En hurtig overgang af verdens energisystemer

Verden ændrer sig, men ikke ret hurtigt nok. Jordens opvarmning, forårsaget af stigende drivhusgasemissioner, har rejst tilstrækkelig bekymring blandt de politiske ledere i verden til, at de endelig kan tage affære. Paris-aftalen, nu ratificeret af 168 medlemslande inden for De Forenede Nationers rammekonvention om klimaændringer (UNFCCC), har sat det ambitiøse mål om radikalt at reducere udledningen af ​​drivhusgasser indtil midten af ​​dette århundrede. Målet er at begrænse stigningen i de gennemsnitlige globale temperaturer til mindre end 2 °C over det præindustrielle niveau, og muligvis kun 1,5 ° C. Men forskere advarer om, at udledningen af ​​drivhusgasser stadig stiger og vil fortsætte med at gøre det i nogle år fremover – måske så meget, at grænsen på 2 °C vil være umulig at opretholde, og væsentligt højere middeltemperaturer vil blive nået.

Men menneskeheden ændrer sin uholdbare livsstil, og uanset hvilke løsninger der udvikles og implementeres, én ting er indlysende:vi lever i en overgangstid. På et økonomisk og teknologisk plan, og på niveauet af geohistoriske konsekvenser, vi lever i begyndelsen af ​​antropocæn, en æra, hvor menneskelig handling har langvarige planetariske effekter, og som i øjeblikket diskuteres som en ny geologisk tidsperiode. De næste årtier vil se dramatiske ændringer i industriel produktion med nye materialecyklusser, nye former for arbejde, nødvendigt globalt samarbejde, udveksling af teknologi og i særdeleshed, i energiproduktion. Et fremtidigt energisystem er af afgørende betydning for alle de andre processer og deres påvirkning af jordsystemet.

De samfundsmæssige og kulturelle konsekvenser af udviklingen i energi- og ressourcesektoren er dårligt forstået. Det er alt for ofte synligt, at humaniora på den ene side og natur- og ingeniørvidenskab på den anden side lever i forskellige verdener. Alt for ofte, videnskabsmænd bruger lidt tid uden for deres egen disciplin. I mange tilfælde, teknisk set, dette kan virke. Men når det kommer til udfordringer på historiske og geo-historiske skalaer, manglen på et bredt historisk perspektiv kan også i høj grad begrænse mulighederne for at styre overgangsprocessen ordentligt. En dybere forståelse af den historiske baggrund for energitransformationsprocesser er ikke kun af akademisk værdi, det er den eneste måde at få en klar forståelse af dimensionen af ​​igangværende udvikling.

Af denne grund, Human Science -sektionen i Max Planck Society undersøger muligheden for at etablere et nyt forskningsinitiativ. Et pilotprojekt, en afdeling, eller endda et helt nyt institut kunne bygges omkring et enkelt, men vidtgående spørgsmål:Hvordan interagerer teknologiske ændringer i energiregimer med samfundsmæssige og kulturelle forhold og, i særdeleshed, med vidensystemer? Det nye Max Planck-initiativ vil anlægge et bredt historisk og systematisk perspektiv på scenarier mellem den yngre stenalder og nutiden. Det vil involvere eksperter fra forskellige akademiske områder for at etablere nye metoder til historisk forskning i energitransformation. Vigtigheden af ​​et bredt historisk perspektiv vil være det første grundlæggende princip. Den anden vil være overbevisningen om, at den igangværende energiomstilling interagerer med kernen i vores samfundssystem. Dette kræver en bredt tænkt reflekterende tilgang, da sådanne grundlæggende moderne begreber som individuel frihed, rigdom og fremskridt har udviklet sig sammen med det nuværende fossile energiregime. Det tredje princip vedrører energitransformationsprocesser, som skal analyseres i den materielle kontekst af industrianlæg, minedistrikter og globale produktionscyklusser, forbrug og forurening.

Nye former for analyse og beskrivelse skal fokusere på de historiske vekselvirkninger mellem specifikke mikrosfærer og den planetariske makrosfære. Ikke mindst, det antropocæne og tilhørende antropocæne forskning vil være et ledende princip for den tværfaglige videnskabelige indsats i det nye forskningsinitiativ.

