Transformacja energetyczna

Węgiel, ropa naftowa i gaz ziemny pozostają głównymi światowymi źródłami energii, mimo że odnawialne źródła energii zaczęły szybko rosnąć.

Transformacja energetyczna to proces redukowania paliw kopalnych i ponownego opracowywania całych systemów, aby działały na niskoemisyjnych źródłach energii . Mówiąc bardziej ogólnie, transformacja energetyczna to istotna zmiana strukturalna w systemie energetycznym pod względem podaży i zużycia . Obecne przejście na zrównoważoną energię jest w dużej mierze napędzane uznaniem, że globalne emisje gazów cieplarnianych muszą zostać sprowadzone do zera. Ponieważ paliwa kopalne są największym pojedynczym źródłem emisji dwutlenku węgla, ilość, którą można wyprodukować, jest ograniczona przez porozumienie paryskie z 2015 r., aby utrzymać globalne ocieplenie poniżej 1,5°C. Ponad 70% naszych globalnych emisji gazów cieplarnianych pochodzi z sektora energetycznego, transportu, ogrzewania i zastosowań przemysłowych. Energia wiatrowa i słoneczne systemy fotowoltaiczne (PV) mają największy potencjał łagodzenia zmian klimatu . Od końca 2010 roku na energię odnawialną jest również napędzane przez szybko rosnącą konkurencyjność obu. Inną motywacją do przejścia jest ograniczenie innego wpływu energetyki na środowisko .

Przejście na energię odnawialną obejmuje przejście z pojazdów napędzanych silnikami spalinowymi na bardziej transport publiczny , ograniczenie podróży lotniczych i pojazdów elektrycznych . Elektryfikacja dotyczy również sektora budynków, gdzie pompy ciepła są zdecydowanie najbardziej efektywną technologią. Aby zapewnić elastyczność skali sieci elektrycznej , magazynowanie energii i supersieci są niezbędne, aby umożliwić stosowanie zmiennych, zależnych od pogody technologii.

Rewolucja przemysłowa była napędzana przejściem energetycznym z drewna i innej biomasy na węgiel , następnie ropę naftową i ostatnio gaz ziemny . Historycznie istnieje korelacja między rosnącym zapotrzebowaniem na energię a dostępnością różnych źródeł energii. Historyczne przechodzenie od lokalnie dostarczanych energii drzewnych, wodnych i wiatrowych do dostarczanych globalnie paliw kopalnych i jądrowych wywołało wzrost zapotrzebowania użytkowników końcowych poprzez szybki rozwój badań inżynieryjnych, edukacji i standaryzacji. Mechanizmy zmian systemowych obejmują nową dyscyplinę Transition Engineering wśród wszystkich zawodów inżynierskich, przedsiębiorców, badaczy i pedagogów.

Definicja

Transformacja energetyczna oznacza znaczącą zmianę w systemie energetycznym związaną z zasobami, strukturą systemu, skalą, ekonomią, zachowaniem użytkowników końcowych i polityką energetyczną . [ Potrzebne lepsze źródło ] Doskonałym przykładem jest przejście od systemu przedindustrialnego opartego na tradycyjnej biomasie, wietrze, wodzie i sile mięśni do systemu przemysłowego charakteryzującego się wszechobecną mechanizacją, energią parową i wykorzystaniem węgla.

Po kryzysie naftowym w 1973 roku termin ten został ukuty przez polityków i media. Został spopularyzowany przez prezydenta USA Jimmy'ego Cartera w jego przemówieniu do narodu w sprawie energii z 1977 r., Nawołującym do „spojrzenia wstecz w historię, aby zrozumieć nasz problem energetyczny. Dwukrotnie w ciągu ostatnich kilkuset lat nastąpiła zmiana w sposobie, w jaki ludzie wykorzystują energię ... Ponieważ kończą nam się benzyna i ropa , musimy szybko przygotować się na trzecią zmianę polegającą na ścisłej ochronie i ponownym wykorzystaniu węgla oraz stałych odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna ”. Termin ten został później zglobalizowany po drugim szoku naftowym w 1979 r., podczas obrad Organizacji Narodów Zjednoczonych w Nairobi w 1981 r. w sprawie nowych i odnawialnych źródeł energii.

Od lat 90. debaty na temat transformacji energetycznej w coraz większym stopniu uwzględniają łagodzenie zmian klimatu . Od czasu przyjęcia porozumienia paryskiego COP21 w 2015 r. wszystkie 196 uczestniczących stron zgodziło się osiągnąć neutralność węglową do połowy stulecia. Strony umowy zobowiązały się „ograniczyć globalne ocieplenie do „znacznie poniżej 2 ° C, najlepiej 1,5 ° C w porównaniu z poziomem sprzed epoki przemysłowej”. Wymaga to szybkiej transformacji energetycznej i ograniczenia produkcji paliw kopalnych, aby zmieścić się w budżecie dotyczącym emisji dwutlenku węgla .

W tym kontekście termin „transformacja energetyczna” obejmuje reorientację polityki energetycznej . Może to oznaczać przejście od generacji scentralizowanej do rozproszonej. Obejmuje to również próby zastąpienia nadprodukcji i możliwego do uniknięcia zużycia energii środkami energooszczędnymi i zwiększoną wydajnością . W szerszym znaczeniu transformacja energetyczna może również pociągać za sobą demokratyzację energetyki.

Historia przemian energetycznych i dodatków energetycznych

Przykład długoterminowej historycznej transformacji energetycznej: udział energii pierwotnej według źródła w Portugalii

Historyczne podejście do przeszłych przemian energetycznych jest kształtowane przez dwa główne dyskursy. Jeden twierdzi, że ludzkość doświadczyła w przeszłości kilku przemian energetycznych, podczas gdy drugi sugeruje, że termin „dodatki energetyczne” lepiej odzwierciedla zmiany w globalnej dostawie energii w ciągu ostatnich trzech stuleci.

Najszerszy chronologicznie pierwszy dyskurs opisał Vaclav Smil . Podkreśla zmiany w miksie energetycznym krajów i światowej gospodarki. Patrząc na dane w procentach pierwotnego źródła energii wykorzystywanego w danym kontekście, maluje się obraz światowych systemów energetycznych, które uległy znacznym zmianom w czasie, przechodząc od biomasy do węgla, do ropy naftowej, a obecnie mieszanki składającej się głównie z węgla, ropa naftowa i gaz ziemny. Do lat 50. XX wieku ekonomiczny mechanizm stojący za systemami energetycznymi był raczej lokalny niż globalny.

Drugi dyskurs najszerzej opisał Jean-Baptiste Fressoz. Podkreśla, że ​​termin „transformacja energetyczna” został po raz pierwszy użyty przez polityków, a nie historyków, do opisania celu do osiągnięcia w przyszłości – a nie jako pojęcie do analizy przeszłych trendów. Patrząc na samą ilość energii zużywanej przez ludzkość, obraz przedstawia stale rosnące zużycie energii, któremu towarzyszy stale rosnące zużycie wszystkich głównych źródeł energii dostępnych dla ludzkości. Na przykład zwiększone zużycie węgla w XIX wieku rzeczywiście nie zastąpiło zużycia drewna, ale nastąpiło na szczycie zwiększonego zużycia drewna. Innym przykładem jest rozmieszczenie samochodów osobowych w XX wieku. Ta ewolucja spowodowała wzrost zarówno zużycia oleju (do napędzania samochodu), jak i zużycia węgla (do produkcji stali potrzebnej do samochodu). Innymi słowy, zgodnie z tym podejściem, ludzkość nigdy w swojej historii nie dokonała ani jednej przemiany energetycznej, ale dokonała kilku uzupełnień energii.

Współczesne przemiany energetyczne różnią się pod względem motywacji i celów, czynników napędzających i zarządzania. W miarę postępu rozwoju różne systemy krajowe stawały się coraz bardziej zintegrowane, stając się dużymi, międzynarodowymi systemami, które obserwujemy dzisiaj. Historyczne zmiany systemów energetycznych zostały szeroko zbadane. Podczas gdy historyczne zmiany w energetyce były na ogół procesem długotrwałym, rozwijającym się przez wiele dziesięcioleci, niekoniecznie odnosi się to do obecnej transformacji energetycznej, która rozwija się w bardzo różnych warunkach politycznych i technologicznych.

