Οι τεχνολογίες που θα μπορούσαν να φέρουν την Κίνα στο μηδέν μέχρι το 2050
Η Κίνα έχει θέσει στόχο για καθαρές μηδενικές εκπομπές έως το 2060, μια δεκαετία αφότου οι επιστήμονες είπαν ότι πρέπει να μειώσουμε τον άνθρακα σε επίπεδα που να αποφεύγουν τις χειρότερες επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής. Ωστόσο, οι ειδικοί πιστεύουν ότι η Κίνα θα μπορούσε να φτάσει το καθαρό μηδέν εκ των προτέρων εάν κλιμακώσει τον σωστό συνδυασμό τεχνολογιών.
Οι συνομιλίες για το κλίμα της 27ης Διάσκεψης των Μερών (COP27) στο Σαρμ ελ-Σέιχ της Αιγύπτου, φέτος θα εστιάσουν την προσοχή στις εθνικές δεσμεύσεις για μείωση της ρύπανσης από άνθρακα. Και μία από τις χώρες που θα αντιμετωπίσουν τον μεγαλύτερο έλεγχο είναι η Κίνα, η οποία ευθύνεται για το 30 τοις εκατό των παγκόσμιων εκπομπών.
Η Κίνα έχει ήδη δεσμευτεί να μειώσει τις καθαρές εκπομπές της στο μηδέν έως το 2060, μια δεκαετία μετά το σημείο που οι επιστήμονες λένε ότι είναι απαραίτητο για να αποτραπούν οι χειρότερες επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής.
Ωστόσο, οι ειδικοί λένε ότι η χώρα, η οποία αυτή τη στιγμή λαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς της από τον άνθρακα, θα μπορούσε ενδεχομένως να κόψει σχεδόν όλα τα ορυκτά καύσιμα από το ενεργειακό της σύστημα έως το 2050, δίνοντας στην Κίνα περιθώριο να αυξήσει τις φιλοδοξίες της για το κλίμα στο COP27 - και αλλάζοντας τις προοπτικές για την παγκόσμια απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές.
Το κλειδί για την επιτάχυνση της ενεργειακής μετάβασης της Κίνας είναι απλό, σύμφωνα με ερευνητές από το Harvard-China Project, μια συνεργασία μεταξύ του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ, του Πανεπιστημίου Tsinghua και του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας Huazhong.
«Υπάρχουν πολλές αβεβαιότητες σχετικά με τις οδούς προς την ουδετερότητα του άνθρακα στα μέσα-του αιώνα στην Κίνα», δήλωσε το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ πέρυσι σε δελτίο τύπου που ανακοινώνει μια σημαντική μελέτη για το θέμα. "Αλλά μια θεμελιώδης πτυχή είναι βέβαιη: θα απαιτήσουν τεράστιες επεκτάσεις της αιολικής και ηλιακής ενέργειας για να εκτοπίσουν την ενέργεια από άνθρακα- και αέριο-."
Η κλιμάκωση δεν είναι πρόβλημα
Το πρόβλημα, είπαν οι ερευνητές, «δεν είναι το κόστος και η σκοπιμότητα μιας επαρκούς παραγωγής ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, αλλά οι προκλήσεις που εισάγει στο δίκτυο λόγω της μεταβλητότητάς του: ο άνεμος δεν φυσάει πάντα και ο ήλιος δεν λάμπει πάντα».
Χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο υψηλής-ανάλυσης για να βρουν τον πιο οικονομικό-τρόπο ώστε το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας της Κίνας να καταστεί ουδέτερο από άνθρακα έως το 2050, οι ειδικοί βρήκαν ένα μονοπάτι που όχι μόνο ήταν εφικτό, αλλά δεν χρειαζόταν απαραίτητα να κοστίζει περισσότερο από το να βασίζεται στα ορυκτά καύσιμα.
Το πρώτο βήμα είναι η κλιμάκωση της αιολικής και ηλιακής ενέργειας. Αυτό είναι το εύκολο μέρος: Η Κίνα έχει τεράστιες περιοχές στις οποίες μπορεί να κατασκευάσει μονάδες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και είναι επίσης ο νούμερο ένα-παραγωγός ηλιακών συλλεκτών παγκοσμίως. Το 2020, επτά από τους δέκα κορυφαίους κατασκευαστές ανεμογεννητριών ήταν κινεζικές εταιρείες.
Το πρόβλημα είναι ότι η αύξηση της αιολικής και ηλιακής ενέργειας από μόνη της πιθανότατα θα κάνει τα ενεργειακά προβλήματα της Κίνας χειρότερα παρά καλύτερα. Η ηλιακή ενέργεια είναι διαθέσιμη μόνο κατά τη διάρκεια της ημέρας – και μπορεί να μην είναι πολύ διαθέσιμη εάν έχει συννεφιά – και η αιολική ενέργεια είναι εγγενώς απρόβλεπτη. Αυτό σημαίνει ότι η Κίνα θα μπορούσε να βρει τον εαυτό της με μάζες ισχύος διαθέσιμες σε ορισμένες χρονικές στιγμές και σχεδόν καμία σε άλλες.
