Miljøet er den ene dårlige nyhed efter den anden. Stillehavet opvarmes med en hastighed hurtigere end noget andet set i de sidste 10,000 år, og vi kan have det varmeste Arktis i de sidste 120,000 år. Vi bliver bedt om at forberede os på flere og værre tørker, oversvømmelser, hedebølger og storme. Kystsamfund kan forsvinde fra stigende have, hele ø-nationer går under. Hvis det hele ikke var slemt nok, er der en global vin mangel.
Den lyse side er, at vi ikke bliver blændet af en ukendt fjende: Vores ubønhørlige afbrænding af fossile brændstoffer er den store ting, der skubber os mod kanten. Så det ville regne med, at en løsning for at få os ud af dette rod ville være ret indlysende.
Derfor er det dejligt, at der er folk som Mark Z. Jacobson, professor i civil- og miljøteknik ved Stanford University. Selvom det er én ting at sige, at vi ønsker at stoppe med at brænde fossile brændstoffer, fortæller Jacobson (og et team af forskere) os, hvordan man gør det.
Jacobson var for nylig på "David Letterman Show", hvor han proklamerede, at vi har nok vind og sol til at drive verden.
Har han ret? Kan vedvarende energi virkelig erstatte fossile brændstoffer? Hvis ja, er vi så villige til at gøre, hvad der er nødvendigt for at nå dertil? Lad os tage et kig på hans arbejde og nogle andre nye udviklinger.
En vedvarende verden
I 2009 Jacobson og Mark A. Delucchi, en forsker ved University of California, Davis Institute of Transportation Studies, udgav en forside historie in Scientific American skitserer en plan for at drive 100 procent af verdens energi (til alle formål) ved hjælp af vind-, vand- og solteknologier (WWS for stenografi). Deres liste over acceptable teknologier omfatter flere forskellige slags solenergi, on- og offshore vindmøller, geotermisk, tidevands- og vandkraft. Ingen atomvåben, ingen naturgas, ingen ethanol - kun de rigtige vedvarende energikilder.
"Vores plan kræver millioner af vindmøller, vandmaskiner og solcelleanlæg," skrev de. “Tallene er store, men omfanget er ikke en uoverstigelig hindring; samfundet har opnået massive transformationer før,” inklusive vores massive motorvejssystem og vores industrielle opstigning under Anden Verdenskrig.
Deres plan, som ville give energi til alt - transport, opvarmning/køling, elektricitet og industri - ville have 51 procent af energien fra vind, nærmere bestemt 3.8 millioner 5 megawatt vindmøller. Lyder det af meget? ”Det er interessant at bemærke, at verden producerer 73 millioner biler og lette lastbiler hvert år," de skriver. Desuden ville fodaftrykket af disse være mindre end størrelsen på Manhattan, og selvfølgelig ville de heller ikke alle være samlet i det samme område.
Den næste store strømkilde er solenergi - 40 procent kommer fra en kombination af 89,000 solcelleanlæg (som den slags, du monterer på taget af et hjem eller en virksomhed) og koncentrerede solcelleanlæg, som normalt bruger spejle til at koncentrere lyset og omdanne det til varme, og skabe elektricitet med dampturbiner. Tilføj 900 vandkraftværker, hvoraf 70 procent vi allerede har, og omkring 4 procent fra geotermisk energi og tidevandsenergi, og kloden er drevet af vedvarende energi!
Det er i hvert fald planen. Hvis dette virker for stort til at forstå, lad os se på statsniveau. Jacobson har arbejdet med forskerhold for at udvikle planer for New York og Californien, og han håber at lave en for hver stat i landet.
Californien plan sigter mod "al ny energi drevet med WWS inden 2020, 80-85 procent af eksisterende energi erstattet af 2030, og 100 procent erstattet af 2050."