I overensstemmelse med Max Planck Society's tradition, de forskere, der er involveret i Max Planck-initiativet, vil have rigelig plads til at udvikle deres egne ideer og arbejde med problemer inden for grundforskning. Denne form for arbejdsmiljø vil hjælpe med at forstå de samfundsmæssige udfordringer i energi- og ressourcedynamikken bag klimaforandringerne. Unge forskere vil have store muligheder og frihed, men vil også indgå i et virkelig tværfagligt arbejdsmiljø.

Forståelse af energi og samfundsmæssige forandringer

Reflekterende over begivenheder fra begyndelsen af ​​industrialiseringens tidsalder, det er tænkeligt, at de næste år og årtier også vil blive vendepunkter i menneskehedens historie. Opfindelsen af ​​dampmaskinen ændrede verdens ansigt. Muligheden for at flytte genstande, der var næsten ubevægelige med kraften fra varme og damp, og muligheden for at opskalere fabriksproduktionen med maskiner til tidligere hidtil usete niveauer har slynget vores art ind i den moderne æra. I begyndelsen af ​​den industrielle tidsalder, kul var den energibærer, der drev dampmaskiner og derefter kraftværker. Sammen med stål, kul gjorde det muligt at bygge jernbaner, store fabrikker, og elektrificering af byer.

Siden da, nye materialer og teknologier har gjort deres del for at ændre verdens ansigt – og mennesker, også. Op til hvert tredje nitrogenatom i vores kroppe anses for at have sin oprindelse i industrielle Haber-Bosch-anlæg til ammoniak og gødning. Kemiske industrielle processer har haft en global indvirkning på landbruget, biologiske, kulturelle og politiske processer.

Efter kul kom olie, derefter plastik, og derefter silicium. De avancerede integrerede kredsløb baseret på de elektroniske egenskaber af dette element gav computere hidtil uset kraft til at beregne og simulere alle slags problemer. Computeralderen førte til internettets tidsalder med alle de fantastiske kulturelle fænomener, vi oplever i dag. Men selvom vi stadig kæmper for at forstå de globale kulturelle implikationer af internetalderen, med verdensomspændende udveksling af ideer, meninger, mode eller musik, vi står over for, at det haster med at inkorporere vores indsigt i det større billede af, hvordan menneskeheden vil leve i fremtiden. Fremtidige generationers velfærd vil afhænge af vores beslutninger, såsom hvordan vi deler viden og gør den produktiv.

Vi står ved en skillevej, men vores kort over områderne forude er delvist tomme. Og det skyldes ikke kun behovet for yderligere forskning i det grundlæggende kemikalie, fysiske og biologiske processer i jordsystemet. Det er også sådan, at vi ikke ved nok om, hvordan menneskelige samfund interagerer med dette system, og hvordan de vil klare udfordringerne fra klimaændringer og andre transformationer af vores planetariske miljø. Det er ikke klart, hvilken politisk, økonomiske og teknologiske tiltag vil føre os ind i en mere bæredygtig fremtid. Forskning vil hjælpe os med at bestemme den hurtigste og mest effektive måde at implementere sikre og pålidelige net til vedvarende energikilder, som er mere udsat for udsving end konventionelle fossile eller atomkraftværker. Mange politiske spørgsmål er forbundet med disse problemer. Hvis man ser på en integreret regional enhed som EU, med alle dens mange meninger og forskellige interesser, man får en idé om, hvor svært det vil være at finde globale aftaler om trinene mod en bæredygtig fremtid inden for energiproduktion.