Μια ολοκληρωμένη στρατηγική
Μέρος αυτής της μεταβλητότητας μπορεί να αντιμετωπιστεί χρησιμοποιώντας τεχνολογίες δικτύου, όπως αποθήκευση μπαταριών, αλλά για ένα ενεργειακό σύστημα τόσο τεράστιο όσο αυτό της Κίνας, θα πρέπει να εξεταστεί πώς χρησιμοποιείται η ηλεκτρική ενέργεια σε τομείς όπως οι μεταφορές και η βαριά βιομηχανία.
Η μοντελοποίηση που έγινε από το Harvard-China Project δείχνει ότι εάν η Κίνα βασιζόταν μόνο στη συμβατική ολοκλήρωση του δικτύου –δηλαδή, απλώς αυξάνοντας την ποσότητα ανανεώσιμης ενέργειας και αποθήκευσης στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας– θα κόστιζε επιπλέον 27 $ ανά τόνο άνθρακα.
Δεδομένου ότι η Κίνα εξέπεμψε περίπου 10 δισεκατομμύρια τόνους διοξειδίου του άνθρακα το 2019, μια τέτοια στρατηγική θα ήταν δύσκολο να γίνει σε οικονομική βάση. Ωστόσο, όταν οι ερευνητές του Χάρβαρντ-China Project κατασκεύασαν ένα μοντέλο που περιελάμβανε μετάδοση υπερ-υψηλής-τάσης, διασύνδεση εθνικού δικτύου, πράσινο υδρογόνο και αργή-φόρτιση στόλους ηλεκτρικών οχημάτων στο μείγμα, τα πράγματα άλλαξαν δραματικά.
Αντί να κοστίζει περισσότερο, η απαλλαγή από έναν τόνο διοξειδίου του άνθρακα θα εξοικονομούσε πραγματικά 25 $ σε σύγκριση με τη συνέχιση των εργασιών ως συνήθως, έδειξε το μοντέλο. Αυτή η ολοκληρωμένη στρατηγική ολοκλήρωσης θα επιτρέψει στην Κίνα να απαλλαγεί από έως και το 80 τοις εκατό των εκπομπών άνθρακα.
Και η εξοικονόμηση θα επιτρέψει να αντιμετωπιστεί το υπόλοιπο 20 τοις εκατό με τη χρήση δαπανηρής δέσμευσης και αποθήκευσης άνθρακα, "και θα εξακολουθήσει να επιτυγχάνει έναν τομέα ουδέτερου άνθρακα-το 2050 χωρίς καθαρό κόστος", σύμφωνα με το Harvard-China Project.
Προκλητικό αλλά εφικτό
Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι είναι εύκολο. Το να φτάσει η Κίνα στο μηδέν μέχρι το 2050 «είναι πρόκληση», λέει ο Michael McElroy, καθηγητής περιβαλλοντικών μελετών Gilbert Butler στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. «Απαιτεί εθνικό σχέδιο και σοβαρή προσπάθεια κινητοποίησης της ηλεκτρικής ενέργειας και διανομής της σε εθνικό επίπεδο», λέει.
Αλλά "θα υπήρχε μια απόδοση της επένδυσης, επειδή η αιολική και η ηλιακή ενέργεια είναι οι πρωταρχικές πηγές, και μόλις πληρώσετε το κόστος κεφαλαίου, ο άνεμος και ο ήλιος είναι δωρεάν."
Ένα άλλο πλεονέκτημα που προέκυψε από τη μοντελοποίηση είναι ότι η Κίνα μπορεί να είναι σε θέση να παράγει πράσινο υδρογόνο, από την ηλεκτρόλυση του νερού με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, «με κόστος ανταγωνιστικό με τις βιομηχανικές πηγές σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα», λέει ο McElroy.
Αυτό το υδρογόνο θα μπορούσε να τροφοδοτήσει βιομηχανικές διεργασίες και να χρησιμοποιηθεί σε τουρμπίνες για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας για το δίκτυο σε περιόδους χαμηλής διαθεσιμότητας ηλιακής και αιολικής ενέργειας. Επιπλέον, θα μπορούσε να εξαχθεί στην Ιαπωνία, η οποία θέλει να αναπτύξει ένα ενεργειακό σύστημα-με βάση το υδρογόνο.
Η Ιαπωνία αναζητά να προμηθευτεί υδρογόνο από αγορές τόσο μακρινές όσο η Αυστραλία. «Το έγγραφό μας υποστηρίζει ότι η Κίνα βρίσκεται ακριβώς δίπλα στην Ιαπωνία και είναι η φθηνότερη πηγή [πράσινου υδρογόνου] που μπορούμε να φανταστούμε», λέει ο McElroy.