De fandt ud af, at "elektrificering plus beskedne effektivitetsforanstaltninger ville reducere Californiens slutforbrugsenergibehov med 44 procent og stabilisere energipriserne, da WWS brændstofomkostninger er nul." Dette er en fælles opdagelse hos forskere, der dykker ned i at elektrificere energisystemer med vedvarende energi - vi ender med langt mere effektive systemer, så vi har brug for endnu mindre energi.
Et muligt scenarie, de opstiller for Californien, ser sådan ud:
- 25 procent fra landvind (22,900 5-MW møller)
- 10 procent fra havvind (7,233 5-MW vindmøller)
- 15 procent fra koncentrerede solcelleanlæg (1,080 100 MW-anlæg)
- 15 procent fra solcelleanlæg (1,820 50 MW-anlæg)
- 10 procent fra solcelleanlæg på tagterrassen (16.2 millioner 5 kW-systemer)
- 15 procent fra kommerciel/statslig tagterrasse PV (1.15 millioner 100-kW-systemer)
- 5 procent fra geotermiske anlæg (81 100-MW anlæg)
- 4 procent fra vandkraftværker (11 1,300 MW-værker, hvoraf 90 procent allerede har)
- 0.5 procent fra wave (4,360 0.75-MW enheder)
- 5 procent fra tidevand (2,960 1-MW turbiner)
Deres forskning viste, at dette vil skabe 856,000 20-årige byggejob og netto 137,000 permanente job. Andre fordele omfatter beskyttelse af vandforsyningen mod farligt spild, rensning af luftforurening (herunder forebyggelse af tusindvis af for tidlige årlige dødsfald) og reduktion af drivhusgasemissioner.
Når det kommer til New York, er den største forskel fra Californien lidt mindre koncentreret sol og meget mere havvind. Dette er deres New York plan:
- 10 procent landvind (4020 5-MW møller)
- 40 procent havvind (12,700 5-MW turbiner)
- 10 procent koncentreret solenergi (387 100-MW anlæg)
- 10 procent solcelleanlæg (828 50 MW-anlæg)
- 6 procent bolig tagterrasse PV (5 millioner 5-kW systemer)
- 12 procent kommerciel/offentlig tagterrasse PV (500,000 100-kW-systemer)
- 5 procent geotermisk (36 100-MW anlæg)
- 0.5 procent bølge (1910 0.75 MW enheder)
- 1 procent tidevand (2600 1-MW turbiner)
- 5.5 procent vandkraft (6.6 1300-MW anlæg, hvoraf 89 procent findes)
Nu hvor vi har tallene, må vi spørge: er det virkelig muligt?
Overkommelige forhindringer?
Mark Jacobson og virksomheden mener, at deres arbejde er teknisk set muligt, men ikke uden betydelige udfordringer (mere om det nedenfor). Det inkluderer ikke de sociale og politiske forhindringer, der er sat ret højt. Lige nu ligner det et umuligt spring. Men det afviser ikke vigtigheden af Jacobsons vision. Vi når måske ikke hans mål, men han har peget os i den rigtige retning.
Det har også Vasilis Fthenakis, seniorforsker og adjungeret professor ved Columbia University, som udviklede en plan, der anvender solenergi til at drive 69 procent af landets elektricitet og 35 procent af al vores energibehov inden 2050, hvor 90 procent af al energi i USA kommer fra solenergi pr. slutningen af århundredet.
"I modsætning til Jacobson-planen koncentrerer Fthenakis og hans kolleger sig om at bygge et stort antal fotovoltaiske og termoelektriske solkraftværker i de mest solrige dele af USA - primært det sydvestlige - og bruge højspændingsjævnstrømstransmission til at forbinde disse strømme. kilder med resten af landet,” forklarer Lakis Polycarpou for Columbia University's Earth Institute.
