Toen de Overeenkomst van Parijs van 2015 een langetermijndoelstelling vaststelde om de opwarming van de aarde "ruim onder de 2 graden Celsius te houden, vergeleken met het pre-industriële niveau" om de ergste gevolgen van klimaatverandering te voorkomen, specificeerde het niet hoe de bijna 200 ondertekenende landen collectief dat doel te bereiken. Elk land werd aan zijn lot overgelaten om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen in overeenstemming met de 2C-doelstelling. Nu biedt een nieuwe modelleringsstrategie, ontwikkeld in het MIT Joint Program on the Science and Policy of Global Change, dat honderden potentiële toekomstige ontwikkelingstrajecten verkent, nieuwe inzichten in de energie- en technologiekeuzes die de wereld nodig heeft om dat doel te bereiken.

Beschreven in een studie die verscheen in het tijdschrift Earth's Future , combineert de nieuwe strategie twee bekende computermodelleringstechnieken om de energie- en technologiekeuzes te bepalen die de komende decennia nodig zijn om de uitstoot voldoende te verminderen om het doel van Parijs te bereiken.

De eerste techniek, Monte Carlo-analyse, kwantificeert onzekerheidsniveaus voor tientallen energie- en economische indicatoren, waaronder de beschikbaarheid van fossiele brandstoffen, kosten voor geavanceerde energietechnologie en bevolkings- en economische groei; voert die informatie in een multiregionaal, multi-economisch sectormodel van de wereldeconomie in dat de sectoroverschrijdende effecten van energietransities vastlegt; en voert dat model honderden keren uit om de waarschijnlijkheid van verschillende uitkomsten te schatten. Het MIT-onderzoek richt zich op prognoses voor het jaar 2100 van economische groei en emissies voor verschillende sectoren van de wereldeconomie, evenals op het gebruik van energie en technologie.

De tweede techniek, scenario-ontdekking, maakt gebruik van machine learning-tools om databases van modelsimulaties te screenen om interessante uitkomsten en hun omstandigheden te identificeren. De MIT-studie past deze tools op een unieke manier toe door ze te combineren met de Monte Carlo-analyse om te onderzoeken hoe verschillende uitkomsten met elkaar verband houden (bijvoorbeeld, hebben lage-emissieresultaten per se betrekking op grote aandelen hernieuwbare elektriciteit?). Deze aanpak kan ook individuele scenario's identificeren, van de honderden onderzocht, die resulteren in specifieke combinaties van interessante uitkomsten (bijv. scenario's met lage emissies, hoge BBP-groei en beperkte impact op elektriciteitsprijzen), en ook inzicht geven in de omstandigheden nodig voor die combinatie van resultaten.

Met behulp van deze unieke aanpak vinden de onderzoekers van het MIT Joint Program verschillende mogelijke patronen van energie- en technologieontwikkeling onder een gespecificeerd klimaatdoel of economisch resultaat op lange termijn.

"Deze aanpak laat zien dat er veel wegen zijn naar een succesvolle energietransitie die een win-winsituatie kunnen zijn voor het milieu en de economie", zegt Jennifer Morris, een onderzoekswetenschapper van het MIT Joint Program en de hoofdauteur van het onderzoek. "Hiervoor kan het worden gebruikt om besluitvormers in de overheid en de industrie te begeleiden bij het maken van goede keuzes op het gebied van energie en technologie en om vooroordelen te voorkomen in de perceptie van wat er moet gebeuren om bepaalde resultaten te bereiken."

Bij het behalen van de 2C-doelstelling zou het mondiale niveau van gecombineerde wind- en zonne-elektriciteitsopwekking tegen 2050 bijvoorbeeld minder dan drie keer of meer dan 12 keer het huidige niveau kunnen zijn (dat is iets meer dan 2.000 terawattuur). Dit zijn heel verschillende energiebanen, maar beide kunnen consistent zijn met het 2C-doel. Evenzo zijn er veel verschillende energiemixen die consistent kunnen zijn met het handhaven van een hoge BBP-groei in de Verenigde Staten en tegelijkertijd het 2C-doel bereiken, met verschillende mogelijke rollen voor hernieuwbare energiebronnen, aardgas, koolstofafvang en -opslag en bio-energie. Uit de studie blijkt dat hernieuwbare energiebronnen de meest robuuste investeringsoptie voor elektriciteit zijn, met een aanzienlijke groei die wordt geprojecteerd onder elk van de onderzochte temperatuurdoelstellingen op lange termijn.

De onderzoekers stellen ook vast dat langetermijnklimaatdoelstellingen voor de meeste economische sectoren tot 2050 weinig impact hebben op de economische output voor de meeste economische sectoren, maar vereisen wel dat elke sector de intensiteit van de uitstoot van broeikasgassen (emissies per eenheid economische output) aanzienlijk versneld om de tegen het midden van de eeuw bijna nul.

"Gezien het scala aan ontwikkelingstrajecten dat consistent kan zijn met het behalen van een 2 graden C-doelstelling, kan beleid dat zich alleen op specifieke sectoren of technologieën richt, de oplossingsruimte onnodig verkleinen, wat leidt tot hogere kosten", zegt John Reilly, voormalig mededirecteur van het MIT Joint Program. , een co-auteur van de studie. "Onze bevindingen suggereren dat beleid dat is ontworpen om een ​​portfolio van technologieën en sectorale acties aan te moedigen, een verstandige strategie kan zijn die risico's afdekt."