Di questo passo, ci vorranno quasi 400 anni per trasformare il sistema energetico

Denis Doyle | Getty

Quindici anni fa, Ken Caldeira, uno scienziato senior presso la Carnegie Institution, calcolò che il mondo avrebbe dovuto aggiungere circa la capacità di energia pulita di una centrale nucleare ogni giorno tra il 2000 e il 2050 per evitare cambiamenti climatici catastrofici. Di recente, ha fatto un rapido calcolo per vedere come stiamo andando.

Non bene. Invece dei circa 1.100 megawatt di energia senza emissioni di carbonio al giorno probabilmente necessari per evitare che le temperature aumentino di oltre 2 ˚C, come nel 2003 Scienza carta da Caldeira e dai suoi colleghi, stiamo aggiungendo circa 151 megawatt. È sufficiente solo per alimentare circa 125.000 case.

A quel ritmo, per trasformare sostanzialmente il sistema energetico non sarebbero necessari i prossimi tre decenni, ma quasi i prossimi quattro secoli. Nel frattempo, le temperature sarebbero aumentate, sciogliendo le calotte polari, affondando le città e scatenando devastanti ondate di calore in tutto il mondo (vedi L'anno in cui il cambiamento climatico ha cominciato a perdere il controllo).

Caldeira sottolinea che è probabile che altri fattori riducano in modo significativo tale lasso di tempo (in particolare, l'elettrificazione della produzione di calore, che rappresenta più della metà del consumo energetico globale, altererà in modo significativo la domanda). Ma dice che è chiaro che stiamo revisionando il sistema energetico di un ordine di grandezza troppo lentamente, sottolineando un punto che pochi apprezzano veramente: non è che non stiamo costruendo energia pulita abbastanza velocemente per affrontare la sfida del cambiamento climatico. È quello, anche dopo decenni di avvertimenti , dibattiti politici e campagne per l'energia pulita: il mondo ha appena iniziato ad affrontare il problema.

L'organismo delle Nazioni Unite per il cambiamento climatico afferma che il mondo deve ridurre fino al 70% delle emissioni di gas serra entro la metà del secolo per avere qualche possibilità di evitare 2 °C di riscaldamento. Ma l'inquinamento da carbonio ha continuato ad aumentare, fino al 2% l'anno scorso.

Allora qual è la rapina?

Al di là della fastidiosa combinazione di sfide economiche, politiche e tecniche c'è il problema di base di scala schiacciante. C'è una quantità enorme che deve essere costruita, che assorbirà un'immensa quantità di manodopera, denaro e materiali.

Per cominciare, è probabile che il consumo globale di energia aumenti di circa il 30% nei prossimi decenni con l'espansione delle economie in via di sviluppo. (Solo Cina deve aggiungere l'equivalente dell'intero settore energetico statunitense entro il 2040, secondo l'Agenzia internazionale per l'energia.) Per ridurre le emissioni abbastanza velocemente e tenere il passo con la crescita, il mondo dovrà sviluppare da 10 a 30 terawatt di capacità di energia pulita entro il 2050. fascia alta ciò significherebbe costruire l'equivalente di circa 30.000 centrali nucleari o produrre e installare 120 miliardi di pannelli solari da 250 watt.

C'è semplicemente un piccolo incentivo finanziario per l'industria energetica a costruire su quella scala e velocità mentre ha decine di trilioni di dollari di costi irrecuperabili nel sistema esistente.

Se paghi un miliardo di dollari per un gigawatt di carbone, non sarai felice se dovrai ritirarlo in 10 anni, afferma Steven Davis, professore associato presso il Dipartimento di Scienze del Sistema Terra dell'Università della California, Irvine.

È tra il difficile e l'impossibile vedere come tutto ciò cambierà fino a quando non ci saranno politiche governative abbastanza forti o scoperte tecnologiche abbastanza grandi da scavalcare l'economia.

Un salto di qualità

Alla fine di febbraio, mi sono seduto nell'ufficio di Daniel Schrag presso l'Harvard University Center for the Environment. Il suo grande Chinook giallo, Topolino, si sdraiò accanto ai miei piedi.

Schrag è stato uno dei massimi consulenti per il clima del presidente Barack Obama. In qualità di geologo che ha studiato da vicino la variabilità climatica e i periodi di riscaldamento nell'antico passato, apprezza in modo speciale come le cose possano cambiare drasticamente.

Seduto accanto a me con il suo laptop, ha aperto un rapporto era stato recentemente coautore della valutazione dei rischi del cambiamento climatico. Evidenzia i numerosi progressi tecnici che saranno necessari per rivedere il sistema energetico, tra cui una migliore cattura del carbonio, biocarburanti e stoccaggio.

