Αυτή είναι η κατάσταση των ΑΠΕ, που προσπαθούν να ξεπεράσουν την αυξανόμενη κατανάλωση ενέργειας προκειμένου να αντικαταστήσουν όλη τη χρήση ορυκτών καυσίμων πριν ο πλανήτης περάσει ένα ή περισσότερα σημεία καμπής του κλίματος. Η κλιματική επιστήμη υποδηλώνει ότι βρισκόμαστε ήδη κοντά σε αρκετά από αυτά..
Οι ΑΠΕ είναι ένας ισχυρός υποψήφιος. Ο ρυθμός ανάπτυξής τους έχει ξεπεράσει κατά πολύ αυτόν της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας. Αλλά ξεκίνησε από χαμηλή βάση και έτσι η απόλυτη αύξησή της, σε exajoules ανά έτος, ήταν μέχρι στιγμής μικρότερη από εκείνη της κατανάλωσης.
«Χιούστον, έχουμε πρόβλημα!»
Συγκεκριμένα, χρησιμοποιώντας στοιχεία από τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας, το έτος 2010, τα ορυκτά καύσιμα συνεισέφεραν το 80% της παγκόσμιας συνολικής τελικής κατανάλωσης ενέργειας (TFEC). Κατά τα επόμενα 12 χρόνια, η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές αυξήθηκε κατά 104%, που αντιστοιχεί σε 15,8 exajoules (EJ). Παρόλα αυτά, το 2022 (αλλά και το 2000) τα ορυκτά καύσιμα εξακολουθούν να συνεισφέρουν περίπου το 80% της παγκόσμιας TFEC. Κατά την ίδια περίοδο, η TFEC είχε αυξηθεί κατά 15%, που αντιστοιχεί σε 27 EJ, διπλάσια από την απόλυτη αύξηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Το μεγαλύτερο μέρος της αύξησης της TFEC αφορούσε τις μεταφορές και τη θέρμανση, και ήταν σχεδόν εξ ολοκλήρου ορυκτά καύσιμα. Τελικά, σχεδόν όλες οι μεταφορές και η θέρμανση με καύση θα αντικατασταθούν από ΑΠΕ απευθείας ως ηλεκτρική ενέργεια, ενώ οι υπόλοιπες (π.χ. τα αεροπορικά ταξίδια μεγάλων αποστάσεων) θα παρέχονται έμμεσα από πράσινο υδρογόνο ή αμμωνία. Αλλά, κατά την περίοδο 2010-2022, ακόμη και η παγκόσμια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές (αύξηση 15,8 EJ) δεν συμβαδίζει με τη συνολική παγκόσμια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας (αύξηση 27 EJ) σε απόλυτους όρους.
Το πρόβλημα δεν οφείλεται στις ΑΠΕ, η ανάπτυξη των οποίων ξεπέρασε και συνεχίζει να ξεπερνά όλες τις προσδοκίες. Επιπλέον, το πρόβλημα δεν μπορεί να λυθεί με την πυρηνική ενέργεια, η οποία χρειάζεται πολλαπλάσιο χρόνο για να κατασκευαστεί από την αιολική και την ηλιακή ενέργεια που ενισχύεται με αποθήκευση μπαταριών. Το πρόβλημα είναι η αύξηση της κατανάλωσης.
Τα σενάρια για την ενεργειακή μετάβαση
Μέρος της λύσης είναι η μείωση της ζήτησης ενέργειας μέσω της ενεργειακής απόδοσης, αλλά θα είναι αυτό αρκετό; Για να κατανοήσουμε κάπως την πρόκληση της μείωσης της ζήτησης, εξετάζουμε τρία σενάρια για την αντικατάσταση της παγκόσμιας συνεισφοράς στην TFEC από ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια έως το 2050. Κάθε σενάριο έχει χαμηλότερο TFEC το 2050, που αντιστοιχεί σε όλο και μεγαλύτερες μειώσεις στην κατανάλωση ενέργειας. Η πρόκληση είναι η ταυτόχρονη ηλεκτροδότηση όλης της κατανάλωσης ενέργειας (δηλ. των μεταφορών και της θέρμανσης με καύση) με ταυτόχρονη μετάβαση όλης της ηλεκτρικής ενέργειας σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας έως το 2050.
Τα δύο πρώτα σενάρια προέρχονται από τον Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας (ΔΟΕ): το σενάριο καθορισμένων πολιτικών (STEPS) στο οποίο η TFEC αυξάνεται σε 536 EJ το 2050 και το σενάριο καθαρών μηδενικών εκπομπών (NZE) στο οποίο η TFEC μειώνεται από την πραγματική της τιμή των 422 EJ το 2022 σε 343 EJ το 2050. Ο ΙΕΑ περιγράφει το τελευταίο ως «κανονιστικό» σενάριο και περιλαμβάνει σε αυτό ορισμένες μέτριες αλλαγές συμπεριφοράς.
Έχω θεωρήσει ως βασικό ρυθμό ανάπτυξης της ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές την εξαιρετικά υψηλή ανάπτυξη από το 2021 έως το 2022, η οποία ήταν 2,286 EJ/έτος, δηλαδή 1,74 φορές τον μέσο ρυθμό ανάπτυξής της από το 2010 έως το 2022. Στη συνέχεια, εάν η παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές αυξηθεί γραμμικά από 31 EJ το 2022 έως τον στόχο του STEPS για την TFEC των 536 EJ το 2050, η ανανεώσιμη ενέργεια θα πρέπει να αυξηθεί με ρυθμό περίπου οκτώ φορές μεγαλύτερο από τον βασικό ρυθμό αύξησης για να αντικαταστήσει όλη την ορυκτή ενέργεια έως το 2050. Για την επίτευξη του στόχου της ΝΖΕ, θα πρέπει να αυξηθεί με περίπου πενταπλάσιο ρυθμό από το βασικό ρυθμό.