Jacobson læner sig mere op af vind, mens Fthenakis lægger mere materiel i solenergi. Men begge dele vil kræve råmaterialer at bygge, og det kan være problematisk. Alle disse vindmøller og solpaneler starter fra materialer, der skal graves op af jorden i nogens baghave. Vi kunne bytte vores afhængighed af olie fra Mellemøsten for rå jordmetaller fra Kina, lithium fra Bolivia eller kobber fra Congo.
"Mennesket står over for en ond cirkel: et skift til vedvarende energi vil erstatte en ikke-vedvarende ressource (fossilt brændsel) med en anden (metaller og mineraler)" skrev forskere Olivier Vida, Bruno Goffe og Nicholas Arndt i Natur GeoScience. ”Potentiel fremtidig knaphed er ikke begrænset til de knappe højteknologiske metaller, der har fået stor opmærksomhed. Efterspørgslen efter uædle metaller som jern, kobber og aluminium samt industrielle mineraler vil også stige."
Det betyder ikke, skriver de, at det at forfølge vedvarende energi bør opgives; simpelthen at vi har brug for en omfattende strategi på vores vej frem.
En god ting ved en investering i vedvarende infrastruktur er, at selvom det kan tage mange år at bygge (og mange materialer), vil det også holde i årtier. Vi behøver ikke at blive ved med at fodre stål ind i en vindmølle, der allerede er i drift, i modsætning til de sultne udyr af fossile brændstoffer, som uendeligt fortærer kul, olie og gas.
Hvis vi antager, at vi kommer forbi den første forhindring af materialer, hvad med nogle af vedvarende energikilders andre udfordringer? Den mest opkrævede er intermittens - solen skinner ikke, eller vinden blæser ikke, når du har mest brug for energien. Hvad så?
"Ved at kombinere vind og sol og bruge vandkraft til at udfylde hullerne" kan det gøres, fortalte Jacobson AlterNet. "Vi fandt for Californien, at du kan gøre dette ret ligetil, vind og sol er meget komplementære: Hvis vinden ikke blæser i løbet af dagen, skinner solen ofte og omvendt. Hvis du har nok vand på nettet, som du gør på vestkysten, så kan du udfylde hullerne. Du kan også bruge koncentreret solenergi."
Og så er der beliggenhed; hvad hvis vinden blæser eller solen skinner mest de steder, hvor du har mindst brug for energien. "Transmission er teknisk set slet ikke en barriere," sagde Jacobson. "Måske er du nødt til at foretage en omlægning, folk bryder sig generelt ikke om at tilføje transmissionsledninger. Men du kan drage fordel af en masse eksisterende linjer, øge kapaciteten på dem, det ville mindske problemet med at skulle sætte nye linjer ind.”
Noget af dette er allerede i gang. Et projekt, der installerer 3,600 miles af nye transmissionsledninger er ved at være færdig i Texas, der ville forbinde statens blæsende vestlige region med høje befolkningscentre i resten af staten. Bæredygtig forretning rapporteret at det ville øge statens kapacitet til vindenergi med 50 pct.
En anden projekt der foreslås at begynde byggeriet næste år, ville være i stand til at sende energi fra blæsende Wyoming, 725 miles til Las Vegas, Nevada.
For at få mest muligt ud af transmissionsprocessen, kan du bruge HDVC, højspændingsjævnstrøm, en stor del af Fthenakis’ solcelleplaner. I modsætning til den vekselstrøm, vi bruger i øjeblikket, transmitterer HDVC elektricitet med mindre tab over lange afstande.
Det andet store problem er omkostningerne. "Hvis du ser historisk på alle de fossile brændstoffer, bliver de bare ved med at stige og stige," sagde Jacobson. »Mens omkostningerne til vind og sol for det meste falder. For eksempel er omkostningerne ved at installere vind i de seneste fire år faldet med 50 procent. Solpriserne i det sidste år faldt bare med yderligere 6 til 14 procent, de har gradvist været faldende."
