Semua jaringan yang dapat diperbarui akan berarti lebih banyak listrik dan lebih banyak saluran transmisi. Russ Allison Loar / flickr, CC BY-NC-ND

Solusi utama untuk perubahan iklim terkenal - berhenti membakar bahan bakar fosil. Cara melakukan ini lebih rumit, tetapi sebagai seorang sarjana yang melakukan pemodelan energi, saya dan orang lain melihat garis besar masa depan bahan bakar fosil: Kami membuat listrik dengan sumber terbarukan dan menggemparkan hampir semuanya.

Itu berarti menjalankan kendaraan dan kereta listrik, memanaskan bangunan dengan listrik pompa panas, menggemparkan aplikasi industri seperti produksi baja dan menggunakan listrik terbarukan untuk membuat hidrogen (mirip dengan gas alam) untuk persyaratan lainnya. Jadi fokusnya adalah menyalakan jaringan listrik dengan sumber terbarukan.

Namun, ada perdebatan tentang apakah sistem kelistrikan yang sepenuhnya terbarukan layak dan seberapa cepat transisi dapat dilakukan. Di sini saya berpendapat bahwa kelayakannya jelas, jadi hanya pertanyaan transisi yang relevan.

Teknologi yang dikenal

Sebuah ladang angin di Texas. Texas mendapat sekitar 15% listriknya dari angin di 2017. Draxis / flickr, CC BY-ND

Penelitian saya berfokus pada ekonomi energi terbarukan. Untuk menunjukkan kelayakan dan memperkirakan biaya sistem kelistrikan yang terbarukan, para peneliti menggunakan model komputer yang menghitung potensi produksi dari berbagai teknologi di setiap titik waktu, berdasarkan perubahan kondisi cuaca. Sebuah model mengungkapkan kombinasi sumber listrik dan sistem penyimpanan energi mana yang memiliki biaya terendah sambil selalu memenuhi permintaan.

Banyak penelitian menunjukkan bahwa jaringan listrik yang sepenuhnya terbarukan layak di Indonesia Amerika Serikat, Eropa, Australia dan di tempat lain. Rekan-rekan saya dan saya baru-baru ini menyelesaikan studi skala kecil di negara kepulauan itu Mauritius. Pulau-pulau itu menarik tempat untuk transisi awal yang dapat diperbarui karena skalanya yang kecil, kesederhanaan relatif dan ketergantungan pada bahan bakar impor.

Ada beberapa cara untuk membuat listrik yang terbarukan: hidro, angin, photovoltaics surya, panas bumi dan pembakaran berbagai bentuk biomassa (materi tanaman), selain itu meningkatkan efisiensi menggunakan lebih sedikit energi. Ini adalah teknologi matang dengan biaya yang diketahui.

Kemungkinan lain termasuk gelombang, pasang surut dan berkonsentrasi tenaga surya, di mana reflektor memfokuskan sinar matahari untuk menghasilkan daya. Meskipun ini dapat digunakan di masa depan, kebutuhan untuk mengatasi perubahan iklim sangat mendesak, dan menurut perkiraan saya, teknologi yang matang sudah cukup.

Pendapat di energi nuklir jalankan kuat, yang merupakan percakapan lain. Tetapi model menunjukkan bahwa Amerika Serikat tidak membutuhkan energi nuklir untuk pensiun bahan bakar fosil.

Grid masa depan

Sistem energi terbarukan bersifat spesifik lokasi: Sistem terbaik tergantung pada sumber daya lokasi (berangin?), Pola temporal (seberapa sering tidak berangin?) Dan ketersediaan sumber pelengkap (apakah ada tenaga air untuk cadangan?). Meskipun sensitivitas lokasi ini, penelitian di tempat yang berbeda menemukan hasil yang sama.

Memiliki beragam sumber terbarukan dapat mengurangi biaya. Khususnya, matahari dan angin komplementer jika musim cerah bukanlah musim berangin; model menemukan bahwa kombinasi keduanya biasanya lebih murah daripada keduanya.

Untuk sebagian besar teknologi, skala yang lebih besar mengurangi biaya. Misalnya, di Amerika Serikat, pertanian surya skala besar bisa lebih dari 1,000 kali lebih besar dari sistem atap perumahan dan sekitar setengah biaya. Untuk meminimalkan biaya, kami membangun sistem besar.

