1.11: Рішення

Зміна клімату є складною проблемою для вирішення, оскільки наше сучасне суспільство було побудовано з спалюванням викопного палива як джерела енергії. Ми все ще сильно залежимо від енергії викопного палива для всього - від водіння наших автомобілів та прання білизни до зарядки мобільних телефонів та опалення наших будинків. Однак для стабілізації клімату нам потрібно буде перейти до майже нульових викидів вуглецю в довгостроковій перспективі. Таким чином, завдання полягає в тому, щоб декарбонізувати нашу економіку. Чим довше ми чекаємо з цією трансформацією, тим більшими будуть наслідки майбутніх змін клімату або тим швидше в майбутньому потрібно буде скоротити викиди. І тому, що це глобальна проблема, весь світ, або принаймні більша її частина, потрібно буде співпрацювати для її вирішення. Більше того, оскільки ми вже прагнемо до подальших змін клімату, ми краще готуємося до адаптації до цього. У цьому розділі будуть розглянуті технологічні варіанти, політичні зусилля та особисті дії щодо рішень щодо пом'якшення клімату та способи адаптації до неминучого.

\(\PageIndex{1}\)На малюнку показано, що історично збільшення викидів вуглецю було спричинене зростанням людського населення та зростанням економіки, що виражається, наприклад, валовим внутрішнім продуктом (ВВП). Як населення, так і ВВП на людину зросли в геометричній прогресії протягом останніх ~ 200 років. Збільшення використання енергії на основі викопного палива вивело багатьох людей з бідності та покращило життя мільйонів, хоча багато людей у світі, що розвиваються, залишаються в бідності. Формально антропогенні викиди вуглецю ACE = P × GDP/P × E/ВВП × CE/E в певному регіоні або країні можуть бути розкладені на населення P, ВВП на людину (GDP/P), енергоємність ВВП (E/ВВП) і викиди вуглецю на енергію (CE/E). Енергоємність ВВП зменшувалася протягом останніх 50 років, що дещо компенсувало збільшення чисельності населення та ВВП на людину, тоді як інтенсивність вуглецю не змінилася так сильно, як інші фактори (IPCC, 2014, рис. SPM.3). Це розкладання відоме як ідентичність Кая. В даний час населення світу становить майже 8 мільярдів людей, і очікується, що воно продовжить зростати, принаймні найближчим часом. Це збільшення продовжуватиме чинити більший тиск на систему Землі; зміна клімату - лише одна з них. Інші - це, наприклад, збільшення зайнятості диких місць людьми, що зменшує місця проживання багатьох видів рослин і тварин або збільшення попиту на такі ресурси, як їжа та прісна вода. Зростання населення можна ефективно зменшити шляхом навчання та розширення прав і можливостей жінок у країнах, що розвиваються, а також шляхом скорочення бідності. Зниження ВВП на людину, ймовірно, не є хорошим способом зменшити викиди, оскільки більшість людей не хочуть знижувати свій рівень життя та споживання енергії (хоча деякі роблять, і багато відходів також можна скоротити, не впливаючи на наш рівень життя сильно). Оскільки багато людей в країнах, що розвиваються сподіваються поліпшити свій рівень життя, бажано буде ще більше збільшити середній ВВП на людину в майбутньому. Але якщо викиди вуглецю на енергію можуть бути зменшені, наприклад, шляхом переходу на джерела енергії, що не викопного палива, це зменшить викиди без зменшення ВВП або споживання енергії.

A

Б

C

Рисунок\(\PageIndex{1}\): Еволюція глобальних викидів вуглецю (A), населення світу (B) та ВВП на людину (C, у тисячах доларів США). З cdia.ess-dive.lbl.gov, wikipedia.org та worldbank.org.

а) Технологія

Сучасне глобальне виробництво енергії в значній мірі залежить від спалювання викопного палива (рис. \(\PageIndex{2}\)). Найбільшими джерелами енергії є нафта, вугілля та природний газ, всі вони є викопним паливом, тоді як всі невикопні джерела палива разом становлять лише близько 20% від загальної кількості. Найбільше витрата масла забезпечує двигуни внутрішнього згоряння легкових і вантажних автомобілів, які мають дуже низький ККД. Лише близько 25% всієї енергії, що витрачається на транспортування, використовується для переміщення транспортних засобів, тоді як більша частина енергії витрачається даремно як тепло. Вугілля в основному використовується на електростанціях для вироблення електроенергії, що також пов'язано з втратою трохи більше однієї половини. Зверніть увагу, що ця втрата менше, ніж від двигунів внутрішнього згоряння, завдяки чому електромобілі мають менші вуглецеві сліди, ніж автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння, навіть якщо електроенергія виробляється з вугілля. Більшість природного газу використовується для вироблення електроенергії та обігріву будівель. Гідро- та атомна енергетика використовується виключно для виробництва електроенергії, тоді як біомаса використовується здебільшого для приготування їжі та опалення будинків у країнах, що розвиваються. Нові відновлювані джерела енергії, такі як сонячна енергія та вітер, постачають лише малу частину всієї енергії.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Енергетичні потоки у світовій економіці в 2005 році в ексаджоулах (1EJ = 10 ¹⁸ Дж) на рік від первинних джерел до сектора кінцевого використання (знизу). ALS = Автоспоживання, втрати, зміни запасів. OTF = інше перетворення на вторинне паливо. Від GEA (2012).

