¿Qué tan rápido podemos hacer la transición a un sistema de energía baja en carbono? Una granja solar 32-megavatios en Long Island, Nueva York, un paso más en la transición a una infraestructura de energía baja en carbono. brookhavenlab / flickr, CC BY-NC

Cualquier solución a largo plazo requerirá "descarbonizar" la economía energética mundial, es decir, cambiar a fuentes de energía que usan poco o nada de combustible fósil.

¿Qué tan rápido puede suceder esto y qué podemos hacer para acelerar este cambio?

Una mirada a la historia de otras infraestructuras ofrece algunas pistas.

Infraestructuras energéticas

Descarbonización es un problema de infraestructura, el más grande de la humanidad ha enfrentado jamás. Implica no sólo la producción de energía, sino también el transporte, la iluminación, calefacción, refrigeración, cocción y otros sistemas y servicios básicos. La infraestructura global de combustibles fósiles no sólo incluye los pozos de petróleo y gas, minas de carbón, los petroleros gigantes, oleoductos y refinerías, sino también a millones de automóviles, gasolineras, camiones cisternas, depósitos de almacenamiento, plantas de energía eléctrica, trenes de carbón, sistemas de calefacción, estufas y hornos.


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El valor total de toda esta infraestructura es del orden de US $ 10 billones, o casi dos tercios del producto interno bruto de EE. UU. Nada tan grande y caro será reemplazado en un año, o incluso unos pocos años. Tomará décadas.

Sin embargo, hay buenas noticias, de algún tipo, en el hecho de que toda la infraestructura finalmente se agota. UN estudio del 2010 preguntó: ¿y si la infraestructura energética actual simplemente pudiera vivir su vida útil sin ser reemplazada?

La sorprendente respuesta: si todas las plantas de energía de carbón gastado fue intercambiado por energía solar, eólica o hidráulica, y todos los coches de gasolina muertos sustituido por uno eléctrico, y así sucesivamente, que sólo podría mantenerse dentro de nuestra los límites del planeta.

Según el estudio, el uso de la infraestructura existente hasta que se desmorona ¿No nos empujan más allá del calentamiento global grados centígrados 2 que muchos científicos consideran el límite superior del cambio climático aceptable.

El problema, por supuesto, es que no estamos haciendo esto todavía. En su lugar, estamos reemplazando los sistemas desgastadas por más de lo mismo, durante la perforación, la minería y la construcción aún más. Pero eso podría cambiar.

Despegue para construir: una cronología de 30-100-año

Los historiadores de la infraestructura como yo, observo un patrón típico. Una fase de innovación más lenta es seguida por una fase de "despegue", durante la cual los nuevos sistemas técnicos se construyen rápidamente y se adoptan en toda una región, hasta que la infraestructura se estabilice en "construcción".

Este patrón temporal es sorprendentemente similar en todos los tipos de infraestructura. En los Estados Unidos, la fase de despegue de canales, ferrocarriles, telégrafos, oleoductos y carreteras pavimentadas duró 30-100 años. Las fases de despegue de radio, el teléfono, la televisión y el Internet cada duró 30-50 años.

La historia de la infraestructura sugiere que "despegue" de la producción de electricidad renovable ya ha comenzado y se moverá muy rápidamente ahora, especialmente cuando y donde los gobiernos apoyan esa meta.

instalaciones de energía solar y eólica están surgiendo actualmente más rápido que cualquier otra fuente de energía eléctrica, creciendo a tasas anuales en todo el mundo de 50% y 18% respectivamente de 2009-2014. Estas fuentes pueden aprovecharse de la infraestructura existente, el bombeo de la electricidad en las redes de energía (aunque su producción de energía intermitente requiere que los gerentes de ajustar su técnicas de equilibrio de carga). Pero el viento y la energía solar también puede proporcionar energía "fuera de la red" a los hogares individuales, granjas y lugares remotos, dando a estas fuentes de una flexibilidad única.

 

Algunos países, especialmente Alemania y China, han asumido importantes compromisos con las energías renovables.

Alemania recibe ahora Más del 25% de su energía eléctrica de fuentes renovables., ayudando a reducir su producción total de carbono mayor a 25% relativo a 1990. China ya produce más electricidad solar que cualquier otro país, con una base instalada de más de 30 gigavatios y planea alcanzar 43 gigavatios a finales de este año. En Australia y entre 2010 2015, la capacidad solar fotovoltaica creció de megavatios 130 a 4.7 gigavatios - Una tasa de crecimiento anual de 96%.

