ควอนตั้มรัน

ความตายอย่างช้าๆ ของยุคพลังงานคาร์บอน | อนาคตของพลังงาน P1

เครดิตภาพ: Quantumrun

ความตายอย่างช้าๆ ของยุคพลังงานคาร์บอน | อนาคตของพลังงาน P1

David Tal สำนักพิมพ์ นักอนาคต
Twitter
LinkedIn
จ่าฝูง

พลังงาน. มันเป็นเรื่องใหญ่ และยังเป็นสิ่งที่เราไม่ค่อยคิดมาก เช่นเดียวกับอินเทอร์เน็ต คุณจะตื่นตระหนกเมื่อคุณไม่สามารถเข้าถึงอินเทอร์เน็ตได้

แต่ในความเป็นจริง ไม่ว่าจะมาในรูปของอาหาร ความร้อน ไฟฟ้า หรือรูปแบบใดๆ ก็ตาม พลังงานเป็นแรงผลักดันเบื้องหลังการเติบโตของมนุษย์ ทุกครั้งที่มนุษยชาติเข้าใจพลังงานรูปแบบใหม่ (ไฟ ถ่านหิน น้ำมัน และแสงอาทิตย์ในเร็วๆ นี้) ความก้าวหน้าจะเร่งขึ้นและจำนวนประชากรพุ่งสูงขึ้น

ไม่เชื่อฉัน? ลองเขย่าเบา ๆ อย่างรวดเร็วผ่านประวัติศาสตร์

พลังงานและการเติบโตของมนุษย์

มนุษย์ยุคแรกเป็นนักล่า-รวบรวม พวกเขาสร้างพลังงานคาร์โบไฮเดรตที่พวกเขาต้องการเพื่อความอยู่รอดโดยการปรับปรุงเทคนิคการล่าสัตว์ของพวกเขา ขยายไปยังดินแดนใหม่ และต่อมาโดยการเรียนรู้การใช้ไฟในการปรุงอาหารและย่อยเนื้อสัตว์ที่ล่าและรวบรวมพืชได้ดีขึ้น วิถีชีวิตนี้ทำให้มนุษย์ยุคแรกสามารถขยายไปสู่ประชากรประมาณหนึ่งล้านคนทั่วโลก

ต่อมาประมาณ 7,000 ปีก่อนคริสตศักราช มนุษย์เรียนรู้ที่จะเพาะพันธุ์และปลูกเมล็ดพืชที่ช่วยให้พวกมันเติบโตคาร์โบไฮเดรตส่วนเกิน (พลังงาน) และด้วยการเก็บคาร์โบไฮเดรตเหล่านั้นไว้ในสัตว์ (ให้อาหารฝูงสัตว์ในฤดูร้อนและกินพวกมันในฤดูหนาว) มนุษย์ก็สามารถผลิตพลังงานได้มากพอที่จะยุติวิถีชีวิตเร่ร่อน สิ่งนี้ทำให้พวกเขาจดจ่ออยู่กับกลุ่มใหญ่ของหมู่บ้าน เมือง และเมืองต่างๆ และเพื่อพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานของเทคโนโลยีและวัฒนธรรมร่วมกัน ระหว่าง 7,000 ปีก่อนคริสตศักราชถึงประมาณ 1700 ซีอี ประชากรโลกเพิ่มขึ้นเป็นหนึ่งพันล้านคน

ในช่วงปี 1700 การใช้ถ่านหินระเบิดขึ้น ในสหราชอาณาจักร อังกฤษถูกบังคับให้ทำเหมืองถ่านหินเพื่อใช้เป็นพลังงาน เนื่องจากการตัดไม้ทำลายป่าครั้งใหญ่ โชคดีสำหรับประวัติศาสตร์โลก ถ่านหินเผาไหม้ได้ร้อนกว่าไม้มาก ไม่เพียงแต่ช่วยให้ประเทศทางตอนเหนือสามารถอยู่รอดในฤดูหนาวอันโหดร้าย แต่ยังช่วยให้พวกเขาเพิ่มปริมาณโลหะที่ผลิตได้อย่างมาก และที่สำคัญที่สุดคือเชื้อเพลิงในการประดิษฐ์เครื่องจักรไอน้ำ ประชากรโลกเพิ่มขึ้นเป็นสองพันล้านคนระหว่างปี 1700 ถึง 1940

