Uma fazenda solar de 32-megawatts em Long Island, Nova York, um passo para a infraestrutura de energia de baixo carbono. brookhavenlab / flickr, CC BY-NC

Qualquer solução de longo prazo exigirá “descarbonizar” a economia energética mundial - isto é, a mudança para fontes de energia que usam pouco ou nenhum combustível fóssil.

Quão rápido isso pode acontecer, e o que poderíamos fazer para acelerar essa mudança?

Uma olhada na história de outras infraestruturas oferece algumas pistas.

Infraestruturas Energéticas

Descarbonização é um problema de infra-estrutura, a maior humanidade já enfrentou. Ela envolve não só a produção de energia, mas também o transporte, iluminação, aquecimento, refrigeração, cozinha e outros sistemas e serviços básicos. A infra-estrutura global de combustíveis fósseis inclui não apenas poços de petróleo e gás, minas de carvão, petroleiros gigantes, oleodutos e refinarias, mas também milhões de automóveis, postos de gasolina, caminhões-tanque, armazéns, usinas elétricas, trens de carvão, sistemas de aquecimento, fogões e fornos.

O valor total de toda essa infraestrutura é da ordem de US $ 10 trilhões, ou quase dois terços do produto interno bruto dos EUA. Nada tão grande e caro será substituído em um ano, ou mesmo em alguns anos. Vai levar décadas.

No entanto, há boas notícias, de certa forma, no fato de que toda a infraestrutura acaba se esgotando. UMA Estudo 2010 perguntou: e se a infra-estrutura energética atual fosse simplesmente autorizada a viver sua vida útil sem ser substituída?

A resposta surpreendente: se cada usina a carvão desgastada foram trocadas por energia solar, eólica ou hídrica, e todos os carros mortos movido a gás substituído por um elétrico, e assim por diante, podemos apenas ficar dentro de nossa limites planetários.

De acordo com o estudo, utilizando a infra-estrutura existente até que ele cai por terra não iria empurrar-nos após o aquecimento global graus Celsius 2 que muitos cientistas ver como o limite superior da mudança climática aceitável.

O problema, é claro, é que não estamos fazendo isso ainda. Em vez disso, estamos substituindo sistemas desgastados com mais do mesmo, durante a perfuração, mineração e construção ainda mais. Mas isso pode mudar.

Decolagem para construção: uma linha do tempo 30-100

Os historiadores da infra-estrutura como eu, observe um padrão típico. Uma fase de inovação mais lenta é seguida por uma fase de “decolagem”, durante a qual novos sistemas técnicos são rapidamente construídos e adotados em toda a região, até que a infraestrutura se estabilize no “build-out”.

Esse padrão temporal é surpreendentemente semelhante em todos os tipos de infraestrutura. Nos Estados Unidos, a fase de decolagem de canais, ferrovias, telégrafo, oleodutos e estradas pavimentadas durou 30-100 anos. As fases de descolagem de rádio, telefone, televisão e Internet cada durou 30-50 anos.

A história da infra-estrutura sugere que "take-off" na produção de electricidade renovável já começou e vai passar muito rapidamente agora, especialmente quando e onde os governos apoiar esse objetivo.

instalações de energia solar e eólica estão a emergir mais rapidamente do que qualquer outra fonte de energia elétrica, crescendo a taxas anuais de todo o mundo 50% e 18% respectivamente de 2009-2014. Estas fontes podem pegar carona na infra-estrutura existente, o bombeamento de eletricidade em redes de energia (embora a sua produção de energia intermitente exige que os gestores para ajustar o seu técnicas de balanceamento de carga). Mas eólica e solar também pode fornecer energia "off-grid" para casas individuais, fazendas e locais remotos, dando estas fontes uma flexibilidade única.

Alguns países, nomeadamente a Alemanha e a China, assumiram compromissos importantes em relação às energias renováveis.

Alemanha começa agora mais de 25% de sua energia elétrica a partir de fontes renováveis, ajudando a reduzir sua produção total de carbono sobre% 25 em relação ao 1990. A China já produz mais energia solar do que qualquer outro país, com uma base instalada de mais de 30 gigawatts e planos para alcançar 43 gigawatts até o final deste ano. Na Austrália, entre 2010 e 2015, a capacidade solar fotovoltaica cresceu de 130 megawatts para 4.7 gigawatts - Uma taxa de crescimento anual de 96%.

