I den här takten kommer det att ta nästan 400 år att omvandla energisystemet

Denis Doyle | Getty

För 15 år sedan beräknade Ken Caldeira, senior forskare vid Carnegie Institution, att världen skulle behöva lägga till cirka ett kärnkraftverks kapacitet för ren energi varje dag mellan 2000 och 2050 för att undvika katastrofala klimatförändringar. Nyligen gjorde han en snabb beräkning för att se hur vi har det.

Inte bra. Istället för de ungefär 1 100 megawatt kolfri energi per dag som sannolikt behövs för att förhindra att temperaturen stiger mer än 2 ˚C, som 2003 Vetenskap papper av Caldeira och hans kollegor, lägger vi till cirka 151 megawatt. Det räcker bara för att driva cirka 125 000 hem.

I den takten skulle en väsentlig omvandling av energisystemet ta, inte de kommande tre decennierna, utan nästan de kommande fyra århundradena. Under tiden skulle temperaturerna skjuta i höjden, smälta inlandsisar, sjunka städer och släppa lös förödande värmeböljor runt om i världen (se Året klimatförändringarna började snurra utom kontroll).

Caldeira betonar att andra faktorer sannolikt kommer att avsevärt förkorta den tidsramen (i synnerhet kommer elektrifiering av värmeproduktion, som står för mer än hälften av den globala energiförbrukningen, att avsevärt förändra efterfrågan). Men han säger att det är uppenbart att vi ser över energisystemet om en storleksordning för långsamt, vilket understryker en punkt som få verkligen uppskattar: Det är inte så att vi inte bygger ren energi tillräckligt snabbt för att möta utmaningen med klimatförändringar. Det är det - även efter årtionden av varningar , politiska debatter och kampanjer för ren energi – världen har knappt ens börjat konfrontera problemet.

FN:s organ för klimatförändringar hävdar att världen måste minska så mycket som 70 procent av utsläppen av växthusgaser till mitten av seklet för att ha någon chans att undvika 2 ˚C uppvärmning. Men koldioxidutsläppen har fortsatt att öka och tickade upp 2 procent förra året.

Så vad är stopp?

Bortom den irriterande kombinationen av ekonomiska, politiska och tekniska utmaningar är det grundläggande problemet med överväldigande skala. Det är en enorm mängd som behöver byggas, vilket kommer att suga upp en enorm mängd arbetskraft, pengar och material.

Till att börja med kommer den globala energiförbrukningen sannolikt att skjuta i höjden med omkring 30 procent under de närmaste decennierna när utvecklingsekonomierna expanderar. (Enbart Kina behöver lägga till motsvarigheten till hela USA:s kraftsektor till 2040, enligt International Energy Agency.) För att minska utsläppen tillräckligt snabbt och hålla jämna steg med tillväxten kommer världen att behöva utveckla 10 till 30 terawatt ren energikapacitet till 2050. På high end som skulle innebära att bygga motsvarande cirka 30 000 kärnkraftverk – eller att producera och installera 120 miljarder 250-watts solpaneler.

Det finns helt enkelt lite ekonomiska incitament för energiindustrin att bygga i den skalan och hastigheten samtidigt som den har tiotals biljoner dollar i sjunkna kostnader i det befintliga systemet.

Om du betalar en miljard dollar för en gigawatt kol kommer du inte att vara glad om du måste gå i pension om 10 år, säger Steven Davis, docent vid institutionen för geosystemvetenskap vid University of California, Irvine.

Det är någonstans mellan svårt och omöjligt att se hur något av det kommer att förändras tills det finns tillräckligt stark regeringspolitik eller tillräckligt stora tekniska genombrott för att åsidosätta ekonomin.

Ett kvantsprång

I slutet av februari satt jag på Daniel Schrags kontor på Harvard University Center for the Environment. Hans stora gula Chinook, Musse, lade sig bredvid mina fötter.

Schrag var en av president Barack Obamas främsta klimatrådgivare. Som en geolog som noggrant studerat klimatförändringar och uppvärmningsperioder i det gamla förflutna har han en speciell uppskattning för hur dramatiskt saker och ting kan förändras.

När han satt bredvid mig med sin bärbara dator öppnade han en Rapportera han hade nyligen varit medförfattare till att bedöma riskerna med klimatförändringar. Den belyser de många tekniska framsteg som kommer att krävas för att se över energisystemet, inklusive bättre kolavskiljning, biobränslen och lagring.