W przypadku obecnych systemów energetycznych wiele lekcji można wyciągnąć z historii. Zapotrzebowanie na duże ilości drewna opałowego we wczesnych procesach przemysłowych w połączeniu z zaporowymi kosztami transportu lądowego doprowadziło do niedoboru dostępnego (np. niedrogiego) drewna i stwierdzono, że osiemnastowieczne huty szkła „działały jak przedsiębiorstwo zajmujące się karczowaniem lasów”. Kiedy Wielka Brytania musiała uciekać się do węgla po tym, jak w dużej mierze zabrakło drewna, wynikający z tego kryzys paliwowy zapoczątkował łańcuch wydarzeń, który dwa wieki później osiągnął punkt kulminacyjny w rewolucji przemysłowej . Podobnie zwiększone wykorzystanie torfu i węgla było istotnymi elementami torującymi drogę holenderskiemu złotemu wiekowi, obejmującemu z grubsza cały XVII wiek. Kolejny przykład, w którym wyczerpywanie się zasobów spowodowało innowacje technologiczne i przejście na nowe źródła energii w XIX-wiecznym wielorybnictwie oraz jak ostatecznie olej wielorybi został zastąpiony naftą i innymi produktami ropopochodnymi. Wraz z sukcesem szybkiej transformacji energetycznej można sobie wyobrazić, że nastąpią rządowe wykupy lub ratowanie regionów górniczych. [ wymagane wyjaśnienie ]

Czynniki napędzające przejście na energetykę niskoemisyjną

Indeks efektywności w zakresie zmian klimatu opiera się na emisjach gazów cieplarnianych, energii odnawialnej, zużyciu energii i polityce klimatycznej.
Wraz ze wzrostem wdrażania odnawialnych źródeł energii koszty spadły, zwłaszcza w przypadku energii wytwarzanej przez panele słoneczne. Uśredniony koszt energii (LCOE) jest miarą średniego obecnego kosztu netto wytwarzania energii elektrycznej dla elektrowni w całym okresie jej eksploatacji.

skutki zmiany klimatu, konieczne jest szybkie przejście na źródła energii o bardzo niskiej lub zerowej emisji dwutlenku węgla . Wzrost ekstremalnych warunków pogodowych i klimatycznych doprowadził już do nieodwracalnych skutków, ponieważ systemy naturalne i ludzkie są wypychane poza swoją zdolność do przystosowania się. Spalanie węgla, ropy naftowej i gazu odpowiada za 89% emisji CO2, podczas gdy nadal zapewnia 78% zużycia energii pierwotnej . Do 2050 r. spalanie węgla musi zostać ograniczone o 95%, ropy naftowej o 60% i gazu o 45% w porównaniu z 2019 r., aby osiągnąć 50% szans na osiągnięcie celu porozumienia paryskiego, jakim jest ograniczenie globalnego ocieplenia do 1,5° C . Odnosi się to do ścieżek bez lub z ograniczonym przeregulowaniem.

Pomimo wiedzy o zagrożeniach związanych ze zmianami klimatycznymi od lat 80. XX wieku i zmniejszającego się budżetu emisji dwutlenku węgla na ścieżce ocieplenia o 1,5°C, globalne wykorzystanie energii odnawialnej przez wiele lat nie mogło nadążyć za rosnącym zapotrzebowaniem na energię. Węgiel, ropa i gaz były tańsze. Tylko w krajach ze specjalnymi taryfami i dotacjami energetyka wiatrowa i słoneczna zyskała znaczny udział, ograniczony do sektora elektroenergetycznego.

W latach 2010-2019 konkurencyjność energii wiatrowej i słonecznej znacznie wzrosła. Koszty jednostkowe energii słonecznej spadły gwałtownie o 85%, energii wiatrowej o 55%, a akumulatorów litowo-jonowych o 85%, co sprawiło, że energia wiatrowa i słoneczna stała się najtańszą formą nowych instalacji w wielu regionach. Koszty uśrednione dla połączonej fotowoltaiki z magazynowaniem na kilka godzin są już niższe niż dla elektrowni szczytowych . W 2021 roku nowe moce wytwórcze energii elektrycznej z OZE przekroczyły 80% całej mocy zainstalowanej.

Kolejnym ważnym motorem napędowym jest bezpieczeństwo energetyczne i niezależność energetyczna, których znaczenie w Europie rośnie na tle rosyjskiej inwazji na Ukrainę w 2022 roku .

Wdrożenie energii odnawialnej może również wiązać się z dodatkowymi korzyściami wynikającymi z łagodzenia zmiany klimatu : pozytywnym wpływem społeczno-ekonomicznym na zatrudnienie, rozwój przemysłu, zdrowie i dostęp do energii. W zależności od kraju i scenariusza wdrożenia, zastąpienie elektrowni węglowych może ponad dwukrotnie zwiększyć liczbę miejsc pracy na średnią moc MW. Na niezelektryfikowanych obszarach wiejskich rozmieszczenie minisieci fotowoltaicznych może znacznie poprawić dostęp do energii elektrycznej. Możliwości zatrudnienia w ramach zielonej transformacji są związane z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii lub działalnością budowlaną w celu ulepszeń i renowacji infrastruktury. Ponadto zastąpienie energii opartej na węglu odnawialnymi źródłami energii może zmniejszyć liczbę przedwczesnych zgonów spowodowanych zanieczyszczeniem powietrza i obniżyć koszty opieki zdrowotnej.

Obecne technologie

Zapora Gold Ray na rzece Rogue (Oregon)
Farma wiatrowa w Idaho, Stany Zjednoczone
Tablica fotowoltaiczna w Kolorado


Energia odnawialna

Firmy, rządy i gospodarstwa domowe przeznaczyły w 2020 r. 501,3 mld USD na dekarbonizację, w tym energię słoneczną, wiatrową, pojazdy elektryczne, infrastrukturę do ładowania, magazynowanie, systemy grzewcze, CCS i wodór.
Odnawialne źródła energii, zwłaszcza fotowoltaika słoneczna i wiatrowa , mają coraz większy udział w wytwarzaniu mocy.

Źródłami energii uważanymi za najważniejsze w przejściu na energetykę niskoemisyjną są energia wiatru i energia słoneczna . Oba oferują potencjał redukcji emisji netto o 4 Gt ekwiwalentu CO 2 rocznie, z czego połowę przy niższych kosztach netto w całym cyklu życia niż model referencyjny.

Do 2022 r. energia wodna stanie się największym źródłem odnawialnej energii elektrycznej na świecie, dostarczając 16% całkowitej energii elektrycznej na świecie w 2019 r. Jednak ze względu na dużą zależność geograficzną i ogólnie duży wpływ elektrowni wodnych na środowisko i społeczeństwo, wzrost potencjał tej technologii jest ograniczony. Energia wiatrowa i słoneczna są uważane za bardziej skalowalne, ale nadal wymagają ogromnych ilości ziemi i materiałów. Mają większy potencjał wzrostu. Źródła te wzrosły niemal wykładniczo w ostatnich dziesięcioleciach dzięki szybko spadającym kosztom. W 2019 roku energia wiatrowa dostarczała 5,3% światowej energii elektrycznej, a energia słoneczna 2,6%.

Podczas gdy produkcja z większości typów elektrowni wodnych może być aktywnie kontrolowana, produkcja z energii wiatrowej i słonecznej zależy od pogody. Sieci elektryczne muszą być przedłużone i dostosowane, aby uniknąć marnotrawstwa. Energia wodna jest zatem uważana za dyspozycyjne , podczas gdy energia słoneczna i wiatrowa to zmienne odnawialne źródła energii. Źródła te wymagają dyspozycyjnej generacji rezerwowej lub magazynowania energii, aby zapewnić ciągłą i niezawodną energię elektryczną. Z tego powodu technologie magazynowania odgrywają również kluczową rolę w przejściu na energię odnawialną. Od 2020 r. technologią magazynowania na największą skalę jest elektrownia szczytowo-pompowa , która odpowiada za zdecydowaną większość pojemności magazynowania energii zainstalowanej na całym świecie. Innymi ważnymi formami magazynowania energii są baterie elektryczne i zasilanie gazowe .

Inne odnawialne źródła energii obejmują bioenergię , energię geotermalną i energię pływów morskich , co wiąże się z wyższymi kosztami.

Jeśli chodzi o zużycie energii i efektywność energetyczną, elektryfikacja transportu drogowego jest jedną z kluczowych technologii.

Energia atomowa

Kalendarium uruchamianych i likwidowanych mocy jądrowych od lat pięćdziesiątych XX wieku

W latach 70. i 80. w niektórych krajach energetyka jądrowa zyskała duży udział . We Francji i na Słowacji ponad połowa energii elektrycznej nadal pochodzi z energii jądrowej. Jest uważany za niskoemisyjne źródło energii , ale wiąże się z ryzykiem i rosnącymi kosztami. Od późnych lat 90. wdrażanie uległo spowolnieniu. Wycofanie z eksploatacji wzrasta, ponieważ wiele reaktorów zbliża się do końca swojego okresu eksploatacji. Niemcy ogłosiły, że do połowy kwietnia 2023 r. zatrzymają swoje ostatnie trzy elektrownie jądrowe. Z drugiej strony China General Nuclear Power Group wyartykułował cel 200 GW do 2035 r., produkowanych przez 150 dodatkowych reaktorów.

Integracja zmiennych źródeł energii

Produkcja energii odnawialnej i konwencjonalnej w Niemczech w ciągu dwóch tygodni w 2022 r. W godzinach przy niskiej produkcji wiatru i fotowoltaiki węgiel kamienny i gaz wypełniają lukę. Energia jądrowa i biomasa nie wykazują prawie żadnej elastyczności. PV podąża za zwiększonym zużyciem w ciągu dnia, ale zmienia się sezonowo.
Rynek energii elektrycznej w Niemczech w ciągu dwóch tygodni w 2022 r. Dzięki integracji fotowoltaiki ceny spadają codziennie około południa, pomimo wyższego popytu. Ceny spadają również każdej nocy i weekendu z powodu niskiego popytu. Wysoka dostępność energii wiatrowej powoduje niskie ceny na prawej połowie. W godzinach bez PV i energii wiatrowej najdroższy substytut ustala cenę. Ekstremalne poziomy gazu ziemnego w 2022 r. spowodowane były rosyjską inwazją na Ukrainę. Niska dostępność francuskiej energii jądrowej w tych miesiącach zwiększyła popyt na eksport.

