Действия в интересах чистой энергии, чистых материалов и энергоэффективности: обсуждение COP26 с IEEE, BCSE и e5

На COP26 IEEE совместно с представителями Европейского делового совета по устойчивой энергетике (e5) и Международного делового совета по устойчивой энергетике (ICSE) организовал панельную дискуссию. COP, или «Конференция сторон», — это ежегодная конференция, которая началась в 1994 году, когда 197 стран подписали Рамочную конвенцию ООН об изменении климата. Конференция собирает экспертов со всего мира, из разных слоев общества, стейкхолдеров, государственных организаций, а также экспертов крупных и малых компаний.

На COP21 в 2015 году почти 200 стран согласились поставить перед собой цель удержать глобальное потепление на уровне ниже 1,5 градусов по Цельсию, подписав Парижское соглашение. КС этого года стал моментом, когда подписавшие стороны повторно представили свои планы по достижению этой цели в 1,5 градуса. В этом году на конференции COP в Глазго, Шотландия, присутствовали лидеры более 120 стран, а также более 30 000 представителей правительств, бизнеса и НПО.

Панель, совместно организованная IEEE, в которую вошли профессионалы в области бизнеса, исследований, инженерии и технологий, представила широкий спектр точек зрения на эту тему. Обсуждение было сосредоточено на необходимости конкретных действий, и участники обрисовали реальные решения, которые находятся в стадии реализации, которые помогут нам достичь цели нулевого чистого загрязнения.

Нам нужно начать говорить о том, что мы находятся что мы делаем для достижения глобальной цели по нулевым выбросам и где мы это делаем, а не то, что мы мощь делать.

Возобновляемая энергия

Члены группы отметили, что рост возобновляемых источников энергии был фантастическим в последние годы, и стоимость больше не является препятствием для хранения, отметив, что цены на производство возобновляемой энергии снизились на 90 процентов за последнее десятилетие. На данный момент это вопрос его создания и масштабирования, чтобы увидеть эффект, а также информирования потребителей и политиков о его доступности. Однако по мере того, как мы достигаем более высокого уровня проникновения возобновляемых источников энергии, нам все еще приходится сталкиваться с некоторыми проблемами. Прерывистый характер солнечной и ветровой энергии может представлять трудности. Гарантировать подачу электроэнергии трудно, когда все зависит от того, светит ли солнце и дует ли ветер.

Подключение возобновляемых источников энергии к сети представляет собой еще одну проблему, которая решается за счет интеграции сетей.Модератор Анна Фриман, директор по политике Совета по чистой энергии в Австралии, отметила, что, хотя Австралия удвоила долю возобновляемых источников энергии на своем рынке за последние пять лет, необходимо планирование с точки зрения того, как интегрировать более крупные доли возобновляемых источников энергии в система. Участник дискуссии Бруно Мейер, эксперт по электросетям и будущий председатель Совета по технической деятельности IEEE, заметил, что: с увеличением доли непостоянных источников энергии нам потребуется адаптировать энергосистему. «До сих пор операторы электросетей справлялись с этой задачей, — сказал он, — но с увеличением доли электроэнергии из прерывистых источников нам потребуются специальные технологии, чтобы гарантировать надежность поставок. Для этого необходима электросеть». Мейер отметил, что для этого потребуется работа и инновации, но он настроен оптимистично.

«До сих пор операторы электросетей могли справиться с этой задачей, но с увеличением доли электроэнергии из прерывистых источников нам потребуются специальные технологии, чтобы гарантировать надежность поставок».

– Бруно Мейер, новый председатель Совета по технической деятельности IEEE.

Мейер также упомянул, что важно отдавать предпочтение взаимосвязь между сетями, приводя пример Испании и Франции, которым удалось сделать возможным экспорт избыточной ветровой и солнечной энергии Испании во Францию ​​при финансовой поддержке ЕС. В том же духе связи внутри стран также могут быть важны, сказал он, приведя в качестве примера Германию. Они соединили свой ветроэнергетический северный регион с густонаселенной южной частью страны, которая нуждалась в энергии.

Выходя за рамки возобновляемых источников энергии: экологичные материалы

Участники дискуссии подчеркнули, что существует несколько путей к чистому нулю и что многое делается за пределами энергетического пространства.Тарик Дуррани, профессор кафедры электронной и электротехники Университета Стратклайда и представитель IEEE, добавил, что нам необходимо учитывать выбросы от жилищного строительства, чтобы помочь достичь нулевого уровня выбросов, отметив, что 15,5% выбросов в Шотландии приходится на из этого сектора.