สุดท้ายน้ำมัน(ปิโตรเลียม)ก็เกิดขึ้น แม้ว่าจะมีการใช้งานอย่างจำกัดในช่วงทศวรรษที่ 1870 และขยายขึ้นระหว่างปี 1910-20 ด้วยการผลิตจำนวนมากของ Model T แต่จริงๆ แล้วมันก็เริ่มต้นขึ้นหลังสงครามโลกครั้งที่สอง เป็นเชื้อเพลิงสำหรับการขนส่งในอุดมคติที่ช่วยให้รถยนต์เติบโตในประเทศและลดต้นทุนการค้าระหว่างประเทศ ปิโตรเลียมยังถูกแปรสภาพเป็นปุ๋ยราคาถูก สารกำจัดวัชพืช และยาฆ่าแมลง ซึ่งในส่วนหนึ่งได้ก่อให้เกิดการปฏิวัติเขียว ซึ่งช่วยลดความหิวโหยของโลก นักวิทยาศาสตร์ใช้มันเพื่อสร้างอุตสาหกรรมยาสมัยใหม่ โดยคิดค้นยาหลายชนิดที่สามารถรักษาโรคร้ายแรงได้ นักอุตสาหกรรมใช้มันเพื่อสร้างพลาสติกและผลิตภัณฑ์เสื้อผ้าใหม่ ๆ โอ้ ใช่ และคุณสามารถเผาน้ำมันเป็นไฟฟ้าได้

โดยรวมแล้ว น้ำมันเป็นตัวแทนของพลังงานราคาถูกที่ช่วยให้มนุษยชาติเติบโต สร้าง และให้ทุนแก่อุตสาหกรรมใหม่ๆ และความก้าวหน้าทางวัฒนธรรมที่หลากหลาย และระหว่างปี พ.ศ. 1940 ถึง พ.ศ. 2015 ประชากรโลกได้เพิ่มขึ้นเป็นกว่าเจ็ดพันล้านคน

พลังงานในบริบท

สิ่งที่คุณเพิ่งอ่านเป็นเวอร์ชันที่เข้าใจง่ายของประวัติศาสตร์มนุษย์ประมาณ 10,000 ปี (ยินดี) แต่หวังว่าข้อความที่ฉันพยายามจะเข้าใจจะชัดเจน: เมื่อใดก็ตามที่เราเรียนรู้ที่จะควบคุมแหล่งข้อมูลใหม่ ราคาถูก และมีอยู่มากมาย ของพลังงาน มนุษยชาติเติบโตทางเทคโนโลยี เศรษฐกิจ วัฒนธรรม และประชากรศาสตร์

หลังจากขบวนการคิดนี้ เราต้องถามคำถาม: จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อมนุษยชาติเข้าสู่โลกอนาคตที่เต็มไปด้วยพลังงานหมุนเวียนที่เกือบฟรี ไร้ขีดจำกัด และสะอาด โลกนี้จะเป็นอย่างไร? มันจะก่อร่างใหม่เศรษฐกิจของเรา วัฒนธรรมของเรา วิถีชีวิตของเราได้อย่างไร?

อนาคตนี้ (ห่างออกไปเพียงสองถึงสามทศวรรษ) เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่ก็เป็นสิ่งที่มนุษยชาติไม่เคยประสบมาก่อนเช่นกัน คำถามเหล่านี้และอื่น ๆ คือสิ่งที่ชุด Future of Energy จะพยายามตอบ

แต่ก่อนที่เราจะสามารถสำรวจว่าอนาคตของพลังงานหมุนเวียนจะเป็นอย่างไร เราต้องเข้าใจก่อนว่าทำไมเราถึงออกจากยุคของเชื้อเพลิงฟอสซิล และจะมีวิธีใดที่จะดีไปกว่าตัวอย่างที่เราคุ้นเคย แหล่งพลังงานราคาถูก อุดมสมบูรณ์ และสกปรกอย่างยิ่ง นั่นคือถ่านหิน

ถ่านหิน: อาการของการติดเชื้อเพลิงฟอสซิลของเรา

มันถูก. ง่ายต่อการแยก จัดส่ง และเผา จากระดับการบริโภคในปัจจุบัน มีปริมาณสำรองที่พิสูจน์แล้ว 109 ปีฝังอยู่ใต้พื้นโลก เงินฝากที่ใหญ่ที่สุดอยู่ในระบอบประชาธิปไตยที่มั่นคงซึ่งขุดโดย บริษัท ที่เชื่อถือได้ซึ่งมีประสบการณ์หลายสิบปี โครงสร้างพื้นฐาน (โรงไฟฟ้า) มีอยู่แล้ว ซึ่งส่วนใหญ่จะใช้เวลาหลายสิบปีก่อนที่จะต้องเปลี่ยนใหม่ ในทางกลับกัน ถ่านหินเป็นทางเลือกที่ดีในการขับเคลื่อนโลกของเรา

อย่างไรก็ตาม มันมีข้อเสียอยู่อย่างหนึ่ง: มันคือ สกปรกเหมือนนรก.

