Енергія і клімат:�оцінка

д-р філософії Джон Х. Перкінс

Центр безпечної енергії

Співпраця між Україною та США

Жовтень 2016 р.

Ключові ідеї

• Розповідь про воду в Каліфорнії
• Дилеми енергетики: вигоди / ризики
• Зміна клімату і викопні види палива
• Перспективи відновлюваної енергії
• Проблеми відновлюваної енергії
• Безвихідне становище прибічників у США
• "Так, ми можемо" (і ми повинні)

Історія із сучасного життя:�енергія та склянка води

http://manhattanmaps.blogspot.com/2013/03/usa-map-with-states-and-cities-pictures.html

Вода бере свій початок в горах

• Каліфорнія, показані висотні відмітки до 4000 метрів

​

• Гори дають воду для великих міст на узбережжі

​

• 15% світової електроенергії забезпечує вода

​

​

http://geology.com/state-map/california.shtml

Вода до затоки Сан-Франциско

http://ebmud.com/water-and-wastewater/water-supply/water-system-map

Вода – одна з енергопослуг

http://www.sheknows.com/parenting/articles/981923/is-your-water-poisoning-your-child

Енергопослуги

• Тепло
• Світло
• Рух (двигуни)
• Мобільність (транспорт)
• Зв'язок

​

• Як ми можемо і повинні надавати ці послуги?

Надання енергопослуг

• Викопні види палива
• Вугілля
• Нафта
• Газ

​

• Уран → тепло → пара → електрика

​

• Гідроенергія річок → електрика

Дилеми енергетики

• Викопні види палива
• Зміна клімату
• Вплив на здоров'я
• Геополітична напруга
• Виснаження запасів викопних ресурсів
• Уран
• Ризики захворювань і катастроф
• Розповсюдження ядерної зброї

Клімат змінюється?�Аномальна температура підвищилася

http://data.giss.nasa.gov/gistemp/graphs/graph_data/Global_Mean_Estimates_based_on_Land_and_Ocean_Data/graph.png

1880–2015 рр.

Середньорічна

Робастне згладження

Температурна аномалія (С)

Середні глобальні оцінки, що базуються на наземних і океанічних даних

Але скептики не погоджуються: абсолютна температура

http://www.powerlineblog.com/archives/2015/10/the-only-global-warming-chart-you-need-from-now-on.php

Зміна клімату не є інтуїтивно

зрозумілою!

Середньорічна глобальна температура в градусах Фаренгейта

1880-2015 рр.

Річні коливання температури більші, ніж посилення кліматичних змін

​

• За оцінками: 1,5°С – 4,5°С з подвоєнням СО₂

​

• Набагато менше, ніж річні коливання: 35° в Міннеаполісі

http://www.minneapolis.climatemps.com/temperatures.php

Середні температури в Міннеаполісі, штат Міннесота, США

Температури (ºС)

Температури (ºF)

Макс. темп-ра

Середня темп-ра

Мін. темп-ра

Січ Лют Бер Кві Тра Чер Лип Сер Вер Жов Лис Гру

Реальні проблеми:�екстримальні зміни

• Уже відбувається
• Танення льоду
• Підвищення рівня моря
• Довше, спекотніше літо на більш великих територіях
• Зими, недостатньо холодні для боротьби зі шкідниками
• Закислення океану від CO₂
• Ймовірно відбувається
• Сильніші зливи → повені
• Засуха від вищих температур

Відступ льодовиків, Аляска

1880–1890-ті роки

2005 рік

Льодовик Мюр: кінець льодовика висотою 328 футів (архів Національного парку і заповідника «Глейшер-Бей»)

Те ж саме місце. Льодовик Мюр відступив більш, ніж на 31 милю. (Брюс Ф. Молніа / Геологічна служба США)

https://weather.com/science/environment/news/glaciers-then-and-now

Повінь з високим припливом, Майамі, Флорида, 2015 рік

http://www.miamiherald.com/news/local/environment/article36876471.html

Збільшилася кількість діоксиду вуглецю (CO₂)

https://scripps.ucsd.edu/programs/keelingcurve/wp-content/plugins/sio-bluemoon/graphs/mlo_full_record.pdf

Останній показ СО₂

8 серпня 2016 року

Концентрація діоксиду вуглецю в обсерваторії Мауна-Лоа

Концентрація СО₂ (промілле)

Повний запис, що закінчується 8 серпня 2016 року

Безпрецедентне збільшення СО₂

https://scripps.ucsd.edu/programs/keelingcurve/wp-content/plugins/sio-bluemoon/graphs/co2_800k.pdf

Існування Homo sapiens

Останній показ СО₂

8 серпня 2016 року

Концентрація СО₂ (промілле)

Дані про льодовиковий щит до 1958 р. Дані Мауна Лоа після 1958 р.

Тисячі років тому

Рішення: відновлювана енергія?

• Джерела
• Вітрова енергія
• Сонячна (фотоелектрична, сонячно-термальна) енергія
• Гідро- та гідрокінетична енергія
• Біомаса
• Геотермальна енергія
• Доступні об'єми
• Витрати
• Відновлюваність ресурсів

Доступні об'єми по всьому світі

ПОТОЧНІ ПОТРЕБИ

ВСЬОГО

Гідроенергія

Геотермальна енергія, електрика

Вітрова енергія,

морська

Сонячно-вітрова

енергія, енергія землі

Фотоелектрична енергія, фасади

Фотоелектрична енергія дахи

Дані від Івонн І. Ден та ін. Визначення реалістичного об'єму постачання вітрової та сонячної електроенергії у всьому світі, журнал «Global Environmental Change» 31 (2015): ст. 239–252

Витрати

Управління з інформації в галузі енергетики (EIA), вісник «Annual Energy Outlook» 2016, Таблиця 1b