Combinada con tecnologías complementarias como autos eléctricos, iluminación LED eficiente y calefacción y refrigeración geotérmica, esta transición podría acercarnos a la neutralidad de carbono.

¿Se podría acelerar el cronograma de 30-100-year para el desarrollo de la infraestructura? Algunos indicadores sugieren que la respuesta puede ser "sí".

Primero, en el caso de la electricidad, solo las fuentes de energía necesitan reemplazo; Las redes eléctricas (los postes, los cables y otros equipos que transportan electricidad) deben gestionarse de forma diferente, pero no reconstruirse desde cero. En segundo lugar, los países menos desarrollados pueden aprovechar las tecnologías renovables para "saltar" casi por completo sobre las infraestructuras más antiguas.

Cosas similares han sucedido en el pasado reciente. Desde 2000, por ejemplo, las redes de telefonía móvil han llegado a la mayor parte del mundo en desarrollo, y al mismo tiempo evitaron el tendido lento y costoso de teléfonos fijos vulnerables, que muchos de esos lugares nunca construirán fuera de las principales ciudades.

El paralelo en energía está impulsando edificios, granjas, asentamientos informales y otros puntos de necesidad con paneles solares portátiles y pequeños molinos de viento, que se pueden instalar en casi cualquier lugar sin necesidad de líneas eléctricas de larga distancia. Esto también está sucediendo en todo el mundo en desarrollo.

En el mundo desarrollado, sin embargo, la transición a las energías renovables es probable que tome mucho más tiempo.

En esas regiones, no solo los equipos, sino también los conocimientos, la educación, las finanzas, las leyes, los estilos de vida y otros sistemas socioculturales respaldan y dependen de la infraestructura energética basada en combustibles fósiles. Estos también deben adaptarse al cambio.

Algunas, especialmente las grandes industrias del carbón, el petróleo y el gas natural, pueden perder mucho en esa transición. Estos compromisos históricos producen una resistencia política determinada, como vemos hoy en los Estados Unidos.

Problemas difíciles, incluyendo la competencia de los combustibles fósiles

La infraestructura energética, por supuesto, no es el único desafío. De hecho, la descarbonización está llena de enormes dificultades técnicas.

Aislante edificios más antiguos, lo que mejora la economía de combustible, y la instalación de equipo eléctrico más eficiente son, con mucho, las formas más rentables de reducir las huellas de carbono, pero estos no logran entusiasmar a la gente y no pueden ser fácilmente alardeados.

Actualmente y en el futuro previsible, ninguna fuente de energía puede ser realmente "cero carbono", ya que los dispositivos alimentados con combustibles fósiles se utilizan para extraer materias primas y transportar productos terminados, incluidos sistemas de energía renovable como paneles solares o turbinas eólicas.

La electricidad es una forma maravillosamente flexible de la energía, pero el almacenamiento sigue siendo un enigma; hoy mejores tecnologías de batería requerir de litio, un elemento relativamente raro. Y a pesar de una intensa investigación, las baterías siguen siendo caros, pesados ​​y lentos para recargar.

Las tierras raras, elementos extremadamente raros que se encuentran en muy pocos lugares, son actualmente críticas para las turbinas eólicas y otras tecnologías renovables, creando preocupaciones legítimas sobre suministros futuros.

Finalmente, en muchas circunstancias, la quema de petróleo, carbón y gas natural seguirá siendo el medio más fácil y menos costoso de proporcionar energía.

Por ejemplo, los principales modos de transporte como el transporte transcontinental, los viajes aéreos y el transporte por carretera a larga distancia siguen siendo muy difíciles de convertir a fuentes de energía renovables. Los biocombustibles ofrecen una posibilidad para reducir la huella de carbono de estos sistemas de transporte, pero muchas plantas cultivadas como materias primas para biocombustibles compiten con cultivos alimentarios y / o tierras silvestres.

Aún así, el objetivo final de proporcionar todas las necesidades de energía del mundo a partir de fuentes renovables parece ser factible en principio. UN gran estudio reciente encontraron que esas necesidades fácilmente podrían satisfacerse con sólo el viento, el agua y la energía solar, a un precio de consumo no superiores a los sistemas energéticos actuales.

Infraestructuras como compromisos sociales

¿Dónde nos deja todo esto en el período previo a París?