Ο υπεράκτιος άνεμος είναι το κλειδί
Ένα άλλο βασικό συστατικό στο μείγμα τεχνολογίας θα ήταν ο υπεράκτιος άνεμος. Η Κίνα έχει ήδη τη μεγαλύτερη υπεράκτια αγορά αιολικής ενέργειας στον κόσμο, με στοιχεία από την Εθνική Υπηρεσία Ενέργειας της χώρας να υποδηλώνουν ότι εγκατέστησε περισσότερη δυναμικότητα το 2021 από ό,τι ο υπόλοιπος κόσμος την τελευταία μισή δεκαετία.
Ο υπεράκτιος άνεμος μπορεί να συνεχίσει να αναπτύσσεται στην Κίνα, επειδή η χώρα περιβάλλεται από ρηχές θάλασσες όπου είναι εύκολο να εγκατασταθούν τουρμπίνες. Η τεχνολογία ταιριάζει φυσικά στις ενεργειακές ανάγκες της χώρας, επειδή το μεγαλύτερο μέρος του πληθυσμού, των πόλεων και των βιομηχανικών κόμβων της Κίνας βρίσκονται κοντά στην ακτή, επομένως η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από τον υπεράκτιο άνεμο δεν χρειάζεται να ταξιδέψει μακριά για να φτάσει σε μεγάλα κέντρα φόρτωσης.
Ο McElroy λέει ότι η κυβέρνηση της Κίνας είναι πιθανό να έχει λάβει γνώση της μελέτης του Harvard{{0}China Project και θα μπορούσε να είναι έτοιμη να υιοθετήσει τις συστάσεις του, με έναν από τους κορυφαίους Κινέζους συγγραφείς να έχει καλή σύνδεση με τη διοίκηση της χώρας. «Αυτός είναι ένας κινούμενος στόχος», λέει ο καθηγητής.
"Αυτό που είπαν είναι ότι πρόκειται να φτάσουν στο καθαρό μηδέν μέχρι το 2060 ή νωρίτερα. Δεν νομίζω ότι είναι παντρεμένοι στο 2060. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο εξετάσαμε μια πιο απαιτητική ευκαιρία, όπως το 2050."
Μια ζωτική αποστολή
Η ενεργοποίηση της απαλλαγής από τις ανθρακούχες εκπομπές στην Κίνα είναι σημαντική όχι μόνο λόγω της αναλογίας των παγκόσμιων εκπομπών για την οποία ευθύνεται το έθνος, αλλά και λόγω της κλίμακας της μεταποίησης που συνεχίζεται στη χώρα. Στην πραγματικότητα, εάν η Κίνα καταφέρει να φτάσει σε καθαρές μηδενικές εκπομπές, τότε θα μειώσει τα επίπεδα ενσωματωμένου άνθρακα σε εκατομμύρια προϊόντα που χρησιμοποιούνται σε όλο τον κόσμο.
«Οι ενεργειακές ανάγκες και οι χρήσεις της Κίνας αλλάζουν γρήγορα ως μέρος μιας παγκόσμιας μεγάλης μετάβασης, η οποία περιλαμβάνει την άνοδο της ψηφιακής οικονομίας, μια επόμενη βιομηχανική επανάσταση και την εμφάνιση του οικολογικού πολιτισμού», λέει η γενική γραμματέας του Παγκόσμιου Συμβουλίου Ενέργειας Angela Wilkinson.
«Ο τρόπος με τον οποίο η Κίνα κατασκευάζει, συντηρεί, επαναχρησιμοποιεί και παροπλίζει ενεργειακά συστήματα για να καλύψει τις ανάγκες αποθήκευσης θερμότητας, ενέργειας, καυσίμων και ενέργειας στο εσωτερικό και στο εξωτερικό θα αναδιαμορφώσει την παγκόσμια ενεργειακή προοπτική».
Η Κίνα έχει ήδη μεγαλύτερη αιολική δυναμικότητα από τις Ηνωμένες Πολιτείες και θεωρεί την τεχνολογία ως "ένα βασικό μέρος της προσπάθειάς της προς ένα απελευθερωμένο,{0}}αυτοεπαρκές μέλλον, όπου δεν θα υπάρχει χώρος για νέο άνθρακα", προσθέτει ο Wilkinson.
"Φαίνεται ανοιχτό σε πολλαπλούς δρόμους για την παροχή πιο βιώσιμων και κλιματικών{0} ουδέτερων ενεργειακών υπηρεσιών, αναγνωρίζοντας ότι η επανάσταση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας θα χρειαστεί άλλους καθαρούς, οικονομικά προσιτές και αξιόπιστους ενεργειακούς φίλους για να φτάσει σε κλίμακα."
