Quantumrun

Hægur dauði kolefnisorkutímabilsins | Framtíð orku P1

MYNDAGREINING: Quantumrun

Hægur dauði kolefnisorkutímabilsins | Framtíð orku P1

David Tal, útgefandi, framtíðarfræðingur
twitter
LinkedIn
@DavidTalWrites

Orka. Það er soldið mikið mál. Og samt er það eitthvað sem við hugsum sjaldan mikið um. Eins og internetið, þá ferðu bara í taugarnar á þér þegar þú missir aðgang að því.

En í raun og veru, hvort sem hún kemur í formi matar, hita, rafmagns eða hvers kyns af mörgum myndum hennar, þá er orka drifkrafturinn á bak við uppgang mannsins. Í hvert sinn sem mannkynið náði tökum á nýju orkuformi (eldur, kol, olía og bráðum sólarorka), hraðar framfarir og íbúafjöldi hækkar upp úr öllu valdi.

Trúirðu mér ekki? Við skulum skokka hratt í gegnum söguna.

Orka og uppgangur manna

Fyrstu menn voru veiðimenn og safnarar. Þeir mynduðu kolvetnaorkuna sem þeir þurftu til að lifa af með því að bæta veiðitækni sína, stækka til nýrra landsvæðis og síðar með því að ná tökum á notkun elds til að elda og melta betur veidd kjöt og safnað plöntur. Þessi lífsstíll gerði fyrstu mönnum kleift að stækka í kringum eina milljón íbúa um allan heim.

Seinna, um 7,000 f.Kr., lærðu menn að temja og planta fræ sem gerðu þeim kleift að rækta umfram kolvetni (orku). Og með því að geyma þessi kolvetni í dýrum (fæða hjörð á sumrin og borða þau á veturna) gat mannkynið framleitt næga orku til að binda enda á hirðingjalífið. Þetta gerði þeim kleift að einbeita sér að stærri hópum þorpa, bæja og borga; og að þróa byggingareiningar tækni og sameiginlegrar menningar. Á milli 7,000 f.Kr. til um 1700 e.Kr. jókst jarðarbúar í einn milljarð.

Á 1700. áratugnum sprakk notkun kola. Í Bretlandi neyddust Bretar til að vinna kol til orkunotkunar, vegna mikillar eyðingar skóga. Sem betur fer fyrir heimssöguna brunnu kol mun heitara en við, það hjálpaði ekki aðeins norðlægum þjóðum að lifa erfiða vetur heldur leyfðu þeim líka að stórauka málmmagnið sem þeir framleiddu, og síðast en ekki síst, kynda undir uppfinningu gufuvélarinnar. Íbúar jarðar jukust í tvo milljarða á milli 1700 og 1940.

Loksins gerðist olía (jarðolía). Þó að það hafi farið í notkun á takmörkuðum grundvelli um 1870 og stækkað á milli 1910-20 með fjöldaframleiðslu á Model T, tók það virkilega við eftir seinni heimstyrjöldina. Það var tilvalið flutningaeldsneyti sem gerði vöxt bíla innanlands og lækkaði kostnað við alþjóðaviðskipti. Jarðolíu var einnig breytt í ódýran áburð, illgresiseyðir og skordýraeitur sem að hluta til kom af stað Grænu byltingunni og dró úr hungri í heiminum. Vísindamenn notuðu það til að koma á nútíma lyfjaiðnaði og fundu upp úrval lyfja sem læknaðu marga banvæna sjúkdóma. Iðnaðarmenn notuðu það til að búa til úrval af nýjum plast- og fatavörum. Ó já, og þú getur brennt olíu fyrir rafmagn.

Í heildina táknaði olía dýrtíð ódýrrar orku sem gerði mannkyninu kleift að vaxa, byggja og fjármagna ýmsar nýjar atvinnugreinar og menningarframfarir. Og á milli 1940 og 2015 hefur íbúafjöldi jarðar sprungið í yfir sjö milljarða.