La descarbonización acelerada no puede lograrse solo mediante la innovación técnica, porque las infraestructuras no son solo sistemas tecnológicos. Representan redes complejas de compromisos financieros, sociales y políticos que se refuerzan mutuamente, cada uno con una larga historia y defensores arraigados. Por esta razón, un cambio importante requerirá cambios culturales sustanciales y lucha política.

En el aspecto cultural, un eslogan que podría inspirar un cambio acelerado puede ser "democracia energética": La noción de que las personas pueden y deben producir su propia energía, en pequeñas escalas, en casa y en otros lugares también.

Las nuevas técnicas de construcción y el bajo costo de los paneles solares han traído hogares con "cero neto" (que producen tanta energía como consumen sus habitantes) dentro del alcance financiero de la gente común. Estos son un componente de los ambiciosos de Alemania EnergiewendeO el país de transición energética de los combustibles fósiles.

En la historia de la infraestructura, la fase de despegue a menudo se ha acelerado cuando las nuevas tecnologías salieron de grandes entornos corporativos y gubernamentales para su adopción por parte de individuos y pequeñas empresas. La energía eléctrica a principios del siglo XNX y el uso de Internet en los 20 son ejemplos de ello.

En Queensland, Australia, más del 20% de hogares ahora generan su propia electricidad. Este ejemplo sugiere la posibilidad de que ya se haya alcanzado un "punto de inflexión" hacia una nueva norma social de solar en la azotea en algunos lugares. De hecho, un estudio reciente encontró que el mejor indicador de si un dueño de casa dada añade paneles solares a una casa es si un vecino ya les había hecho.

Piezas de un rompecabezas

Muchos diferentes enfoques de política podrían ayudar, tanto para reducir el consumo y aumentar la proporción de energías renovables en el mix energético.

Los códigos de construcción podrían ajustarse gradualmente a requerir que todos los techos generar energía, y / o hasta ratcheted normas LEED "edificio verde". Un impuesto al carbono que aumenta gradualmente o un sistema de tope y comercio (ya establecido en algunas naciones) estimularía la innovación a la vez que reduciría el consumo de combustibles fósiles y promovería el uso de energías renovables.

En los Estados Unidos, al menos, eliminando los muchos subsidios que actualmente fluyen a los combustibles fósiles puede resultar políticamente más fácil que gravar el carbono, pero enviar una señal de precio similar.

La administración de Obama Plan de energía limpia reducir la producción de carbono de las centrales eléctricas de carbón representa el tipo correcto de cambio de política. Inaugura gradualmente para dar tiempo a las empresas de servicios públicos para que se ajusten y los sistemas de captura y almacenamiento de carbono aún incipientes se desarrollen. La EPA estima que el plan generará $ 20 mil millones en beneficios de cambio climático, así como beneficios de salud de $ 14- $ 34 mil millones, mientras que cuesta mucho menos.

Debido a que los gases de efecto invernadero provienen de muchas fuentes, incluyendo la agricultura, la ganadería, los refrigerantes y la deforestación (por nombrar sólo algunos), hay mucho más para la descarbonización de la economía global que la conversión a fuentes de energía renovables.

En este artículo se ha abordado sólo una pieza del rompecabezas que muy grande, sino una perspectiva de la infraestructura puede ayudarnos a pensar en los problemas también.

El historial de infraestructura nos dice que la descarbonización no ocurrirá tan rápido como nos gustaría. Pero también muestra que hay formas de acelerar el cambio, y que hay momentos de punto crítico en los que muchas cosas pueden pasar muy rápido.

Podemos estar al borde de un momento así. A medida que las negociaciones sobre el clima Paris desarrollar, buscar la inspiración en los muchos compromisos nacionales para impulsar ese proceso.

Sobre el AutorLa conversación

Edwards PaulPaul N Edwards, Profesor de Información e Historia, Universidad de Michigan. Escribe y enseña sobre las infraestructuras de conocimiento e información. Edwards es el autor de Una gran máquina: modelos informáticos, datos climáticos y la política del calentamiento global (MIT Press, 2010) y El mundo cerrado: las computadoras y la política del discurso en la guerra fría de Estados Unidos (MIT Press, 1996), y coeditor de Cambiando la atmósfera: conocimiento experto y gobernanza ambiental (MIT Press, 2001), así como numerosos artículos.

Este artículo se publicó originalmente el La conversación. Leer el articulo original.


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