Wraz z integracją energii odnawialnej lokalna produkcja energii elektrycznej staje się coraz bardziej zróżnicowana. Łączenie sektorów , magazynowanie energii , inteligentne sieci , zarządzanie popytem , zrównoważone biopaliwa , elektroliza wodoru i pochodne będą ostatecznie potrzebne, aby pomieścić duży udział odnawialnych źródeł energii w systemach energetycznych. Wahania można złagodzić, łącząc energię wiatru i słońca oraz rozbudowując sieci elektroenergetyczne na dużych obszarach . Zmniejsza to zależność od lokalnych warunków pogodowych.

W krajach o znacznej ilości energii odnawialnej energia słoneczna powoduje spadki cen każdego dnia w okolicach południa. Produkcja fotowoltaiczna podąża za wyższym popytem w tych godzinach. Zdjęcia przedstawiają dwa tygodnie w 2022 roku w Niemczech, gdzie udział energii odnawialnej wynosi ponad 40%. Ceny spadają również każdej nocy i weekendu z powodu niskiego popytu. W godzinach bez PV i energii wiatrowej ceny energii elektrycznej rosną. Może to prowadzić do dostosowań po stronie popytu. Podczas gdy przemysł jest zależny od cen godzinowych, większość prywatnych gospodarstw domowych nadal płaci stałą taryfę. Dzięki inteligentnym licznikom konsumenci prywatni mogą być również motywowani, np. do ładowania samochodu elektrycznego, gdy dostępna jest wystarczająca ilość energii odnawialnej, a ceny są niskie.

Sterowana elastyczność w produkcji energii elektrycznej jest niezbędna do tworzenia kopii zapasowych zmiennych źródeł energii. Niemiecki przykład pokazuje, że elektrownie szczytowo-pompowe, elektrownie gazowe i węgiel kamienny szybko zyskują na popularności. Węgiel brunatny zmienia się codziennie. Energia jądrowa i biomasa teoretycznie mogą się do pewnego stopnia dostosować. Jednak w tym przypadku zachęty nadal wydają się niewystarczające.

Przy bardzo zmiennych cenach magazynowanie energii elektrycznej i rozbudowa sieci stają się bardziej konkurencyjne. Oczekuje się, że koszty uwzględnienia integracji zmiennych odnawialnych źródeł energii w systemach elektroenergetycznych będą niewielkie do 2030 r. Zaopatrzenie całego systemu energetycznego w energię odnawialną będzie większym wyzwaniem.

Szybkie wahania rosną wraz z wysoką integracją energii wiatrowej i słonecznej. Można im zaradzić przez rezerwy operacyjne . Wielkogabarytowe akumulatory mogą zareagować w ciągu kilku sekund i są coraz częściej wykorzystywane do utrzymania stabilności sieci elektroenergetycznej.

Aspekty ekonomiczne i geopolityczne

Zmiana źródeł energii może potencjalnie przedefiniować relacje i zależności między krajami, zainteresowanymi stronami i firmami. Kraje lub właściciele gruntów dysponujący zasobami – kopalnymi lub odnawialnymi – ponoszą ogromne straty lub zyski w zależności od rozwoju jakiejkolwiek transformacji energetycznej. W 2021 roku koszty energii sięgnęły 13% światowego produktu krajowego brutto . Globalne rywalizacje przyczyniły się do powstania sił napędowych gospodarki stojących za niskoemisyjną transformacją energetyczną. Innowacje technologiczne opracowane w danym kraju mają potencjał, by stać się siłą gospodarczą.

Wpływy

Dyskusje na temat transformacji energetycznej są w dużym stopniu uzależnione od wkładu przemysłu paliw kopalnych . Jednym ze sposobów, w jaki firmy naftowe są w stanie kontynuować swoją pracę pomimo rosnących problemów środowiskowych, społecznych i ekonomicznych, jest lobbing w lokalnych i krajowych systemach rządowych. Lobbing jest definiowany jako prowadzenie działań mających na celu wpłynięcie na funkcjonariuszy publicznych, a zwłaszcza członków organu ustawodawczego, w sprawie stanowienia prawa

Historycznie rzecz biorąc, lobby paliw kopalnych odnosiło duże sukcesy w ograniczaniu przepisów. W latach 1988-2005 Exxon Mobil , jedna z największych firm naftowych na świecie, wydała prawie 16 milionów dolarów na lobbowanie przeciwko zmianom klimatycznym i dostarczanie opinii publicznej wprowadzających w błąd informacji na temat zmian klimatycznych. Przemysł paliw kopalnych uzyskuje znaczące wsparcie poprzez istniejącą strukturę bankową i inwestycyjną. Koncepcja, że ​​branża nie powinna już być wspierana finansowo, doprowadziła do ruchu społecznego zwanego dezinwestycją. Zbycie definiuje się jako wycofanie kapitału inwestycyjnego z akcji, obligacji lub funduszy w spółkach naftowych, węglowych i gazowych zarówno z powodów moralnych, jak i finansowych

Banki, firmy inwestycyjne, rządy, uniwersytety, instytucje i przedsiębiorstwa są kwestionowane przez ten nowy argument moralny przeciwko ich obecnym inwestycjom w przemysł paliw kopalnych, a wiele z nich, takich jak Rockefeller Brothers Fund, University of California, New York City i inne, rozpoczęło przejście na bardziej zrównoważone, przyjazne dla środowiska inwestycje.


Aspekty społeczne

Wpływy

Jednym z przewidywanych pozytywnych skutków społecznych jest wykorzystanie lokalnych źródeł energii w celu zapewnienia stabilności i ożywienia gospodarczego lokalnym społecznościom. Nie tylko przynosi to korzyści lokalnym przedsiębiorcom poprzez dywersyfikację portfela, ale także stwarza możliwości handlu energią między społecznościami, stanami i regionami. Ponadto bezpieczeństwo energetyczne było walką na całym świecie, która doprowadziła do wielu problemów w krajach OPEC i poza nimi. Bezpieczeństwo energetyczne jest oceniane poprzez analizę dostępności, dostępności, zrównoważonego rozwoju, możliwości regulacyjnych i technologicznych naszego portfela energetycznego. Energia odnawialna stanowi okazję do zwiększenia naszego bezpieczeństwa energetycznego poprzez uniezależnienie się od energii i posiadanie zlokalizowanych sieci, które geopolitycznie zmniejszają ryzyko energetyczne. W tym sensie korzyści i pozytywne skutki przejścia na energię odnawialną są ogromne.

Przejście na energię odnawialną wiąże się również z zagrożeniami i negatywnymi skutkami dla społeczeństwa, które należy złagodzić. Przemysł wydobywczy węgla odgrywa dużą rolę w istniejącym portfelu energetycznym i jest jednym z największych celów dla działaczy na rzecz zmian klimatu ze względu na intensywne zanieczyszczenie i zakłócenia siedlisk , które powoduje. Oczekuje się, że przejście na odnawialne źródła energii zmniejszy potrzebę i opłacalność wydobycia węgla w przyszłości. Jest to korzystne dla działań związanych ze zmianą klimatu, ale może mieć poważny wpływ na społeczności, które polegają na tym biznesie. Społeczności górnicze są uważane za podatne na przejście na energię odnawialną. Społeczności te nie tylko już teraz borykają się z ubóstwem energetycznym , ale także z załamaniem gospodarczym, gdy przedsiębiorstwa wydobywcze przenoszą się gdzie indziej lub całkowicie znikają. Społeczności te muszą szybko przejść na alternatywne formy pracy, aby utrzymać swoje rodziny, ale brakuje im środków i wsparcia, aby inwestować w siebie. Ten zepsuty system utrwala ubóstwo i podatność na zagrożenia, które zmniejszają zdolność adaptacyjną społeczności górniczych. Potencjalne łagodzenie może obejmować rozszerzenie bazy programowej dla wrażliwych społeczności, aby pomóc w nowych programach szkoleniowych, możliwości rozwoju gospodarczego i subsydiów, aby pomóc w okresie przejściowym. Ostatecznie skutki społeczne przejścia na energię odnawialną będą rozległe, ale dzięki łagodzenia rządy mogą zapewnić, że stanie się to pozytywną szansą dla wszystkich obywateli.

Ekstrakcja metali i minerałów

Przejście na energię odnawialną zaczęło stymulować debatę, ponieważ wymaga szybkiego wzrostu wydobycia niektórych rodzajów metali i minerałów . Procesy wydobywcze są na ogół związane z oddziaływaniem na środowisko i społeczeństwo. Z drugiej strony przejście na energię odnawialną zmniejsza szkody dla środowiska spowodowane poszukiwaniem paliw kopalnych.