Orka í samhengi

Það sem þú varst að lesa var einfölduð útgáfa af um 10,000 ára mannkynssögu (velkomið), en vonandi eru skilaboðin sem ég er að reyna að koma á framfæri skýr: alltaf þegar við lærum að stjórna nýrri, ódýrari og ríkari heimild af orku, mannkynið vex tæknilega, efnahagslega, menningarlega og lýðfræðilega.

Í framhaldi af þessum hugsunarhætti þarf að spyrja spurningarinnar: Hvað gerist þegar mannkynið kemur inn í framtíðarheim fylltan af næstum frjálsri, takmarkalausri og hreinni endurnýjanlegri orku? Hvernig mun þessi heimur líta út? Hvernig mun það endurmóta hagkerfi okkar, menningu okkar, lífshætti okkar?

Þessi framtíð (aðeins tveir til þrír áratugir í burtu) er óumflýjanleg, en líka framtíð sem mannkynið hefur aldrei upplifað. Þessar spurningar og fleiri eru það sem þessi Future of Energy röð mun reyna að svara.

En áður en við getum kannað hvernig framtíð endurnýjanlegrar orku mun líta út, verðum við fyrst að skilja hvers vegna við erum að yfirgefa öld jarðefnaeldsneytis. Og hvaða betri leið til að gera það en með dæmi sem við þekkjum öll, orkugjafa sem er ódýr, nóg og afar óhrein: kol.

Kol: einkenni jarðefnaeldsneytisfíknar okkar

Það er ódýrt. Það er auðvelt að draga út, senda og brenna. Miðað við neyslustig í dag eru 109 ára sannað forði grafinn undir jörðinni. Stærstu innstæðurnar eru í stöðugum lýðræðisríkjum, unnar af áreiðanlegum fyrirtækjum með áratuga reynslu. Innviðir (virkjanir) eru þegar til staðar, sem flestir munu endast í nokkra áratugi til viðbótar áður en þarf að skipta út. Á svipinn hljómar kol eins og frábær kostur til að knýja heiminn okkar.

Hins vegar hefur það einn galli: það er það helvítis skítugur.

Kolaorkuver eru ein stærsta og óhreinasta uppspretta kolefnislosunar sem mengar andrúmsloftið okkar um þessar mundir. Þess vegna hefur kolanotkun dregist hægt saman í stórum hluta Norður-Ameríku og Evrópu - að byggja upp meiri kolaorkuframleiðslugetu er einfaldlega ekki í samræmi við markmið þróuðu ríkjanna um að draga úr loftslagsbreytingum.

Sem sagt, kol er enn meðal stærstu raforkugjafa fyrir Bandaríkin (20 prósent), Bretland (30 prósent), Kína (70 prósent), Indland (53 prósent) og margar aðrar þjóðir. Jafnvel þótt við skiptum algjörlega yfir í endurnýjanlega orku, gæti það tekið áratugi að skipta út þeirri sneið af orkuböku sem kolin táknar nú. Það er líka ástæðan fyrir því að þróunarlöndin eru svo treg til að stöðva kolanotkun sína (sérstaklega Kína og Indland), þar sem það myndi líklega þýða að bremsa á hagkerfi þeirra og kasta hundruðum milljóna aftur í fátækt.

Þannig að í stað þess að loka núverandi kolaverum eru margar ríkisstjórnir að gera tilraunir með að gera þær hreinni. Þetta felur í sér margs konar tilraunatækni sem snýst um hugmyndina um fanga og geymslu kolefnis (CCS): brenna kolum og hreinsa gasið af óhreinum kolefnislosun áður en það berst í andrúmsloftið.

