Kematian perlahan era tenaga karbon | Masa Depan Tenaga P1

Tenaga. Ia agak masalah besar. Namun, ia adalah sesuatu yang jarang kita fikirkan. Seperti Internet, anda hanya panik apabila anda kehilangan akses kepadanya.

Tetapi pada hakikatnya, sama ada ia datang dalam bentuk makanan, haba, elektrik, atau sebilangan besar bentuknya, tenaga adalah penggerak di sebalik kebangkitan manusia. Setiap kali manusia menguasai bentuk tenaga baharu (api, arang batu, minyak, dan tidak lama lagi solar), kemajuan semakin pesat dan populasi meningkat.

Tidak percaya saya? Mari kita berjoging cepat melalui sejarah.

Tenaga dan kebangkitan manusia

Manusia awal adalah pemburu-pengumpul. Mereka menjana tenaga karbohidrat yang mereka perlukan untuk terus hidup dengan mempertingkatkan teknik memburu mereka, berkembang ke wilayah baharu, dan kemudiannya, melalui penguasaan penggunaan api untuk memasak dan mencerna daging yang diburu dan tumbuhan yang dikumpulkan dengan lebih baik. Gaya hidup ini membolehkan manusia awal berkembang kepada populasi sekitar satu juta di seluruh dunia.

Kemudian, sekitar 7,000 SM, manusia belajar untuk menjinakkan dan menanam benih yang membolehkan mereka menanam lebihan karbohidrat (tenaga). Dan dengan menyimpan karbohidrat tersebut dalam haiwan (memberi makan kawanan semasa musim panas dan memakannya semasa musim sejuk), manusia dapat menjana tenaga yang mencukupi untuk menamatkan gaya hidup nomadnya. Ini membolehkan mereka menumpukan perhatian dalam kumpulan besar kampung, pekan, dan bandar; dan untuk membangunkan blok binaan teknologi dan budaya bersama. Antara 7,000 SM hingga kira-kira 1700 CE, populasi dunia meningkat kepada satu bilion.

Semasa tahun 1700-an, penggunaan arang batu meletup. Di UK, British terpaksa melombong arang batu untuk kegunaan tenaga, disebabkan penebangan hutan secara besar-besaran. Nasib baik untuk sejarah dunia, arang batu terbakar jauh lebih panas daripada kayu, bukan sahaja membantu negara-negara utara untuk hidup melalui musim sejuk yang teruk, tetapi juga membolehkan mereka meningkatkan jumlah logam yang mereka hasilkan dengan banyak, dan yang paling penting, memacu penciptaan enjin stim. Populasi global meningkat kepada dua bilion antara 1700-an dan 1940.

Akhirnya, minyak (petroleum) berlaku. Walaupun ia mula digunakan secara terhad sekitar 1870-an dan berkembang antara 1910-20-an dengan pengeluaran besar-besaran Model T, ia benar-benar berlepas selepas Perang Dunia II. Ia merupakan bahan api pengangkutan yang ideal yang membolehkan pertumbuhan domestik kereta dan mengurangkan kos perdagangan antarabangsa. Petroleum juga telah diubah menjadi baja murah, racun herba, dan racun perosak yang, sebahagiannya, melancarkan Revolusi Hijau, mengurangkan kelaparan dunia. Para saintis menggunakannya untuk menubuhkan industri farmaseutikal moden, mencipta pelbagai ubat yang menyembuhkan banyak penyakit maut. Pengusaha industri menggunakannya untuk mencipta pelbagai produk plastik dan pakaian baharu. Oh ya, dan anda boleh membakar minyak untuk elektrik.

Secara keseluruhannya, minyak mewakili bonanza tenaga murah yang membolehkan manusia berkembang, membina dan membiayai pelbagai industri baharu dan kemajuan budaya. Dan antara 1940 dan 2015, populasi dunia telah meletup kepada lebih tujuh bilion.

Tenaga dalam konteks

Apa yang baru anda baca ialah versi ringkas tentang sejarah manusia selama kira-kira 10,000 tahun (anda dialu-alukan), tetapi semoga mesej yang saya cuba sampaikan adalah jelas: setiap kali kita belajar mengawal sumber baharu, lebih murah dan lebih banyak. tenaga, manusia berkembang dari segi teknologi, ekonomi, budaya, dan demografi.