 

Малюнок\(\PageIndex{3}\): Фотографія сонячних панелей та вітрових турбін.

Однак в деяких країнах відновлювані джерела енергії спостерігають стрімке зростання в останні роки. Наприклад, Німеччина збільшила внесок відновлюваних джерел енергії у загальне виробництво електроенергії з 3% у 1990 році до 40% у 2018 році (45% у 2020 році), тоді як її економіка була однією з найсильніших у Європі. Я був свідком цієї трансформації під час моїх візитів, оскільки все більше сонячних панелей з'являлося на дахах будинків та вітрових турбін на полах. Данія планує перейти на 100% відновлювану енергію до 2050 року. У США на поновлювані джерела енергії в даний час припадає 10% загального споживання енергії та 15% виробництва електроенергії, і воно швидко зростає. У 2016 році, наприклад, його потужність сонячної енергії подвоїлася. Перевагою відновлюваних джерел енергії є практично необмежена потенційна пропозиція з мінімальними викидами вуглецю (деякі викиди відбуваються під час виробництва і установки сонячних батарей і вітрових турбін) і те, що вони не пов'язані з небезпекою атомної енергетики. Їх недоліками раніше були їх вартість, особливо висока авансова інвестиційна вартість. Однак після встановлення сонячні панелі та вітрові турбіни працюють майже без витрат на технічне обслуговування, оскільки сонячна енергія та вітер безкоштовні. За останні 10 років вартість сонячних батарей різко знизилася на 80%. Таким чином, якщо розглядати протягом терміну служби системи, відновлювані джерела енергії стають конкурентоспроможними з викопним паливом. Іншими відновлюваними джерелами енергії є геотермальна тепло, енергія припливів та хвиль та гідроелектричні греблі. Іншим питанням з відновлюваними джерелами енергії є їх переривчасте енергопостачання. Сонячні батареї працюють лише вдень, тоді як вітрові турбіни працюють лише тоді, коли дме вітер. Однак недавнє дослідження показало, що 80% всього попиту на електроенергію може бути легко покрито вітром та сонячною енергією (Shaner et al., 2018).

Малюнок\(\PageIndex{4}\): Фотографія робітників на пошкодженому ядерному реакторі Фукусіма.

Атомні станції також забезпечують енергію, яка не містить викопних речовин і не спричиняє викидів вуглецю (за винятком під час будівництва). З цієї причини деякі розглядають їх як важливе майбутнє джерело енергії. Однак у атомної енергетики є і недоліки. Вони не тільки дорогі для будівництва, вони також небезпечні для експлуатації, і вони виробляють радіоактивні відходи, для яких в даний час не існує довгострокового сховища. Катастрофічні аварії, такі як ядерні кризи 2011 року на японській станції Фукусіма Дайічі та в 1986 році на Чорнобильському реакторі в нині північній Україні, показали небезпеку, пов'язану з виробництвом атомної енергії. Таким чином, атомна енергетика залишається спірною темою.

Малюнок\(\PageIndex{5}\): Фотографія електромобіля.

 

В даний час багато компаній рухаються до більшої кількості електромобілів або гібридних транспортних засобів. Завдяки значно більшій ефективності (80-90%) їх використання енергії набагато менше, ніж для автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння, і їх вуглецевий слід може бути близьким до нуля (деякі пов'язані з виробництвом транспортних засобів), якщо для електроенергії використовуються відновлювані джерела енергії. Навіть якщо викопне паливо використовується для електроенергії, вуглецевий слід електромобілів все ще нижчий, ніж у автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння. Враховуючи великі обсяги викидів вуглецю, які в даний час надходять із транспортного сектора, та великі втрати, які там відбуваються (рис. \(\PageIndex{2}\)) перехід на парк електромобілів може призвести до величезного скорочення майбутніх викидів. Незважаючи на те, що електромобілі дорожчі, щоб придбати їх життєві витрати нижчі, ніж бензинові автомобілі. Це пояснюється тим, що середня вартість еквівалентної електроенергії ($1.10) менше половини вартості галона газу ($2,50). Електромобілі мають і інші переваги. Відсутність заміни масла, відсутність забруднення, більше крутного моменту. Однак виробництво електромобілів не обходиться без впливу навколишнього середовища або людини, наприклад, від видобутку сировини, що використовується у виробництві акумуляторів.