Membangun proyek-proyek energi terbarukan skala besar, seperti pembangkit tenaga surya 550-megawatt di Gurun Mojave di California, mengarah pada biaya yang lebih rendah untuk energi yang dihasilkan. Departemen Dalam Negeri AS, CC BY-SA

Karena kondisi matahari dan angin bervariasi di seluruh lanskap, sistem biaya jatuh ketika area produksi tumbuh, jadi perlu ada jaringan listrik yang kuat untuk memindahkan listrik dari tempat-tempat di mana ada pasokan ke tempat-tempat permintaan. Kita juga membutuhkan lebih banyak listrik untuk aplikasi seperti transportasi yang saat ini menggunakan bahan bakar fosil. Ini berarti grid harus tumbuh.

Studi menunjukkan bahwa menjalankan jaringan listrik dengan energi terbarukan variabel akan termasuk tidak menggunakan, atau membuang, sejumlah energi kadang-kadang, strategi yang mengurangi biaya dibandingkan dengan selalu menyimpan energi surplus.

Namun, beberapa bentuk penyimpanan listrik dibutuhkan. Baterai berfungsi dengan baik untuk menghaluskan fluktuasi jangka pendek, tetapi untuk menyimpan energi selama berjam-jam atau berhari-hari, penyimpanan hidroelektrik yang dipompa lebih murah. Hidro yang dipompa menggunakan energi ekstra apa pun di dalam jaringan untuk memompa air ke atas bukit, dan ketika energi dibutuhkan, air mengalir kembali ke bawah untuk menghasilkan daya dalam turbin. Amerika Serikat memiliki beberapa contoh yang ada dan banyak lokasi yang layak. Dengan perluasan jaringan, penyimpanan mungkin terletak pada jarak dari pengguna.

Hydroelectricity dan tenaga biomassa tersedia sesuai permintaan, sehingga memiliki ini dalam jaringan listrik terbarukan mengecilkan kebutuhan penyimpanan energi dan mengurangi biaya. Keduanya memiliki efek lingkungan yang harus dikelola.

Administrasi Informasi Energi AS, CC BY

Tenaga air dapat mengubah ekosistem lokal. Pembakaran biomassa memancarkan karbon dioksida, tetapi penelitian yang saya lakukan menunjukkan emisi biomassa bersifat reversibel dan jelas lebih disukai karbon daripada emisi bahan bakar fosil. Keberlanjutan juga sangat tergantung pada pengelolaan ladang biomassa dan hutan; rekam jejak manusia dalam hal ini belum menjadi bintang.

Sistem energi terbarukan membutuhkan lahan. SEBUAH Studi AS menunjukkan bahwa memasok semua listrik dari angin, air, dan matahari akan membutuhkan 0.42% dari luas daratan, ditambah 1.6% dari luas lahan untuk ruang antar turbin angin. Energi biomassa membutuhkan lebih banyak tanah daripada angin atau matahari, sehingga biomassa harus menjadi bagian kecil dari solusi energi terbarukan.

Hambatan nyata adalah politik dan budaya

Jaringan listrik terbarukan di masa depan dengan elektrifikasi yang terkait mungkin atau mungkin tidak mengurangi biaya energi. Tetapi menghindari efek terburuk dari perubahan iklim berarti berhenti bahan bakar fosil, apakah ini menghemat uang atau tidak. Namun, transisi yang dapat diperbarui akan lebih cepat dan lebih mudah secara politis jika lebih murah.

In Mauritius, penelitian kami menemukan biaya listrik terbarukan sama dengan biaya yang ada di sana, berdasarkan biaya modal saat ini untuk energi terbarukan. Beberapa penelitian juga menemukan biaya untuk listrik terbarukan di masa depan lebih rendah daripada biaya bahan bakar fosil saat ini, dalam hal kemungkinan biaya jatuh ketika kita membangun lebih banyak sistem energi terbarukan dan menjadi lebih baik dalam melakukannya.

Dan itu saja, dari sudut pandang teknis. Kombinasi sumber terbarukan dan penyimpanan energi - kombinasi spesifik tergantung pada kondisi dan preferensi lokal - dapat memasok semua listrik yang dibutuhkan dengan harga yang terjangkau, dan akan mengurangi polusi udara.

Tetapi kebijakan pemerintah diperlukan untuk melakukan transisi ke energi terbarukan. Perubahan iklim adalah biaya eksternal - ditanggung oleh masyarakat daripada oleh produsen energi - sehingga kekuatan pasar saja tidak akan melakukan transisi. Selain memberi harga pada karbon (mungkin dengan dividen dikembalikan ke publik), pemerintah dapat membuatnya lebih mudah untuk membangun infrastruktur yang dibutuhkan. Dan dukungan publik diperlukan: Sebagai contoh, penerimaan publik atas saluran transmisi untuk memindahkan listrik dari Great Plains yang berangin ke pusat kota adalah tantangan lain untuk jaringan yang dapat diperbarui.