Paris er kun begyndelsen

Massive verdensomspændende investeringer i produktion af vedvarende energi er nødvendige for at undgå overdreven opvarmning af miljøet. Grænsen på 2 °C er ikke en vilkårlig afgørelse. Konsensus blandt forskere er, at endnu højere temperaturer vil have dramatiske konsekvenser for mange regioner i vores verden, nogle af dem ser vi allerede i dag. Globale nedbørsmønstre vil ændre sig, forårsager hård tørke nogle steder og kraftige tordenvejr andre steder. De ændrede vejrsystemer vil føre til omfattende ændringer i landbruget og øge muligheden for hungersnød, hvilket igen vil fremprovokere migration og formentlig væbnede konflikter i mange af de fattigere dele af vores planet. Stigningen i atmosfærisk temperatur vil ikke være jævnt fordelt, og nogle regioner vil faktisk blive koldere. Andre områder, såsom den Persiske Golf-region eller dele af Afrika, vil opleve ekstreme ekstreme temperaturer, især i sommermånederne, hvilket kan betyde, at folk skal opholde sig indendørs i perioder med intens varme. Underudviklede lande vil lide mest af den globale opvarmning, selvom de er mindst parate til at håndtere det og ikke har bidraget til det. Langt den største andel af drivhusgasserne er blevet udledt af industrialiserede regioner, især Europa og USA, men Kina og andre industrialiserende lande slutter sig nu til klubben.

Paris-aftalen er af afgørende betydning, men har også sine ulemper. Det er ikke bindende; der må ikke påberåbes sanktioner mod lande, der ikke opfylder deres løfter om at reducere udledningen af ​​drivhusgasser. Selv metoderne til måling af kuldioxidemissioner er ikke entydigt enige om af mange regeringer. I stedet, de er årsag til igangværende og fremtidige diskussioner.

elproduktion, opbevaring og distribution er kun et af de vigtigste problemer i bekæmpelsen af ​​klimaændringer. Emissionerne fra alle former for trafik – til lands, sø- og luftfartøjer – er endnu sværere at erstatte med bæredygtige energikilder end produktion af elektricitet. Det samme gælder for emissioner fra landbruget, opvarmning og industrielle processer.

Tingenes tilstand i klimapolitikken

Endnu, der er grund til optimisme. I en globalt konkurrencepræget økonomi, energipriser er væsentlige bidragydere til enhver nations konkurrenceevne. Takket være årtiers dedikeret arbejde fra videnskabsmænd verden over, omkostningerne ved elproduktion fra vedvarende energikilder er nået omtrent på niveau med fossile brændstoffer. Priserne på vindenergi i vindrige regioner har været konkurrencedygtige i længere tid. Og de seneste år har der været et hurtigt fald i omkostningerne ved solcelleproduktion. I nogle områder med høje niveauer af solbestråling, solcelleanlæg er allerede den billigste energikilde, der findes – så længe solen skinner. Opbevaring af varme eller elektricitet til natten eller på regnfulde dage er dyrt og giver grundlæggende videnskabelige og teknologiske udfordringer. At integrere flygtig elektricitet i energisystemer, der består af både elektriske og molekylære energibærere, det er ikke tilstrækkeligt at betragte vedvarende energi og lager som "drop-in"-løsninger. Vi er nødt til at redesigne hele systemet med energi- og materialeforsyning. Redesignet omfatter tekniske, økonomisk, regulatoriske og samfundsmæssige aspekter og skal være baseret på en stringent forståelse af sammenhængen mellem tekniske og samfundsmæssige interaktioner medieret gennem økonomiske og regulatoriske tiltag. Med dette perspektiv, det er på tide at begynde med en holistisk overvejelse af strukturer og koncepter i vores energisystemer. Energimarkederne bevæger sig med stigende hastighed. Det er måske ikke en ren tilfældighed, at Paris-aftalen blev underskrevet i 2015 – samme år som den nybyggede vedvarende el-kraftkapacitet for første gang i historien overhalede tilføjelsen af ​​fossile kraftværker. Betydningen af ​​disse teknologiske og økonomiske fremskridt kan ikke overbetones. Investorer og forsikringsselskaber begynder at tænke på at investere i vedvarende energipakker i meget stor skala.

For at reducere investeringsrisici, aktører på de finansielle markeder forsøger at finde de bedste måder at implementere enorme investeringspakker på, hvor fejl – teknologisk eller politisk – af ét stort projekt ikke vil bringe hele investeringen i fare. Disse overvejelser er især vigtige, fordi mange investeringsmuligheder vil være i dele af verden, der ikke er politisk, socialt eller økonomisk stabilt. Forhandlingerne i Paris handlede primært om at finde en aftale, som næsten alle lande ville være klar til at underskrive. Et år senere på klimatopmødet i Marrakesh, Marokko, mange diskussioner fokuserede på nye teknologiske løsninger og forretningsmuligheder.