Das sind die Klimaschutzinnovationen, die wir noch brauchen

Die Welt hat jetzt viele der Werkzeuge, die benötigt werden, um den Klimawandel in Schach zu halten, berichtete das Klimaforschungsteam der Vereinten Nationen im vergangenen Monat. Aber die Menschheit wird auch noch neue und bessere erfinden müssen.

Die Frage ist, in welche Art von Forschung Regierungen und Unternehmen investieren sollten.

In dem letzte Rate In seiner jüngsten umfassenden Bewertung der Klimawissenschaft untersuchte der Zwischenstaatliche Ausschuss der Vereinten Nationen für Klimaänderungen Taktiken zur Eindämmung des Klimawandels. Aber zum ersten Mal in der drei Jahrzehnte dauernden Geschichte der IPCC-Berichte hat das Gremium der Innovation und technologischen Entwicklung Kapitel gewidmet.

Der Bericht hebt hervor, wie Windenergie, Solarenergie und Batterietechnologien, die wenig bis gar keine Treibhausgase emittieren, massive Fortschritte in Leistung und Kosten gemacht haben, wodurch es machbarer denn je ist, die Welt schneller als zuvor von der Verbrennung fossiler Brennstoffe wegzubringen Gedanke. Diese Entwicklungen „haben die wirtschaftliche Attraktivität des Übergangs zu einem emissionsarmen Energiesektor bis 2030 erhöht“, heißt es in dem Bericht.

Fossile Brennstoffe erfüllen jedoch immer noch etwa 80 Prozent des weltweiten Energiebedarfs. Globale Treibhausgasemissionen scheinen gewesen zu sein hält ziemlich stabil für ein Jahrzehnt Aber um zu verhindern, dass sich die Welt in diesem Jahrhundert um mehr als 1,5 Grad Celsius oder 2,7 Grad Fahrenheit erwärmt, müssen diese Emissionen bis 2030 gegenüber ihrem derzeitigen Niveau um die Hälfte sinken.

Trotz der Fortschritte ist das Tempo des Einsatzes sauberer Energie also immer noch viel zu langsam, um gefährlichere Erwärmungsniveaus in Schach zu halten. Um auf Kurs zu kommen, werden wahrscheinlich noch billigere, effizientere und leistungsstärkere Versionen der Tools erforderlich sein, die wir jetzt haben. Aber es wird auch Fortschritte in den jungen sauberen Technologien erfordern, wie z. B. die Abscheidung von Kohlendioxid direkt aus der Luft.

Gleichzeitig sind Geld und politischer Wille zur Bewältigung des Klimawandels angesichts konkurrierender Anforderungen durch die Covid-19-Pandemie, Inflation und internationale Konflikte weltweit knapp. Mit begrenzter Zeit und begrenztem Geld ist es entscheidend herauszufinden, welche Forschung die wirksamsten Innovationen zur Bekämpfung des Klimawandels hervorbringen wird.

Es ist schwierig vorherzusagen, welche Investitionen zu Durchbrüchen führen werden, aber einige Forscher sagen, dass es Möglichkeiten gibt, die Chancen zu verbessern. Es erfordert sorgfältige Überlegungen darüber, wie potenzielle Innovationen skalieren und Investitionen anziehen würden, aber auch politische Maßnahmen, um die Bedingungen für eine noch größere Revolution sauberer Energie zu schaffen.

Wie Solar, Wind und Batterien so billig wurden

Um zu verstehen, wohin die nächsten Schritte bei sauberen Energieinnovationen gehen sollen, ist es hilfreich, zunächst einige der bereits erzielten außergewöhnlichen Fortschritte auszupacken.

Der Preis für Solarstrom hat um 89 Prozent gesunken seit 2010 und Silizium-Solarzellen haben an Effizienz gesteigert von 15 Prozent auf über 26 Prozent in den letzten 40 Jahren. Onshore-Windenergiekosten haben 70 Prozent gefallen im letzten Jahrzehnt. Lithium-Ionen-Akkus sind im Preis gesunken 97 Prozent in den letzten drei Jahrzehnten, während ihre Energiedichte hat sich in 10 Jahren fast verdreifacht.