Suatu proyek pada skala mengubah sistem energi akan menciptakan lapangan kerja - Banyak pekerjaan - yang mungkin merupakan ukuran ekonomi yang paling penting bagi warga negara.

Penelitian dari saya dan orang lain menunjukkan bahwa jaringan listrik yang sepenuhnya terbarukan layak dengan teknologi saat ini dengan harga saat ini; hambatan untuk menggunakan listrik yang terbarukan lebih bersifat politis dan budaya daripada teknologi atau ekonomi.

tentang Penulis

David Timmons, Associate Professor Ekonomi, Universitas Massachusetts Boston

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

Buku terkait

Drawdown: Rencana Komprehensif yang Paling Sering Diusulkan untuk Menghilangkan Pemanasan Global

oleh Paul Hawken dan Tom Steyer
Dalam menghadapi ketakutan dan apati yang meluas, sebuah koalisi internasional para peneliti, profesional, dan ilmuwan telah berkumpul untuk menawarkan serangkaian solusi realistis dan berani untuk perubahan iklim. Seratus teknik dan praktik dijelaskan di sini — beberapa diketahui dengan baik; beberapa Anda mungkin belum pernah mendengarnya. Mulai dari energi bersih hingga mendidik anak perempuan di negara berpenghasilan rendah hingga praktik penggunaan lahan yang menarik karbon dari udara. Solusi yang ada, layak secara ekonomi, dan komunitas di seluruh dunia saat ini menerapkannya dengan keterampilan dan tekad. Tersedia di Amazon

Merancang Solusi Iklim: Panduan Kebijakan untuk Energi Karbon Rendah

oleh Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Dengan dampak perubahan iklim yang sudah menimpa kita, kebutuhan untuk mengurangi emisi gas rumah kaca global sangatlah mendesak. Ini tantangan yang menakutkan, tetapi teknologi dan strategi untuk menghadapinya ada saat ini. Seperangkat kecil kebijakan energi, yang dirancang dan diterapkan dengan baik, dapat membawa kita ke jalan menuju masa depan rendah karbon. Sistem energi itu besar dan kompleks, sehingga kebijakan energi harus fokus dan hemat biaya. Pendekatan satu ukuran untuk semua tidak akan menyelesaikan pekerjaan. Pembuat kebijakan membutuhkan sumber daya yang jelas dan komprehensif yang menguraikan kebijakan energi yang akan berdampak terbesar pada masa depan iklim kita, dan menjelaskan cara merancang kebijakan ini dengan baik. Tersedia di Amazon

Ini Semua Perubahan: Kapitalisme vs Iklim

oleh Naomi Klein
In Ini Semua Perubahan Naomi Klein berpendapat bahwa perubahan iklim bukan hanya masalah lain yang harus diajukan antara pajak dan perawatan kesehatan. Ini adalah alarm yang memanggil kita untuk memperbaiki sistem ekonomi yang sudah gagal dalam banyak hal. Klein dengan cermat membangun kasus tentang seberapa besar pengurangan emisi rumah kaca kita adalah kesempatan terbaik kita untuk secara bersamaan mengurangi kesenjangan yang menganga, membayangkan kembali demokrasi kita yang rusak, dan membangun kembali ekonomi lokal kita yang hancur. Dia mengungkap keputusasaan ideologis dari penyangkal perubahan iklim, delusi mesianis dari calon geoengineer, dan kekalahan tragis dari terlalu banyak inisiatif hijau mainstream. Dan dia menunjukkan dengan tepat mengapa pasar tidak — dan tidak bisa — memperbaiki krisis iklim tetapi malah akan memperburuk keadaan, dengan metode ekstraksi yang semakin ekstrem dan merusak secara ekologis, disertai dengan kapitalisme bencana yang merajalela. Tersedia di Amazon

Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon digunakan untuk membiayai biaya membawa Anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, dan ClimateImpactNews.com tanpa biaya dan tanpa pengiklan yang melacak kebiasaan browsing Anda. Sekalipun Anda mengeklik tautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa pun yang Anda beli dalam kunjungan yang sama di Amazon memberi kami komisi kecil. Tidak ada biaya tambahan untuk Anda, jadi silakan berkontribusi untuk upaya ini. Anda juga bisa menggunakan link ini untuk digunakan ke Amazon kapan saja sehingga Anda dapat membantu mendukung upaya kami.