Vores energisult er knyttet til vores økonomiske fortid:undersøgelse

Ligesom en levende organisme konstant har brug for mad for at vedligeholde sig selv, en økonomi bruger energi til at arbejde og holde tingene i gang. Det forbrug kommer med omkostningerne til drivhusgasemissioner og klimaændringer, selvom. Så, hvordan kan vi bruge energi til at holde økonomien i live uden at brænde planeten ud i processen?

I et papir i PLOS ONE , University of Utah professor i atmosfæriske videnskaber Tim Garrett, med matematiker Matheus Grasselli fra McMaster University og økonom Stephen Keen fra University College London, rapportere, at det nuværende verdens energiforbrug er bundet til uforanderlig tidligere økonomisk produktion. Og vejen ud af en stadigt stigende grad af kulstofemissioner er måske ikke nødvendigvis en stadigt stigende energieffektivitet – faktisk kan det være det modsatte.

"Hvordan opnår vi en stabil økonomi, hvor der findes økonomisk produktion, men ikke konstant øger vores størrelse og øger vores energibehov?" siger Garrett. "Kan vi kun overleve ved at reparere forfald, samtidig skifte eksisterende fossil infrastruktur til en ikke-fossil appetit? Kan vi glemme flammen?"

Termoøkonomi

Garrett er en atmosfærisk videnskabsmand. Men han erkender, at atmosfæriske fænomener, herunder stigende kuldioxidniveauer og klimaændringer, er knyttet til menneskelig økonomisk aktivitet. "Da vi modellerer jordsystemet som et fysisk system, " han siger, "Jeg spekulerede på, om vi kunne modellere økonomiske systemer på en lignende måde."

Han er ikke alene om at tænke på økonomiske systemer med hensyn til fysiske love. Der er en studieretning, faktisk, kaldet termoøkonomi. Ligesom termodynamik beskriver, hvordan varme og entropi (uorden) strømmer gennem fysiske systemer, termoøkonomi udforsker, hvordan stof, energi, entropi og informationsstrøm gennem menneskelige systemer.

Mange af disse undersøgelser så på sammenhænge mellem energiforbrug og nuværende produktion, eller bruttonationalproduktet. Garrett tog en anden tilgang; hans koncept om et økonomisk system begynder med den århundredgamle idé om en varmemotor. En varmemotor bruger energi ved høje temperaturer for at udføre arbejde og udsender spildvarme. Men det tærer kun. Det vokser ikke.

Forestil dig nu en varmemotor, der som en organisme, bruger energi til at udføre arbejde, ikke bare for at opretholde sig selv, men også til at vokse. På grund af tidligere vækst, det kræver en stadig større mængde energi at vedligeholde sig selv. For mennesker, energien kommer fra maden. Det meste går til næring og lidt til vækst. Og fra barndom til voksen alder vokser vores appetit. Vi spiser mere og udånder en stadigt stigende mængde kuldioxid.

"Vi kiggede på økonomien som helhed for at se, om lignende ideer kunne anvendes til at beskrive vores kollektive vedligeholdelse og vækst, "Garrett siger. Mens samfund bruger energi til at opretholde det daglige liv, en lille del af den forbrugte energi går til at producere mere og dyrke vores civilisation.

"Vi har eksisteret i et stykke tid, " tilføjer han. "Så det er en ophobning af dette forbi produktion, der har ført til vores nuværende størrelse, og vores ekstraordinære kollektive energibehov og CO ₂ emissioner i dag."

Vækst som et symptom

For at teste denne hypotese, Garrett og hans kolleger brugte økonomiske data fra 1980 til 2017 til at kvantificere forholdet mellem tidligere kumulativ økonomisk produktion og den nuværende hastighed, hvormed vi forbruger energi. Uanset hvilket år der er undersøgt, de fandt ud af, at hvert trillion inflationsjusteret år 2010 amerikanske dollars af økonomisk verdensomspændende produktion svarede til en udvidet civilisation, der krævede yderligere 5,9 gigawatt strømproduktion for at opretholde sig selv. I en fossil økonomi, det svarer til omkring 10 kulfyrede kraftværker, Garrett siger, fører til omkring 1,5 millioner tons CO ₂ udsendes til atmosfæren hvert år. Vores nuværende energiforbrug, derefter, er den naturlige konsekvens af vores kumulative tidligere økonomiske produktion.

