Newswise – در حالی که جهان مایل به یک راه حل سریع است، هیچ مسیر مشخصی برای متوقف کردن یا کاهش سرعت تغییرات آب و هوا وجود ندارد.
دانشمندان در حال توسعه استراتژی های متعددی برای کاهش انتشار کربن و حذف آن از جو هستند، فرآیندهایی که به نام کربن زدایی شناخته می شوند. در واقع، جام مقدس تحقیقات تغییرات آب و هوایی در حال یافتن مسیرهای کربن زدایی مناسب برای رسیدن به هدف دولت ایالات متحده برای انتشار خالص صفر گازهای گلخانه ای (GHG) تا سال 2050 است.
در حالی که مسیرهای کربن زدایی پیچیده، متنوع و مختص صنعت هستند، فناوری‌های انرژی پاک و سوخت‌های کم کربن و صفر برای همه دی‌اکسید کربن (CO) ضروری هستند.2) استراتژی های کاهش در اقتصاد ایالات متحده. و همانطور که دانشمندان استراتژی ها را توسعه می دهند، ابزارهایی نیز برای ارزیابی آنها ایجاد می کنند.
تروی هاوکینز، مدیر گروه سوخت و محصولات Argonne و توسعه دهنده مدل، “با استفاده از این ابزار، به صنایع مختلف کمک می کنیم تا بفهمند آینده چگونه خواهد بود تا به آنها در برنامه ریزی برای کربن زدایی کمک کنیم.”
اکنون دانشمندان آزمایشگاه ملی آرگون (DOE) وزارت انرژی ایالات متحده از مدل تحلیل سناریوی کربن زدایی پرده برداری کرده اند که تأثیر رویکردهای کاهش کربن را بر مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای در اقتصاد ایالات متحده می سنجد. را ابزار از آرگون بهره برد گازهای گلخانه ای، انتشارات تنظیم شده و مصرف انرژی در فناوری مدل های تجزیه و تحلیل چرخه زندگی (GREET®).
در مقاله ای که اخیراً در انرژی و سوخت های پایدارمحققان مدل تجزیه و تحلیل سناریوی کربن زدایی را برای تجزیه و تحلیل سناریوهای کربن زدایی از سال 2020 تا 2050 در پنج بخش از اقتصاد ایالات متحده به کار بردند: حمل و نقل، صنعت، کشاورزی، مسکونی/تجاری و انرژی شهری. انتشار CO2 و سایر گازهای گلخانه ای مانند متان که سیاره زمین را گرم می کند عمدتاً از این بخش های اقتصاد می آیند.
این مطالعه توسط Saurajyoti Kar، همکار پسادکتری Argonne و توسعه دهنده مدل انجام شد. او و همکارانش می گویند که تحلیلگران سیاست و فناوری می توانند از ابزار منبع باز برای ارزیابی رویکردهای کاهش کربن خاص صنعت استفاده کنند.
تروی هاوکینز، مدیر گروه سوخت و محصولات در بخش تجزیه و تحلیل سیستم‌های انرژی و زیرساخت Argonne و توسعه‌دهنده یک مدل، گفت: «مدل کل مصرف انرژی در سراسر اقتصاد را تخمین می‌زند و بر چگونگی پاسخگویی به تقاضای انرژی در آینده تمرکز می‌کند. “با این ابزار، ما به صنایع مختلف کمک می کنیم تا بفهمند آینده ممکن است چگونه باشد تا به برنامه ریزی کربن زدایی آنها کمک کند.”
کربن زدایی کل اقتصاد با سرعتی پایدار یک موضوع پیچیده است. این به یک رویکرد سیستم های پویا و یک رویکرد چرخه عمر برای ارزیابی امکان سنجی نیاز دارد. این رویکرد باید تقاضای انرژی در حال تغییر اقتصاد و همچنین انتشار گازهای گلخانه‌ای انسانی (منشأ گرفته از فعالیت‌های انسانی) را در نظر بگیرد.
هاوکینز گفت که با استفاده از یک رویکرد جامع که مدل‌سازی از بالا به پایین و پایین به بالا را ترکیب می‌کند، مجموع بر اساس تحلیل چرخه حیات مسیرهای فناوری، سطح بالایی از جزئیات را ارائه می‌کند. مدل‌سازی از بالا به پایین چشم‌اندازی در سطح بالا ارائه می‌کند، در حالی که مدل‌سازی از پایین به بالا سناریوهای فردی را با جزئیات تجزیه و تحلیل می‌کند.
توسعه استراتژی هایی برای کاهش انتشار کربن
پس از تجزیه و تحلیل سناریوهای کربن زدایی از سال 2020 تا 2050، محققان استراتژی های کاهش کربن را برای هر بخش توسعه دادند. محققان یک مسیر جاه‌طلبانه کربن‌زدایی را پیشنهاد کردند که انتشار گازهای گلخانه‌ای را 80 تا 90 درصد برای کل اقتصاد در سال 2050 در مقایسه با خط پایه کاهش می‌دهد. تلاش مدل‌سازی عوامل، روندها و بهبودهای بالقوه‌ای را نشان می‌دهد که انتظار می‌رود در چشم‌انداز انرژی ایالات متحده در طول دوره زمانی مشخص رخ دهد.