Relaterad berättelse

Relaterad berättelse

Studien noterar också att USA tillför cirka 10 gigawatt ny energiproduktionskapacitet per år. Det inkluderar alla typer, naturgas samt sol och vind. Men även i den takten skulle det ta mer än 100 år att bygga om det befintliga elnätet, för att inte tala om det långt större som krävs under de kommande decennierna.

Är det möjligt att accelerera med en faktor 20? han frågar. Ja, men jag tror inte att folk förstår vad det är, när det gäller stål och glas och cement.

Klimatobservatörer och kommentatorer har använt olika historiska paralleller för att illustrera uppgiftens omfattning, inklusive Manhattanprojektet och månuppdraget. Men för Schrag är analogin som verkligen talar om problemets dimensioner och brådska andra världskriget, då USA förstatligade delar av stål-, kol- och järnvägsindustrin. Regeringen tvingade biltillverkare att stoppa biltillverkningen för att få bort flygplan, tankar och jeepar.

Den goda nyheten här är att om du riktar en hel ekonomi mot en uppgift kan stora saker hända snabbt. Men hur inspirerar man till en krigsmentalitet i fredstid, när fienden är osynlig och rör sig i slow motion?

Det är ett kvantsprång från där vi är idag, säger Schrag.

Tidsfördröjningen

Det faktum att de riktigt förödande konsekvenserna av klimatförändringarna inte kommer på decennier komplicerar frågan på viktiga sätt. Även för människor som bryr sig om problemet i det abstrakta, rankas det inte högt bland deras omedelbara bekymmer. Som en konsekvens är de inte benägna att betala mycket, eller ändra sin livsstil, för att faktiskt ta itu med det. Under de senaste åren har amerikaner varit villiga att öka sin elräkning med ett medianbelopp på endast 5 USD i månaden även om det löste, inte lättade, den globala uppvärmningen, ned från 10 USD 15 år tidigare, enligt en serie undersökningar av MIT och Harvard.

Det är tänkbart att klimatförändringarna en dag kommer att förändra det tänkesättet när den ökande andelen skogsbränder, orkaner, torka, utrotning och havsnivåhöjning äntligen tvingar världen att ta itu med problemet.

Men det kommer att vara för sent. Koldioxid fungerar på en tidsfördröjning. Det tar cirka 10 år att uppnå sin fulla värmande effekt, och den stannar i atmosfären i tusentals år. Efter att vi har tippat in i farozonen minskar inte effekterna av att eliminera koldioxidutsläppen; det kan bara förhindra att de blir värre. Vilken nivå av klimatförändringar vi än tillåter att utvecklas är låst i årtusenden, såvida vi inte utvecklar teknologier för att ta bort växthusgaser från atmosfären i stor skala (eller pröva lyckan med geoteknik).

Detta betyder också att det sannolikt kommer att bli en enorm kompromiss mellan vad vi skulle behöva betala för att fixa energisystemet och vad det skulle kosta att hantera de resulterande katastroferna om vi inte gör det. Olika uppskattningar upptäcker att minskade utsläpp kommer att krympa den globala ekonomin med några procentenheter per år, men oförminskad uppvärmning kan minska världens BNP mer än 20 procent i slutet av århundradet, om inte mycket mer .

I pengarna

Det kanske mest avgörande steget för att påskynda energiutvecklingen är att anta en stark regeringspolitik. Många ekonomer tror att det mest kraftfulla verktyget skulle vara ett pris på kol, som införs genom antingen en direkt skatt eller ett cap-and-trade-program. När priset för att producera energi från fossila bränslen växer, skulle detta skapa större incitament att ersätta dessa anläggningar med ren energi (se Förslag om prissättning av koldioxid kommer under det nya året).

Om vi ​​ska göra några framsteg när det gäller växthusgaser måste vi antingen betala de implicita eller explicita kostnaderna för kol, säger Severin Borenstein, en energiekonom vid University of California, Berkeley.

Relaterad berättelse

Relaterad berättelse

Men det måste vara ett högt pris, mycket högre än de 15 dollar per ton det kostade att skaffa utsläppsrätter i Kaliforniens cap-and-trade-program sent förra året. Borenstein säger att en koldioxidavgift som närmar sig 40 dollar per ton bara blåser kol helt och hållet ur marknaden och börjar lägga mycket vind och sol i pengarna, åtminstone när du genomsnittskostnader under anläggningarnas livslängd.

