Tio år efter publiceringen av deras första plan för att driva världen med vind, vatten, och sol, forskare erbjuder en uppdaterad vision av de steg som 143 länder runt om i världen kan ta för att uppnå 100 % rent, förnybar energi till år 2050. De nya färdplanerna, publiceras den 20 december i tidskriften En jord , följa upp tidigare arbete som låg till grund för energidelen i U.S.Green New Deal och andra stater, stad, och affärsåtaganden till 100 % ren, förnybar energi runt om i världen – och använd de senaste energidata som finns tillgängliga i varje land för att ge mer exakt vägledning om hur man når dessa åtaganden.

I den här uppdateringen, Mark Z. Jacobson från Stanford University och hans team finner låg kostnad, stabila nätlösningar i 24 världsregioner som omfattar de 143 länderna. De projicerar att övergången till ren, förnybar energi kan minska världens energibehov med 57%, skapa 28,6 miljoner fler jobb än som går förlorade, och minska energi, hälsa, och klimatkostnader med 91% jämfört med en business-as-usual-analys. Det nya dokumentet använder sig av uppdaterad data om hur varje lands energianvändning förändras, erkänner lägre kostnader och större tillgång till förnybar energi och lagringsteknik, innehåller nya länder i sin analys, och står för nyligen byggda rena, förnybar infrastruktur i vissa länder.

"Det finns många länder som har förbundit sig att göra något för att motverka de växande effekterna av den globala uppvärmningen, men de vet fortfarande inte exakt vad de ska göra, säger Jacobson, en professor i civil- och miljöteknik vid Stanford och medgrundare av Solutions Project, en ideell amerikansk organisation som utbildar allmänheten och beslutsfattare om en övergång till 100% ren, förnybar energi. "Hur det skulle fungera? Hur skulle det hålla lamporna tända? För att vara ärlig, många av de politiska beslutsfattare och förespråkare som stöder och främjar Green New Deal har inte en bra uppfattning om detaljerna i hur det faktiska systemet ser ut eller vad effekten av en övergång är. Det är mer ett abstrakt begrepp. Så, vi försöker kvantifiera det och fastställa hur ett möjligt system kan se ut. Detta arbete kan hjälpa till att fylla det tomrummet och ge länder vägledning. "

Färdplanerna kräver elektrifiering av alla energisektorer, för ökad energieffektivitet som leder till minskad energianvändning, och för utvecklingen av vind, vatten, och solenergiinfrastruktur som kan leverera 80 % av all energi till 2030 och 100 % av all energi till 2050. Alla energisektorer inkluderar el; transport; uppvärmning och kylning av byggnader; industri; lantbruk, skogsbruk, och fiske; och militären. Forskarnas modellering tyder på att effektiviteten hos el- och vätebränslecellsfordon jämfört med fossilbränslefordon, av elektrifierad industri framför fossil industri, och av elektriska värmepumpar över fossil uppvärmning och kylning, tillsammans med eliminering av energi som behövs för gruvdrift, transportera, och förädling av fossila bränslen, skulle kunna minska den totala energianvändningen avsevärt.

Övergången till vind, vatten, och solenergi skulle kräva en initial investering på 73 biljoner dollar över hela världen, men detta skulle betala sig över tiden genom energiförsäljning. Dessutom, rena, förnybar energi är billigare att generera över tiden än fossila bränslen, så investeringen minskar de årliga energikostnaderna avsevärt. Dessutom, det minskar luftföroreningar och dess hälsoeffekter, och kräver endast 0,17 % av de 143 ländernas totala landyta för ny infrastruktur och 0,48 % av deras totala landyta för avståndsändamål, som mellan vindkraftverk.

"Vi finner att genom att elektrifiera allt med rent, förnybar energi, vi minskar energibehovet med cirka 57 %, "Säger Jacobson." Så även om kostnaden per energienhet är liknande, kostnaden som människor betalar totalt för energi är 61 % mindre. Och det är innan vi redogör för de sociala kostnaderna, vilket inkluderar de kostnader vi kommer att spara genom att mildra hälso- och klimatskador. Det är därför Green New Deal är en så bra affär. Du sänker energikostnaderna med 60 % och de sociala kostnaderna med 91 %."