اجزای کلیدی مسیر اقتصادی، جایگزینی و گسترش شبکه برق با منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باد، خورشیدی، آبی، زمین گرمایی و زیست توده است. برقی سازی جزئی بخش حمل و نقل؛ استفاده از کربن کم یا صفر سوخت های زیستی; بهبود بهره وری انرژی ساختمان ها و جایگزینی گاز طبیعی با منابع انرژی تجدید پذیر.
در حالی که یک مسیر کربن زدایی در کل اقتصاد به خودی خود امکان پذیر است، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای به میزان 80 تا 90 درصد یک چالش بزرگ خواهد بود. پیشرفت بستگی به تغییر هر بخش از اقتصاد، از جمله CO های عمیق دارد2 انتشار گازهای گلخانه ای در همه صنایع و در بخش هایی که به سختی کاهش می یابد مانند هوافضا و لوکوموتیو در حال کاهش است.
نکته مهم این است که این مدل به گونه ای طراحی نشده است که مصرف کنندگان را در یک مسیر یک شبه به سمت صفر خالص قرار دهد. در عوض، مدل تجزیه و تحلیل سناریوی کربن زدایی یک ابزار مبتنی بر داده است که به کاربران کمک می کند ارزیابی کنند که چه چیزی در سناریوهای کربن زدایی خاص کار می کند و چه چیزی کار نمی کند تا تصمیمات آینده را راهنمایی کند. به عنوان مثال، انتخاب در مورد فناوری – موتوری که کربن زدایی را به پیش می‌برد – می‌تواند سال‌ها یا حتی دهه‌های بعد بر کاهش کربن تأثیر بگذارد.
“هدف ما ارزیابی گسترش سریع و گسترده فناوری هایی بود که قادر به کاهش چشمگیر انتشار گازهای گلخانه ای هستند. هاوکینز گفت: ما در حال کار برای درک تعاملات و هم افزایی بین این فناوری ها در سناریوهای خاص هستیم. این ابزار به کاربران کمک می‌کند تا پتانسیل فناوری‌هایی را که روی آن سرمایه‌گذاری می‌کنند، همراه با شکاف‌ها و ریسک‌های دانش کلیدی درک کنند.»
محققان بر انتقال از فناوری‌های پرکربن به فناوری‌های کم کربن تمرکز کردند و فناوری‌های فعلی را کارآمدتر کردند و سوخت‌های معمولی را با گزینه‌های تجدیدپذیر جایگزین کردند.
از آنجایی که تکنولوژی با نرخ های متفاوتی بسته به صنعت پیشرفت می کند، سناریوهای مدل به صورت جداگانه برای هر بخش از اقتصاد طراحی می شوند. به عنوان مثال، “در سناریوهای کاهش کربن برای هر صنعت، کاربران می توانند پارامترها را تغییر دهند و تغییرات در کاهش موثر کربن را مشاهده کنند.”
این مدل شامل فناوری‌های کربن منفی مانند جذب و ذخیره‌سازی کربن نمی‌شود، اما می‌تواند به فناوری‌های کاهش کربن که CO2 را کاهش می‌دهند نیز بسط داده شود.2 انتشارات حتی بیشتر گسترش مسیرهای سوخت زیستی همچنین می تواند CO را کاهش دهد2 انتشارات
هاوکینز گفت: «گروه ما به توسعه این مدل‌ها و ادامه این تحلیل برای رسیدگی به برخی از شکاف‌هایی که شناسایی کرده‌ایم و سناریوها و فناوری‌های اضافی را در نظر می‌گیرد، ادامه خواهد داد.»
مدل تجزیه و تحلیل سناریوی کربن زدایی توسط دفتر کارایی انرژی و انرژی های تجدیدپذیر DOE (EERE) تامین مالی شد. چارچوب کربن زدایی GREET از دفاتر EERE، از جمله دفتر فناوری های خودرو، دفتر فناوری های انرژی زیستی، و دفتر فناوری های هیدروژن و سلول سوختی پشتیبانی می کند.
آزمایشگاه ملی آرگون به دنبال راه حلی برای مشکلات مبرم ملی در علم و فناوری است. اولین آزمایشگاه ملی کشور، Argonne، تحقیقات پایه و کاربردی پیشرو را در تقریباً هر رشته علمی انجام می دهد. محققان Argonne از نزدیک با محققین صدها شرکت، دانشگاه و سازمان های فدرال، ایالتی و شهرداری همکاری می کنند تا به آنها کمک کنند تا مشکلات خاص خود را حل کنند، رهبری علمی آمریکا را ارتقا دهند و کشور را برای آینده ای بهتر آماده کنند. با کارکنان بیش از 60 کشور، Argonne توسط مدیریت می شود UChicago Argonne, LLC برای دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده.
دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده است و برای رسیدگی به برخی از مهم ترین چالش های زمان ما کار می کند. برای اطلاعات بیشتر مراجعه کنید https://energy.gov/scence.