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Lo studio rileva inoltre che gli Stati Uniti aggiungono circa 10 gigawatt di nuova capacità di generazione di energia all'anno. Ciò include tutti i tipi, gas naturale, solare ed eolico. Ma anche a quel ritmo, ci vorrebbero più di 100 anni per ricostruire la rete elettrica esistente, per non parlare di quella molto più grande necessaria nei decenni a venire.

È possibile accelerare di un fattore 20? lui chiede. Sì, ma non credo che la gente capisca cosa sia, in termini di acciaio, vetro e cemento.

Osservatori e commentatori climatici hanno utilizzato vari parallelismi storici per illustrare la portata del compito, incluso il Progetto Manhattan e la missione sulla luna. Ma per Schrag, l'analogia che parla davvero delle dimensioni e dell'urgenza del problema è la seconda guerra mondiale, quando gli Stati Uniti nazionalizzarono parti delle industrie dell'acciaio, del carbone e delle ferrovie. Il governo ha costretto le case automobilistiche a interrompere la produzione di automobili per sfornare aeroplani, carri armati e jeep.

La buona notizia qui è che se dirigi un'intera economia verso un compito, grandi cose possono accadere velocemente. Ma come si ispira una mentalità bellica in tempo di pace, quando il nemico è invisibile e si muove al rallentatore?

È un salto di qualità da dove siamo oggi, dice Schrag.

Il ritardo

Il fatto che le conseguenze davvero devastanti del cambiamento climatico non arriveranno per decenni complica la questione in modi importanti. Anche per le persone che si preoccupano del problema in astratto, non ha un punteggio elevato tra le loro preoccupazioni immediate. Di conseguenza, non sono inclini a pagare molto, o a cambiare il loro stile di vita, per affrontarlo effettivamente. Negli ultimi anni, gli americani erano disposti ad aumentare la bolletta dell'elettricità di un importo mediano di soli $ 5 al mese anche se ciò risolvesse, non attenuando, il riscaldamento globale, in calo rispetto ai $ 10 di 15 anni prima, secondo un serie di sondaggi del MIT e di Harvard.

È concepibile che un giorno il cambiamento climatico modificherà questa mentalità poiché il numero crescente di incendi, uragani, siccità, estinzioni e innalzamento del livello del mare costringerà finalmente il mondo ad affrontare il problema.

Ma sarà troppo tardi. L'anidride carbonica funziona con un ritardo. Occorrono circa 10 anni per raggiungere il suo pieno effetto di riscaldamento e rimane nell'atmosfera per migliaia di anni. Dopo essere entrati nella zona pericolosa, l'eliminazione delle emissioni di anidride carbonica non diminuisce gli effetti; può solo impedire loro di peggiorare. Qualunque sia il livello di cambiamento climatico che permettiamo a svilupparsi è bloccato per millenni, a meno che non sviluppiamo tecnologie per rimuovere i gas serra dall'atmosfera su vasta scala (o tentiamo la fortuna con la geoingegneria).

Ciò significa anche che è probabile che ci sia un enorme compromesso tra ciò che dovremmo pagare per riparare il sistema energetico e quanto costerebbe affrontare i disastri risultanti se non lo facessimo. Vari stime scoprire che la riduzione delle emissioni ridurrà l'economia globale di alcuni punti percentuali all'anno, ma il riscaldamento assoluto potrebbe ridurre il PIL mondiale più del 20 per cento entro la fine del secolo, se no più lontano .

Nei soldi

Probabilmente il passo più cruciale per accelerare lo sviluppo energetico è l'adozione di politiche governative forti. Molti economisti ritengono che lo strumento più potente sarebbe un prezzo sul carbonio, imposto tramite un'imposta diretta o un programma cap-and-trade. Con l'aumento del prezzo della produzione di energia da combustibili fossili, ciò creerebbe maggiori incentivi per sostituire quegli impianti con energia pulita (vedi Surge of carbon pricing proposte in arrivo nel nuovo anno).

Se vogliamo fare progressi sui gas serra, dovremo pagare i costi impliciti o espliciti del carbonio, afferma Severin Borenstein, economista energetico presso l'Università della California, a Berkeley.

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Ma deve essere un prezzo alto, di gran lunga superiore ai $ 15 per tonnellata che è costato acquisire quote nel programma cap-and-trade della California alla fine dell'anno scorso. Borenstein afferma che una tassa sul carbonio che si avvicina a $ 40 a tonnellata elimina completamente il carbone dal mercato e inizia a investire molto nel denaro eolico e solare, almeno quando si calcolano i costi medi per tutta la vita degli impianti.