Andra tycker att priset borde vara ännu högre. Men det är väldigt svårt att se hur någon skatt som ens närmar sig den siffran skulle kunna passera i USA, eller många andra nationer, när som helst snart.

Det andra stora politiska alternativet skulle vara tak som tvingar kraftverk och företag att hålla utsläppen av växthusgaser under en viss nivå, helst en som minskar med tiden. Detta regelbaserade tillvägagångssätt anses inte vara lika ekonomiskt effektivt som ett koldioxidpris, men det har fördelen av att vara mycket mer politiskt välsmakande. Amerikanska väljare hatar skatter men är helt bekväma med reglerna för luftföroreningar, säger Stephen Ansolabehere, professor i regering vid Harvard University.

Grundläggande tekniska begränsningar kommer också att öka kostnaderna och komplexiteten för att byta till ren energi. Våra snabbast växande kolfria källor, sol- och vindkraftsparker, levererar inte ström när solen inte skiner eller vinden inte blåser. Så eftersom de tillhandahåller en större del av nätets elektricitet, kommer vi också att behöva långdistansledningar som kan balansera ut toppar och dalar över stater, eller enorma mängder mycket dyr energilagring, eller bådadera (se Förlita sig på enbart förnybara energikällor. ökar kostnaden för översyn av energi).

Resultatet är att vi så småningom kommer att behöva komplettera vind och sol med många fler kärnreaktorer, fossilbränsleanläggningar med kolavskiljning och andra låga utsläppskällor, eller betala mycket mer att bygga ut ett mycket större system för överföring, lagring och förnybar produktion, säger Jesse Jenkins, forskare vid MIT Energy Initiative. I alla fall kommer vi sannolikt fortfarande att behöva betydande tekniska framsteg som driver ner kostnaderna.

Allt detta löser för övrigt bara utmaningen med att se över elsektorn, som för närvarande står för mindre än 20 procent av den totala energiförbrukningen. Det kommer att ge en mycket större del när vi elektrifierar saker som fordon och uppvärmning, vilket innebär att vi så småningom kommer att behöva utveckla ett elsystem flera gånger större än dagens.

Men det lämnar fortfarande de riktigt svåra delarna av det globala energisystemet att hantera, säger Davis från UC Irvine. Det inkluderar flyg, långväga transporter och cement- och stålindustrin, som producerar koldioxid i själva tillverkningsprocessen. För att rensa upp dessa enorma sektorer av ekonomin kommer vi att behöva bättre verktyg för avskiljning och lagring av koldioxid, såväl som billigare biobränslen eller energilagring, säger han.

Den här typen av stora tekniska landvinningar tenderar att kräva betydande och ihållande statligt stöd. Men precis som koldioxidskatter eller utsläppstak är en enorm ökning av federal forskning och utveckling högst osannolik i det nuvarande politiska klimatet.

Ge upp?

Så ska vi bara ge upp?

Det finns ingen magisk kula eller uppenbar väg här. Allt vi kan göra är att dra hårt i de spakar som verkar fungera bäst.

Intressegrupper för miljö och ren energi måste göra klimatförändringen högre prioritet, koppla den till praktiska frågor som medborgare och politiker bryr sig om, som ren luft, säkerhet och jobb. Investerare eller filantroper måste vara villiga att göra långsiktiga satsningar på energitekniker i ett tidigt skede. Forskare och teknologer måste fokusera sina ansträngningar på de mest välbehövliga verktygen. Och lagstiftare måste driva igenom policyändringar för att ge incitament, eller mandat, för energiföretag att förändras.

Den svåra verkligheten är dock att världen med stor sannolikhet inte kommer att kunna åstadkomma det som krävs vid mitten av seklet. Schrag säger att det redan är en dröm att hålla temperaturökningarna under 2 ˚C, och tillägger att vi kommer att ha turen att förhindra 4 ˚C uppvärmning detta århundrade.

Det betyder att vi sannolikt kommer att betala en mycket brant vägavgift i förlorade liv, lidande och miljöförstöring (se Hot and violent).

Men imperativet upphör inte om uppvärmningen tippar över 2 ˚C. Det gör det bara mer angeläget att göra allt vi kan för att begränsa de hotande hoten, begränsa skadan och övergå till ett hållbart system så snabbt som möjligt.

Om du missar 2050, säger Schrag, har du fortfarande 2060, 2070 och 2080.

Dölj