Fossile brændstoffer kan dog blive ved med at blive dyrere. Vi borer titusindvis af fod dybt. Vi kører miles lodret og derefter vandret efter gas og olie. Hvis du kunne se på den teknologi, der bruges i dag til at udføre højvolumen horisontal frakturering af skifergas og tæt olie, er det ret komplicerede ting. Vi sætter ikke bare et halm i jorden længere. Jo sværere disse ting er at få, jo mere energi bruger vi på at gøre det. Det er ikke bare dyrere; vi bruger også mere energi til udvinding end i årtier tidligere.
Så er der det åbenlyse punkt, som vi ikke ser ud til at være villige til at tage fat på. Afbrænding af fossile brændstoffer er det, der driver klimaforandringerne – men alligevel giver vi industrien fri adgang til eksternaliteterne. En historie i Natur sætte prisen på netop påvirkningerne af frigivelsen af metan fra et smeltende Arktis til $ 60 billioner. Det er kun toppen af isbjerget. Naturkatastrofer i USA alene sidste år samlede sig $ 110 milliarder. Hvis hyppigheden og sværhedsgraden af ekstremt vejr fortsætter med at stige som forudsagt, kan det tal blive en hel del større.
Gode nyheder for vedvarende energi
Uanset hvilke konkrete planer forskerne har skitseret, er der grund til at være optimistisk med hensyn til fremtiden for vedvarende energi
I august Energiministeriet annoncerede at vind i 2012 var den største kilde til ny elektricitet i landet, og det var dobbelt så meget vindkraft året før. "Landets kumulative installerede vindenergikapacitet er steget mere end 22 gange siden 2000," udtalte afdelingen. Og det er ikke kun strøm, det er også job - næsten tre fjerdedele af alt mølleudstyr i landet er fremstillet hjemme.
Det er ikke alt. "Prisen på vind under langsigtede elkøbskontrakter, der blev underskrevet i 2011 og 2012, var i gennemsnit 4 cents pr. kilowatttime, hvilket gør vind konkurrencedygtig med en række engrospriser på elektricitet set i 2012," siger energiministeriet rapporter.
Potentialet for havvind i USA er enormt, men det er endnu ikke blevet en realitet. Det kan snart ændre sig, som der er nu 11 projekter i avancerede stadier - en i De Store Søer, to ud for Texas' Golfkyst og resten i Atlanterhavet fra Virginia nord til Massachusetts.
Desværre kan vindens enorme gevinster blive dæmpet næste år, hvis produktionsskattefradraget, der hjælper udviklingen af vindenergi, får lov til at udløbe i slutningen af december. Ligeledes står solcelleindustrien over for en føderal skattefradrag, der udløber i slutningen af 2016, hvilket kan bremse den enorme vækst i det område. Lige nu er solen varm. Solar Energies Industry Association indberettes, at der installeres et nyt solcelleanlæg i USA hvert fjerde minut, og at prisen på et solcelleanlæg er faldet 50 procent siden 2010. Selvom mængden af energi, der kommer fra solenergi, der bruges af kraftværker, kun er 1 procent, er det sandsynligt, at ændre sig med større anlæg, der kommer i drift i de næste par år.
De fleste mennesker i vedvarende energiindustrien ser disse skattefradrag som medvirkende til at udjævne vilkårene med fossile brændstoffer, som på trods af at være en af de mest profitable industrier i verden stadig ser enorme subsidier. EN indberette udgivet i år af Den Internationale Valutafond fandt ud af, at globale subsidier før skat til fossilindustrien ramte 480 milliarder dollars i 2011 (subventioner efter skat er næsten 2 billioner dollars).
En optimistisk vurdering af solenergiens fremtid ved Deutsche Bank forudsiger, at solcellemarkedet globalt vil være fuldstændig bæredygtigt og ikke have behov for subsidier om kun to år. Land for land vil tingene naturligvis være forskellige.
