新しい研究では、2050年までに米国のエネルギーシステムから温室効果ガスの生成を費用対効果の高い方法で排除するために利用できる幅広い選択肢が示されています。この調査結果は、政策立案者や業界のリーダーに、気候変動に対処するための道筋を描く方法について貴重な洞察を与えます。。

論文「ほぼコスト最適化された将来における多様な脱炭素化経路」出版されたオープンアクセスジャーナルでネイチャーコミュニケーションズ。

「コスト効率よく脱炭素化する方法は 1 つだけではありません。エネルギーシステム」と、この研究の共著者であり、ノースカロライナ州立大学の土木、建設、環境工学の教授であるジェレマイア・ジョンソン氏は述べています。

「実際、私たちには選択できるテクノロジーがたくさんあります。私たちの研究は、人々がそれらのオプションが何であるか、そしてそれらをどのように優先すべきかを正確に理解するのに役立ちます。」

「私たちのエネルギーシステムを脱炭素化するための最も安価な道を見つけるために設計されたさまざまなモデルが世の中にはあります。つまり、電力生産から輸送、産業に至るあらゆる分野で温室効果ガスの生成を排除するための最適なアプローチを特定するのです」とアディティア氏は言います。シンハ氏はこの研究の責任著者であり、ノースカロライナ州立大学の研究者でもある。

「問題は、これらのモデルがこのような複雑なシステムの不確実性を完全に捉えることが難しいことです」とシンハ氏は言う。「脱炭素化に役立つテクノロジーは数多くありますが、最適な結果を達成するためにこれらのツールのどれを使用できるかを特定する際に、どの程度の柔軟性があるかを判断するのは困難です。

「この課題に対処する 1 つの方法は、完璧な解決策に至る道を特定しようとするのをやめ、代わりに、最も安価な道に近づける代替オプションを特定することです。」

この研究では、研究者らは「非常に近い」とは、エネルギーシステム全体を脱炭素化するための最適コストの 1% 以内になることと定義しました。

具体的には、研究者らは既存のモデルTemoa と呼ばれるこのプログラムは、もともと脱炭素化を達成するための最も低コストの経路を決定するために設計されました。彼らはそのモデルを実行して、最適なコストがいくらになるかを特定しました。次に、最適コストに 1% を追加し、その数値を制約として使用してモデルを変更しました。

「その後、モデルでは何千もの決定を下さなければなりません」とジョンソン氏は言います。「どれくらいの量の太陽光発電を建設すべきでしょうか?住宅所有者は天然ガスの熱を電気ヒートポンプに置き換えるべきでしょうか?などなど。

「私たちは Temoa の修正バージョンを 1,100 回実行し、そのたびにモデルに特定のテクノロジを支持するか、または不支持にするかを指示しました。これは、部分的には、人間が、何が原因であるかだけで判断されるのではなく、あらゆる種類の意思決定を行うという事実を反映しています。経済感覚を考慮したかったのです。」

「このアプローチにより、エネルギー システムから温室効果ガスの生成を排除しながら最適コストの 1% 以内に抑えることを可能にする、明確に定義された一連の技術が得られました」と Sinha 氏は言います。

調査結果は次の 4 つのカテゴリに分類できます。

• カテゴリ 1 は、モデルで特定された 1,100 のソリューションすべてに広く採用されたテクノロジーで構成されます。これには、太陽光発電と風力発電の両方の拡大と、送電網上のエネルギー貯蔵容量の拡大が含まれます。
• カテゴリ 2 には、廃止された、または大幅に削減されたテクノロジーが含まれます。これには、運輸部門における石油への依存を大幅に削減することや、石油によって緩和されなかった石炭火力発電を廃止することが含まれます。炭素回収そして隔離。
• カテゴリー 3 は、さまざまな結果が考えられる新興テクノロジーで構成されています。つまり、モデルのシナリオの一部ではこれらのテクノロジーが広く使用されていることがわかりましたが、他のシナリオにはこれらのテクノロジーがまったく含まれていませんでした。これらの技術には、空気から二酸化炭素を取り出す直接空気捕捉や、輸送や産業における水素の使用などが含まれます。
• カテゴリ 4 は、モデルが通常まったく使用しないテクノロジをカバーしますが、これらのテクノロジを使用する場合は、それらのテクノロジに大きく依存します。これらには、から製造される合成燃料が含まれます。二酸化炭素そして炭素の回収と隔離を組み込んだ石炭火力発電所。

「モデルを 1,100 回実行すると、膨大な範囲の潜在的な結果が生成され、どこから始めればよいのか分からなくなるほどで​​した」と Sinha 氏は言います。「これらの結果を徹底的に分析した後でのみ、これらのカテゴリーを特定することができました。これは、私たちの選択肢が何であり、それらをどのように優先すべきかを理解する良い方法を提供します。」

「実際的な観点から見ると、これらの調査結果はいくつかのことを教えてくれます」とジョンソン氏は言う。「まず、カテゴリー 1 のテクノロジーのより広範な導入を促進する方法を見つける必要があります。

「第二に、カテゴリー 2 のテクノロジーからの、秩序正しく、しかしタイムリーな移行を計画する方法を見つける必要があります」とジョンソン氏は言います。「第 3 に、カテゴリー 3 のテクノロジーがすべて必要になるわけではありませんが、その一部は必要になります。つまり、どのテクノロジーを優先すべきか、どのように導入するかを決定するために研究開発に投資する必要があります。最後に、また、カテゴリー 4 のテクノロジーが本当に価値があるかどうか、価値がある場合はそれらのテクノロジーをどのように活用するかを判断するための研究開発にも投資する必要があります。」