Mengikuti aliran pemikiran ini, soalan perlu ditanya: Apakah yang berlaku apabila manusia memasuki dunia masa depan yang dipenuhi dengan tenaga boleh diperbaharui yang hampir bebas, tanpa had dan bersih? Apakah rupa dunia ini? Bagaimanakah ia akan membentuk semula ekonomi kita, budaya kita, cara hidup kita?

Masa depan ini (hanya dua hingga tiga dekad lagi) tidak dapat dielakkan, tetapi juga masa depan yang tidak pernah dialami oleh manusia. Soalan-soalan ini dan banyak lagi adalah perkara yang akan dijawab oleh siri Masa Depan Tenaga ini.

Tetapi sebelum kita boleh meneroka rupa masa depan tenaga boleh diperbaharui, kita perlu memahami terlebih dahulu mengapa kita meninggalkan zaman bahan api fosil. Dan cara yang lebih baik untuk melakukannya selain dengan contoh yang kita semua kenali, sumber tenaga yang murah, banyak dan sangat kotor: arang batu.

Arang batu: gejala ketagihan bahan api fosil kita

Ia murah. Ia mudah untuk diekstrak, dihantar dan dibakar. Berdasarkan tahap penggunaan hari ini, terdapat 109 tahun rizab terbukti tertimbus di bawah Bumi. Deposit terbesar adalah dalam negara demokrasi yang stabil, dilombong oleh syarikat yang boleh dipercayai dengan pengalaman berdekad-dekad. Infrastruktur (loji janakuasa) sudah sedia ada, kebanyakannya akan bertahan selama beberapa dekad lagi sebelum perlu diganti. Pada hakikatnya, arang batu kelihatan seperti pilihan yang bagus untuk memperkasakan dunia kita.

Walau bagaimanapun, ia mempunyai satu kelemahan: ia kotor sekali.

Loji janakuasa arang batu adalah salah satu sumber pelepasan karbon terbesar dan paling kotor yang kini mencemarkan atmosfera kita. Itulah sebabnya penggunaan arang batu telah mengalami penurunan yang perlahan di kebanyakan Amerika Utara dan Eropah—membina lebih banyak kapasiti penjanaan kuasa arang batu sememangnya tidak serasi dengan sasaran pengurangan perubahan iklim dunia maju.

Yang berkata, arang batu masih antara sumber elektrik terbesar untuk AS (pada 20 peratus), UK (30 peratus), China (70 peratus), India (53 peratus), dan banyak negara lain. Walaupun kita beralih sepenuhnya kepada tenaga boleh diperbaharui, ia mungkin mengambil masa beberapa dekad untuk menggantikan kepingan arang batu pai tenaga yang kini mewakili. Itulah juga sebabnya negara membangun sangat keberatan untuk menghentikan penggunaan arang batunya (terutamanya China dan India), kerana berbuat demikian berkemungkinan bererti menghentikan brek pada ekonomi mereka dan melemparkan ratusan juta kembali ke dalam kemiskinan.

Oleh itu, daripada menutup loji arang batu sedia ada, banyak kerajaan sedang bereksperimen untuk menjadikannya lebih bersih. Ini melibatkan pelbagai teknologi eksperimen yang berputar di sekitar idea penangkapan dan penyimpanan karbon (CCS): membakar arang batu dan menyental gas pelepasan karbon kotor sebelum ia sampai ke atmosfera.

Kematian perlahan bahan api fosil

Inilah tangkapannya: memasang teknologi CCS ke dalam loji arang batu sedia ada boleh menelan kos sehingga setengah bilion dolar bagi setiap loji. Itu akan menjadikan tenaga elektrik yang dijana daripada loji ini jauh lebih mahal daripada loji arang batu tradisional (kotor). “Berapa lebih mahal?” anda bertanya. Pakar ekonomi dilaporkan pada loji janakuasa arang batu Mississippi CCS AS yang baru bernilai 5.2 bilion dolar, yang kos purata setiap kilowatt ialah $6,800—iaitu berbanding kira-kira $1,000 daripada loji yang menggunakan gas.

