Australiens chefforsker:Vi er nødt til at transformere vores verden til en bæredygtig elektrisk planet

Jeg vil have dig til at forestille dig en motorvej, der udelukkende er viet til at levere verdens energi.

Hver vognbane er begrænset til lastbiler, der transporterer en af ​​verdens syv store kilder til primær energi:kul, olie, naturgas, atomisk, hydro, sol og vind.

Vores nuværende energisikkerhed kommer til en pris, kuldioxidemissionerne fra lastbilerne i de tre mest trafikerede baner:dem til kul, olie og naturgas.

Vi kan ikke bare sætte vejspærringer op natten over for at stoppe disse lastbiler; de bærer det overvældende flertal af verdens energiforsyning.

Men hvad nu hvis vi udvider ren elproduktion fra lastbilerne i sol- og vindbanerne – tre eller fire gange – til en økonomisk effektiv fremtid med ren energi?

Tænk elbiler i stedet for benzinbiler. Tænk elektriske fabrikker i stedet for oliefyrede fabrikker. Renere og billigere i drift. En teknologidrevet ordenlig overgang. Problemer forårsaget af teknologi, løses med teknologi.

Tag ikke fejl, dette vil være den største ingeniørudfordring, der nogensinde er blevet påtaget. Energisystemet er enormt, og selv med en internationalt engageret og fokuseret indsats vil overgangen tage mange årtier.

Det vil også kræve respektfuld planlægning og omskoling for at sikre berørte individer og lokalsamfund, som har givet næring til vores energifremgang i generationer, understøttes under hele overgangen.

Som Tony, en arbejdstager fra et kulkraftværk i Gippsland, bemærkede fra publikum på denne uges Q+A -program:"Arbejdsstyrken er meget innovativ, vi er klar til udfordringen, vi vil tilpasse os det, der bliver stillet foran os, og det har vi bevist tidligere."

Dette er en påmindelse om, at hvis regeringer, industri, lokalsamfund og enkeltpersoner deler en vision, en positiv overgang kan opnås.

De fantastiske teknologiske fremskridt, jeg har været vidne til i de sidste ti år, gør mig optimistisk.

Vedvarende energi blomstrer verden over, og bliver nu leveret til en markant lavere pris end nogensinde før.

I Australien, omkostningerne ved at producere elektricitet fra vind og sol er nu omkring 50 A$ per megawatt-time.

Selv når variabiliteten forstærkes med opbevaring, prisen på sol- og vindelektricitet er lavere end den eksisterende gasfyrede elproduktion og ligner nybygget kulfyret elproduktion.

Dette har resulteret i en betydelig optagelse af sol og vind i Australien og, mest vigtigt, fremskrivninger af en reduktion på 33 % i emissionerne i elsektoren inden 2030, sammenlignet med 2005-niveauer.

Og denne prisudvikling vil kun fortsætte, med en nylig FN-rapport, der bemærker, at alene i det sidste årti, omkostningerne ved solenergi faldt med 80%, og er indstillet til at falde endnu mere.

Så vi er på vej. Vi kan gøre det. Igen og igen har vi vist, at ingen udfordring for menneskeheden er hinsides menneskeheden.

Ultimativt, vi bliver nødt til at supplere sol og vind med en række teknologier såsom høje lagerniveauer, langdistance transmission, og meget bedre effektivitet i den måde, vi bruger energi på.

Men mens disse teknologier skaleres op, vi har brug for en energiledsager i dag, der kan reagere hurtigt på ændringer i sol- og vindproduktion. En energiledsager, der i sig selv er relativt lav i emissioner, og det fungerer kun, når det er nødvendigt.

På kort sigt, som premierminister Scott Morrison og energiminister Angus Taylor tidligere har udtalt, naturgas vil spille den afgørende rolle.

Faktisk, naturgas gør det allerede muligt for nationer at gå over til en pålidelig, og relativt lave emissioner, strøm forsyning.

Se på Storbritannien, hvor kulfyret elproduktion er faldet fra 75 % i 1990 til kun 2 % i 2019.

At drive dette har været en stigning i solenergi, vind, og vandkraft, op fra 2 % til 27 %. På samme tid, og dette er nøglen til levering af en pålidelig elforsyning, elektricitet fra naturgas steg fra stort set nul i 1990 til mere end 38% i 2019.

Jeg er klar over, at bygning af nye naturgasgeneratorer kan ses som problematisk, men lad os nu antage, at med solenergi, vind og naturgas, vi vil opnå en pålidelig, elforsyning med lav emission.

Er dette nok? Ikke rigtig.

Vi har stadig brug for en kilde til transportabelt brændstof med høj densitet til lange afstande, tunge lastbiler.

Vi har stadig brug for et alternativt kemisk råmateriale til at fremstille den ammoniak, der bruges til at producere gødning.

Vi har stadig brug for et middel til at transportere ren energi fra et kontinent til et andet.

Indtast helten:brint.

Brint er rigeligt. Faktisk, det er det mest udbredte element i universet. Det eneste problem er, at der ikke er noget sted på Jorden, hvor man kan bore en brønd og finde brintgas.

Gå ikke i panik. Heldigvis, brint er bundet i andre stoffer. En vi alle kender:vand, H i H2O.

