史と擁護された擁護者を持つ、財政的、社会的、政治的なコミットメントを相互に補強する複雑なウェブを表しています。 このため、大きな変化には相当な文化的変化と政治的闘争が必要です。

文化的側面では、変化の加速を促す一つのスローガンは、エネルギー民主主義":人々が自分のエネルギーを小規模で、自宅で、そして他の場所でも作り出すことができ、そうするべきであるという考え。

新しい建設技術と低コストのソーラーパネルは、一般住民の経済的な範囲内で「ネットゼロ」住宅(住民の消費エネルギーを生み出す)をもたらしました。 これらは、ドイツの野心的な Energiewende、または国の エネルギー遷移 離れ化石燃料から。

インフラストラクチャの歴史では、新技術が大企業や政府の環境から個人や小規模企業に採用される際に、離陸フェーズが加速することがよくありました。 初期の20th世紀の電力と1990のインターネットの使用が重要なケースです。

オーストラリアのクイーンズランド州では、20%以上の家庭で自家発電が行われています。 この例は、屋上の太陽光の新しい社会的規範に向けた「転換点」がすでにいくつかの場所で達成されている可能性を示唆しています。 実際には、 最近の研究 与えられた住宅所有者が家にソーラーパネルを追加するかどうかの最良の指標は、隣人が既にそれらを持っていたかどうかであることがわかりました。

パズルのピース

多くの異なる政策アプローチは、両方の消費を低減し、エネルギーミックスにおける再生可能エネルギーのシェアを高めるために、助けることができます。

建築基準法は、徐々にすべての屋上には、エネルギーを生成することを必要とするように調整し、かつ/またはまでラチェットことができ LEED「グリーンビルディング」規格。 徐々に増加する炭素税またはキャップ・アンド・トレード制度(すでに実施済み) 一部の国では化石燃料の消費量を削減し、再生可能エネルギーの利用を促進すると同時に、革新に拍車をかけます。

米国では、少なくとも、 現在、化石燃料に流れる補助金 炭素に課税するよりも政治的に容易であると証明されるかもしれないが、同様の価格シグナルを送る。

オバマ政権の クリーンな電源プラン 石炭火力発電所からの炭素排出量を削減することは、適切な種類の政策変更を意味する。 それは、徐々に効用を発揮し、調整する時間とまだ生まれていない炭素捕捉と貯蔵システムの開発に時間を要する。 EPAは、この計画では、気候変動の便益に加えて、20- $ 14十億の健康上の利益が、コストを大幅に抑えながら$ 34億を生み出すと推定しています。

温室効果ガスは、(ほんの数名に)、農業、畜産、冷媒や森林伐採を含む多くのソースから来ているので、再生可能なエネルギー源に変換するよりも世界経済脱炭にもっとたくさんあり​​ます。

この記事では、その非常に大きなパズルの一つだけに対処していますが、インフラの視点は、私たちは同様にそれらの問題について考えるのを助けることができます。

インフラの歴史は、脱炭素化が我々が望むほど速くは起こらないことを私たちに伝えています。 しかし、それはまた、変化を加速する方法があること、そして、多くのことが非常に速く起こることができるような変化の瞬間があることを示しています。

私たちは、このような瞬間の危機にひんし上にあってもよいです。 パリの気候変動交渉が発展するように、前方にこのプロセスをプッシュする多くの国のコミットメントにインスピレーションを探してください。

著者について会話

エドワーズポールPaul N Edwards、ミシガン大学情報・歴史教授。 彼は知識と情報インフラについて書いて教えています。 エドワーズは、コンピュータモデル、気候データ、地球温暖化の政治(MIT Press、2010)、冷戦のアメリカ(MIT Press、1996)におけるコンピュータと談話の政治、大気の変容:専門家の知識と環境ガバナンス(MIT Press、2001)の共同編集者、および多数の記事。

この記事は、最初に公開された 会話。 読む 原著.


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