I USA., denna färdplan – som motsvarar energidelen av Green New Deal, som kommer att eliminera användningen av alla fossila bränslen för energi i USA - kräver en investering på förhand på 7,8 biljoner dollar. Det kräver byggandet av 288, 000 nya stora (5 megawatt) vindkraftverk och 16, 000 stora (100 megawatt) solparker på bara 1,08% av USA:s mark, med över 85 % av den marken som används för avstånd mellan vindkraftverk. Avståndslandet kan fördubblas, till exempel, som jordbruksmark. Planen skapar 3,1 miljoner fler jobb i USA än fallet med business-as-usual, och sparar 63, 000 liv på grund av luftföroreningar per år. Det minskar energi, hälsa, och klimatkostnader 1,3, 0,7, och 3,1 biljoner dollar per år, respektive, jämfört med den nuvarande energiinfrastrukturen för fossila bränslen.

Och övergången är redan igång. "Vi har 11 stater, förutom District of Columbia, Puerto Rico, och ett antal större amerikanska städer som har förbundit sig till 100% eller effektivt 100% förnybar el, " säger Jacobson. "Det betyder att varje gång de behöver ny el för att en kolanläggning eller gasanläggning går i pension, de kommer bara att välja bland förnybara källor för att ersätta dem."

Han tror att individer, företag, och lagstiftare har alla en viktig roll att spela för att uppnå denna övergång. "Om jag bara skrev detta papper och publicerade det och det inte hade ett supportnätverk av människor som ville använda den här informationen, " han säger, "det skulle bara gå vilse i den dammiga litteraturen. Om du vill att en lag antas, du behöver verkligen allmänheten för att vara stödjande. "

Som vilken modell som helst, den här kommer med osäkerheter. Det finns inkonsekvenser mellan datamängder om energiförsörjning och efterfrågan, och resultaten beror på förmågan att modellera framtida energiförbrukning. Modellen förutsätter också den perfekta överföringen av energi från där den är riklig till där den behövs, utan flaskhals och ingen energiförlust längs kraftledningar. Även om detta aldrig är fallet, många av bedömningarna gjordes på länder med tillräckligt små nät så att skillnaden är försumbar, och Jacobson hävdar att större länder som USA kan delas upp i mindre nät för att göra perfekt överföring mindre oroande. Forskarna tog upp ytterligare osäkerheter genom att modellera scenarier med höga, betyda, och låga energikostnader, skador på luftföroreningar, och klimatskador.

Verket fokuserar medvetet endast på vind, vatten, och solenergi och utesluter kärnkraft, "rent kol, " och biobränslen. Kärnkraft är uteslutet eftersom det tar 10-19 år mellan planering och drift och har höga kostnader och erkänd härdsmälta, spridning av vapen, brytning, och avfallsrisker. "Rent kol" och biobränslen ingår inte eftersom de både orsakar kraftiga luftföroreningar och fortfarande släpper ut över 50 gånger mer kol per energienhet än vind, vatten, eller solenergi.

En oro som ofta diskuteras med vind- och solkraft är att de kanske inte på ett tillförlitligt sätt kan matcha energitillförseln till nätets krav, eftersom de är beroende av väderförhållanden och tid på året. Denna fråga behandlas rakt av i denna studie i 24 världsregioner. Studien finner att efterfrågan kan tillgodoses genom intermittent utbud och lagring över hela världen. Jacobson och hans team fann att elektrifiering av alla energisektorer faktiskt skapar en mer flexibel efterfrågan på energi. Flexibel efterfrågan är efterfrågan som inte behöver mötas omedelbart. Till exempel, ett elbilsbatteri kan laddas när som helst på dygnet eller natten eller en elektrisk värmepumpens varmvattenberedare kan värma vatten när som helst på dygnet. Eftersom elektrifiering av alla energisektorer skapar en mer flexibel efterfrågan, att matcha efterfrågan med utbud och lagring blir lättare i en ren, förnybar energi.

Jacobson noterar också att de färdplaner som denna studie erbjuder inte är de enda möjliga och pekar på arbete utfört av 11 andra grupper som också hittat möjliga vägar till 100 % ren, förnybar energi. "Vi försöker bara lägga fram ett scenario för 143 länder för att ge människor i dessa och andra länder förtroendet att ja, det här är möjligt. Men det finns många lösningar och många scenarier som skulle kunna fungera. Du kommer förmodligen inte att förutsäga exakt vad som kommer att hända, men det är inte så att du behöver hitta nålen i höstacken. Det finns massor av nålar i den här höstacken."