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I governi e le società di tutto il mondo devono affrontare una crescente urgenza nel rispondere ai cambiamenti climatici accelerando la transizione verso un sistema energetico a basse emissioni di carbonio, ma permangono opinioni divergenti sulla combinazione di tecnologie energetiche che miglioreranno questo obiettivo. L'identificazione dei percorsi tecnologici è complicata da ampie incertezze nei fattori economici e tecnologici.
Mort Webster e un team di ricercatori della Penn State hanno sviluppato un modello per aiutare a riformulare le discussioni sulla transizione energetica. Il loro modello dimostra il valore di strategie di investimento flessibili e che sono necessari molti percorsi per raggiungere gli obiettivi di riduzione delle emissioni delineati nell'accordo di Parigi.
Webster spera che le loro scoperte, pubblicate su Environmental Science &Technology , annullerà le raccomandazioni politiche che emergono dalla letteratura di ricerca che invitano ad adottare ipotesi ristrette che favoriscono o limitano determinate tecnologie mentre avanzano raccomandazioni di portafoglio altamente specifiche. Il motivo è semplice:il futuro è difficile da prevedere.
"Ci sono molte ottime analisi e simulazioni là fuori, ma molti dicono 'questo è il percorso' e tracciano una linea perfettamente prevedibile diretta all'anno 2050", ha affermato Webster, professore di ingegneria energetica presso il College of Earth and Mineral della Penn State. Scienze. "Tuttavia, due anni fa il gas naturale era di 3 dollari al gallone e quest'estate è salito a 9 dollari in California. Nessuno se l'aspettava. Come possiamo prevedere i costi o quanto carburante utilizzeremo nel 2049?"
Webster ha osservato che i modelli di pianificazione con mandati mirati e raccomandazioni specifiche sono ben intenzionati, ma la riluttanza ad affrontare l'incertezza ne limita la praticità. Al contrario, Webster vede il valore nel preservare le opzioni e persino nel posticipare alcune decisioni, che segue un concetto di scienza delle decisioni di lunga data noto come valore dell'opzione.
Webster vede i vantaggi nel dividere i modelli di pianificazione in due strategie di investimento separate, a breve ea lungo termine, come un modo più promettente per affrontare la sfida del ritiro della capacità di generazione di elettricità esistente per le nuove tecnologie. La flessibilità ottenuta semplicemente riconoscendo che siamo più certi delle condizioni a breve termine, rispetto a quei decenni lontani, aiuta a evitare l'approccio selettivo che si trova nella maggior parte della letteratura accademica e industriale.
La proposta della squadra non è priva di sfide. Molte strategie a breve e lungo termine offrono raccomandazioni contrastanti a causa delle grandi quantità di investimenti di capitale, tempo e infrastrutture richieste da alcune tecnologie. Per Webster, tuttavia, ciò sottolinea semplicemente l'importanza di ampliare il portafoglio tecnologico con un focus sull'adattabilità.
"Non abbiamo bisogno di fare tutto oggi, che dobbiamo fare tra 30 anni. Facciamo alcune cose ora e diamo a noi stessi la possibilità di cambiare idea a seconda di come le cose si evolvono prima di fare il resto degli investimenti", disse Webster.
Il team di Webster ha testato la propria proposta simulando il proprio modello con 2.000 diversi scenari di condizioni future per identificare i migliori percorsi tecnologici che hanno ridotto al minimo i costi totali medi in tutti i futures. Come costi sono stati calcolati i costi operativi e di manutenzione, le nuove costruzioni, i costi di generazione variabili per combustibili e non combustibili. Per garantire la fattibilità, sono state incluse anche le sanzioni per la domanda di energia elettrica non soddisfatta.
Il caso di studio ha confrontato le opzioni di investimento in tecnologie energetiche come nucleare, gas naturale, solare, eolico, geotermico e carbone, con e senza cattura del carbonio. L'analisi ha mostrato che un piccolo numero di tipi di portafoglio che includevano eolico, solare e gas naturale con cattura del carbonio hanno funzionato bene per un numero considerevole di possibili future, mentre altre combinazioni non erano competitive in nessun futuro.
Il risultato specifico non ha sorpreso la squadra. L'analisi, che tiene conto dell'incertezza, del valore dell'opzione e dei gruppi tecnologici che funzionano bene se combinati, ha dimostrato l'utilità limitata delle affermazioni secondo cui una particolare tecnologia può o non può contribuire a un futuro a basse emissioni di carbonio o che dovrebbe essere preso un impegno per uno specifico portafoglio a lungo termine. I modelli hanno anche indicato che le politiche a breve termine dovrebbero concentrarsi sugli investimenti nel prossimo decennio che fanno progressi verso gli impegni di decarbonizzazione senza precludere opzioni per ulteriori investimenti futuri.
Webster, che è un membro della facoltà del Dipartimento di ingegneria energetica e minerale della famiglia John e Willie Leone, ha affermato che i risultati seguono l'approccio collettivo del dipartimento e del college.
"Nel nostro dipartimento, adottiamo un approccio a livello di sistema e guardiamo sempre a più discipline e risorse", ha affermato Webster. "Siamo scienziati e ingegneri che lavorano sul petrolio, sul carbone, sull'energia solare o sull'accumulo di energia, ma piuttosto che promuovere una particolare fonte di energia o tecnologia, vediamo che possiamo tutti collettivamente essere parte della soluzione a questa complessa sfida".
Webster ritiene che riformulare la conversazione aiuterà i responsabili delle decisioni a eludere i piani specifici dello scenario che spesso portano a piani incoerenti a breve termine o ad azioni timide.
"Se vogliamo raggiungere una riduzione cumulativa delle emissioni dell'80% entro il 2050, dobbiamo abbracciare l'incertezza e fare passi strategici ora che siano flessibili in modo da poter orientarci in qualsiasi modo ci porti il futuro", ha affermato Webster. + Esplora ulteriormente