โรงไฟฟ้าถ่านหินเป็นหนึ่งในแหล่งปล่อยก๊าซคาร์บอนที่ใหญ่ที่สุดและสกปรกที่สุดในปัจจุบันซึ่งสร้างมลพิษในบรรยากาศของเรา นั่นเป็นสาเหตุที่การใช้ถ่านหินลดลงอย่างช้าๆ ในอเมริกาเหนือและยุโรปส่วนใหญ่ การสร้างกำลังการผลิตถ่านหินให้มากขึ้นนั้นไม่สอดคล้องกับเป้าหมายการลดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลกที่พัฒนาแล้ว

ที่กล่าวว่าถ่านหินยังคงเป็นหนึ่งในแหล่งไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดสำหรับสหรัฐอเมริกา (ที่ 20 เปอร์เซ็นต์), สหราชอาณาจักร (30 เปอร์เซ็นต์), จีน (70 เปอร์เซ็นต์), อินเดีย (53 เปอร์เซ็นต์) และประเทศอื่น ๆ อีกมากมาย แม้ว่าเราจะเปลี่ยนมาใช้พลังงานหมุนเวียนทั้งหมด แต่ก็อาจต้องใช้เวลาหลายสิบปีกว่าจะแทนที่ชิ้นส่วนของพลังงานถ่านหินในปัจจุบัน นั่นเป็นสาเหตุที่ประเทศกำลังพัฒนาไม่เต็มใจที่จะหยุดการใช้ถ่านหิน (โดยเฉพาะจีนและอินเดีย) เนื่องจากการทำเช่นนั้นอาจหมายถึงการเบรกเศรษฐกิจของพวกเขาและโยนหลายร้อยล้านกลับเข้าสู่ความยากจน

ดังนั้น แทนที่จะปิดโรงไฟฟ้าถ่านหินที่มีอยู่ รัฐบาลหลายแห่งกำลังทดลองทำให้โรงงานเหล่านี้สะอาดขึ้น สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการทดลองต่างๆ ที่หมุนรอบแนวคิดของการดักจับและกักเก็บคาร์บอน (CCS): การเผาถ่านหินและการขจัดก๊าซคาร์บอนที่สกปรกก่อนที่จะส่งถึงชั้นบรรยากาศ

การตายอย่างช้าๆ ของเชื้อเพลิงฟอสซิล

ประเด็นสำคัญ: การติดตั้งเทคโนโลยี CCS ลงในโรงไฟฟ้าถ่านหินที่มีอยู่อาจมีราคาสูงถึงครึ่งพันล้านดอลลาร์ต่อโรงงาน นั่นจะทำให้ไฟฟ้าที่ผลิตจากโรงงานเหล่านี้มีราคาแพงกว่าโรงไฟฟ้าถ่านหิน (สกปรก) แบบดั้งเดิมมาก “แพงกว่าเท่าไหร่” คุณถาม. นักเศรษฐศาสตร์ รายงาน สำหรับโรงไฟฟ้าถ่านหิน CCS แห่งใหม่มูลค่า 5.2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ Mississippi CCS ซึ่งมีต้นทุนเฉลี่ยต่อกิโลวัตต์อยู่ที่ 6,800 ดอลลาร์ ซึ่งเทียบกับ 1,000 ดอลลาร์จากโรงงานที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิง

หาก CCS ถูกนำไปใช้กับ .ทั้งหมด 2300 โรงไฟฟ้าถ่านหินทั่วโลก ต้นทุนอาจสูงถึงล้านล้านดอลลาร์

ในท้ายที่สุด แม้ว่าทีมประชาสัมพันธ์ของอุตสาหกรรมถ่านหินจะส่งเสริมศักยภาพของ CCS ต่อสาธารณะอย่างแข็งขัน โดยปิดประตูไว้ อุตสาหกรรมรู้ว่าหากพวกเขาเคยลงทุนในการทำให้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม จะทำให้พวกเขาเลิกกิจการ—จะทำให้ต้นทุนสูงขึ้น จนถึงจุดที่พลังงานหมุนเวียนจะกลายเป็นตัวเลือกที่ถูกกว่าในทันที