Hægur dauði jarðefnaeldsneytis

Hér er gripurinn: að setja upp CCS tækni í núverandi kolaverksmiðjur getur kostað allt að hálfan milljarð dollara fyrir hverja verksmiðju. Það myndi gera rafmagnið sem framleitt er frá þessum verksmiðjum mun dýrara en hefðbundin (óhrein) kolaver. "Hvað dýrara?" þú spyrð. The Economist tilkynnt á nýju, 5.2 milljarða dollara bandarísku Mississippi CCS kolaorkuverinu, en meðalkostnaður á hvert kílóvatt er 6,800 dollarar — það er samanborið við um 1,000 dollara frá gasknúnu verksmiðju.

Ef CCS væri rúllað út til allra 2300 kolaorkuverum um allan heim gæti kostnaðurinn numið hátt í billjón dollara.

Að lokum, á meðan PR teymi kolaiðnaðarins kynnir virkan möguleika CCS fyrir almenningi, á bak við luktar dyr, veit iðnaðurinn að ef þeir fjárfestu einhvern tíma í að verða grænn myndi það setja þá út af viðskiptum - það myndi hækka kostnaðinn af raforku sinni á þann stað að endurnýjanleg raforka yrði strax ódýrari kosturinn.

Á þessum tímapunkti gætum við eytt nokkrum málsgreinum í viðbót í að útskýra hvers vegna þetta kostnaðarmál leiðir nú til hækkunar á jarðgasi í stað kola - þar sem það er hreinna að brenna, skapar enga eitraða ösku eða leifar, er skilvirkara og myndar meira rafmagn á hvert kíló.

En næstu tvo áratugina, sama tilvistarvandamálið sem kol stendur nú frammi fyrir, mun jarðgas líka upplifa - og það er þema sem þú munt lesa oft í þessari röð: lykilmunurinn á endurnýjanlegum orkugjöfum og kolefnisbundnum orkugjöfum (eins og kol og olía) er að önnur er tækni en hin er jarðefnaeldsneyti. Tækni batnar, hún verður ódýrari og skilar meiri ávöxtun með tímanum; en með jarðefnaeldsneyti hækkar verðmæti þess í flestum tilfellum, staðnar, verður sveiflukennt og lækkar að lokum með tímanum.

Veltipunktur nýrrar orkuheimsskipulags

Árið 2015 var fyrsta árið þar sem hagkerfi heimsins óx á meðan kolefnislosun gerði það ekki—Þessi aftenging hagkerfisins og kolefnislosunar er að miklu leyti afleiðing af því að fyrirtæki og stjórnvöld fjárfesta meira í endurnýjanlegum orkugjöfum en kolefnisbundinni orkuframleiðslu.

Og þetta er bara byrjunin. Raunveruleikinn er sá að við erum aðeins áratug frá því að endurnýjanleg tækni eins og sól, vindur og önnur nái þeim áfanga að hún verði ódýrasti og skilvirkasti kosturinn. Þessi tímamót mun tákna upphaf nýs tíma í orkuframleiðslu, og hugsanlega nýrrar aldar í mannkynssögunni.

Á örfáum stuttum áratugum munum við ganga inn í framtíðarheim fylltan af næstum ókeypis, takmarkalausri og hreinni endurnýjanlegri orku. Og það mun breyta öllu.

Meðan á þessari seríu um framtíð orkunnar stendur muntu læra eftirfarandi: Hvers vegna öld óhreins eldsneytis er að líða undir lok; hvers vegna olía á eftir að koma af stað enn einu efnahagshruninu á næsta áratug; hvers vegna rafbílar og sólarorka munu leiða okkur inn í heim eftir kolefni; hvernig önnur endurnýjanleg efni eins og vindur og þörungar, auk tilraunaþoríums og samrunaorku, munu taka nærri sekúndu á eftir sólarorku; og að lokum munum við kanna hvernig framtíðarheimur okkar af sannarlega takmarkalausri orku mun líta út. (Ábending: það mun líta frekar epískt út.)

En áður en við förum að tala alvarlega um endurnýjanlega orku, verðum við fyrst að tala alvarlega um mikilvægustu orkugjafa nútímans: olíu.