Altri pensano che il prezzo dovrebbe essere ancora più alto. Ma è molto difficile vedere come una tassa che si avvicini a quella cifra potrebbe passare negli Stati Uniti, o in molte altre nazioni, in qualunque momento presto.

L'altra importante opzione politica sarebbe quella dei limiti che obbligano i servizi pubblici e le aziende a mantenere le emissioni di gas serra al di sotto di un certo livello, idealmente uno che diminuisce nel tempo. Questo approccio basato sui regolamenti non è considerato economicamente efficiente quanto il prezzo del carbonio, ma ha il vantaggio di essere molto più appetibile dal punto di vista politico. Gli elettori americani odiano le tasse ma sono perfettamente a loro agio con le regole sull'inquinamento atmosferico, afferma Stephen Ansolabehere, professore di governo all'Università di Harvard.

Limitazioni tecniche fondamentali aumenteranno anche il costo e la complessità del passaggio all'energia pulita. Le nostre fonti prive di carbonio in più rapida crescita, i parchi solari ed eolici, non forniscono energia quando il sole non splende o il vento non soffia. Quindi, poiché forniscono una porzione maggiore dell'elettricità della rete, avremo anche bisogno di linee di trasmissione a lungo raggio in grado di bilanciare picchi e valli tra gli stati, o enormi quantità di stoccaggio di energia molto costoso, o entrambi (vedi Affidarsi in modo significativo alle sole rinnovabili gonfia il costo della revisione dell'energia).

Il risultato è che alla fine avremo bisogno di integrare l'eolico e il solare con molti più reattori nucleari, impianti a combustibili fossili con cattura del carbonio e altre fonti a basse emissioni, oppure pagare molto di più per costruire un sistema molto più ampio di trasmissione, stoccaggio e generazione rinnovabile, afferma Jesse Jenkins, ricercatore del MIT Energy Initiative. In tutti i casi, è probabile che avremo ancora bisogno di progressi tecnici significativi che riducano i costi.

Tutto questo, tra l'altro, affronta solo la sfida della revisione del settore elettrico, che attualmente rappresenta meno del 20 per cento del consumo totale di energia. Fornirà una porzione molto maggiore quando elettrizziamo cose come veicoli e riscaldamento, il che significa che alla fine dovremo sviluppare un sistema elettrico molte volte più grande di quello odierno.

Ma ciò lascia ancora a che fare con le parti davvero difficili del sistema energetico globale, afferma Davis della UC Irvine. Ciò include l'aviazione, il trasporto a lunga distanza e le industrie del cemento e dell'acciaio, che producono anidride carbonica nel processo di produzione stesso. Per ripulire questi enormi settori dell'economia, avremo bisogno di migliori strumenti di cattura e stoccaggio del carbonio, oltre a biocarburanti più economici o stoccaggio di energia, afferma.

Questi tipi di grandi conquiste tecniche tendono a richiedere un sostegno governativo significativo e duraturo. Ma proprio come le tasse sul carbonio oi limiti alle emissioni, un enorme aumento dei finanziamenti federali per la ricerca e lo sviluppo è altamente improbabile nell'attuale clima politico.

Abbandonare?

Quindi dovremmo semplicemente arrenderci?

Non c'è nessun proiettile magico o percorso ovvio qui. Tutto quello che possiamo fare è tirare forte le leve che sembrano funzionare meglio.

I gruppi di interesse per l'ambiente e l'energia pulita devono dare al cambiamento climatico una priorità più alta, collegandolo a questioni pratiche che interessano a cittadini e politici, come aria pulita, sicurezza e lavoro. Gli investitori oi filantropi devono essere disposti a fare scommesse a lungo termine sulle tecnologie energetiche in fase iniziale. Scienziati e tecnologi devono concentrare i loro sforzi sugli strumenti più necessari. E i legislatori devono spingere attraverso cambiamenti politici per fornire incentivi, o mandati, affinché le società energetiche cambino.

La dura realtà, tuttavia, è che il mondo molto probabilmente non sarà in grado di realizzare ciò che è richiesto entro la metà del secolo. Schrag afferma che mantenere l'aumento della temperatura al di sotto dei 2 ˚C è già un sogno irrealizzabile, aggiungendo che saremo fortunati a prevenire un riscaldamento di 4 ˚C in questo secolo.

Ciò significa che è probabile che pagheremo un prezzo molto alto in termini di vite perse, sofferenza e devastazione ambientale (vedi Caldo e violento).

Ma l'imperativo non finisce se il riscaldamento supera i 2 ˚C. Rende solo più urgente fare tutto il possibile per contenere le minacce incombenti, limitare i danni e passare a un sistema sostenibile il più rapidamente possibile.

Se perdi il 2050, dice Schrag, hai ancora 2060, 2070 e 2080.

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