Die Umstellung der gesamten Energieinfrastruktur der Welt auf saubere, erneuerbare Energie könnte den Klimawandel nachhaltig bekämpfen, Todesfälle durch Luftverschmutzung beseitigen, Arbeitsplätze schaffen und die Energiepreise stabilisieren.
Die Herausforderung ist eine gewaltige ein. Aber die Wissenschaftler sagen, es ist möglich.
Forscher sind die ersten, die die 50-Einzelplanungen skizzieren, die aggressive Änderungen sowohl an der Infrastruktur als auch an der Art und Weise erfordern, wie wir derzeit Energie verbrauchen, aber zeigen, dass die Umwandlung technisch und wirtschaftlich durch eine breite Implementierung vorhandener Technologien möglich ist.
"Die Haupthindernisse sind soziale, politische und sich verändernde Branchen", sagt Mark Z. Jacobson, Professor für Bauingenieurwesen und Umwelttechnik an der Stanford University. "Eine Möglichkeit, die Barrieren zu überwinden, besteht darin, die Menschen darüber zu informieren, was möglich ist. Indem gezeigt wird, dass es technisch und wirtschaftlich möglich ist, könnte diese Studie die Barrieren für eine Transformation in großem Maßstab reduzieren. "
Energieanforderungen
Die Forscher untersuchten zunächst den aktuellen Energiebedarf eines jeden Landes und wie sich diese Anforderungen unter den üblichen Bedingungen des Jahres 2050 ändern würden. Um ein vollständiges Bild des Energieverbrauchs in jedem Staat zu erhalten, untersuchten sie den Energieverbrauch in vier Sektoren: Wohnen, Gewerbe, Industrie und Verkehr.
Für jeden Sektor analysierten sie dann die aktuelle Menge und Quelle des verbrauchten Brennstoffs - Kohle, Öl, Gas, Kernkraft, erneuerbare Energien - und berechneten den Brennstoffbedarf, wenn der gesamte Brennstoffverbrauch durch Elektrizität ersetzt würde. Dies ist ein sehr schwieriger Schritt - es wird angenommen, dass alle Autos auf der Straße elektrisch werden und dass Haushalte und Industrie auf vollständig elektrifizierte Heiz- und Kühlsysteme umstellen. Aber die Forscher sagen, dass ihre Berechnungen auf der Integration vorhandener Technologien basieren und die Energieeinsparungen erheblich wären.
"Als wir dies in allen 50-Staaten getan haben, haben wir im Jahr 39 eine 2050-Reduzierung des gesamten Stromverbrauchs für den Endverbraucher gesehen", sagt Jacobson. "Über 6-Prozentpunkte davon wird durch Effizienzverbesserungen der Infrastruktur gewonnen, aber der Großteil ist das Ergebnis der Ersetzung von Stromquellen und der Nutzung von Verbrennungsenergie durch Elektrizität."
Im nächsten Schritt wurden, herauszufinden, wie das neue Stromnetz zu betreiben. Die Forscher konzentrierten sich auf die Erfüllung jeder neuen Strombedarf des Landes zu jedem Zustand nur die erneuerbaren Energien-Wind, Sonne, Erdwärme, Wasserkraft, und winzige Mengen Gezeiten- und Wellen verfügbar werden.
Sie analysierten jeder Sonnenexposition des Staates, und wie viele nach Süden ausgerichtet, nicht schattierten Dächer könnten Solarzellen unterzubringen. Sie entwickelt und konsultiert Windkarten und bestimmt, ob lokale Offshore-Windenergieanlagen eine Option waren. Geothermie war nur 13 Staaten zu einem vernünftigen Preis zur Verfügung. Der Plan sieht so gut wie keine neuen Staudämme, sondern tut Rechnung für Energiegewinne aus der Effizienz der bestehenden Dämme zu verbessern.
Wind und Sonne sind frei
Der Bericht enthält eine interaktiven Karte das legt individuelle Pläne für jeden Staat fest, um einen 80-Prozent-Übergang durch 2030 und eine vollständige Umwandlung durch 2050 zu erreichen.
Mehrere Staaten sind bereits auf dem Weg, sagt Jacobson. US-Bundesstaat Washington, zum Beispiel könnte die Umstellung auf erneuerbare Energien voll machen relativ schnell, dank der Tatsache, dass mehr als 70 Prozent seines heutigen Strom aus bestehenden Wasserquellen kommt. Das übersetzt etwa 35 Prozent der Allzweck Macht des Staates, wenn Washington waren 100-Prozent elektrifiziert; Wind und Sonne könnten die meisten der Rest füllen.
Iowa und South Dakota sind ebenfalls gut positioniert, da sie bereits fast 30 Prozent ihres Stroms aus Windkraft erzeugen. Kalifornien, das im Mittelpunkt von Jacobsons zweiter Roadmap für erneuerbare Energien nach New York stand, hat bereits einige Vorschläge seiner Gruppe übernommen und plant, 60 per 2030 mit erneuerbaren Energien zu elektrifizieren.
veröffentlicht in der Zeitschrift Energie- und UmweltwissenschaftenDer Plan sieht vor, dass nicht mehr als 0.5 Prozent des Landes eines Staates mit Solarzellen oder Windturbinen bedeckt sein sollen. Die Vorlaufkosten der Änderungen wären beträchtlich, Wind und Sonnenlicht sind jedoch frei. Somit würden die Gesamtkosten, die sich im Laufe der Zeit ergeben, in etwa dem Preis für die Infrastruktur, Wartung und Produktion von fossilen Brennstoffen entsprechen.
"Wenn man die Gesundheits- und Klimakosten sowie die steigenden Preise fossiler Brennstoffe berücksichtigt, sind Wind, Wasser und Solar die Hälfte der Kosten herkömmlicher Systeme", sagt Jacobson. "Eine Umstellung in dieser Größenordnung würde auch Arbeitsplätze schaffen, die Treibstoffpreise stabilisieren, die Umweltverschmutzung verringern und die Emissionen aus den USA beseitigen. Es gibt nur wenig Nachteile für eine Bekehrung, zumindest basierend auf dieser Wissenschaft. "
Wenn die Umwandlung folgt genau wie der Plan skizziert, könnte die Verringerung der Luftverschmutzung in den USA den Tod von etwa 63,000 Amerikaner verhindern, die jedes Jahr von der Luftverschmutzung bedingten Ursachen sterben. Es würde auch die US-Emissionen von Treibhausgasen aus fossilen Brennstoffen erzeugt beseitigen, die sonst in der Welt 3.3 Billionen pro Jahr von 2050 $ kosten würde.
Eine Umwandlung dieser Größenordnung würde auch Arbeitsplätze schaffen, die Treibstoffpreise stabilisieren, die mit der Umwelt verbundenen Gesundheitsprobleme verringern und Emissionen aus den Vereinigten Staaten eliminieren ", sagt Mark Jacobson." Es gibt sehr wenig Nachteile für eine Umstellung, zumindest auf dieser Grundlage .
Mark Delucchi, ein Forscher an der University of California, Berkeley, arbeitete an der Studie teil.
Quelle: Stanford University
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