Bill Gates: Kritični korak za zmanjšanje podnebnih sprememb

Proizvodnja vetrne in sončne energije se širi po vsem svetu po rekordnih stopnjah, kar omogoča več ljudem, da dobijo električno energijo iz čistih, obnovljivih virov kot kdaj koli prej. To je odlična novica, je objavil Bill Gates svoje razmišljanje maja letos na svojem blogu.

In tukaj je boljša novica: Lahko naredimo še več. Z vlaganjem v energetske inovacije lahko gradimo na napredku, ki smo ga dosegli pri uvajanju sedanje tehnologije, kot so obnovljivi viri energije, ki bo pomagala pospešiti prehod iz fosilnih goriv v prihodnost zanesljive in cenovno dostopne električne energije brez ogljika.

To bi bil neverjeten dosežek in najpomembnejši korak, ki ga lahko naredimo, za preprečevanje najhujših posledic globalnega segrevanja.

Razlog za to: Čeprav ima proizvodnja električne energije največji prispevek k podnebnim spremembam – prispeva 25 odstotkov vseh emisij toplogrednih plinov in raste vsak dan – predstavlja celo večji del rešitve tega problema. S čisto elektriko lahko storimo več, kot da le osvetljujemo svoje domove in napajamo našo mrežo. Sprostili bomo vir energije brez ogljika, ki bo pomagal energetskim sektorjem, ki proizvajajo ostalih 75 odstotkov emisij toplogrednih plinov, vključno s prevozom, zgradbami in proizvodnjo. Pomislite na električne avtomobile in avtobuse; ogrevalni in hladilni sistemi brez emisij v naših domovih in podjetjih; in energetsko intenzivne tovarne, ki za proizvodnjo izdelkov uporabljajo bolj čisto energijo.

Torej, kaj bo potrebno storiti, da bi dosegli cilj generiranja ničelnega ogljika?

Rešiti moramo dva izziva. Prvi izziv ne bo presenečenje. Storiti moramo več za uporabo moči sonca in vetra. Zahvaljujoč padajočim cenam solarnih panelov, vetrnih turbin in drugih tehnologij je uporaba obnovljivih energetskih sistemov bolj dostopna kot kdajkoli prej.

Drugi izziv je verjetno manj očiten in težji. Potrebujemo velike preboje v tehnologijah, ki nam bodo omogočile, da oskrbujemo električno omrežje s čisto energijo tudi v dneh brez vetra, oblačnem vremenu in ponoči.

Običajno podpirate obnovljive vire s fosilnimi gorivi, kot je zemeljski plin, ki lahko po potrebi hitro in zanesljivo zagotovi energijo. Za doseganje ničelnih emisij ogljikovega dioksida pa moramo najti način, da uporabimo čistejše vire energije kot varovalo.

Medtem ko bi želel imeti eno samo, čarobno rešitev za ta problem, trenutno ni nobene. V prihodnjih letih bo potrebna raznolika in prilagodljiva mešanica energetskih rešitev – švicarski vojaški nož energetskih orodij – za podporo prihodnosti proizvodnje energije iz obnovljivih virov, da bi zagotovili našim potrebam. Nekatere od teh rešitev že obstajajo. Druge bodo zahtevale več inovacij. Vse to nam lahko pomaga pri prehodu na nizkocenovno energijo brez ogljika. Rastoča številka držav v ZDA tako kaže, da sprejemajo 100-odstotne standarde za elektriko brez ogljika.

Za prehod na čisto električno energijo bomo potrebovali tri ključne rešitve:

1. Izboljšani sistemi za shranjevanje energije: Sonce in veter sta neverjetna vira energije. Iskanje načinov za shranjevanje te energije po sončnih zahodih in prenehanju pihanja vetra je velik izziv, ki ga moramo rešiti. Imamo načine za shranjevanje energije za nekaj ur, kot so litij-ionske baterije – ki vsako leto postajajo cenejše.

Česar nimamo, so zanesljivi in zelo uporabni načini za shranjevanje obnovljivih virov energije za dneve, tedne ali mesece. Pripravljeni moramo biti na sezonske spremembe ali slabše scenarije, če nastopijo dolga obdobja oblačnega vremena ali obdobja brez vetra, ki traja več tednov ali mesecev.

Na srečo je za reševanje teh izzivov veliko kreativnega razmišljanja. Sem investitor v skupino Breakthrough Energy Ventures (BEV), ki podpira številna podjetja, ki raziskujejo načine za shranjevanje energije. Tukaj je nekaj ključnih področij inovacij:

Hidro: Danes je najpogostejša oblika shranjevanja energije črpana voda, ki uporablja elektromotorje za črpanje vode navzgor v rezervoar. Ko se voda spusti iz rezervoarja, teče navzdol in proizvaja elektriko preko hidroelektričnih turbin. Izziv pri tem pristopu je, da deluje le v geografskih področjih z visokimi in nizkimi višinami. Novo podjetje z imenom Quidnet Energy, ki ga podpira BEV, poskuša drugačen pristop, ki pomeni nižji strošek in gradnjo na ravnih območjih. Quidnetov sistem uporablja obnovljivo energijo za črpanje vode v podzemne vrtine, kar ustvarja ogromne količine pritiska. Ko je energija potrebna, se sprosti tlak, začne se potiskanje vode navzgor in skozi turbino, ki proizvaja elektriko.

