Strävan att driva den moderna världen mer – och få de där elektronerna utan att bränna fossila bränslen – är inte helt grön.
Löften att inleda en “netto-noll” koldioxidutsläppsväg i mitten av detta århundrade har blivit en central del av klimatpolitiken för företag, stater och hela länder. Sådana rörelser anses vara avgörande om världen ska hålla temperaturökningarna långt under 2°C, en tröskel som vanligtvis nämns som en punkt där effekterna av den globala uppvärmningen blir allvarliga.
Men att bli av med beroende av fossila bränslen har ett helt eget miljöpris, särskilt om vi ska hänga på mobiltelefoner, flygresor, bilturer och enkel elektricitet dygnet runt, som kännetecknar det moderna livet i den utvecklade världen. Koppar, aluminium, litium och sällsynta jordartsmetaller, för att nämna några, behöver brytas. Och så är det frågan om var man ska placera alla dessa solpanelervindkraftverk och växelgräsfält.
Nu har en grupp forskare som arbetar i västra USA utvecklat en färdplan för att få regionen till noll och samtidigt minimera miljöavtrycket. Resultatet: det kommer att krävas mycket mark täckt med solpaneler och vindkraftverk. Men noggrann planering skulle kunna halvera fotavtrycket på känsliga livsmiljöer och värdefull jordbruksmark.
Grace Wu, en miljöforskare från University of California, Santa Barbara som hjälpte till att leda forskningen, sammanfattade sin syn på sannolikheten för att västerländska stater skulle nå nettonoll på detta sätt: “Det kommer att bli svårt, men det är inte omöjligt.”
Att omkonfigurera ett komplett energisystem är ingen lätt uppgift. Enbart det nordamerikanska elnätet har beskrivits som den största maskinen i världen. Lägg till alla sätt energi idag produceras (vind, sol, geotermisk energi, kärnkraft, gas, kol, olja, etc.) och används (transport, tillverkning, serverfarmar, titta på Netflix, skriva den här historien, etc.) .). Antalet variabler är häpnadsväckande.
Wu var en del av ett team av experter på energiforskare som gick samman för att försöka ta fram detaljerade och realistiska scenarier för hur USA:s 11 västra delstater, som är sammankopplade med kraftledningar, kan flytta sina energisystem till nettonoll koldioxidutsläpp till 2050. De ville också se vad fotavtrycket skulle bli på land och i havet. Bland medlemmarna fanns personer från en handfull universitet i Kalifornien, konsultföretag, energibolag och miljögruppen The Nature Conservancy.
För att hitta svar gick gruppen på en frenesi av databehandling och datormodellering. De använde miljö- och markanvändningsdata för att kartlägga var kraftgeneratorer som vindkraftsparker kunde byggas. De modellerade rutter och kostnader för kraftledningar för att få elektricitet från där den tillverkas till där den används. De kopplade in allt i ett program som heter Rio, utformad för att skapa olika scenarier som skulle möta framtida energibehov. De beräknade sedan hur dessa resultat ställdes upp mot områdets jordbruksmark, viktiga vilda livsmiljöer och relativt orörda landskap.
Storleken på påverkan är häpnadsväckande. År 2050 skulle en omvandling av västra USA till ett mycket elektrifierat netto-noll-mecka som till stor del drivs på förnybar energi kräva upp till 4,5 gånger mer total el än ett system byggt utan oro för utsläpp av kol. Detta beror till stor del på övergången från fossila bränslen (bilar, spisar, ugnar) till de som drivs med el. Efterfrågan på transmissionssystem för att transportera denna el skulle vara upp till 65 % högre. Och mängden land- och havsområde som ägnas åt energi kan vara upp till 11 gånger större än om kol inte vore ett problem. Totalt skulle regionens energifotavtryck vara mellan 70 000 och 143 000 kvadratkilometer större med netto noll dragkraft, säger forskare rapporterade denna månad i Proceedings of the National Academy of Sciences. Det största antalet representerar tillräckligt med solpaneler, kraftledningar, vindkraftverk och bioenergigrödor för att täcka nästan hälften av delstaten New Mexico.
“Omfattningen, takten och markanvändningskraven för att bygga den energiinfrastruktur som behövs för att uppnå ekonomiövergripande nettonollutsläpp är oöverträffad”, skrev forskarna. “Men om denna övergång är ordentligt planerad är den tekniskt genomförbar, prisvärd och miljömässigt hållbar.”
Det slutliga trycket beror dock på detaljerna. Att gå elektriskt snabbare skulle minska mängden mark som används, eftersom det skulle innebära mindre beroende av att producera flytande biobränsle från grödor, den mest markintensiva delen av denna energiekvation. På liknande sätt skulle antagandet av åtgärder för att flytta kraftproduktion bort från mer ekologiskt eller jordbruksmässigt värdefull mark förskjuta kraftproduktionen till mindre markintensiv användning, fann forskarna. Till exempel skulle en mer naturvårdsinriktad politik resultera i en ökning med 25 % av solkraftsparker, medan vindkraftsparker skulle minska med 26 %.
Att fokusera på markvård lägger till en kostnad på 3 % till den totala energiproduktionen, vilket uppgår till 7,8 miljarder dollar i årliga kostnader 2050, enligt studien.
Även om dessa scenarier hjälper till att klargöra avvägningarna mellan att välja olika vägar framåt, illustrerar de hur skrämmande det kommer att vara att leverera på nettonolllöften. Det väcker också frågor om huruvida samhället och regeringarna är redo för det. År 2050 förväntas byggandet av energiinfrastruktur med låga koldioxidutsläpp att växa med två till tre gånger så hög hastighet.
De största hindren kan komma från några av de mindre glamorösa hårdvarorna: transmissionsledningar. Det kan ta ett decennium att bygga högspänningsledningar för att transportera elektricitet över flera stater – till exempel vindkraftparker från Wyoming till Kalifornien, säger Wu. tillstånd för sådana projekt. Studien fann att även med en striktare markvårdspolitik skulle det krävas mer än 10 000 kilometer nya kraftledningar för att nå nettonoll. “Jag oroar mig mer för att tillåta överföring än att tillåta vind- och solkraftsparker,” sa hon.
Wu, du. till. “Minimera habitatkonflikter för att uppnå nettonollenergimål i västra USA.” 19 januari 2023. Proceedings of the National Academy of Sciences.
Bild: © Andy Tucker via Flickr