Ang Ating Hinaharap na Halo ng Enerhiya

Pagpapahayag ng mga Sistema ng Enerhiya

Ilang kaunting paksa lamang ang kasing kumplikado at kahalagahan ng hinaharap na halo ng enerhiya ng ating sibilisasyon. Depende sa sinong tanungin, ang pag-asa sa fossil fuel ay imposibleng mawala, o kaya naman ang mga renewable ay mabilis na aagaw ng dominyo. Siyempre, kumplikado ang realidad, at napakahirap hulaan ang hinaharap ng enerhiya.

Sa artikulong ito, titingnan natin ang kasalukuyang kalagayan, susuriin ang ilang posibleng senaryo, at higit sa lahat, alamin kung anong mga pagbabago sa ekonomiya o teknolohiya ang magpapataas ng posibilidad na mangyari ang isang senaryo kaysa sa iba.

Saan Tayo Nasa Ngayon

Kung mayroong pattern sa patuloy na pagtaas ng ating paggamit ng enerhiya, ito ay ang pagdagdag ng mga bagong pinagmumulan ng enerhiya sa ating halo, sa halip na palitan ang mga nauna.

Halimbawa, patuloy pa rin nating ginagamit ang halos kapareho, kung hindi man higit pa, na dami ng biomass (karamihan ay kahoy) kumpara noong 1800s, bago ang Rebolusyong Industriyal. Gayundin, ang konsumo ng karbon ay karamihan ay tumaas lamang sa paglipas ng panahon, kung saan sinundan ito ng langis, gas, at pagkatapos ay hydroelectric, nuklear, at mga renewable.

Pinagmulan: OurWorldInData

Maaaring ito ay nakakagulat, kung isasaalang-alang kung gaano kalaki ang progreso ng mga renewable sa ating produksyon ng kuryente. Ito ay dulot ng maraming dahilan:

• Ang China, na nangunguna sa bagong kapasidad ng mga renewable at paglipat sa mga EV, ay nangunguna rin sa pagtatayo ng mga planta ng karbon.
• Karamihan ng pangunahing konsumo ng enerhiya ay hindi ginagamit para sa paglikha ng kuryente. Sa halip, ang karamihan ng ating konsumo ng enerhiya ay nagmumula sa mobilidad, pag-init, at mga industriyal na gamit tulad ng paggawa ng bakal at petrochemical (produksyon ng pataba, plastik, gamot, kemikal, atbp.).
• Ang paglago ng populasyon at bilyong tao na umalis sa matinding kahirapan ay nagdulot ng pagtaas ng konsumo ng enerhiya, kung saan madalas na ang pinakamurang opsyon ay karbon. Kasama rin dito ang pagtaas ng konsumo ng karne, air conditioning, mga kotse, paglipad, atbp.
• Ang globalisasyon ng ekonomiya, na nagdudulot ng mas maraming transportasyon ng mga kalakal, kabilang ang paulit-ulit na paggalaw ng mga hilaw na materyales, bahagyang naprosesong bahagi, at mga tapos na produkto.
• Ang industriyalisasyon ng agrikultura, na nagpapataas ng ani at nagbabawas ng pangangailangan sa lakas-paggawa, ngunit nagpapataas din ng konsumo ng fossil fuel at pataba.

Para sa sinumang nababahala sa pagbabago ng klima at carbon emissions, ito ay maaaring magdulot ng nakalulungkot na pananaw, kung saan ang mga fossil fuel ay matibay na nakabaon sa ating pandaigdigang halo ng enerhiya. Ngunit hindi ito ang buong larawan.

Ang Patuloy na Pagbabago

Mula sa halos simpleng teorya noong 2016, ang mga de-kuryenteng sasakyan (EV) ay ngayon ay mabilis na lumalawak na bahagi ng pandaigdigang benta, na may higit sa 10 milyong de-kuryenteng sasakyan na naibenta noong 2022, o 14% ng pandaigdigang benta, kung saan nangunguna ang China at Europa.