Międzynarodowa Agencja Energii nie uznaje niedoborów zasobów, ale stwierdza, że ​​dostawy mogą mieć trudności z dotrzymaniem kroku światowym ambicjom klimatycznym. Oczekuje się, że największy popyt będą generować pojazdy elektryczne (EV) i akumulatory. Farmy wiatrowe i fotowoltaika są mniej energochłonne. Rozbudowa sieci elektroenergetycznych wymaga dużych ilości miedzi i aluminium . IEA zaleca zwiększenie skali recyklingu. Do 2040 r. ilości miedzi , litu , niklu i kobaltu ze zużytych baterii mogą zmniejszyć łączne zapotrzebowanie na podstawowe dostawy tych minerałów o około 10%. Producenci pojazdów elektrycznych pracują nad zmniejszeniem ilości kobaltu w akumulatorach. Jednak w wielu przypadkach oznacza to wzrost ilości niklu. Baterie niezawierające kobaltu są już dostępne do użytku komercyjnego.

Oczekuje się, że zapotrzebowanie na lit do 2040 r. wzrośnie 42-krotnie. Przewiduje się, że wydobycie grafitu, kobaltu i niklu wzrośnie około 20-krotnie. W przypadku każdego z najważniejszych minerałów i metali znaczna część zasobów jest skoncentrowana tylko w jednym kraju: miedź w Chile , nikiel w Indonezji , kobalt w Demokratycznej Republice Konga (DRK), pierwiastki ziem rzadkich w Chinach i lit w Australii . Chiny dominują w przetwarzaniu ich wszystkich.

Kontrowersyjnym podejściem jest górnictwo głębinowe . Minerały można zbierać z nowych źródeł, takich jak guzki polimetaliczne leżące na dnie morskim , ale może to zaszkodzić różnorodności biologicznej. Trwające badania badają to jako sposób na ułatwienie transformacji energetycznej w bardziej zrównoważony sposób.

Ryzyka i bariery

Pomimo powszechnego zrozumienia, że ​​przejście na energię niskoemisyjną jest konieczne, istnieje szereg zagrożeń i przeszkód, aby uczynić ją bardziej atrakcyjną niż energia konwencjonalna. Energia niskoemisyjna rzadko pojawia się jako rozwiązanie wykraczające poza walkę ze zmianami klimatycznymi, ale ma szersze implikacje dla bezpieczeństwa żywnościowego i zatrudnienia. To dodatkowo potwierdza uznaną niedostatek badań nad innowacjami w zakresie czystej energii, które mogą prowadzić do szybszych przemian. Ogólnie rzecz biorąc, przejście na energię odnawialną wymaga zmiany między rządami, biznesem i opinią publiczną. Zmiana nastawienia opinii publicznej może złagodzić ryzyko zmian w kolejnych administracjach – być może poprzez kampanie uświadamiające opinii publicznej lub opłaty węglowe.

Wśród kluczowych kwestii do rozważenia w związku z tempem globalnej transformacji w kierunku OZE jest to, jak dobrze poszczególne firmy elektroenergetyczne są w stanie dostosować się do zmieniającej się rzeczywistości sektora elektroenergetycznego. Na przykład do tej pory absorpcja energii ze źródeł odnawialnych przez przedsiębiorstwa energetyczne pozostawała powolna, co utrudniały ich ciągłe inwestycje w moce wytwórcze z paliw kopalnych.

Praca

Duża część światowej siły roboczej pracuje bezpośrednio lub pośrednio dla gospodarki opartej na paliwach kopalnych . Ponadto wiele innych gałęzi przemysłu jest obecnie zależnych od niezrównoważonych źródeł energii (takich jak przemysł stalowy czy przemysł cementowo-betonowy ). Zmiana tych pracowników w okresie szybkich zmian gospodarczych wymaga znacznej przezorności i planowania. Międzynarodowy ruch robotniczy opowiadał się za sprawiedliwą transformacją , która odpowiada na te obawy.

Ostatnio narody Europy przeżywają kryzys energetyczny w wyniku uzależnienia od rosyjskiego gazu ziemnego, który został odcięty w następstwie wojny rosyjsko-ukraińskiej. Pokazuje to, że ludzkość nadal jest w dużym stopniu uzależniona od źródeł energii pochodzących z paliw kopalnych i należy zadbać o płynne przejście, mniej wstrząsów związanych z niedoborem energii niweczy same wysiłki na rzecz skutecznego ożywienia przejścia.

Prognozy

Możliwy harmonogram transformacji energetycznej. Transformacja energetyczna na tej osi czasu jest zbyt powolna, aby odpowiadała porozumieniu paryskiemu .

Oczekuje się, że po okresie przejściowym produkcja energii odnawialnej będzie stanowić większość światowej produkcji energii. W 2018 r. firma zarządzająca ryzykiem, DNV GL , prognozuje, że do 2050 r. światowy miks energii pierwotnej zostanie równo podzielony między źródła kopalne i niekopalne. Prognoza Międzynarodowej Agencji Energii z 2011 r. przewiduje, że fotowoltaika będzie dostarczać ponad połowę światowej energii elektrycznej do 2060 r., radykalnie zmniejszając emisję gazów cieplarnianych.

Indeks zysków i strat geopolitycznych GeGaLo ocenia, jak może zmienić się pozycja geopolityczna 156 krajów, jeśli świat w pełni przejdzie na odnawialne źródła energii. Oczekuje się, że dawni eksporterzy paliw kopalnych stracą władzę, natomiast pozycje byłych importerów paliw kopalnych i krajów bogatych w odnawialne źródła energii mają się umocnić.

Status w określonych krajach

Globalne zużycie energii według źródła
Globalne zużycie energii według źródła (w %)

      Amerykańska Agencja Informacji Energetycznej (EIA) szacuje, że w 2013 r. całkowite globalne zaopatrzenie w energię pierwotną (TPES) wyniosło 157,5 petawatogodzin , czyli 1,575 × 10 17 Wh (157,5 tys. TWh ; 5,67 × 10 20 J ; 13,54 miliarda toe ), czyli około 18 rok TW. [ aktualizacja potrzeb ] W latach 2000-2012 węgiel był źródłem energii o największym łącznym wzroście. Znacząco wzrosło również wykorzystanie ropy naftowej i gazu ziemnego, a następnie energia wodna i energia odnawialna. Energia odnawialna rosła w tempie szybszym niż jakikolwiek inny okres w historii w tym okresie. Zapotrzebowanie na energię jądrową spadło, częściowo z powodu siania strachu i niedokładnego przedstawiania w mediach niektórych katastrof jądrowych ( Three Mile Island w 1979 r., Czarnobyl w 1986 r. I Fukushima w 2011 r.). Ostatnio zużycie węgla spadło w stosunku do energii niskoemisyjnej. Węgiel spadł z około 29% całkowitego światowego zużycia energii pierwotnej w 2015 r. do 27% w 2017 r., a odnawialne źródła energii inne niż wodne wzrosły do ​​około 4% z 2%. [ wymaga aktualizacji ]

Australia

Australia ma jeden z najszybszych wskaźników wdrażania energii odnawialnej na świecie. W samym tylko 2018 r. kraj ten wdrożył 5,2 GW energii słonecznej i wiatrowej i w tym tempie jest na dobrej drodze do osiągnięcia 50% udziału energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych w 2024 r. i 100% w 2032 r. Jednak Australia może być jedną z wiodących głównych gospodarek pod względem wdrożeń energii odnawialnej, ale jest jednym z najsłabiej przygotowanych na poziomie sieci do przeprowadzenia tej transformacji, zajmując 28. miejsce na liście 32 rozwiniętych gospodarek w Indeksie transformacji energetycznej Światowego Forum Ekonomicznego w 2019 r. Energia jądrowa jest zakazana w Australii.

Chiny

Chiny są największym emitentem gazów cieplarnianych i odgrywają kluczową rolę w niskoemisyjnej transformacji energetycznej i łagodzeniu zmiany klimatu. Chiny postawiły sobie za cel osiągnięcie neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla do 2060 r.

Unia Europejska

Europejski Zielony Ład to zestaw inicjatyw politycznych Komisji Europejskiej , których nadrzędnym celem jest osiągnięcie przez Europę neutralności klimatycznej w 2050 r. Przedstawiony zostanie również oceniony pod względem skutków plan zwiększenia unijnego celu redukcji emisji gazów cieplarnianych do 2030 r. do co najmniej 50%. i do 55% w porównaniu z poziomami z 1990 r. Plan zakłada przegląd każdego istniejącego prawa pod kątem jego zalet klimatycznych, a także wprowadzenie nowych przepisów dotyczących gospodarki o obiegu zamkniętym , renowacji budynków , różnorodności biologicznej , rolnictwa i innowacji . Przewodnicząca Komisji Europejskiej Ursula von der Leyen stwierdziła, że ​​Europejski Zielony Ład byłby dla Europy „momentem człowieka z Księżyca”, ponieważ zgodnie z planem Europa stałaby się pierwszym kontynentem neutralnym dla klimatu.

Badanie wykazało, że firmy zaawansowane cyfrowo inwestują więcej pieniędzy w strategie oszczędzania energii. W Unii Europejskiej 59% firm, które zainwestowały zarówno w podstawowe, jak i zaawansowane technologie, zainwestowało również w środki efektywności energetycznej, w porównaniu z zaledwie 50% firm amerykańskich z tej samej kategorii. Ogólnie rzecz biorąc, istnieje znaczna rozbieżność między cyfrowymi profilami przedsiębiorstw a inwestycjami w efektywność energetyczną.

