Tien jaar na de publicatie van hun eerste plan om de wereld van energie te voorzien met wind, water, en zonne, onderzoekers bieden een geactualiseerde visie van de stappen die 143 landen over de hele wereld kunnen nemen om 100% schoon, hernieuwbare energie tegen het jaar 2050. De nieuwe roadmaps, publicatie 20 december in het tijdschrift één aarde , follow-up van eerder werk dat de basis vormde voor het energiegedeelte van de Amerikaanse Green New Deal en andere staten, stad, en zakelijke verplichtingen om 100% schoon, hernieuwbare energie over de hele wereld - en gebruik de meest recente energiegegevens die in elk land beschikbaar zijn om preciezere richtlijnen te bieden over hoe deze verplichtingen kunnen worden nagekomen.

In deze update, Mark Z. Jacobson van Stanford University en zijn team vinden goedkope, stabiele netwerkoplossingen in 24 wereldregio's die de 143 landen omvatten. Ze projecteren dat de overgang naar schoon, hernieuwbare energie zou de wereldwijde energiebehoefte met 57% kunnen verminderen, 28,6 miljoen meer banen creëren dan er verloren gaan, en energie verminderen, Gezondheid, en klimaatkosten met 91% vergeleken met een business-as-usual analyse. Het nieuwe document maakt gebruik van bijgewerkte gegevens over hoe het energieverbruik van elk land verandert, erkent lagere kosten en grotere beschikbaarheid van hernieuwbare energie en opslagtechnologie, neemt nieuwe landen op in zijn analyse, en is goed voor recent gebouwd schoon, hernieuwbare infrastructuur in sommige landen.

"Er zijn veel landen die hebben toegezegd iets te doen om de toenemende gevolgen van de opwarming van de aarde tegen te gaan, maar ze weten nog steeds niet precies wat ze moeten doen, " zegt Jacobson, een professor in civiele en milieutechniek aan Stanford en de mede-oprichter van het Solutions Project, een Amerikaanse non-profitorganisatie die het publiek en beleidsmakers voorlicht over een transitie naar 100% schoon, hernieuwbare energie. "Hoe het zou werken? Hoe het de lichten aan zou houden? Om eerlijk te zijn, veel van de beleidsmakers en voorstanders die de Green New Deal ondersteunen en promoten, hebben geen goed idee van de details van hoe het feitelijke systeem eruit ziet of wat de impact van een transitie is. Het is meer een abstract begrip. Dus, we proberen het te kwantificeren en vast te stellen hoe een mogelijk systeem eruit zou kunnen zien. Dit werk kan helpen die leegte op te vullen en landen begeleiding te geven."

De roadmaps roepen op tot elektrificatie van alle energiesectoren, voor een hogere energie-efficiëntie die leidt tot een lager energieverbruik, en voor de ontwikkeling van wind, water, en zonne-infrastructuur die tegen 2030 80% van alle stroom kan leveren en tegen 2050 100%. Alle energiesectoren omvatten elektriciteit; vervoer; verwarming en koeling van gebouwen; industrie; landbouw, bosbouw, en vissen; en het leger. De modellering van de onderzoekers suggereert dat de efficiëntie van elektrische en waterstof-brandstofcelvoertuigen ten opzichte van voertuigen op fossiele brandstof, van geëlektrificeerde industrie boven fossiele industrie, en van elektrische warmtepompen boven fossiele verwarming en koeling, samen met de eliminatie van energie die nodig is voor mijnbouw, vervoeren, en raffinage van fossiele brandstoffen, zou het totale energieverbruik aanzienlijk kunnen verminderen.

De overgang naar wind, water, en zonne-energie zou een initiële investering van $ 73 biljoen wereldwijd vergen, maar dit zou zichzelf na verloop van tijd terugbetalen door de verkoop van energie. In aanvulling, schoon, hernieuwbare energie is in de loop van de tijd goedkoper op te wekken dan fossiele brandstoffen, dus de investering verlaagt de jaarlijkse energiekosten aanzienlijk. In aanvulling, het vermindert de luchtvervuiling en de gevolgen voor de gezondheid, en vereist slechts 0,17% van het totale landoppervlak van de 143 landen voor nieuwe infrastructuur en 0,48% van hun totale landoppervlak voor ruimtelijke doeleinden, zoals tussen windturbines.

"We vinden dat door alles te elektrificeren met schone, hernieuwbare energie, we verminderen de stroomvraag met ongeveer 57%, "zegt Jacobson. "Dus zelfs als de kosten per eenheid energie vergelijkbaar zijn, de kosten die mensen in totaal betalen voor energie zijn 61% minder. En dat is voordat we rekening houden met de sociale kosten, inclusief de kosten die we besparen door gezondheids- en klimaatschade te beperken. Daarom is de Green New Deal zo'n goede deal. Je verlaagt de energiekosten met 60% en de sociale kosten met 91%."