ณ จุดนี้ เราอาจใช้อีกสองสามย่อหน้าเพื่ออธิบายว่าทำไมปัญหาด้านต้นทุนนี้จึงนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของก๊าซธรรมชาติเพื่อทดแทนถ่านหิน โดยมองว่าการเผาไหม้สะอาดกว่า ไม่มีขี้เถ้าหรือสารตกค้างที่เป็นพิษ มีประสิทธิภาพมากกว่า และผลิตได้มากกว่า ค่าไฟฟ้าต่อกิโลกรัม

แต่ในอีกสองทศวรรษข้างหน้า ถ่านหินที่กำลังเผชิญอยู่ในปัจจุบันนี้กำลังเผชิญอยู่ ก๊าซธรรมชาติก็จะได้รับประสบการณ์เช่นกัน และเป็นหัวข้อที่คุณจะอ่านบ่อยๆ ในชุดข้อมูลนี้: ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแหล่งพลังงานหมุนเวียนและแหล่งพลังงานที่ใช้คาร์บอน (เช่น ถ่านหิน และน้ำมัน) คือสิ่งหนึ่งเป็นเทคโนโลยีในขณะที่อีกส่วนหนึ่งเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิล เทคโนโลยีพัฒนาขึ้น ถูกลง และให้ผลตอบแทนเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ในขณะที่เชื้อเพลิงฟอสซิล ในกรณีส่วนใหญ่ มูลค่าของเชื้อเพลิงจะเพิ่มขึ้น ซบเซา ผันผวน และในที่สุดก็ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป

จุดเปลี่ยนสู่ระเบียบโลกพลังงานใหม่

2015 เป็นปีแรกที่ เศรษฐกิจโลกขยายตัวในขณะที่การปล่อยคาร์บอนไม่เพิ่มขึ้น- การแยกส่วนทางเศรษฐกิจและการปล่อยคาร์บอนนี้เป็นผลมาจากบริษัทและรัฐบาลส่วนใหญ่ลงทุนในพลังงานหมุนเวียนมากกว่าการผลิตพลังงานจากคาร์บอน

และนี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้น ความจริงก็คือเราอยู่ห่างจากเทคโนโลยีหมุนเวียนเช่นพลังงานแสงอาทิตย์ ลมและอื่น ๆ เพียงหนึ่งทศวรรษที่จะถึงจุดที่พวกเขากลายเป็นตัวเลือกที่ถูกที่สุดและมีประสิทธิภาพมากที่สุด จุดให้ทิปนั้นจะเป็นตัวแทนของจุดเริ่มต้นของยุคใหม่ในการผลิตพลังงาน และอาจเป็นยุคใหม่ในประวัติศาสตร์ของมนุษย์

ในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้า เราจะเข้าสู่โลกอนาคตที่เต็มไปด้วยพลังงานหมุนเวียนที่เกือบจะฟรี ไร้ขีดจำกัด และสะอาด และมันจะเปลี่ยนแปลงทุกอย่าง

ตลอดหลักสูตรเกี่ยวกับอนาคตของพลังงาน คุณจะได้เรียนรู้สิ่งต่อไปนี้: เหตุใดยุคของเชื้อเพลิงสกปรกจึงใกล้จะถึงจุดสิ้นสุด เหตุใดน้ำมันจึงคาดว่าจะทำให้เกิดการล่มสลายทางเศรษฐกิจอีกครั้งในทศวรรษหน้า ทำไมรถยนต์ไฟฟ้าและพลังงานแสงอาทิตย์จะนำเราไปสู่โลกหลังคาร์บอน พลังงานหมุนเวียนอื่นๆ เช่น ลมและสาหร่าย ตลอดจนทอเรียมทดลองและพลังงานฟิวชันจะใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นลำดับที่สอง และสุดท้าย เราจะสำรวจว่าโลกในอนาคตของพลังงานที่ไร้ขีดจำกัดจริงๆ จะเป็นอย่างไร (คำแนะนำ: มันจะดูยิ่งใหญ่มาก)

แต่ก่อนที่เราจะพูดถึงพลังงานหมุนเวียนอย่างจริงจัง เราต้องพูดอย่างจริงจังเกี่ยวกับแหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุดในปัจจุบันก่อน: น้ำมัน.