Baterije: Litij-ionske baterije, kot jih najdete v prenosnem računalniku, mobilnem telefonu ali električnem avtomobilu, so ena najhitreje rastočih rešitev za shranjevanje. Vendar najbolje delujejo za kratkoročno shranjevanje. Podjetje Form Energy, ki podpira BEV, ustvarja nov razred baterij, ki bi zagotovil dolgoročno shranjevanje po nižji ceni kot litij-ionske baterije.

Termično shranjevanje: Tehnologije za shranjevanje toplotne energije imajo potencial, da ponudijo prilagodljivo in zanesljivo varnostno napajanje omrežja. Eden od najučinkovitejših načinov shranjevanja toplote je staljena sol. Malta Inc. je razvilo toplotno tehnologijo staljene soli, ki deluje kot toplotna črpalka. Obnovljiva energija, shranjena kot toplota v staljeni soli. V načinu praznjenja sistem deluje kot toplotni motor, ki uporablja toploto za proizvodnjo električne energije.

Goriva z ničnimi emisijami ogljika: Obstajajo še druge zanimive rešitve za shranjevanje, vključno z gorivom brez ogljika, proizvedenim z vetrno in sončno energijo, ki se lahko vrne v elektriko ali uporablja za razogljičenje drugih sektorjev.

2. Zajemanje ogljika, shranjevanje in jedrska energija: Pogosto slišim, da nižji stroški sončne in vetrne energije skupaj z nastajajočimi prodori na področju shranjevanja energije pomenijo, da bodo ti viri dovolj, da nas pripeljejo do električnega omrežja brez ogljika. Ker pa mora svet uravnotežiti potrebo po odpravi emisij ogljika z gospodarsko rastjo, bi morali razmisliti tudi, katere rešitve bi bile najbolj dostopne. Nedavna študija, ki so jo izvedli raziskovalci na MIT, je pokazala, da bi podpora obnovljivim virom energije s kombinacijo rešitev za čisto energijo – vključno z jedrskim in ogljičnim zajemanjem in shranjevanjem (CCS) – povzročila, da bi električna energija brez ogljika postala do 62 odstotkov cenejša kot uporaba obnovljivih virov energije.

Jedrska energija je že vir električne energije brez ogljika, ki proizvaja približno 10 odstotkov svetovne energije. Prav tako bi služila kot zelo zanesljiv vir čiste energije za dopolnitev obnovljivih virov energije. Vendar pa so visoki stroški in varnostna vprašanja upočasnili rast jedrske energije.

Z inovacijami v jedrsko elektrarno lahko ustvarimo novo generacijo jedrske energije, ki bo varnejša, proizvajala bo manj odpadkov in bo imela nižje stroške.

Obstaja več jedrskih tehnologij, ki jih je treba raziskati. Ena od teh – podjetje, ki sem ga začel imenovati TerraPower, uporablja reaktor s potovalnim valom, ki je varen, preprečuje širjenje in ustvarja zelo malo odpadkov. Za uresničitev teh inovacij potrebujemo vlade – zlasti ZDA – da pospešijo in namenijo nova sredstva za raziskave jedrske energije in pokažejo, da obstaja prihodnost zanjo.

Drug način, kako lahko dobimo električno energijo z ničnimi emisijami ogljika, je zajemanje, izkoriščanje in skladiščenje ogljika, ki ločuje in trajno skladišči CO2 iz izpušnih plinov energetske elektrarne, da bi se izognili izpustu v atmosfero. Ta tehnologija je zlasti pomembna na mestih, kjer ni dobrega potenciala obnovljive energije ali kjer bi bilo predrago zapreti in nadomestili obstoječe elektrarne.

3. Visokonapetostni daljnovodni daljnovodi: Obnovljivi viri energije, kot sta veter in sonce, se pogosto nahajajo daleč od mest ali industrijskih območij, kjer je povpraševanje po energiji največje. Povezovanje naše oskrbe z obnovljivimi viri energije s povpraševanjem bo zahtevalo izgradnjo daljnovodov, ki lahko obvladujejo velike količine energije na zelo dolgih razdaljah. Tehnologija prenosa visokonapetostnega enosmernega toka (HVDC) – za razliko od električnih vodov za izmenični tok, ki so večinoma v električnih omrežjih v ZDA, bi nam pomagala integrirati obnovljivo energijo v našo svetovno oskrbo z energijo. Širjenje vodov HVDC pa ne bo zahtevalo samo novih naložb v naša elektroenergetska omrežja, temveč tudi podporo nacionalnim in lokalnim politikam za podporo njihove gradnje. Raziskave in razvoj pri ameriškem Ministrstvu za energijo, ki jih izvajata Nacionalni laboratorij za pacifiški severozahod in Nacionalni laboratorij za obnovljivo energijo, pomagajo postaviti temelje za to, kako lahko načrtujemo, gradimo in upravljamo omrežje 21. stoletja.

Podnebne spremembe so realnost in kaj moramo storiti v zvezi s tem? Svetovne emisije toplogrednih plinov so se na primer lani ponovno povečale – še en opomnik, da moramo ukrepati hitro, če želimo preprečiti najslabše možne scenarije segrevanja našega planeta.

Potem ko sem se seznanil z vsemi novimi idejami za rešitev tega izziva, sem še vedno optimističen, da lahko z ustrezno kombinacijo rešitev, ki jih lahko uporabimo zdaj in z novimi inovacijami, zgradimo pot do prihodnosti brez ogljika.