Vi har to levedygtige måder at udvinde brint på, med næsten nul emissioner.

Først, vi kan spalte vand i en proces kaldet elektrolyse, ved brug af vedvarende elektricitet.

Sekund, vi kan bruge kul og naturgas til at spalte vandet, og indfange og permanent begrave den kuldioxid, der udledes undervejs.

Jeg ved, at nogle kan være skeptiske, fordi kulstoffangst og permanent lagring ikke har været kommercielt levedygtigt i elproduktionsindustrien.

Men processen til brintproduktion er væsentligt mere omkostningseffektiv, af to afgørende årsager.

Først, da kuldioxid efterlades som en resterende del af brintproduktionsprocessen, der er intet yderligere trin, og lidt ekstra omkostninger, for dens udvinding.

Og for det andet, fordi processen fungerer ved meget højere tryk, udvindingen af ​​kuldioxiden er mere energieffektiv, og den er lettere at opbevare.

Tilbage til elektrolyseproduktionsruten, vi må også erkende, at hvis brint udelukkende produceres fra sol- og vindelektricitet, vi vil forværre belastningen på de vedvarende baner på vores energimotorvej.

Tænk et øjeblik på de enorme mængder stål, aluminium og beton nødvendig for at understøtte, bygge og servicere sol- og vindkonstruktioner. Og kobber og sjældne jordmetaller, der er nødvendige til ledninger og motorer. Og lithium, nikkel, kobolt, mangan og andre batterimaterialer, der er nødvendige for at stabilisere systemet.

Det ville være fornuftigt, derfor, for at sikre mod eventuelle potentielle ressourcebegrænsninger med en anden energikilde.

Godt, ved at producere brint fra naturgas eller kul ved hjælp af kulstofopsamling og permanent opbevaring, vi kan tilføje yderligere to baner til vores energimotorvej, sikre, at vi har fire primære energikilder til at imødekomme fremtidens behov:solenergi, vind, brint fra naturgas, og brint fra kul.

Desuden, en gang udvundet, brint giver unikke løsninger på de resterende udfordringer, vi står over for på vores fremtidige elektriske planet.

Først, i transportsektoren, Australiens største slutbruger af energi.

Fordi brintbrændstof bærer meget mere energi end den tilsvarende vægt af batterier, det giver en levedygtig, længere rækkevidde alternativ til at drive langdistancebusser, B-dobbelt lastbiler, tog, der kører fra miner i det centrale Australien til kysthavne, og skibe, der transporterer passagerer og varer rundt om i verden.

Sekund, i industrien, hvor brint kan være med til at løse nogle af de største emissionsudfordringer.

Tag stålfremstilling. I dagens verden, brugen af ​​kul i stålfremstilling er ansvarlig for svimlende 7 % af kuldioxidemissionerne.

At fortsætte med denne form for stålproduktion vil resultere i, at denne procentdel vokser frustrerende højere, efterhånden som vi gør fremskridt med at dekarbonisere andre sektorer af økonomien.

Heldigvis, ren brint kan ikke kun give den energi, der er nødvendig for at opvarme højovnene, det kan også erstatte kulstoffet i kul, der bruges til at reducere jernoxid til det rene jern, som stål er lavet af. Og med brint som reduktionsmiddel er det eneste biprodukt vanddamp.

Dette ville have en revolutionerende indvirkning på at reducere de globale emissioner.

Tredje, brint kan lagre energi, ikke kun for en regnvejrsdag, men også at sende solskin fra vores kyster, hvor det er rigeligt, til lande, hvor det er nødvendigt.

Lad mig illustrere dette punkt. I december sidste år, Jeg var privilegeret at overvære lanceringen af ​​verdens første flydende brintskib i Japan.

Da fartøjet gled i vandet, så jeg det ikke kun som opsendelsen af ​​det første skib af sin type, der nogensinde blev bygget, men som lanceringen af ​​en ny æra, hvor ren energi rutinemæssigt vil blive transporteret mellem kontinenterne. Forsendelse solskin.

Og, endelig, fordi brint fungerer på samme måde som naturgas, vores naturgasgeneratorer kan omkonfigureres i fremtiden til at køre på brint – hvilket gør en potentiel arv til en ekstra bonus.

Brintdrevet økonomi

Vi er virkelig ved begyndelsen af ​​en ny, blomstrende industri.

Der er et globalt marked for næsten 2 billioner A$ for brint i 2050, forudsat at vi kan drive prisen for at producere brint til væsentligt lavere end 2 A$ pr. kilogram.

I Australien, vi har den tilgængelige jord, naturressourcerne, den teknologiske smarte, de globale netværk, og branchens ekspertise.

Og vi har nu forpligtelsen, med den nationale brintstrategi enstemmigt vedtaget på et møde i Commonwealth, stats- og territorieregeringer i slutningen af ​​sidste år.

Ja, når jeg reflekterer over min periode som chefforsker, i dette mit sidste år, at lede udviklingen af ​​denne strategi har været en af ​​mine stolteste præstationer.

De fulde resultater vil ikke blive set fra den ene dag til den anden, men den har sået frøene, og hvis vi fortsætter med at passe dem, de vil vokse ind i et helt nyt område af praktiske anvendelser og uanede muligheder.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.