In de VS, deze routekaart - die overeenkomt met het energiegedeelte van de Green New Deal, die het gebruik van alle fossiele brandstoffen voor energie in de VS zal elimineren – vereist een initiële investering van $ 7,8 biljoen. Het roept op tot de bouw van 288, 000 nieuwe grote (5 megawatt) windturbines en 16, 000 grote (100 megawatt) zonneparken op slechts 1,08% van het Amerikaanse land, met meer dan 85% van dat land gebruikt voor afstand tussen windturbines. Het afstandsland kan verdubbelen, bijvoorbeeld, als landbouwgrond. Het plan zorgt voor 3,1 miljoen meer banen in de VS dan de business-as-usual case, en bespaart 63, 000 levens van luchtvervuiling per jaar. Het vermindert energie, Gezondheid, en klimaatkosten 1,3, 0,7, en 3,1 biljoen dollar per jaar, respectievelijk, vergeleken met de huidige infrastructuur voor fossiele brandstoffen.

En de transitie is al aan de gang. "We hebben 11 staten, naast het District of Columbia, Puerto Rico, en een aantal grote Amerikaanse steden die zich hebben gecommitteerd aan 100% of feitelijk 100% hernieuwbare elektriciteit, Jacobson zegt. Dat betekent dat elke keer dat ze nieuwe elektriciteit nodig hebben omdat een kolen- of gascentrale met pensioen gaat, ze zullen alleen kiezen uit hernieuwbare bronnen om ze te vervangen."

Hij is van mening dat individuen, ondernemingen, en wetgevers hebben allemaal een belangrijke rol te spelen bij het bereiken van deze overgang. "Als ik dit artikel net had geschreven en gepubliceerd en het had geen ondersteunend netwerk van mensen die deze informatie wilden gebruiken, " hij zegt, "het zou gewoon verdwalen in de stoffige literatuur. Als je wilt dat een wet wordt aangenomen, je hebt echt steun nodig van het publiek."

Zoals elk model, deze komt met onzekerheden. Er zijn inconsistenties tussen datasets over vraag en aanbod van energie, en de bevindingen zijn afhankelijk van het vermogen om toekomstig energieverbruik te modelleren. Het model gaat ook uit van de perfecte overdracht van energie van waar het overvloedig is naar waar het nodig is, zonder bottlenecks en zonder verlies van energie langs hoogspanningslijnen. Hoewel dit nooit het geval is, veel van de beoordelingen werden gedaan op landen met voldoende kleine rasters dat het verschil verwaarloosbaar is, en Jacobson stelt dat grotere landen zoals de VS kunnen worden opgesplitst in kleinere rasters om perfecte transmissie minder zorgwekkend te maken. De onderzoekers hebben extra onzekerheden aangepakt door scenario's te modelleren met hoge, gemeen, en lage energiekosten, schade door luchtvervuiling, en klimaatschade.

Het werk richt zich bewust alleen op wind, water, en zonne-energie en exclusief kernenergie, "schone kolen, " en biobrandstoffen. Kernenergie is uitgesloten omdat het 10-19 jaar nodig heeft tussen planning en exploitatie en hoge kosten en erkende kernsmelting heeft, wapens proliferatie, mijnbouw, en afvalrisico's. "Schone kolen" en biobrandstoffen zijn niet meegerekend omdat ze allebei zware luchtvervuiling veroorzaken en toch meer dan 50 keer meer koolstof per eenheid energie uitstoten dan wind, water, of zonne-energie.

Een punt van zorg dat vaak wordt besproken met wind- en zonne-energie is dat ze mogelijk niet in staat zijn om de energievoorziening op betrouwbare wijze af te stemmen op de vraag van het net, omdat ze afhankelijk zijn van de weersomstandigheden en de tijd van het jaar. Dit probleem wordt in de huidige studie in 24 wereldregio's volledig aangepakt. Uit het onderzoek blijkt dat aan de vraag kan worden voldaan door intermitterend aanbod en opslag over de hele wereld. Jacobson en zijn team ontdekten dat het elektrificeren van alle energiesectoren in feite zorgt voor een flexibelere vraag naar energie. Flexibele vraag is een vraag waar niet direct aan voldaan hoeft te worden. Bijvoorbeeld, een elektrische auto-accu kan op elk moment van de dag of nacht worden opgeladen of een elektrische warmtepompboiler kan op elk moment van de dag of nacht water verwarmen. Omdat elektrificatie van alle energiesectoren zorgt voor een flexibelere vraag, het matchen van vraag met aanbod en opslag wordt makkelijker in een schone, hernieuwbare energie wereld.

Jacobson merkt ook op dat de routekaarten die deze studie biedt niet de enige mogelijke zijn en wijst op het werk van 11 andere groepen die ook haalbare paden vonden naar 100% schoon, hernieuwbare energie. "We proberen slechts één scenario uit te stippelen voor 143 landen om mensen in deze en andere landen het vertrouwen te geven dat ja, dit is mogelijk. Maar er zijn veel oplossingen en veel scenario's die zouden kunnen werken. Je gaat waarschijnlijk niet precies voorspellen wat er gaat gebeuren, maar het is niet zo dat je de speld in de hooiberg moet zoeken. Er zitten veel spelden in deze hooiberg."