Austria

Dostawa energii elektrycznej w Austrii według źródła

Austria rozpoczęła transformację energetyczną ( Energiewende ) kilka dekad temu. Ze względu na warunki geograficzne produkcja energii elektrycznej w Austrii w dużym stopniu opiera się na energii odnawialnej, w szczególności na energii wodnej. 78,4% krajowej produkcji energii elektrycznej w 2013 roku pochodziło z energii niskoemisyjnej, 9,2% z gazu ziemnego i 7,2% z ropy naftowej. Zgodnie z federalną ustawą konstytucyjną dla Austrii bezatomowej w Austrii nie działają żadne elektrownie jądrowe.

Krajowa produkcja energii stanowi zaledwie 36% całkowitego zużycia energii w Austrii, co obejmuje między innymi transport, produkcję energii elektrycznej i ogrzewanie. W 2013 r. ropa naftowa stanowiła około 36,2% całkowitego zużycia energii, energia odnawialna 29,8%, gaz 20,6%, a węgiel 9,7%. W ciągu ostatnich 20 lat struktura krajowego zużycia energii brutto zmieniła się z węgla i ropy na nowe OZE. Cel UE dla Austrii wymaga udziału energii ze źródeł odnawialnych na poziomie 34% do 2020 r. (końcowe zużycie energii brutto).

Transformację energetyczną w Austrii można zaobserwować również na poziomie lokalnym, w niektórych wsiach, miastach i regionach. Na przykład miasto Güssing w kraju związkowym Burgenland jest pionierem niezależnej i zrównoważonej produkcji energii. Od 2005 r. Güssing wyprodukowało już znacznie więcej ciepła (58 gigawatogodzin) i energii elektrycznej (14 GWh) ze źródeł odnawialnych, niż potrzebuje samo miasto.

Dania

Produkcja energii elektrycznej w Danii według źródła

Dania, jako kraj zależny od importowanej ropy naftowej, została szczególnie mocno dotknięta kryzysem naftowym z 1973 r . Wywołało to publiczne dyskusje na temat budowy elektrowni jądrowych w celu dywersyfikacji dostaw energii. silny ruch antyatomowy , który ostro krytykował plany rządu dotyczące energetyki jądrowej, co ostatecznie doprowadziło do uchwalenia w 1985 r. rezolucji o niebudowie elektrowni jądrowych w Danii. Zamiast tego kraj opowiedział się za energią odnawialną, koncentrując się przede wszystkim na energii wiatrowej . Turbiny wiatrowe do wytwarzania energii mają już długą historię w Danii, sięgającą końca XIX wieku. Już w 1974 roku panel ekspertów oświadczył, że „powinno być możliwe zaspokojenie 10% duńskiego zapotrzebowania na energię elektryczną energią wiatrową, bez powodowania specjalnych problemów technicznych dla sieci publicznej”. Dania podjęła się budowy dużych elektrowni wiatrowych – choć początkowo z niewielkimi sukcesami (jak w przypadku projektu Growian w Niemczech ).

Zamiast tego przeważały małe obiekty, często sprzedawane prywatnym właścicielom, takim jak gospodarstwa rolne. Polityka rządu promowała ich budowę; jednocześnie pozytywne czynniki geograficzne sprzyjały ich rozprzestrzenianiu się, takie jak dobre wiatrowej i zdecentralizowane wzorce osadnictwa w Danii. Pewną rolę odegrał również brak przeszkód administracyjnych. Pojawiły się małe i solidne systemy, początkowo o mocy zaledwie 50–60 kilowatów - wykorzystujące technologię z lat czterdziestych XX wieku, a czasem wytwarzane ręcznie przez bardzo małe firmy. Pod koniec lat siedemdziesiątych i osiemdziesiątych rozwinął się szybki eksport do Stanów Zjednoczonych, gdzie energia wiatrowa również przeżywała wczesny boom. W 1986 roku Dania miała już około 1200 turbin wiatrowych, choć nadal stanowiły one zaledwie zaledwie 1% energii elektrycznej w Danii. Z biegiem czasu udział ten znacznie się zwiększył. W 2011 roku energia odnawialna pokrywała 41% zużycia energii elektrycznej, a same elektrownie wiatrowe 28%. Celem rządu jest zwiększenie udziału energii wiatrowej w wytwarzaniu energii do 50% do 2020 r., przy jednoczesnym zmniejszeniu emisji dwutlenku węgla o 40%. W dniu 22 marca 2012 r. duńskie Ministerstwo Klimatu, Energii i Budownictwa opublikowało czterostronicowy dokument zatytułowany „Umowa energetyczna DK”, przedstawiający długoterminowe zasady duńskiej polityki energetycznej.

Od początku 2013 roku obowiązuje zakaz instalowania ogrzewania olejowego i gazowego w nowo budowanych budynkach; począwszy od 2016 r. będzie to dotyczyć również istniejących budynków. Równocześnie uruchomiono program pomocowy w zakresie wymiany grzejników. Celem Danii jest ograniczenie zużycia paliw kopalnych o 33% do 2020 roku. Do 2050 roku kraj ma osiągnąć całkowitą niezależność od ropy naftowej i gazu ziemnego.

Francja

Produkcja energii elektrycznej we Francji

Od 2012 roku we Francji toczą się dyskusje polityczne na temat transformacji energetycznej i korzyści, jakie może z niej odnieść francuska gospodarka.

We wrześniu 2012 r. minister środowiska Delphine Batho ukuła termin „patriotyzm ekologiczny”. Rząd rozpoczął plan pracy, aby rozważyć rozpoczęcie transformacji energetycznej we Francji. Do czerwca 2013 r. w planie tym powinny znaleźć się odpowiedzi na następujące pytania:

  • W jaki sposób Francja może przejść w kierunku efektywności energetycznej i oszczędzania energii? Refleksje na temat zmienionego stylu życia, zmian w produkcji, konsumpcji i transporcie.
  • Jak osiągnąć docelowy miks energetyczny na 2025 rok? Cele Francji w zakresie ochrony klimatu zakładają ograniczenie emisji gazów cieplarnianych o 40% do 2030 r. io 60% do 2040 r.
  • Na jakich odnawialnych źródłach energii Francja powinna polegać? W jaki sposób należy promować wykorzystanie energii wiatrowej i słonecznej?
  • Jakie koszty i modele finansowania będą prawdopodobnie wymagane w przypadku doradztwa w zakresie alternatywnych źródeł energii i wsparcia inwestycji? A co z badaniami, renowacją i rozbudową ciepłownictwa, biomasy i geotermii? Jednym z rozwiązań mogłaby być kontynuacja CSPE, podatku pobieranego od rachunków za prąd.

Konferencja Środowiskowa nt. Zrównoważonego Rozwoju w dniach 14 i 15 września 2012 r. jako główny temat potraktowała kwestię transformacji środowiskowej i energetycznej.

8 lipca 2013 r. krajowi liderzy debaty przedstawiają rządowi kilka propozycji. Wśród nich były podatki środowiskowe i inteligentnych sieci .

W 2015 roku Zgromadzenie Narodowe przyjęło przepisy dotyczące przejścia na pojazdy niskoemisyjne.

Francja jest drugim po Danii krajem o najniższej na świecie emisji dwutlenku węgla w stosunku do produktu krajowego brutto.

Niemcy

Produkcja energii elektrycznej brutto według źródeł w Niemczech w latach 1990–2020

Niemcy odegrały ogromną rolę w przejściu od paliw kopalnych i energii jądrowej do odnawialnych źródeł energii. Transformacja energetyczna w Niemczech znana jest jako die Energiewende (dosłownie „zwrot energetyczny”), co wskazuje na odwrócenie się od starych paliw i technologii na rzecz nowych. Kluczowy dokument polityczny przedstawiający Energiewende został opublikowany przez rząd niemiecki we wrześniu 2010 r., około sześć miesięcy przed wypadkiem jądrowym w Fukushimie ; wsparcie legislacyjne zostało przyjęte we wrześniu 2010 r.

Polityka ta została przyjęta przez niemiecki rząd federalny i zaowocowała ogromną ekspansją odnawialnych źródeł energii, zwłaszcza energii wiatrowej. Udział Niemiec w odnawialnych źródłach energii wzrósł z około 5% w 1999 r. do 17% w 2010 r., zbliżając się do średniej OECD wynoszącej 18% zużycia energii odnawialnej. Producentom zagwarantowano stałą taryfę gwarantowaną na 20 lat, gwarantującą stały dochód. Tworzono spółdzielnie energetyczne i starano się zdecentralizować kontrolę i zyski. Duże przedsiębiorstwa energetyczne mają nieproporcjonalnie mały udział w rynku OZE. Elektrownie jądrowe zostały zamknięte, a istniejące dziewięć elektrowni zostanie zamkniętych wcześniej niż to konieczne, w 2022 r.