Підвищення енергоефективності є ще одним економічно ефективним способом зменшення викидів вуглецю. Рис. \(\PageIndex{2}\)показує, що житлові та комерційні будівлі витрачають близько половини своєї енергії. Утеплення будівель не тільки знижує викиди вуглецю, але й економить гроші власника. Коли ми купили наш будинок, він не був утеплений. Додавання ізоляції зменшило наші витрати на опалення та зробило будинок більш комфортним для проживання. Це зробило його тихіше теж. Кілька років тому ми також замінили наш старий звичайний електричний водонагрівач на недорогий новий водонагрівач з тепловим насосом. Ця проста зміна зменшила наш рахунок за електроенергію вдвічі.

Запропоновано та випробувано захоплення та зберігання вуглецю для зменшення викидів вуглецю від установок, що працюють на викопному паливі, або для видалення вуглецю з атмосфери. Однак ця технологія дорога, недостатньо розвинена, а зберігання в геологічних утвореннях може бути негерметичним. Ось цікаве відео про природні і штучні способи видалення нагару з повітря і зберігання його в землі.

 

Запропоновано та випробувано захоплення та зберігання вуглецю для зменшення викидів вуглецю від установок, що працюють на викопному паливі, або для видалення вуглецю з атмосфери. Однак ця технологія дорога, недостатньо розвинена, а зберігання в геологічних утвореннях може бути негерметичним.

б) Політика

У 1992 році на саміті Землі в Ріо була прийнята Рамкова конвенція ООН про зміну клімату (РКИК ООН). Його ратифікували 197 країн (Сторони Конвенції). У статті 2 зазначено:

Кінцевою метою цієї Конвенції та будь-яких пов'язаних з нею правових документів, які може прийняти Конференція Сторін, є досягнення відповідно до відповідних положень Конвенції стабілізації концентрації парникових газів в атмосфері на рівні, який би запобігав небезпечним антропогенне втручання в кліматичну систему. Такий рівень повинен бути досягнутий протягом часу, достатнього для того, щоб екосистеми могли природним чином адаптуватися до зміни клімату, гарантувати, що виробництво продуктів харчування не загрожує, і забезпечити економічний розвиток для сталого розвитку.

РКИК ООН визнає, що розвинений світ несе відповідальність за більшість історичних викидів вуглецю і, таким чином, він повинен вести шлях до скорочення його викидів. Кіотський протокол, міжнародна угода, пов'язана з РКИК ООН, зобов'язує свої Сторони, які є розвиненими країнами, виконувати обов'язкові цілі скорочення викидів вуглецю. Однак це не вдалося зменшити глобальні викиди вуглецю, імовірно, принаймні частково тому, що Сполучені Штати ніколи не ратифікували його, Канада вийшла з нього, а Росія не погодилася на скорочення викидів на другій фазі (2013-2020). США під адміністрацією президента Джорджа Буша-молодшого стверджували, що несправедливо скорочувати викиди в США, тоді як Китаю було дозволено збільшити свої викиди, хоча викиди на душу населення в США були набагато вищими, ніж у Китаї. Паризька угода має на меті обмежити глобальне потепління значно нижче 2ºC, і її ратифікували 174 країни. Він зробив скорочення викидів по суті добровільним шляхом вимагаючи обіцянок від кожної країни і включає в себе країни, що розвиваються, такі як Китай. Однак опір проти будь-якого скорочення викидів вуглецю був очевидним, коли адміністрація США при президенті Трампі вийшла з угоди, хоча нинішня адміністрація Байдена знову уклала угоду.

в) Особисті дії

Кожен з нас може вжити індивідуальних дій для зменшення викидів вуглецю та наслідків зміни клімату. Економія енергії, наприклад, шляхом вимкнення світла, коли вони не потрібні. Перехід на енергоефективні прилади, такі як світлодіодні світильники. Переробка також допомагає. Водіння менше або вибір енергоефективного автомобіля, як гібрид або електричний автомобіль або менший транспортний засіб зменшить ваш вуглецевий слід. Ще краще їздити на велосипеді. Мені подобається їздити на велосипеді не тільки тому, що я хочу зменшити викиди вуглецю, але й тому, що це весело і здорово. Це мої щоденні вправи. Чи не так багато літає теж допомагає. Я використовую skype для спілкування з родиною в Німеччині. Вживання менше м'яса - це ще один спосіб зменшити свій вуглецевий слід, оскільки виробництво м'яса вимагає більше викидів вуглецю, ніж вегетаріанська їжа. Я сам не вегетаріанець, але люблю смачну вегетаріанську їжу. Домовласники можуть утеплювати свої будинки або встановлювати сонячні батареї. У 2017 році ми встановили 20 сонячних панелей. Система виробляє достатню кількість електроенергії для всіх потреб нашої родини, включаючи електромобіль. Є багато речей, які ми можемо зробити як люди. Ви можете перевірити свій власний вуглецевий слід на різних веб-сайтах, таких як це, щоб допомогти вам у цьому процесі.