Combinada com tecnologias complementares, como carros elétricos, iluminação LED eficiente e aquecimento e resfriamento geotérmicos, essa transição poderia nos aproximar da neutralidade do carbono.

A linha do tempo 30-100-ano para o desenvolvimento de infraestrutura poderia ser acelerada? Alguns indicadores sugerem que a resposta pode ser "sim".

Primeiro, no caso da eletricidade, apenas as fontes de energia precisam de substituição; As redes elétricas - os postes, fios e outras artes que transportam eletricidade - devem ser gerenciadas de maneira diferente, mas não reconstruídas a partir do zero. Em segundo lugar, os países menos desenvolvidos podem aproveitar as tecnologias renováveis ​​para “saltar” quase totalmente sobre infraestruturas mais antigas.

Coisas semelhantes aconteceram no passado recente. Desde a 2000, por exemplo, as redes de telefonia celular alcançaram a maior parte do mundo em desenvolvimento - e simultaneamente evitaram a instalação lenta e cara de telefones fixos vulneráveis, que muitos desses lugares agora nunca construirão fora das grandes cidades.

O paralelo na energia está alimentando prédios, fazendas, assentamentos informais e outros pontos de necessidade com painéis solares portáteis e pequenos moinhos de vento, que podem ser instalados em praticamente qualquer lugar, sem a necessidade de linhas de energia de longa distância. Isso também já está acontecendo em todo o mundo em desenvolvimento.

No mundo desenvolvido, no entanto, a transição para as energias renováveis ​​irá provavelmente levar muito mais tempo.

Nessas regiões, não apenas o equipamento, mas também a especialização, a educação, as finanças, a lei, os estilos de vida e outros sistemas socioculturais apóiam e contam com infraestrutura energética baseada em combustíveis fósseis. Estes também devem se adaptar à mudança.

Algumas - especialmente as grandes indústrias de carvão, petróleo e gás natural - podem perder muito nessa transição. Esses compromissos históricos produzem uma resistência política determinada, como vemos nos Estados Unidos hoje.

Problemas difíceis, incluindo a concorrência de combustíveis fósseis

A infraestrutura de energia, claro, não é o único desafio. De fato, a descarbonização está repleta de enormes dificuldades técnicas.

Isolamento de edifícios antigos, melhorando a economia de combustível, e instalar a engrenagem elétrica mais eficiente são, de longe as formas mais econômicas de reduzir as pegadas de carbono, mas estes não conseguem excitar as pessoas e não podem ser facilmente expostas.

Atualmente e no futuro previsível, nenhuma fonte de energia pode ser verdadeiramente “zero carbono”, uma vez que os dispositivos movidos a combustíveis fósseis são usados ​​para extrair matérias-primas e transportar produtos acabados, incluindo sistemas de energia renovável, como painéis solares ou turbinas eólicas.

A eletricidade é uma forma maravilhosamente flexível de energia, mas o armazenamento continua a ser um enigma; hoje melhores tecnologias de bateria requerem lítio, um elemento relativamente raro. E, apesar de intensa pesquisa, baterias permanecem caro, pesado e lento para recarregar.

Terras raras - elementos extremamente raros encontrados em apenas alguns lugares - são atualmente críticas para as turbinas eólicas e outras tecnologias renováveis, criando preocupações legítimas sobre suprimentos futuros.

Finalmente, em muitas circunstâncias, a queima de petróleo, carvão e gás natural continuará sendo o meio mais fácil e mais barato de fornecer energia.

Por exemplo, os principais modos de transporte, como transporte transcontinental, viagens aéreas e caminhões de longa distância permanecem muito difíceis de converter em fontes de energia renováveis. Os biocombustíveis oferecem uma possibilidade para reduzir a pegada de carbono desses sistemas de transporte, mas muitas plantas cultivadas como matéria-prima de biocombustível competem com culturas de alimentos e / ou terras selvagens.

Ainda assim, o objetivo final de fornecer todas as necessidades de energia do mundo a partir de fontes renováveis ​​parece ser viável em princípio. UMA grande estudo recente descobriram que essas necessidades podem ser facilmente satisfeitas com apenas vento, água e energia solar, a preços de consumo não superiores a sistemas de energia atuais.

Infraestruturas como Compromissos Sociais

Onde tudo isso nos deixa na corrida para Paris?