Diagramm, das die Kosten von Energiequellen im Laufe der Zeit zeigt.
Erneuerbare Energien haben einen steilen Preisverfall und ein massives Wachstum erlebt.
Unsere Welt in Daten

Erneuerbare Energien sind jetzt die billigste Quelle für neuen Strom Produktion auf der ganzen Welt. In der halben Welt wird neu installiert Wind- oder Solarenergie ist billiger als bestehende fossile Kraftwerke zu betreiben.

Diese Entwicklungen wurden durch große staatliche Investitionen und Energiepolitik mit Unterstützung des privaten Sektors vorangetrieben. Photovoltaik-Module beispielsweise profitierten von der frühen Forschung in den Vereinigten Staaten, japanischen Unternehmen, die Anwendungen für Solarenergie entwickeln, einem aggressiven Einspeisetarif-Anreiz in Deutschland und einer massiven Produktionsausweitung in China. Der Entwicklungsprozess erstreckte sich über Jahrzehnte, wobei die ersten Solarmodule in den 1950er Jahren erfunden wurden und die Grundlagenforschung in den 1970er Jahren begann. Die Regierungen trugen auch dazu bei, eine Nachfrage nach sauberer Energie zu schaffen, indem sie Ziele für den Einsatz festlegten und ihre Kaufpreise subventionierten.

Aber die Technologien selbst haben einige gemeinsame Merkmale, die ihnen geholfen haben, sich so schnell zu verbessern. Zum einen skalieren sie leicht nach oben oder unten. Ein Solarpanel kann klein genug sein, um in einen Rucksack zu passen. Größere Panels können Häuser beleuchten und Tausende aneinandergereiht können eine Stadt mit Strom versorgen. Windparks können von mehreren Turbinen bis zu Hunderten skaliert werden. Lithium-Ionen-Zellen können alles mit Strom versorgen, von Telefonen bis hin zu Flugzeugen. Das bedeutet, dass sich kleine Leistungssteigerungen und Preissenkungen schnell summieren. Die kleineren Maßstäbe schaffen auch eine niedrigere Kostenbarriere, sodass die Menschen eher bereit sind, mit diesen Technologien zu experimentieren und Verwendungen für sie zu finden, was eine weit verbreitete Einführung beschleunigt. Und wenn sich diese modularen Systeme aufbauen, erzielen sie Skaleneffekte und die Kosten beginnen zu sinken.

Vergleichen Sie dies mit groß angelegten Energietechnologien wie Kernkraftwerken, die im Voraus Milliarden von Dollar erfordern und deren Bau Jahre dauert. In den Vereinigten Staaten ist Kernenergie eine der wenigen Energietechnologien, für die die Die Kosten sind im Laufe der Zeit gestiegen.

Der Erfolg von Wind, Sonne und Batterien ist „wirklich kontraintuitiv für das, was mir in der Graduiertenschule beigebracht wurde“, sagte er Gregor Nemet, IPCC-Autor und Professor für öffentliche Angelegenheiten an der University of Wisconsin Madison. Die gängige Meinung war lange Zeit, dass ein großes Problem wie der Klimawandel groß angelegte Lösungen erfordert. „Was wir gelernt haben, ist, dass kleine Technologien wahrscheinlich skalierbarer sind als große Technologien“, sagte Nemet.

Für saubere Energie lohnt es sich also, klein anzufangen und groß zu werden, anstatt groß anzufangen und größer zu werden.

Wie man darüber nachdenkt, in die nächste Generation sauberer Energie zu investieren

IPCC-Autoren sagen oft, dass sie keine bestimmte Politik vorschreiben oder eine bestimmte Vorgehensweise zum Klimawandel empfehlen; sie bündeln und bewerten lediglich die Stärke der Forschungsergebnisse.

Dennoch stellt der neueste Bericht fest, dass einige Energiestrategien schneller und kostengünstiger sind als andere. Unter den verschiedenen heute verfügbaren sauberen Energietechnologien werden laut IPCC Wind- und Solarenergie die billigsten und schnellsten Möglichkeiten zur Reduzierung der Kohlendioxidemissionen aus dem Energiesektor bis 2030 bleiben.