Jika CCS telah dilancarkan kepada semua 2300 loji janakuasa arang batu di seluruh dunia, kosnya boleh melebihi satu trilion dolar.

Akhirnya, sementara pasukan PR industri arang batu giat mempromosikan potensi CCS kepada orang ramai, di sebalik pintu tertutup, industri tahu bahawa jika mereka pernah melabur untuk menjadi hijau, ia akan meletakkan mereka daripada perniagaan—ia akan meningkatkan kos tenaga elektrik mereka ke tahap yang boleh diperbaharui serta-merta akan menjadi pilihan yang lebih murah.

Pada ketika ini, kita boleh menghabiskan beberapa perenggan lagi untuk menjelaskan mengapa isu kos ini kini membawa kepada peningkatan gas asli sebagai pengganti arang batu—memandangkan ia lebih bersih untuk dibakar, tidak menghasilkan abu atau sisa toksik, lebih cekap dan menjana lebih banyak elektrik sekilogram.

Tetapi dalam tempoh dua dekad yang akan datang, arang batu dilema wujud yang sama kini dihadapi, gas asli juga akan dialami—dan tema ini akan sering anda baca dalam siri ini: perbezaan utama antara sumber tenaga boleh diperbaharui dan berasaskan karbon (seperti arang batu dan minyak) ialah satu adalah teknologi, manakala satu lagi adalah bahan api fosil. Sesuatu teknologi bertambah baik, ia menjadi lebih murah dan memberikan pulangan yang lebih besar dari semasa ke semasa; manakala dengan bahan api fosil, dalam kebanyakan kes, nilainya meningkat, bertakung, menjadi tidak menentu, dan akhirnya merosot dari semasa ke semasa.

Titik permulaan kepada susunan dunia tenaga baharu

2015 menandakan tahun pertama di mana ekonomi dunia berkembang manakala pelepasan karbon tidak meningkat—penyahgandingan ekonomi dan pelepasan karbon ini sebahagian besarnya adalah hasil daripada syarikat dan kerajaan yang melabur lebih banyak dalam tenaga boleh diperbaharui daripada penjanaan tenaga berasaskan karbon.

Dan ini baru permulaan. Realitinya ialah kita hanya sedekad lagi daripada teknologi boleh diperbaharui seperti solar, angin dan lain-lain mencapai tahap di mana ia menjadi pilihan yang paling murah dan paling cekap. Titik permulaan itu akan mewakili permulaan zaman baharu dalam penjanaan tenaga, dan berpotensi, zaman baharu dalam sejarah manusia.

Hanya dalam beberapa dekad yang singkat, kita akan memasuki dunia masa depan yang dipenuhi dengan tenaga boleh diperbaharui yang hampir percuma, tanpa had dan bersih. Dan ia akan mengubah segala-galanya.

Sepanjang siri Masa Depan Tenaga ini, anda akan mempelajari perkara berikut: Mengapa zaman bahan api kotor akan berakhir; mengapa minyak dijangka mencetuskan satu lagi kejatuhan ekonomi dalam dekad akan datang; mengapa kereta elektrik dan tenaga suria akan membawa kita ke dunia pasca karbon; bagaimana tenaga boleh diperbaharui lain seperti angin dan alga, serta torium eksperimen dan tenaga gabungan, akan mengambil masa hampir satu saat untuk solar; dan akhirnya, kita akan meneroka bagaimana rupa dunia masa depan kita yang mempunyai tenaga yang benar-benar tanpa had. (Petunjuk: ia akan kelihatan sangat epik.)

Tetapi sebelum kita mula bercakap secara serius tentang tenaga boleh diperbaharui, kita perlu bercakap dengan serius tentang sumber tenaga yang paling penting hari ini: minyak.

PAUTAN SIRI TENAGA MASA DEPAN

Minyak! Pencetus untuk era boleh diperbaharui: Masa Depan Tenaga P2

Kebangkitan kereta elektrik: Masa Depan Tenaga P3

Tenaga suria dan kebangkitan internet tenaga: Masa Depan Tenaga P4

Kad bebas tenaga boleh diperbaharui lwn Thorium dan Fusion: Masa Depan Tenaga P5

Masa depan kita dalam dunia yang banyak tenaga: Masa Depan Tenaga P6