Інвестиційні критерії відновлюваності

• Традиційні
• Прибутки і ризики
• Безпека доступу і прибутків
• Розмір ресурсу
• Час використання
• Географічний розподіл
• Нові для відновлюваності
• Захист спільних ресурсів
• Розподіл вигод, витрат, ризиків
• Етика
• Естетика

Порівняння відновлюваності

�

�

Уявлення про відновлювану енергію

Якобсон і Делуккі

Журнал «Energy Policy» 39 (2011) 1154–1169

Забезпечення всієї світової енергетики енергією вітру, води і сонця. Частина I: Технології, енергетичні ресурси, обсяги і галузі інфраструктури, а також матеріали

​

Марк З. Якобсон ^а,*, Марк А. Делуккі ^b,1

Головна сторінка журналу:

Зміст доступний на ScienceDirect

Уявлення про відновлювану енергетику

Уолт Паттерсон

«Електрика проти вогню: боротьба за наше майбутнє»

http://www.waltpatterson.org/EVFGumroad.pdf

Невідкладний виклик сонячної фотоелектрики

• Проникнення
• Переривчастість
• Миттєва (секунда)
• Повільна (доба)
• Розподілені
• Масштаби
• Локації
• Власність
• Компенсація

https://ilsr.org/solving-solars-variability-more-solar/

Миттєва (секунда)

Секунди

м. Спрінгервіль, Арізона, одна доба при 10-секундній роздільній здатності

Реальна вихідна потужність (кВт)

Щоденний сонячний виклик

http://www.solarcurator.com/2014/05/06/tracking-duck-curve-solar-pv-tracking-systems/

http://www.solarcurator.com/2014/05/06/tracking-duck-curve-solar-pv-tracking-systems/

CAISO-профілі навантаження, вітру та сонця –

Випадок високого навантаження, січень 2020 р.

Навантаження та корисне навантаження (МВт)

Вітрова та сонячна енергія (МВт)

Навантаження

Корисне навант.

Вітрова енергія

Сонячна енергія

8000 МВт

за 2 години

6300 МВт

за 2 години

13500 МВт

за 2 години

Американські кампанії за зміни

• Ідеологія
• Нехай вирішують ринки (корпорації? олігархи?)
• Уряд повинен надавити

​

• Федералізм

Федералізм

1. Кожен елемент володіє деякою владою.
2. Кожен елемент буде боротися з будь-яким іншим.
3. Федеральний уряд володіє найбільшою владою.
4. Важливі справи вимагають розгляду у федеральному суді.

Енергосистема – Каліфорнія

Геотермальна енергія

Гідроенергія

Сонячна енергія

Вітрова

енергія

Біомаса

Вугілля

Нафта

Газ

Уран

Каліфорнійський підхід

• Стратегії
• Стандарт портфелю відновлюваних джерел енергії
• Цільові показники скорочення викидів
• Комплексне планування ресурсів
• Закони
• Установи
• Енергетична комісія штату Каліфорнія
• Каліфорнійська рада повітряних ресурсів
• Комісія з питань комунального обслуговування штату Каліфорнія
• Незалежний оператор системи штату Каліфорнія

Прогрес Каліфорнії до 2015 р.

http://www.energy.ca.gov/renewables/tracking_progress/documents/installed_capacity.pdf

Вугілля

Атомна

Природний газ

Геотермальна

Біомаса

Вітрова

Сонячно-термальна

Сонячно-фото- електрична

Гідроенергія малих водойм

Гідроенергія великих водойм

Енергія (ГВт-год)

Федеральний уряд: безвихідне становище

• Президент – демократ
• Палата представників – республіканці
• Сенат – республіканці
• Верховний суд
• 4 демократи
• 4 республіканці
• 1 кандидат від демократів

Розподіл в Конгресі США

Райлі Данлеп та ін. Політичний розподіл щодо питань зміни клімату, журнал «Environment» 58 (5) (2016): 4 – 23, DOI: 10.1080/00139157.2016.1208995

Малюнок 1. Бали з екологічного голосування Ліги виборців за охорону природи Конгрес США – розподіл за палатами і партіями

Палата представників із республіканців

Палата представників із демократів

Сенат із республіканців

Сенат із демократів

Бал Ліги виборців за охорону природи

Вибори, листопад 2016 року

Гілларі Клінтон

(демократ)

• Реалізувати План екологічно чистої енергії
• Подовжити Паризьку кліматичну угоду
• Інвестувати у відновлювану енергію
• Скоротити субсидії на нафту і газ
• Знизити викиди метану

Дональд Трамп (республіканець)

• Відкликати План екологічно чистої енергії
• Відкликати Паризьку кліматичну угоду
• Зберегти вугільну промисловість
• Відкрити федеральні землі для розвитку енергетики
• Сприяти будівництву нафтогону "Кістоун"

"Так, ми можемо"

• Кліматична освіта
• Хімічні зміни в атмосфері
• Норми і величини зміни температури
• Моделювання та прогнози
• Екстремальні події
• Енергетична освіта
• Переваги і недоліки різних видів палива
• Паливно-енергетичний баланс для енергопослуг
• Інвестиції
• Зміни технологій, політики, поведінки
• Надання допомоги людям, на яких несприятливо позначається зміна

Дякую!

д-р філософії Джон Х. Перкінс

236 Cambridge Avenue

м. Кенсінгтон, Каліфорнія, 94708

perkinsj@evergreen.edu

Висновки

• Стратегія: якомога більше відновлюваної енергії
• Ключ до енергоефективності
• Навчання про енергетику і клімат
• Ретельний вибір кампаній
• Пам'ятайте про більшу енергосистему
• Зміна клімату = симптом проблеми
• Зміна енергії = проблема і рішення