Zmniejszenie uzależnienia od elektrowni jądrowych pociągnęło za sobą wzrost uzależnienia od paliw kopalnych. Jednym z czynników, który hamował efektywne wykorzystanie nowej energii odnawialnej, był brak towarzyszących inwestycji w infrastrukturę energetyczną w celu wprowadzenia energii na rynek. Uważa się, że do wybudowania lub zmodernizowania jest 8300 km linii energetycznych.

Różne kraje związkowe mają różne podejście do budowy nowych linii elektroenergetycznych. Przemysłowi zamrożono stawki, więc zwiększone koszty Energiewende zostały przerzucone na konsumentów, którzy mieli rosnące rachunki za energię elektryczną. Niemcy w 2013 roku mieli jedne z najwyższych kosztów energii elektrycznej w Europie. Mimo to na początku 2015 roku po raz pierwszy od kilkunastu lat ceny energii elektrycznej dla gospodarstw domowych spadły.

Indie

Indie wyznaczyły cele w zakresie energii odnawialnej , aby w porozumieniu klimatycznym z Paryża przekształcić 50% całkowitego zużycia energii w źródła odnawialne . Od 2022 r. Centralny Zarząd Energii Elektrycznej jest na dobrej drodze do osiągnięcia swoich celów, produkując 160 GW energii elektrycznej z czystych źródeł, takich jak energia słoneczna , wiatrowa , wodna i jądrowa , co stanowi 40% jej całkowitej mocy. Indie zajmują trzecie miejsce w Ernst and Young, za Stanami Zjednoczonymi i Chinami.

Elektrownie wodne stanowią główną część infrastruktury energetycznej Indii od czasów uzyskania przez nie niepodległości w 1947 roku. Były premier Jawahar Lal Nehru nazwał je „ świątyniami nowoczesnych Indii ” i uważał je za kluczowe siły napędowe nowoczesności i industrializmu dla rodzącej się republika. Godne uwagi przykłady elektrowni wodnych obejmują kompleks hydroenergetyczny Tehri o mocy 2400 MW, elektrownię wodną Koyna o mocy 1960 MW oraz zaporę Srisailam o mocy 1670 MW . Ostatnio Indie przywiązywały należytą wagę do pojawiających się technologii odnawialnych, takich jak elektrownie słoneczne i farmy wiatrowe. Mieszczą się w nich 3 z 5 największych na świecie farm fotowoltaicznych, w tym największy na świecie Bhadla Solar Park o mocy 2255 MW i drugi co do wielkości na świecie park solarny Pavgada Solar Park o mocy 2000 MW i megapark Kurnool Ultra o mocy 100 MW.

Chociaż nastąpiła pozytywna zmiana, Indie muszą ograniczyć swoją zależność od tradycyjnej produkcji energii opartej na węglu, ponieważ nadal stanowi ona około 50% ich produkcji energii . Indie zbliżają się również do celu elektryfikacji przemysłu motoryzacyjnego, dążąc do posiadania co najmniej 30% pojazdów elektrycznych wśród pojazdów prywatnych do 2030 r.

Korea Południowa

Południowokoreańskie Ministerstwo Handlu, Przemysłu i Energii (MOTIE) stwierdziło, że transformacja energetyczna jest konieczna, aby spełnić wymagania społeczeństwa dotyczące ich życia, bezpieczeństwa i środowiska . Ponadto resort stwierdził, że kierunkiem przyszłej polityki energetycznej jest „przejście (od konwencjonalnych źródeł energii) do bezpiecznych i czystych źródeł energii”. W przeciwieństwie do przeszłości, myślą przewodnią tej polityki jest położenie nacisku na bezpieczeństwo i środowisko, a nie na stabilność podaży i popytu oraz wykonalność ekonomiczną, oraz przesunięcie zależności od energii jądrowej i węgla na czyste źródła energii, takie jak odnawialne źródła energii.

W 1981 r. głównym źródłem energii pierwotnej była ropa naftowa i węgiel, przy czym ropa stanowiła 58,1%, a węgiel 33,3%. Wraz ze wzrostem udziału energii jądrowej i skroplonego gazu ziemnego na przestrzeni lat, udział ropy naftowej stopniowo malał. W 1990 r. energia pierwotna przedstawiała się następująco: 54% ropa naftowa, 26% węgiel, 14% energia jądrowa, 3% skroplony gaz ziemny i 3% odnawialne źródła energii. Później, starając się zmniejszyć emisje gazów cieplarnianych w kraju poprzez współpracę międzynarodową oraz poprawić wyniki w zakresie ochrony środowiska i bezpieczeństwa, w 2017 r. Rozłożył się następująco: 40% ropa, 29% węgiel, 16% skroplony gaz ziemny, 10% energia jądrowa i 5% energii ze źródeł odnawialnych. Zgodnie z przedstawionym pod koniec 2017 r. VIII Podstawowym Planem Długookresowym Podaży i Popytu na Energię Elektryczną, udział energii jądrowej i węglowej zmniejsza się, a rośnie udział OZE.

W czerwcu 2019 r. rząd koreański zatwierdził Trzeci plan energetyczny, zwany także ustawą konstytucyjną sektora energetycznego i odnawiany co pięć lat. Jej celem jest osiągnięcie zrównoważonego wzrostu i poprawa jakości życia poprzez transformację energetyczną. Istnieje pięć głównych zadań do osiągnięcia tego celu. Po pierwsze, w zakresie zużycia, celem jest poprawa efektywności zużycia energii o 38% w stosunku do poziomu z 2017 r. oraz obniżenie zużycia energii o 18,6% poniżej poziomu BAU do 2040 r. Po drugie, w zakresie wytwarzania, zadaniem jest doprowadzić do przejścia na bezpieczny i czysty miks energetyczny poprzez zwiększenie udziału energii odnawialnej w wytwarzaniu energii (30~35% do 2040 r.) oraz stopniowe wycofywanie się z energetyki jądrowej i drastyczne ograniczenie węgla. Po trzecie, jeśli chodzi o systemy, zadaniem jest zwiększenie udziału generacji rozproszonej w pobliżu miejsc, w których powstaje zapotrzebowanie na odnawialne źródła energii i ogniwa paliwowe oraz wzmocnienie roli i odpowiedzialności samorządów lokalnych i mieszkańców. Po czwarte, w odniesieniu do przemysłu, zadaniem jest wspieranie przedsiębiorczości związanej z odnawialnymi źródłami energii, wodorem i efektywnością energetyczną jako energetyką przyszłości, wspieranie energetyki konwencjonalnej w rozwijaniu przedsiębiorstw o ​​wyższej wartości dodanej oraz wspieranie energetyki jądrowej w utrzymać swój główny ekosystem. Piątym zadaniem jest usprawnienie systemu rynku energii elektrycznej, gazu i ciepła w celu promowania transformacji energetycznej oraz rozwój platformy energetycznej big data w celu tworzenia nowych przedsiębiorstw.

Szwajcaria

Ze względu na wysoki udział energii wodnej (59,6%) i jądrowej (31,7%) w produkcji energii elektrycznej, emisje CO 2 związane z energią per capita w Szwajcarii są o 28% niższe niż średnia w Unii Europejskiej i mniej więcej równe emisjom Francji. 21 maja 2017 r. szwajcarscy wyborcy przyjęli nową ustawę energetyczną ustanawiającą „strategię energetyczną 2050”. Cele strategii energetycznej 2050 to: zmniejszenie zużycia energii ; zwiększyć efektywność energetyczną ; oraz promowanie energii odnawialnych (takich jak energia wodna , słoneczna , wiatrowa i geotermalna, a także paliwa z biomasy ). Ustawa energetyczna z 2006 roku zabrania budowy nowych elektrowni jądrowych w Szwajcarii.

Zjednoczone Królestwo

Miks energii pierwotnej w Wielkiej Brytanii w czasie, z podziałem na źródła energii (w % całkowitego zużycia energii)

Zgodnie z prawem produkcja emisji gazów cieplarnianych przez Wielką Brytanię zostanie zredukowana do zera netto do 2050 roku. Aby pomóc w osiągnięciu tego statutowego celu, krajowa polityka energetyczna koncentruje się głównie na morskiej energetyce wiatrowej kraju oraz dostarczaniu nowej i zaawansowanej energii jądrowej. Wzrost krajowej energii odnawialnej – zwłaszcza z biomasy – wraz z 20% energii elektrycznej wytwarzanej przez energię jądrową w Wielkiej Brytanii sprawił, że do 2019 r. niskoemisyjna brytyjska energia elektryczna wyprzedziła tę wytwarzaną przez paliwa kopalne.

Aby osiągnąć cel zero netto, sieci energetyczne muszą zostać wzmocnione. Energia elektryczna jest tylko częścią energii w Zjednoczonym Królestwie , więc gaz ziemny wykorzystywany do ogrzewania budynków przemysłowych i mieszkaniowych oraz ropa naftowa wykorzystywana w transporcie w Zjednoczonym Królestwie muszą być również zastąpione energią elektryczną lub inną formą energii niskoemisyjnej, taką jak zrównoważona bioenergia zboża czy zielony wodór.