„Wenn wir uns auf irgendetwas konzentrieren und nicht sagen ‚alles oben’, dann sind das die Technologien, auf die es ankommt“, sagte Nemet. „Wir verpassen eine Chance, wenn wir das, was wir jetzt haben, nicht nutzen.“

Diagramm zum Vergleich, wie verschiedene saubere Energiequellen zur Eindämmung des Klimawandels beitragen.
Wind- und Solarenergie werden voraussichtlich bis 2030 den größten Anteil zur Reduzierung der globalen CO2-Emissionen beitragen.
IPCC

Die Technologie selbst hat noch Raum für Verbesserungen, aber was benötigt wird, ist nicht so sehr eine bessere Windkraftanlage oder ein besseres Solarpanel, sondern vielmehr umfassendere politische Änderungen, die eine breitere Akzeptanz fördern. Bei Solarenergie für Privathaushalte sind mehr als 70 Prozent des Preises auf „weiche Kosten“ – Dinge wie Genehmigung, Inspektionen, Installation und Finanzierung eher als die Kosten für die Hardware selbst. Solar könnte immer noch viel billiger werden, wobei die Kosten weiter sinken 50 Prozent bis 2050 Einigen Schätzungen zufolge wird es jedoch erforderlich sein, diese Bürokratie abzubauen.

Obwohl oft nicht als Technologie betrachtet, ist Energieeffizienz eine weitere kostengünstige, skalierbare und einsatzbereite Methode zur Eindämmung von Treibhausgasemissionen. Der IPCC-Bericht stellt fest, dass die 18 Länder, die seit mehr als einem Jahrzehnt Emissionssenkungen durchführen, dies getan haben, indem sie mit weniger mehr erreicht haben. „Die Reduzierungen waren mit der Dekarbonisierung der Energieversorgung, Energieeffizienzgewinnen und der Reduzierung der Energienachfrage verbunden, die sowohl aus politischen Maßnahmen als auch aus Änderungen der Wirtschaftsstruktur resultierten“, heißt es in dem Bericht.

Beispielsweise könnte eine einfache Verbesserung der Isolierung von Gebäuden die Treibhausgasemissionen massiv reduzieren, indem der Energiebedarf gesenkt wird. Entsprechend der Verteidigungsrat für natürliche Ressourcenist die Verbesserung der Energieeffizienz von Wohngebäuden die größte Einzelmaßnahme zur Reduzierung von Kohlendioxid in den USA.

Bei sauberen Energietechnologien, die noch in den Kinderschuhen stecken, seien mehrere Kriterien zu berücksichtigen, sagte er Erin Bäcker, Fakultätsdirektor der Energy Transition Initiative an der University of Massachusetts Amherst. Die Schlüsselformel für die Bewertung einer Investition ist die Erfolgswahrscheinlichkeit multipliziert mit dem potenziellen Nutzen. Saubere Energiesysteme, die skalierbar sind und niedrige Einstiegskosten haben, sind wiederum diejenigen, die am besten durchstarten können. Aber es ist auch wichtig, ein möglichst breites Netz auszuwerfen, anstatt eine ganze Reihe von Geldern auf eine bestimmte Technologie zu sprühen, bis sie funktioniert.

„In dem Maße, in dem man Dinge agnostisch tun kann, ist es immer gut, weil wir nicht wissen, woher der nächste Durchbruch kommen wird“, sagte Baker.

Es gibt jedoch einige spezifische Anforderungen an saubere Energie, die sofort weiter unterstützt werden müssen, nämlich Werkzeuge zur Speicherung, Verteilung und Aufrechterhaltung der Stromqualität im Stromnetz. „Die größte Kategorie sind diese Dinge, die das Netz zuverlässig machen“, sagte Baker. „Ein Teil dieser Investitionen sind Technologien, aber ein Teil dieser Investitionen sind mehr Prozesse, Geschäftsmodelle und Vorschriften.“

Ein Schlüsselbereich, in den die Welt mehr investieren muss, ist die Kohlendioxidentfernung (CDR), bei der Kohlendioxid direkt aus der Atmosphäre entnommen wird. Obwohl es Befürchtungen gibt, könnte dies zu einem führen moralisches Risiko, in Sektoren wie Luftfahrt, Schifffahrt und Schwerindustrie dürfen die Emissionen niemals auf null sinken. Um die internationalen Klimaziele zu erreichen, wäre also eine Möglichkeit erforderlich, diese Emissionen zurückzuziehen.