De kom til to overraskende konklusioner. Først, selv om forbedring af effektiviteten gennem innovation er et kendetegn for bestræbelserne på at reducere energiforbruget og drivhusgasemissionerne, effektivitet har den bivirkning, at den gør det lettere for civilisationen at vokse og forbruge mere.

Sekund, at den nuværende befolkningsvækst i verden måske ikke er årsagen til stigende energiforbrug, men et symptom på tidligere effektivitetsgevinster.

"Talsmænd for energieffektivitet til afbødning af klimaændringer kan synes at have en rimelig pointe, "Garrett siger, "men deres argument virker kun, hvis civilisationen bevarer en fast størrelse, hvilket den ikke gør. I stedet, en effektiv civilisation er i stand til at vokse hurtigere. Det kan mere effektivt bruge tilgængelige energiressourcer til at gøre mere ud af alting, inklusive mennesker. Udvidelsen af ​​civilisationen accelererer snarere end falder, og det samme gør dets energibehov og CO ₂ emissioner. "

En steady-state dekarboniseret fremtid?

Så hvad betyder disse konklusioner for fremtiden, især i forhold til klimaændringer? Vi kan ikke bare stoppe med at forbruge energi i dag, mere end vi kan slette fortiden, Siger Garrett. "Vi har træghed. Træk stikket ud af energiforbruget, og civilisationen holder op med at udsende, men den bliver også værdiløs. Jeg tror ikke, vi kunne acceptere en sådan sult."

Men er det muligt at fortryde de økonomiske og teknologiske fremskridt, der har bragt civilisationen til dette punkt? Kan vi, arten, der udnyttede ildens kraft, glem nu flammen, "med Garretts ord, og mindske effektiv vækst?

"Det virker usandsynligt, at vi glemmer vores tidligere innovationer, medmindre sammenbrud påtvinges os af ressourceudtømning og miljøforringelse, " han siger, "hvilken, naturligvis, vi håber at undgå."

Så hvilken slags fremtid, derefter, forestiller Garretts arbejde sig? Det er en, hvor økonomien formår at holde sig i en stabil tilstand - hvor den energi, vi bruger, er afsat til at opretholde vores civilisation og ikke udvide den.

Det er også en, hvor fremtidens energi ikke kan være baseret på fossile brændstoffer. De skal blive i jorden, han siger.

"Med de nuværende vækstrater, blot for at opretholde kuldioxidemissionerne på deres nuværende niveau vil det kræve hurtig konstruktion af vedvarende og nukleare anlæg, omkring et stort kraftværk om dagen. Og på en eller anden måde skal det gøres uden utilsigtet også at støtte økonomisk produktion, på en sådan måde, at efterspørgslen efter fossile brændstoffer også stiger."

Det er en "ejendommelig dans, " han siger, mellem at eliminere de tidligere fossil-baserede innovationer, der accelererede civilisationens ekspansion, samtidig med at man innoverer nye ikke-fossile brændselsteknologier. Selv hvis denne stabile økonomi skulle implementeres med det samme, stabiliserende CO ₂ emissioner, tempoet i den globale opvarmning ville blive bremset - ikke elimineret. Atmosfæriske niveauer af CO ₂ ville stadig nå det dobbelte af deres præindustrielle niveau, inden der blev ækvilibreret, den fundne forskning.

Ved at se på den globale økonomi gennem en termodynamisk linse, Garrett erkender, at der er uforanderlige realiteter. Enhver form for økonomi eller civilisation har brug for energi for at arbejde og overleve. Tricket er at balancere det med klimakonsekvenserne.

"Klimaforandringer og ressourceknaphed er afgørende for dette århundredes udfordringer, "Garrett siger." Vi vil ikke have et håb om at overleve vores knibe ved at ignorere fysiske love. "

Fremtidigt arbejde

Denne undersøgelse markerer begyndelsen på samarbejdet mellem Garrett, Grasselli og Keen. De arbejder nu på at forbinde resultaterne af denne undersøgelse med en komplet model for økonomien, herunder en systematisk undersøgelse af stofs og energis rolle i produktionen.

"Tim fik os til at fokusere på et ret bemærkelsesværdigt empirisk forhold mellem energiforbrug og kumulativ økonomisk produktion, " siger Grasselli. "Vi er nu travlt optaget af at prøve at forstå, hvad det betyder for modeller, der inkluderer begreber, der er mere velkendte for økonomer, såsom kapital, investeringer og det altid vigtige spørgsmål om monetær værdi og inflation. "