Chociaż potrzeba transformacji energetycznej nie jest kwestionowana przez żadną większą partię polityczną, w 2020 r. toczy się debata o tym, ile funduszy na próbę wyjścia z recesji związanej z COVID-19 należy przeznaczyć na transformację i ile miejsc pracy można by stworzyć , na przykład w poprawie efektywności energetycznej brytyjskich budynków mieszkalnych . Niektórzy uważają, że ze względu na dług publiczny po pandemii, finansowanie transformacji będzie niewystarczające. Brexit może znacząco wpłynąć na transformację energetyczną, ale nie jest to jasne od 2020 r. Rząd wzywa brytyjski biznes do sponsorowania konferencji dotyczącej zmian klimatycznych w 2021 r ., prawdopodobnie z udziałem firm energetycznych, ale tylko wtedy, gdy mają one wiarygodny krótkoterminowy plan transformacji energetycznej.

Stany Zjednoczone

Zużycie energii w USA według źródła
Shepherds Flat Wind Farm to farma wiatrowa o mocy 845 megawatów (MW) w amerykańskim stanie Oregon .
Farma słoneczna Desert Sunlight o mocy 550 MW w Kalifornii
Elektrownia słoneczna Ivanpah o mocy 392 MW w Kalifornii: trzy wieże elektrowni
Elektrownia z korytem parabolicznym do produkcji energii elektrycznej, w pobliżu miasta Kramer Junction w kalifornijskiej dolinie San Joaquin

Administracja Obamy poczyniła duże naciski na zielone miejsca pracy , zwłaszcza podczas jego pierwszej kadencji. Administracja Trumpa podjęła jednak działania mające na celu odwrócenie proekologicznej polityki jego poprzednika, m.in. wycofanie Stanów Zjednoczonych z paryskich porozumień klimatycznych .

W Stanach Zjednoczonych udział energii odnawialnej w wytwarzaniu energii elektrycznej wzrósł do 21% (2020). Oczekuje się, że zużycie ropy naftowej w USA spadnie ze względu na rosnącą wydajność floty pojazdów i zastąpienie ropy naftowej gazem ziemnym jako surowcem dla sektora petrochemicznego. Według jednej z prognoz szybkie upowszechnienie się pojazdów elektrycznych drastycznie zmniejszy popyt na ropę, do poziomu, w którym w 2050 r. będzie on o 80% niższy niż obecnie.

W grudniu 2016 Block Island Wind Farm stała się pierwszą komercyjną morską farmą wiatrową w USA . Składa się z pięciu turbin o mocy 6 MW (łącznie 30 MW) zlokalizowanych blisko brzegu (6,1 km od Block Island w stanie Rhode Island ) na Oceanie Atlantyckim . W tym samym czasie norweski koncern naftowy Statoil wyłożył prawie 42,5 miliona dolarów na ofertę dzierżawy dużego obszaru morskiego u wybrzeży Nowego Jorku.

100% energii odnawialnej

Energia w 100% odnawialna to system energetyczny, w którym całe zużycie energii pochodzi z odnawialnych źródeł energii . Dążenie do wykorzystania w 100% energii odnawialnej do produkcji energii elektrycznej, ogrzewania/chłodzenia i transportu jest motywowane globalnym ociepleniem , zanieczyszczeniem i innymi problemami środowiskowymi, a także kwestiami bezpieczeństwa gospodarczego i energetycznego . Przesunięcie całkowitego globalnego zaopatrzenia w energię pierwotną w źródła odnawialne wymaga transformacji systemu energetycznego, ponieważ większość dzisiejszej energii pochodzi z nieodnawialnych paliw kopalnych .

Według Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu istnieje kilka podstawowych ograniczeń technologicznych w zakresie integracji portfolio technologii energii odnawialnej w celu zaspokojenia większości całkowitego światowego zapotrzebowania na energię. Zużycie energii odnawialnej wzrosło szybciej, niż przewidywali nawet zwolennicy. Jednak od 2019 r. musi rosnąć sześć razy szybciej, aby ograniczyć globalne ocieplenie do 2°C (3,6°F).

100% energii odnawialnej w danym kraju jest zazwyczaj trudniejszym celem niż osiągnięcie neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla . Ten ostatni jest łagodzenia zmian klimatu , o którym decyduje politycznie wiele krajów, i można go również osiągnąć poprzez zrównoważenie całkowitego śladu węglowego kraju (nie tylko emisji z energii i paliw) z usuwaniem dwutlenku węgla i projektami węglowymi za granicą.

Według REN21 od 2018 r . transformacja nabiera tempa w energetyce, ale konieczne są pilne działania w ciepłownictwie, chłodnictwie i transporcie. Na całym świecie jest wiele miejsc, w których sieci są zasilane prawie wyłącznie energią odnawialną. Na poziomie krajowym co najmniej 30 krajów ma już energię odnawialną, która stanowi ponad 20% dostaw energii. [ potrzebne źródło ]

Według przeglądu 181 recenzowanych artykułów na temat 100% energii odnawialnej, które zostały opublikowane do 2018 r., „Zdecydowana większość wszystkich publikacji podkreśla techniczną wykonalność i ekonomiczną opłacalność systemów 100% OZE”. Chociaż nadal istnieje wiele publikacji, które koncentrują się wyłącznie na elektryczności, rośnie liczba artykułów dotyczących różnych sektorów energii i powiązanych z sektorami , zintegrowanych systemów energetycznych. To międzysektorowe, holistyczne podejście postrzegane jest jako istotna cecha systemów w 100% odnawialnych źródeł energii i opiera się na założeniu, że „najlepsze rozwiązania można znaleźć tylko wtedy, gdy skupi się się na synergii między sektorami” systemu energetycznego, takimi jak elektryczność, ciepło, transport czy przemysł.

Stephen W. Pacala i Robert H. Socolow z Uniwersytetu Princeton opracowali serię „ klinów stabilizujących klimat ”, które mogą pozwolić nam na utrzymanie jakości życia przy jednoczesnym uniknięciu katastrofalnych zmian klimatu , a „odnawialne źródła energii” łącznie stanowią największą liczbę swoich „klinów”.

Mark Z. Jacobson , profesor inżynierii lądowej i środowiskowej na Uniwersytecie Stanforda oraz dyrektor programu Atmosphere and Energy, mówi, że wytwarzanie całej nowej energii za pomocą energii wiatrowej , słonecznej i wodnej do 2030 r. jest wykonalne, a istniejące rozwiązania w zakresie dostaw energii mogłyby zostać zastąpiony do 2050 r. Bariery we wdrażaniu planu dotyczącego energii ze źródeł odnawialnych są postrzegane jako „przede wszystkim społeczne i polityczne, a nie technologiczne czy ekonomiczne”. Jacobson mówi, że koszty energii z systemem wiatrowym, słonecznym i wodnym powinny być podobne do dzisiejszych kosztów energii z innych optymalnie opłacalnych strategii. Główną przeszkodą w realizacji tego scenariusza jest brak woli politycznej. Jego wnioski zostały zakwestionowane przez innych badaczy. Jacobson opublikował odpowiedź, w której kwestionował ten fragment punkt po punkcie i twierdził, że motywacją autorów była wierność technologiom energetycznym, które wykluczono w artykule z 2015 roku.

Podobnie w Stanach Zjednoczonych niezależna Krajowa Rada ds. Badań Naukowych zauważyła, że ​​„krajowe zasoby odnawialne są wystarczające, aby energia elektryczna ze źródeł odnawialnych odgrywała znaczącą rolę w przyszłym wytwarzaniu energii elektrycznej, a tym samym pomagała stawić czoła problemom związanym ze zmianami klimatycznymi, bezpieczeństwem energetycznym i eskalacją kosztów energii… Energia odnawialna jest atrakcyjną opcją, ponieważ zasoby odnawialne dostępne w Stanach Zjednoczonych, wzięte łącznie, mogą dostarczyć znacznie większe ilości energii elektrycznej niż całkowite obecne lub prognozowane zapotrzebowanie krajowe”.

Główne bariery w powszechnym wdrażaniu strategii w zakresie energii odnawialnej na dużą skalę i strategii w zakresie energii niskoemisyjnej mają raczej charakter polityczny niż technologiczny. Według Post Carbon Pathways z 2013 r. , w którym dokonano przeglądu wielu międzynarodowych badań, głównymi przeszkodami są: zaprzeczanie zmianom klimatycznym , lobby paliw kopalnych , bezczynność polityczna, niezrównoważone zużycie energii , przestarzała infrastruktura energetyczna i ograniczenia finansowe.