A descarbonização acelerada não pode ser alcançada apenas pela inovação técnica, porque as infraestruturas não são apenas sistemas tecnológicos. Eles representam redes complexas de compromissos financeiros, sociais e políticos que se reforçam mutuamente, cada um com longas histórias e defensores arraigados. Por essa razão, uma grande mudança exigirá mudanças culturais substanciais e lutas políticas.

No lado cultural, um slogan que poderia inspirar uma mudança acelerada pode ser “democracia energética”: A noção de que as pessoas podem e devem produzir sua própria energia, em pequenas escalas, em casa e em outros lugares também.

Novas técnicas de construção e o baixo custo de painéis solares trouxeram casas “net-zero” (que produzem tanta energia quanto seus habitantes consomem) dentro do alcance financeiro das pessoas comuns. Estes são um componente do ambicioso EnergiewendeOu o país de transição energética longe de combustíveis fósseis.

No histórico de infraestrutura, a fase de decolagem sempre acelerou quando novas tecnologias saíram das grandes configurações corporativas e governamentais para adoção por indivíduos e empresas menores. A energia elétrica no início do século 20 e o uso da Internet nos 1990s são exemplos.

Em Queensland, na Austrália, mais de 20% dos lares agora geram sua própria eletricidade. Este exemplo sugere a possibilidade de que um “ponto de inflexão” em direção a uma nova norma social de energia solar na cobertura já tenha sido alcançado em alguns lugares. De fato, um estudo recente descobriu que o melhor indicador de se um determinado proprietário acrescenta painéis solares para uma casa é saber se um vizinho já tinha.

Partes de um enigma

Muitas abordagens políticas diferentes poderia ajudar, tanto para reduzir o consumo e aumentar a quota de energias renováveis ​​no cabaz energético.

Os códigos de construção poderiam ser gradualmente ajustados para exigir que todos os telhados gerar energia, e / ou ratcheted até LEED normas "construção verde". Um sistema de aumento progressivo do imposto sobre carbono ou cap-and-trade (já em vigor em algumas nações) estimularia a inovação, reduzindo o consumo de combustíveis fósseis e promovendo o uso de energias renováveis.

Nos Estados Unidos, pelo menos, eliminando os muitos subsídios que atualmente correm aos combustíveis fósseis pode ser politicamente mais fácil do que taxar o carbono, mas enviar um sinal de preço similar.

O governo de Obama Plano de energia limpa reduzir a produção de carbono das usinas movidas a carvão representa o tipo certo de mudança de política. Ele entra em cena gradualmente para dar às empresas de serviços públicos tempo para ajustar e os sistemas de captura e armazenamento de carbono ainda nascentes precisam se desenvolver. A EPA estima que o plano irá gerar US $ 20 bilhões em benefícios da mudança climática, bem como benefícios para a saúde de US $ 14- $ 34 bilhões, enquanto custam muito menos.

Porque gases de efeito estufa vêm de várias fontes, incluindo a agricultura, a pecuária, refrigerantes e desmatamento (para citar apenas alguns), há muito mais para descarbonizar a economia global do que a conversão para fontes de energia renováveis.

Este artigo abordou apenas uma peça desse quebra-cabeça muito grande, mas uma perspectiva de infra-estrutura pode nos ajudar a pensar sobre esses problemas também.

O histórico da infraestrutura nos diz que a descarbonização não acontecerá tão rápido quanto gostaríamos. Mas também mostra que existem maneiras de acelerar a mudança e que há momentos de inflexão em que muita coisa pode acontecer muito rapidamente.

Podemos estar à beira de um momento como esse. Como as negociações climáticas de Paris desenvolver, procure inspiração nos muitos compromissos nacionais para empurrar este processo.

Sobre o autor

Paul N Edwards, professor de Informação e História da Universidade de Michigan. Ele escreve e ensina sobre infraestruturas de conhecimento e informação. Edwards é autor de A Vast Machine: Modelos de Computadores, Dados Climáticos e a Política do Aquecimento Global (MIT Press, 2010) e O Mundo Fechado: Computadores e a Política do Discurso na Guerra Fria na América (MIT Press, 1996), e co-editor de Alterando a Atmosfera: Conhecimento Especializado e Governança Ambiental (MIT Press, 2001), bem como inúmeros artigos.

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação. Leia o artigo original.

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