«Алюминий и цемент не могут быть обезуглерожены», — отметил Коля Кусе, исполнительный директор e5. «Сталь может, но для этого требуется слишком много энергии. Однако с новыми материалами, связывающими углерод, мы можем еще больше приблизиться к нулевому уровню выбросов». Участник дискуссии профессор Томас Брюк, руководитель кафедры синтетической биотехнологии Вернера Сименса Мюнхенского технического университета (TUM) и его коллеги-исследователи разработали способ удаления углекислого газа из атмосферы с помощью водорослей. В этом новом процессе после поглощения углекислого газа, выделяемого при обработке стали, электростанциях или в атмосфере, водоросли превращаются в масло из водорослей.

Затем это масло можно использовать для создания специального материала из углеродного волокна, изобретенного Кузе, который можно использовать в строительной, авиационной и автомобильной промышленности и потенциально превратить эти области в секторы с отрицательным выбросом углерода. По словам Кузе, материал из углеродного волокна представляет собой безопасный способ хранения углерода, а также предлагает более легкий и прочный вариант по сравнению со сталью, цементом, пластиком, деревом и изоляцией. Он экономит энергию за счет уменьшения веса (например, более легкие автомобили) и в то же время обеспечивает поглотитель углерода. BMW использует продукт в своей модели i8; Airbus использует его для самолетов; и Т-образный стержень изготавливается вместо стали или алюминия. Том Дженсен, генеральный директор и соучредитель FREYER Battery, отметил, что если вы летите на самолете из углеродного волокна, а также используйте чистое жидкое топливо, это означает, что вы не только сможете летать дольше, но и летать с меньшим углеродным следом в целом.

Еще один материал на основе водорослей, который они представили, представляет собой смесь гранита и углеродного волокна на основе водорослей, которые могут заменить сталь или алюминий в таких вещах, как солнечные батареи, электрическое отопление и строительство. Кусе объяснил, что Гранитный композит не только в два раза превосходит сталь по весу и прочности на сжатие, но и требует в два раза меньше энергии для производства по сравнению со сталью или бетоном.

Деталь из углеродного волокна (CFS). Фото: Коля Кусе

Двутавровая балка CFS. Углеродное волокно на основе водорослей в сочетании с камнем (CFS) такое же легкое, как алюминий, и прочнее стали. Фото: Коля Кусе

Энергоэффективность: включение всех переменных в уравнение

Участники поделились своими мыслями об энергоэффективности и о том, как мы должны учитывать это при разработке подходов и стратегий для достижения нулевого уровня выбросов. Повышение эффективности будет необходимым аспектом для достижения целей устойчивого развития, учитывая масштабы проблем, с которыми мы сталкиваемся. Мейер заметил, что для обезуглероживания сектора мобильности в Германии потребуется способность производить 380 гигаватт электроэнергии, в то время как текущее первичное производство составляет всего около 300 гигаватт. Хотя мы можем разработать способы производства большего количества возобновляемой энергии, мы можем в то же время попытаться повысить энергоэффективность, чтобы решить проблему с еще одной точки зрения. Мы можем думать о повышении эффективности несколькими способами:

Эффективность за счет выбора материалов. Как объяснил участник дискуссии Кьюз, проводятся исследования и разработки для создания более энергоэффективных вариантов материалов, и их можно использовать как в качестве поглотителя углерода, так и в производстве более легких материалов, которые могут обеспечить дополнительную эффективность — более легкий автомобиль будет требуют меньше энергии для движения, чем, например, более тяжелый автомобиль.

Сочетание нескольких подходов к повышению эффективности. ИКТ и мобильные технологии также нацелены на повышение эффективности, отметил Дуррани.Это крупные отрасли промышленности, производящие 4 процента выбросов парниковых газов. За последние 10 лет произошел сдвиг парадигмы от снижения абсолютного энергопотребления к повышению энергоэффективности, достигаемому за счет сочетания инновационных систем, улучшенного программного обеспечения, более энергоэффективного оборудования и использования ИИ для разработки более эффективных сетей. .

Эффективность как средство экономии. Когда участников дискуссии спросили, считают ли они, что промышленность использует энергоэффективность как Первая остановка мере на пути к декарбонизации, Мейер пояснил, что энергоэффективность — это скорее стоимостной мера в промышленности, а не проблема изменения климата. «В Германии у нас одна из самых высоких цен на энергию в мире», — сказал он. Кроме того, законодатели предпочитают регулировать расходы на энергию, вынуждая промышленность искать пути повышения энергоэффективности.