Зрештою, однак, окремі дії мають обмежений ефект. Уявіть, наприклад, що ви починаєте використовувати менше газу, їздячи на велосипеді замість того, щоб керувати автомобілем. Якщо багато людей зроблять це, це зменшить попит на газ, і це зробить газ дешевшим, якщо пропозиція залишається постійною. Дешевший газ має ефект, що інші люди купують більші автомобілі та використовують більше газу, тим самим зменшуючи або стираючи наслідки вашого особистого скорочення викидів. Я не кажу, що ми не повинні робити окремих дій. Навпаки. Я думаю, що важливо, щоб кожен виконував свою роль у створенні світу кращим і щоб ми діяли відповідно до наших переконань. Однак ми не повинні мати помилок щодо наслідків окремих дій. Тому я вважаю, що також потрібні колективні дії. На мою думку, лише урядові дії, такі як податок на вуглець або система обмежень та торгівлі, зможуть прискорити перехід на відновлювані джерела енергії, які нам потрібні, щоб уникнути потенційно небезпечних змін клімату. Таким чином, мабуть, найважливіші індивідуальні дії, які ми можемо зробити, - це голосувати та брати участь у політичному процесі, щоб зміни відбулися. Частина цього - розмова з родиною, друзями, сусідами та політиками.

г) Адаптація

Зміна клімату вже впливає на нас. Це не тільки річ майбутнього або далеких місць. Це питання тут і зараз. Оскільки ми не можемо уникнути подальших змін клімату найближчим часом, нам доведеться адаптуватися до цього, якщо ми не хочемо зазнати його наслідків. Мабуть, одна з найважливіших речей - усвідомлювати, що це відбувається. Це змусить задуматися про можливі наслідки для регіону, в якому ми живемо. Якщо доступні регіональні прогнози, ми можемо розглянути їх при плануванні. Якщо ні, ми все ще можемо екстраполювати минулі зміни відповідно до принципу, що ми можемо очікувати більшого від того, що ми спостерігали в недавньому минулому. У Орегоні, наприклад, ми можемо очікувати меншої кількості снігу та нижчих потоків літнього потоку. Східний Орегон, який вже сухий, може очікувати навіть сухі умови. Уздовж узбережжя рівень моря продовжить підвищуватися, а океан продовжить закислювати. Регіональні зміни рівня моря або закислення океану можуть відрізнятися від глобальних середніх змін.

Питання

• Що таке пом'якшення кліматичних змін?
• Що таке адаптація до зміни клімату?
• Які дві основні причини збільшення історичних викидів вуглецю?
• Що таке ідентичність Kaya?
• Враховуючи ідентичність Kaya, що можна зробити для зменшення викидів вуглецю в майбутньому?
• Перерахуйте п'ять речей, які можна зробити для пом'якшення зміни клімату.
• Яка мета Рамкової конвенції Організації Об'єднаних Націй про зміну клімату, виражена в її статті 2?
• Які особисті дії ви вважаєте вжити, щоб пом'якшити наслідки зміни клімату?
• Чому нам потрібно адаптуватися до майбутніх наслідків зміни клімату?
• Подумайте про конкретний регіон/країну світу, на яку можуть вплинути зміни клімату. Які заходи можна вжити для адаптації до змін?

Відео

Лекція: Рішення

Лекція: Політика

Посилання

GEA (2012) Глобальна енергетична оцінка — на шляху до сталого майбутнього, Cambridge University Press, Кембридж, Великобританія та Нью-Йорк, Нью-Йорк, США та Міжнародний інститут прикладного системного аналізу, Лаксенбург, Австрія. html

МГЕЗК (2014) Зміна клімату 2014: Пом'якшення змін клімату. Внесок Робочої групи III до П'ятого звіту про оцінку Міжурядової групи з питань зміни клімату [Еденгофер, О., Р. Пічс-Мадруга, Ю. Сокона, Е. Фарахані, С. Каднер, К.Сейбот, А. Адлер, І. Баум, С.Бруннер, П. Ейкемайер, Б. Кріман, Дж. Саволайнен, С. Шлемер, К. фон Стехов, Т. Нікель і J.C. Minx (ред.)]. Cambridge University Press, Кембридж, Великобританія та Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США. html

Shaner, Mr., SJ Davis, N.S. Lewis, and K. Caldeira (2018) Геофізичні обмеження на надійність сонячної та вітрової енергії в США, енергетика та екологічні науки, doi: 10.1039/C7EE03029K.