Plany i modele

Nazwa planu Organizacja Skala regionalna Publikacja (rok) Cel ocieplenia Skala czasu Razem Inwestycje Liczba miejsc pracy Całkowita emisja CO 2

(gt CO 2 )

Zaopatrzenie w energię pierwotną

(GW)

Zapotrzebowanie na energię końcową (GW) Źródła energii na końcu osi czasu
Słoneczny Wiatr Biomasa Jądrowy hydro Skamieniałość Inny
Zmiana okablowania w Ameryce (USA) Ponowne okablowanie Ameryki NAS 2020 1,5–2°C 2030–2050 Nie dotyczy 25 milionów 0 0 1500-1800 32% 50% 2% 11% 3% 0% 2%
Wypłata projektu (globalnie) Wypłata projektu Światowy Żyjący 1,5–2°C Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy
Rozporządzenie wykonawcze w sprawie walki z kryzysem klimatycznym w kraju i za granicą (USA) Administracja Bidena NAS 2021 „poniżej 2, najlepiej do 1,5 stopnia Celsjusza, w porównaniu do poziomów sprzed epoki przemysłowej”. 2050 Nie dotyczy 10 milionów miejsc pracy do 2030 lub 2035 r. (Oś czasu niepewna)

Brak danych, ale chce uwolnienia emisji z sektora elektroenergetycznego do 2035 r Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy 0%
Plan Meksyku dotyczący zmian klimatycznych (Meksyk) Rząd meksykański Meksyk 2016 1,5–2°C 2050 Nie dotyczy 0 0 3000 Nie dotyczy 30% 1% 5% 13% 83% 0%
Plan dekarbonizacji w Kanadzie (Kanada) Instytut Pembiny Kanada 2019 1,5°C 2050 Nie dotyczy 0 13.319 Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy
Princeton Net-Zero do 2050 r. (USA) Princeton NAS 2020 Nie dotyczy 2020–2050 5910 8,5 miliona 78 20465.29121 14582.09104 29% 53% 17% 0% 1% 0% 0%
Princeton Net-Zero do 2050 r. E+ RE- Princeton NAS Nie dotyczy 2020–2050 4010 3,75 miliona 78 24355.25468 14582.09104 6% 10% 14% 32% 1% 36% 1%
Princeton Net-Zero do 2050 r. Princeton NAS Nie dotyczy 2020–2050 5570 5,9 miliona 78 23409.6282 16654 13% 32% 14% 7% 1% 32% 0%
Princeton Net-Zero do 2050 E+ Princeton NAS Nie dotyczy 2015–2050 3990 5 milionów 78 19455.1902 14582.09104 17% 31% 17% 8% 2% 25% 0%
Princeton Net-Zero do 2050 r. E-B+ Princeton NAS Nie dotyczy 2011–2050 4390 5 milionów 78 22721.89985 16654,74 12% 23% 28% 7% 1% 30% 0%
Ścieżki neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla dla Stanów Zjednoczonych: Centralny (USA) Uniwersytet San Francisco / UC Berkeley NAS 2021 2, 1,5, 1°C brak celu Dekarbonizacja: 600/rok 0 0 15190 0 34% 64% 0% 0% 2% <1% 0%
Ścieżki neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla dla Stanów Zjednoczonych: 100% RE (USA) Uniwersytet San Francisco / UC Berkeley Światowy 2021 2°C, 1,5°C i 1°C 2070 0,2–1,2% rocznego PKB 0 74,8 15190 0 0% Kilka różnych scenariuszy jasno określonych w SI 0% 0% 0% 0% 0%
Osiągnięcie celów porozumienia klimatycznego z Paryża Globalne i regionalne scenariusze 100% energii odnawialnej ze ścieżkami emisji gazów cieplarnianych niezwiązanych z energią dla +1,5°C i +2°C (globalnie) University of Technology Sydney — Instytut Zrównoważonej Przyszłości NAS 2019 1,5°C do 2050 r 2020–2050 63500 (łącznie inwestycje w latach 2015-2020) 47,8 mln 450 114444 70277 32% 17% 14% 0% 2% 0% 0%
Projektowanie modelu globalnego systemu energetycznego — GENeSYS-MOD: zastosowanie systemu modelowania energii typu open source (OSeMOSYS) (globalny) Grupa Robocza ds. Infrastruktury i Polityki, TU Berlin Światowy 2017 650 Gt CO 2 (w porównaniu do przewidywanej emisji 550-1300 w latach 2011-2050) / 1,5-2 °C

(sekcja 3.5)

2020–2050 Nie dotyczy Nie dotyczy 519 Nie dotyczy 97575 23% 36% 32% 0% 8% 0% 0%
Roczna prognoza energetyczna z prognozami do 2050 r. — Tanie odnawialne źródła energii OOŚ Światowy 2021 0 2020–2050 Nie dotyczy 0 0 0 0 0% 19%* 3% 3% 2% 76% <1%
Roczna prognoza energetyczna z prognozami do 2050 r. — odniesienie OOŚ Kanada 0 2020–2050 2.849 Nie dotyczy 144 34311 24525 0% * 5% 5% 2% 0% 12%
Scenariusze Shell Sky (globalne) Powłoka Światowy 2020 1,5–2 ° C („znacznie poniżej 2 ° C”) 2020–2050 Nie dotyczy Nie dotyczy 1050 (systemy energetyczne, przybliżone oszacowanie z rysunku) 230060 220000 16% 11% 13% 9% Nie dotyczy 46% 5%
Spostrzeżenia z modelowania dekarbonizacji gospodarki Stanów Zjednoczonych do 2050 r Wibrująca czysta energia Światowy 2021 zero emisji netto do 2050 roku 409 (inwestycje roczne) Nie dotyczy Nie dotyczy 8000 (tylko prąd) 6500

(Rysunek na str. 7)

12% 34% 4% 38% 5% 0% 0%
Globalny system energetyczny oparty w 100% na energii odnawialnej Uniwersytet Politechniki Lubelskiej Światowy 2019 zerowej emisji netto do 2050 r 2050 7200 35 milionów 115 141189 134018 72% 18% 6% 0% 3% 0% 0%
Globalna transformacja energetyczna DNV GL Światowy 2020 +2°C do 2050 r 4400 Nie dotyczy 1027 158333 118056 12% 11% 11% 6% 5% 0% 0%
Przyszłość energetyczna Kanady Kanadyjski regulator energii Kanada 2020 Nic Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy 4242 2750 1% 4% 15% 7% 11% 0% 0%
Model systemu energetycznego (GENeSYS-MOD) (Meksyk) DIW Berlin, Cide Meksyk Meksyk 2019 Pełna dekaronizacja systemu energetycznego do 2050 roku. nie dotyczy nie dotyczy 7,16 dla celu OZE i 12 dla celu krajowego. str. 15 nie dotyczy 320,73 GW dla celu krajowego, 842,89, GW 100% OZE 78% 22% 0% 0% <1% 0% 0%
Model systemu energetycznego (GENeSYS-MOD) — scenariusz 100% RE DIW Berlin, Cide Meksyk Meksyk Pełna dekaronizacja systemu energetycznego do 2050 roku. Nie dotyczy Nie dotyczy 7.16 Nie dotyczy 8835.914153 58% 27% 15% 0% 1% 0% 0%
Model systemu energetycznego (GENeSYS-MOD) — scenariusz celów klimatycznych Meksyk Redukcja emisji o 50% do 2050 r Nie dotyczy Nie dotyczy 9.63 Nie dotyczy 8819.614236 32% 15% 10% 0% 1% 41% 0%
Transformacja w kierunku systemu energii odnawialnej w Brazylii i Meksyku — opcje technologiczne i strukturalne dla Ameryki Łacińskiej Meksyk 2018 Redukcja emisji o 70–95%. Nie dotyczy 0 0 0 0 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%
Zaawansowana [r] ewolucja energii Zielony pokój Światowy 2021 >2°C 48 0 0 0 149722.222 32% 32% 1% 0% 1% 0% 34%
Podstawowa energia [r]ewolucja Zielony pokój Światowy >2°C 64,6 0 0 0 80277.7778 16% 30% 4% 0% 10% 2% 38%
Raport energetyczny WWF Światowy 2011 nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy 900 Nie dotyczy 72812.84606 32% 13% 40% 0% 6% 5% 5%
Globalna transformacja energetyczna: plan działania do 2050 r IRENA

IRENA

Światowy 2019 0 2200 0 827 153508.7719 97500 10% 12% Nie dotyczy Nie dotyczy 5% Nie dotyczy 0%
W 100% czyste i odnawialne mapy drogowe energii wiatrowej, wodnej i słonecznej dla wszystkich sektorów dla 139 krajów świata Stanforda Globalny/stażysta. 2017 Zero netto do 2050 r 124700 24262122 Nie dotyczy Nie dotyczy Nie dotyczy 58% 37% 0% 0% 4% 0% -36%
Pełne przejście sektora energetycznego na dostawy energii w 100% ze źródeł odnawialnych: Integracja sektorów energii, ciepłownictwa, transportu i przemysłu, w tym odsalania Uniwersytet Politechniki Lubelskiej Światowy 2020 Zero netto do 2050 r 2050
Zero zanieczyszczenia powietrza i zero emisji dwutlenku węgla z całej energii przy niskich kosztach i bez przerw w dostawie prądu przy zmiennej pogodzie w całych Stanach Zjednoczonych dzięki 100% energii wiatrowo-wodno-słonecznej i magazynowaniu Stanforda NAS 2021 Zero netto do 2050 r 2050 0% 0%

Zobacz też

Źródła

Raporty IPCC

Szósty raport oceniający

  • IPCC (2021). Masson-Delmotte, V.; Zhai, P.; Pirani, A.; Connors, SL; i in. (red.). Zmiany klimatu 2021: podstawy nauk fizycznych (PDF) . Wkład I grupy roboczej w szóste sprawozdanie oceniające Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu. Cambridge, Wielka Brytania i Nowy Jork, NY, USA: Cambridge University Press (w druku).

Inne referencje

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne