Противодействие изменению климата с помощью технологий возобновляемой энергии

Изменение климата приводит к повышению температуры, что оказывает существенное негативное воздействие на людей и окружающую среду, и переход на возобновляемые источники энергии, такие как биотопливо, может помочь решить эту проблему. Одним из последствий более высоких глобальных температур является увеличение частоты экстремальных погодных явлений, которые наносят огромный ущерб и ущерб. Как показано на Рисунке 1, шесть из 10 самых дорогостоящих экстремальных погодных явлений в США произошли за последние 10 лет, а ущерб составил более 411 миллиардов долларов (в долларах 2020 года с поправкой на инфляцию). Остальные четыре произошли в период с 2004 по 2008 год, и ожидается, что стоимость будущих экстремальных погодных явлений будет продолжать расти.

Фигура 1. Экстремальные погодные явления в США с 2000 по 2020 год привели к ущербу не менее 1 миллиарда долларов. Рисунок адаптирован из интерактивного инструмента Центра климатических и энергетических решений.

Более того, по оценкам Всемирной организации здравоохранения, во всем мире изменение климата является причиной более 150 000 смертей в год. Это связано с тем, что в дополнение к экстремальным погодным явлениям изменение климата способствует распространению болезней, сокращению производства продуктов питания и многим другим проблемам.

Переход на возобновляемые источники энергии и снижение зависимости от ископаемого топлива — это один из способов замедлить последствия изменения климата. В то время как возобновляемые источники энергии раньше были более дорогим вариантом, новые технологии экологически чистой энергии снижают затраты и помогают отвлечь экономику от ископаемого топлива. Например, цены на солнечные панели снизились на 75–80 процентов в период с 2009 по 2015 год. Из-за аналогичных тенденций в других возобновляемых источниках энергии, таких как ветер и гидроэнергетика, на технологии производства возобновляемой энергии приходится более половины всех новых мощностей по производству электроэнергии, которые ежегодно вводятся в эксплуатацию во всем мире, начиная с 2011 года.

Фигура 2. Источники энергии, используемые в США в 2000 и 2018 годах. Рисунок воспроизведен из DeSilver 2020, Pew Research Center.

Необходимо сделать больше, чтобы технологии возобновляемой энергии стали ключевым фактором смягчения последствий изменения климата. По состоянию на 2018 год на солнечную и ветровую энергию приходилось менее 4% всей энергии, используемой в США (рис. 2). Количество энергии, вырабатываемой солнечными панелями, увеличилось почти в 46 раз с 2008 года, но по-прежнему составляет лишь около 1% всей энергии, вырабатываемой в стране. К сожалению, в настоящее время возобновляемые источники энергии обеспечивают лишь небольшую часть всей производимой энергии, и для противодействия изменению климата этот вклад должен резко возрасти.

Невозобновляемые источники по-прежнему часто используются, потому что они очень плотные по энергии. В транспортном секторе, например, газ или дизельное топливо дают примерно в 40 раз больше энергии, чем передовые аккумуляторные батареи. Чтобы электромобиль проехал 360 миль, что является средним расстоянием, пройденным на полном 12,4-галлонном баке бензина, автомобилю потребуется батарея весом более 1300 фунтов.

Чтобы уменьшить зависимость от топлива на нефтяной основе, особенно для большегрузных транспортных средств и самолетов, одним из возможных решений является биотопливо. Биотопливо производится путем разрушения растительного материала и преобразования его в пригодное для использования топливо, такое как этанол или биодизель. Этанол из кукурузы уже добавляется в газ, чтобы сократить выбросы парниковых газов. Тем не менее, производство этанола не является процессом с нулевым выбросом углерода, и добавление этанола из кукурузы в среднем почти на 40 процентов снижает выбросы углерода, чем при использовании только бензина. Кукурузный этанол также зависит от земли, которую можно использовать для выращивания других пищевых культур. В настоящее время исследователи изучают, как использовать инвазивные растения, а также растения, для выращивания которых требуется мало воды, удобрений или земли, для создания биотоплива следующего поколения. Некоторые перспективные варианты растительного сырья включают коноплю, просо, карризо тростник, кусты ятрофы и водоросли.Также изучаются новые биотехнологии для разработки более эффективных способов расщепления биомассы на сахара, которые микробы затем превращают в биотопливо. Также продолжаются исследования по созданию микробов, которые могут напрямую преобразовывать растения в биотопливо, а также по созданию микробов для производства длинноцепочечных энергоемких углеводородов, которые можно было бы использовать в качестве топлива для большегрузных транспортных средств и самолетов.

Фонд информационных технологий и инноваций разработал несколько рекомендаций, которые могут способствовать внедрению биотоплива. Эти рекомендации включают:

• Увеличение инвестиций в исследования и разработки в области биоэнергетики и биопроизводства на 150 процентов к следующим пяти годам;
• Привлечение Министерства энергетики и Министерства сельского хозяйства к поддержке разработки биотоплива для авиации, судоходства и «других транспортных секторов, которые трудно электрифицировать»; а также
• Расширение исследований инструментов редактирования генов, которые можно использовать для улучшения обработки биомассы, увеличения разнообразия растительного сырья, которое можно было бы использовать для производства более дешевого биотоплива.

Повышая эффективность технологий использования возобновляемых источников энергии, таких как биотопливо, ветер и солнечная энергия, а также внедряя инновации в области возобновляемых источников энергии, научно-техническое сообщество США может помочь обеспечить использование возобновляемых источников энергии в борьбе с климатическим кризисом.

Это глубокое погружение в научно-техническую политику CSPI расширяет научный обмен между конгрессменом Биллом Фостером (D, IL-11) и его новый Научный совет, организованный ФАС .