Den største forhindring
Jacobson sagde for nylig om "David Letterman Show," "Der er ingen teknologisk eller økonomisk begrænsning for at løse disse problemer; det er primært et socialt og politisk spørgsmål."
Det er ikke små problemer. Vi har en kongres, der ikke engang kan blive enige om, hvordan man binder sine egne snørebånd, endsige hvordan man løser den største trussel, som menneskeheden står over for. Konservative har ført en krig mod vedvarende energi, der søger at rulle statens krav til vedvarende energi tilbage, men de har ikke altid haft succes. Da flere røde stater som Texas nyder godt af vindenergi, kan det meget vel være en tabende strategi for dem (som det var for ærkeklimabenægteren Ken Cuccinelli, der netop tabte kapløbet om at blive Virginias næste guvernør).
Washington Post offentliggjort resultaterne af en ny Pew poll der fandt, at kun Tea Partiers stadig klamrer sig til anti-videnskabelige synspunkter om klimaændringer; 25 procent af Tea Party-republikanerne tror på klimaændringer, sammenlignet med 61 procent af ikke-Tea Party-republikanerne og 84 procent af demokraterne.
På trods af en afvigende (endnu vokal) konservativ udkant, er vi langsomt på vej i den rigtige retning. Tid er essensen. Kan ændringen ske hurtigt nok?
"Jeg tror, at i nogle sektorer vil det naturligvis udvikle sig meget hurtigt som elbiler, fordi de er så effektive," sagde Jacobson. »I andre sektorer, hvis vi ikke presser hurtigere, så vil de bare ændre sig rigtig beskedent eller ikke hurtigt nok. Jeg er ret optimistisk, at når folk først forstår, hvad der foregår med problemerne, hvad angår klima, forurening, energisikkerhed, og når de først forstår, at der er tekniske løsninger tilgængelige, og den økonomiske løsning er tilgængelig, vil de galvanisere omkring disse løsninger."
Al fingerpegningen kan ikke kun være rettet mod vores folkevalgte - der skal være bred offentlig opbakning. Vedvarende projekter bør stadig være underlagt miljøvurdering, men bortset fra det, er det ikke længere acceptabelt at sige, at vindmøller eller solpaneler er for grimme at se på, især af folk, der får elektricitet fra kul, olie og gas, men alligevel ikke deler noget af byrden af dets udvinding eller afbrænding.
Når vi taler om at drive vores fremtid med vedvarende energi, er vi nødt til at forstå, at vi stadig taler om påvirkninger - men vi er nødt til at veje dem op imod virkningerne af at fortsætte med at drive vores verden med stadig mere ekstreme metoder til udvinding af fossilt brændstof.
Dette er ikke blot et spørgsmål om at ændre, hvordan vi får energi. Det betyder at flytte magtdynamikken i dette land (og i hele verden) og bogstaveligt talt at lægge magten tilbage i hænderne på individuelle mennesker og samfund.
På dette tidspunkt ser Mark Jacobsons optimistiske mål om 100 procent vedvarende energi i 2030 eller endda 2050 ud af rækkevidde. Men hvad nu hvis vi sigtede efter 50 procent til at begynde med og fokuserede vores økonomi på modstandskraft i stedet for endeløs vækst? Højrefløjen kan måske sparke og skrige, men jeg tvivler på, at verden ville komme til en ende. Hvis vi bliver ved med at afbrænde fossile brændstoffer, er vores skæbne dog sandsynligvis ikke særlig behagelig.
Tara Lohan, seniorredaktør på AlterNet, har netop lanceret det nye projekt Rammer hjem, kronikerer ekstrem energiudvinding. Hun er redaktør af to bøger om den globale vandkrise, herunder senest, Vand betyder noget: Hvorfor vi er nødt til at handle nu for at spare på vores mest kritiske ressource. Følg hende på Twitter @TaraLohan.
ZNetwork finansieres udelukkende gennem sine læseres generøsitet.
Doner