„Der Einsatz von CDR zum Ausgleich schwer zu reduzierender Restemissionen ist unvermeidlich, wenn Netto-Null-CO2 oder [greenhouse gas] -Emissionen erreicht werden sollen“, heißt es im IPCC-Bericht.

Es gibt mehrere Firmen arbeiten derzeit an CDR-Technologien, aber es bleibt teuer und energieintensiv. Eine Gruppe von Technologieunternehmen, darunter die Muttergesellschaften von Google und Facebook, hat kürzlich beschlossen, CDR auf andere Weise anzugehen, indem sie eine Nachfrage dafür schaffen. Die Unternehmen starteten Grenzedie sie als „vorausgesetztes Marktengagement“ bezeichnen und fast 1 Milliarde US-Dollar bündeln, um den Kauf von dauerhaftem Kohlendioxidabbau zu garantieren.

Eine Climeworks-Fabrik in Hellisheidi, Island, im Oktober 2021. Das Startup arbeitet daran, CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen.
Halldor Kolbeins/AFP über Getty Images

Diese Art von Verpflichtungen könnte ein weiterer Weg sein, um die Entwicklung sauberer Technologien zu beschleunigen, aber auch konventionelle Anreize wie Subventionen und Steuererleichterungen bleiben entscheidend. Und wenn es um den Klimawandel geht, ist es eine der wichtigsten Maßnahmen, Kohlendioxidemissionen einen Preis aufzuerlegen. „Basierend auf einer detaillierten sektoralen Bewertung der Minderungsoptionen werden die Kosten der Minderungsoptionen geschätzt [$100 per ton of CO2] oder weniger könnten die globalen Treibhausgasemissionen bis 2030 um mindestens die Hälfte des Niveaus von 2019 reduzieren“, so der IPCC-Bericht.

Der Klimawandel bringt jedoch zeitliche Beschränkungen mit sich. Um zu verhindern, dass die globalen Durchschnittstemperaturen über 1,5 Grad Celsius steigen, müssten die derzeitigen Emissionen nicht nur in den nächsten acht Jahren halbiert, sondern bis 2050 Netto-Null-Emissionen erreicht und produziert werden Negativ Emissionen danach – das heißt, mehr Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen, als die Welt zuführt. Eine Forschungs-, Entwicklungs- und Bereitstellungsstrategie muss also mehrere Horizonte haben: Wind- und Solarenergie heute hochfahren und gleichzeitig in Technologien wie Kernkraft, Wasserstoff, und CDR langfristig und sogar einige Longshot-Wetten auf Kernfusionsenergie und die Untersuchung von Geoengineering.

Und obwohl bessere Technologie zur Eindämmung des Klimawandels notwendig ist, reicht sie nicht aus. Der größte Durchbruch wird nicht viel bedeuten, wenn niemand ihn kauft oder verwendet. Saubere Energieinnovationen werden auch nicht die grundlegende Ungerechtigkeit des Klimawandels lösen: dass die Menschen am wenigsten zu dem Problem beigetragen haben leiden am meisten. Inzwischen diejenigen, die produziert die meisten Treibhausgase den Reichtum haben, um sich an die unvermeidliche Erwärmung anzupassen, die auf uns zukommt.

Um also die gefährlichsten Klimawandelszenarien vom Tisch zu halten, braucht es mehr als bessere Batterien, Solarmodule und Geschäftsmodelle. Es erfordert, die Ungerechtigkeiten und schlechten Gewohnheiten anzugehen, die die Situation überhaupt erst geschaffen haben. Auch das wird Innovationen erfordern, wie die Welt die Kosten des Klimawandels und die Vorteile eines Übergangs zu sauberer Energie verteilt.


Source: Vox – All by www.vox.com.

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