Καθώς η γραμμική αύξηση της ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές δεν φαίνεται πιθανό να επιτύχει τους στόχους STEPS ή NZE, εξετάζουμε στη συνέχεια την εκθετική αύξηση. Στην περίπτωση STEPS, για να αντικατασταθούν όλα τα ορυκτά καύσιμα έως το 2050, η παγκόσμια ανανεώσιμη ενέργεια θα πρέπει να διπλασιάζεται κάθε 6,8 χρόνια και να συνεχίζει να διπλασιάζεται, συνολικά τέσσερις φορές. Για την NZE, ο χρόνος διπλασιασμού είναι 8 χρόνια με 3,5 διπλασιασμούς, κάτι που είναι καλύτερο, αλλά εξακολουθεί να είναι τρομακτικό.
Ακόμη και αν ήταν δυνατόν η κατασκευή, η εγκατάσταση, και η θέση σε λειτουργία των αιολικών και φωτοβολταϊκών συστημάτων να επιτύχει τους παραπάνω εκθετικούς ρυθμούς ανάπτυξης, η ζήτηση θα περιοριζόταν από τους ρυθμούς με τους οποίους θα μπορούσαν να ηλεκτροδοτηθούν οι μεταφορές και η θέρμανση με καύση. Δεν έχει νόημα να αυξηθεί η προσφορά ταχύτερα από τη ζήτηση. Σε παγκόσμιο επίπεδο, ο εξηλεκτρισμός των μεταφορών βρίσκεται σε πρώιμο στάδιο και ο εξηλεκτρισμός της θέρμανσης με καύση έχει μόλις αρχίσει.
Τα 3 σενάρια της ενεργειακής μετάβασης. Πηγή: CleanTechnica.
Απαιτείται “σοβαρότητα”
Δημιούργησα ένα τρίτο σενάριο κατανάλωσης, το οποίο ονομάζεται SERIOUS, στο οποίο το TFEC μειώνεται στο μισό του επιπέδου του 2022, δηλαδή στα 221 EJ, μέχρι το 2050. Τότε, αν η παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές αυξηθεί γραμμικά κατά την ίδια περίοδο, θα πρέπει να αυξηθεί με τριπλάσιο ρυθμό από τον βασικό ρυθμό για να αντικαταστήσει όλη την ορυκτή ενέργεια μέχρι το 2050. Εναλλακτικά, εάν η παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές αυξηθεί εκθετικά, θα πρέπει να διπλασιάζεται κάθε δεκαετία, δηλαδή συνολικά τρεις φορές. Εάν οι κυβερνήσεις σοβαρευτούν όσον αφορά την ενεργειακή μετάβαση, τόσο η περίπτωση της γραμμικής όσο και της εκθετικής ανάπτυξης μπορεί να είναι εφικτή.
Οι βελτιώσεις στην ενεργειακή απόδοση δεν περιορίζονται σε τεχνολογίες όπως η μόνωση των σπιτιών, οι αποδοτικές συσκευές και οι αποδοτικότερες βιομηχανικές διαδικασίες. Μεγαλύτερες μειώσεις στην κατανάλωση ενέργειας θα επιτευχθούν με κέρδη αποδοτικότητας από τον εξηλεκτρισμό των μεταφορών και την αντικατάσταση της θέρμανσης με καύση χαμηλής θερμοκρασίας από αντλίες θερμότητας. Μια κορυφαία ερευνητική ομάδα για ενεργειακά σενάρια, με έδρα το Πανεπιστήμιο LUT στη Φινλανδία, έχει εκτιμήσει ότι η συνολική ζήτηση ενέργειας μετά από πλήρη εξηλεκτρισμό θα μπορούσε να μειωθεί στο μισό.
Κοινωνικοοικονομικές αλλαγές καθώς και τεχνικές
Ακόμα και ο ΔΟΕ αναγνωρίζει στο STEPS ότι οι βελτιώσεις της ενεργειακής απόδοσης μπορεί να μην επιτύχουν επαρκή μείωση της ζήτησης. Το σενάριο SERIOUS θα απαιτούσε σχεδόν σίγουρα κοινωνικοοικονομικές αλλαγές καθώς και αλλαγές στην ατομική συμπεριφορά. Οι αλλαγές αυτές μπορεί να είναι αναγκαίες για να διασφαλιστεί ότι οι πιθανές μειώσεις στη ζήτηση ενέργειας δεν θα εξαλειφθούν από την οικονομική ανάπτυξη που οδηγεί σε υπερβολική αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας. Η οικονομική ανάπτυξη οδηγείται από την αύξηση της οικονομικής κατανάλωσης ανά άτομο και του πληθυσμού. Δεδομένου ότι το πλουσιότερο 10% του παγκόσμιου πληθυσμού είναι υπεύθυνο για τις μισές παγκόσμιες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, η κατανάλωση ανά άτομο και ο πληθυσμός των πλουσίων είναι αυτά που πρέπει να προκαλούν τη μεγαλύτερη ανησυχία. Τα πολιτικά εμπόδια για την αντιμετώπιση αυτής της κοινωνικής ανισότητας στην κλιματική κρίση είναι σημαντικά.
*Ο Δρ Mark Diesendorf έχει πτυχίο φυσικής από το Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ και διδακτορικό στα εφαρμοσμένα μαθηματικά από το UNSW. Σήμερα είναι επίτιμος αναπληρωτής καθηγητής στη Σχολή Ανθρωπιστικών Επιστημών και Γλωσσών, Σχολή Τεχνών, Σχεδιασμού και Αρχιτεκτονικής, UNSW Sydney.
(Πηγή: CleanTechnica)