Стремление к эффективности на основе анализа полного жизненного цикла. Дженсен предположил, что нам нужно смотреть на энергоэффективность с более высокого уровня, который рассматривает весь жизненный цикл, оценивая входы и выходы, полученные в результате данного процесса. Существует общее представление о том, как оценивать это в первичном секторе, но недостаточно хорошо изучено изучение энергоэффективности во вторичных целях. Нам необходимо использовать оценку жизненного цикла, чтобы рассматривать не только энергию, вырабатываемую процессом, но и энергию, используемую для ее производства. Другими словами, обратите внимание не только на преимущества, скажем, чистого материала, но и оцените, как были произведены и закуплены элементы, использованные для изготовления этого нового материала. Или в строительном секторе учитывайте не только материалы, но и потребление энергии жителями.

Достижение эффективности за счет стратегического развертывания наших различных вариантов. Участники дискуссии согласились с тем, что решения, скорее всего, будут зависеть от использования сочетания технологий, а не от одного решения, и подчеркнули, что важно расставить приоритеты, где использовать различные варианты.Не все можно сделать с помощью водорода, заметил Мейер. Нам нужно стратегически подходить к тому, где мы выбираем его развертывание (и где мы выбираем развертывание любой из стратегий в этом отношении). Брюк заметил, что жидкую энергию лучше всего использовать в таких случаях, как авиация.

Стимулы могут стимулировать эффективность. Дженсен указал, что мир не может субсидировать решение проблемы, с которой мы столкнулись. Мы также должны стимулировать предприятия и технологов «спуститься по кривой затрат и подняться по кривой производительности». «Темпы изменений намного быстрее и лучше, чем мы думаем, и правительства все больше и больше вводят более жесткие правила, что создает, с точки зрения электрификации, положительные петли обратной связи и гарантирует, что мы на правильном пути. Нам нужно много инвестировать в батареи, ветряные электростанции, стабилизацию сети и т. д. Это происходит, но нам просто нужно придать импульс большему количеству топлива… предпочтительно энергии».

Что еще можно сделать?

Участники дискуссии согласились с тем, что нам нужно следить за полной картиной и учитывать все доступные варианты, адаптация усилий к конкретной отрасли, региону, контексту и использованию, а также стремление к повышению эффективности везде, где это возможно. Они признали, что путь к чистому нулю выглядит по-разному в зависимости от того, где вы живете. Странам, имеющим доступ к ветровым и водным ресурсам и доступ к финансированию для предоставления субсидий, будет легче. Дженсен отметил, что в Норвегии имеется много гидроэнергии, которая является гибкой, а также у них есть средства, чтобы стимулировать людей переходить на электричество, но так будет не во всех странах.

Фриман заметил, что массовые экономические преобразования, обсуждаемые группой, потребуют от стран повышения квалификации и переподготовки, и спросил Дуррани, в каких областях находятся наибольшие потребности и что нам нужно сделать, чтобы подготовить рабочую силу к изменениям.Он ответил, что «нам нужно подготовить правильных инженеров для будущего, инженеров, которые понимают, что подразумевается под амбициозной целью достижения нулевого уровня выбросов и важность достижения нулевого уровня выбросов к 2050 году». Он заметил, что сейчас мы учим инженеров-механиков, инженеров-электриков и т. д. по отдельности, и вместо этого нам нужно обучать целостному подходу к тому, как мы думаем о системах. Дуррани отметил, что Королевская инженерная академия возглавляет инициативу, направленную на изменение методов обучения и подготовки инженеров, под названием Engineering Zero. Кампания пропагандирует необходимость того, чтобы устойчивость стала центральным контекстом инженерного высшего образования и предоставления навыков, что будет отражать то, что на самом деле требуется для перехода к нулевому уровню выбросов.

Хорошая новость заключается в том, что у нас есть необходимые технологии. Эксперты согласились с тем, что у нас есть решения, нам просто нужно собрать их вместе и посмотреть, как их оптимально комбинировать, улучшая по мере продвижения, локализуя и обезуглероживая цепочки поставок, чтобы достичь нулевой чистой прибыли.

«У нас есть инструменты и стратегии, — резюмировал Фримен, — теперь мы должны приступить к работе».

Запись сессии доступна по этой ссылке, а дополнительную информацию о работе IEEE, связанной с устойчивым развитием, можно найти на веб-странице IEEE Sustainability и в этой статье Beyond Standards об устойчивом развитии и на форуме WSIS.