Pinagmulan: IEA

Ang bahagi ng renewable energy (hydro + solar + hangin + geothermal) ay mabilis ding lumalaki. At habang ang ilang bansa ay matagal nang nangunguna sa listahang ito dahil sa napakalaking hydro resources (tulad ng Norway, Brazil, o Canada), ang solar + hangin ang tunay na pinagbubutihan ng pagbabago.

Pinagmulan: Our World In Data

Ang pagsusuri sa bawat bansa ay nagpapakita ng malinaw na punto ng pagbabago noong 2010 kung kailan ang mga renewable ay madalas na higit sa doble, kadalasan ay dulot ng paglago ng produksyon ng solar at hangin. Halimbawa, China at Australia:

Pinagmulan: OurWorldInData

Pinagmulan: OurWorldInData

Isang malaking salik ng pagbabagong ito ay ang matarik na pagbaba ng gastos para sa mga renewable. Pinapagana ito nang pantay ng inobasyon sa teknolohiya at pag-scale ng industriyal na produksyon, na nagpadagdag sa kompetitibidad ng mga renewable. Sa papel, tila mas mura na ngayon ang mga renewable kaysa sa fossil fuel (mas marami pa tungkol dito sa ibaba), ayon sa ipinapakita ng IRENA (International Renewable Energy Agency).

Pinagmulan: IRENA

Ang mga Hamon

Sa mga nakaraang taon, isang kakaibang sitwasyon ang nagsimulang lumitaw. Ang mabilis na pagbaba ng gastos ng mga renewable ay nakapagpaniniwala sa maraming tao na ang mga fossil fuel ay malalapit nang maglaho tulad ng mga ibong dodo.

Pinagmulan: Twitter/X

Ngunit sa mga nakaraang taon, ilang macroeconomic na shocks ang nagdududa sa ideyang ito. Ang digmaan sa Ukraine ay nagdulot ng napakalaking implasyon, at nagtulak sa mga bansa tulad ng Germany na muling umasa sa karbon.

At ang parehong implasyon ay lubhang nakasira sa kakayahang kumita ng mga planadong proyekto ng renewable. Maraming malalaking offshore wind project ang kinansela, bumagsak ang presyo ng mga stock ng mga kompanya ng solar at hangin, ito ay naging masakit na panahon. Maaari mong basahin ang higit pa tungkol sa nangyari sa aming artikulo “The 2023 Renewable Energy Crash“.

Maging ang benta ng EV ay napapailalim sa tanong, matapos ang pag-antala o pagkansela ng estratehiya ng EV ng mga pangunahing tagagawa, tulad ng GM, Ford, o Honda.

Pagkaka-intermitente ng mga Renewable

Isang pangunahing isyu na kailangang lutasin ay ang imbakan ng enerhiya. Ang produksyon ng hangin at solar ay nakadepende sa panahon at maaaring pansamantalang hindi tugma sa pangangailangan. Ito ay problema para sa isang grid ng kuryente na nangangailangan ng “just-in-time” na produksyon at agarang perpektong balanse sa pagitan ng produksyon at demand.

Mayroong maraming posibleng alternatibo, ngunit ang mga teknolohiya ay alinman ay nagsisimula pa lamang, o hindi pa nailalapat sa malawakang sukat nang sapat na maaga. Ito ay nagdudulot ng labis na enerhiya sa araw at/o tag-init, at kakulangan sa gabi at/o taglamig.

Ang problema ay hindi hindi malulutas ngunit nangangailangan ng maayos na koordinadong patakaran, at higit pang pamumuhunan sa mga power grid.

At sa totoo lang, dapat ding aminin na ang “tunay” na gastos ng mga renewable ay dapat isama ang gastos ng imbakan ng enerhiya. Maaaring hindi pa ganap na mas mura ang mga renewable kaysa sa fossil fuel, lalo na kapag naging malaking bahagi na ito ng produksyon ng kuryente ng bansa.

Ang Hangganan ng mga Baterya

Ang pag-aalala tungkol sa pagpapatuloy ng pag-adopt ng EV ay dahil sa katulad na limitasyon sa teknolohiya. Habang ang mga unang gumamit ay okay sa mas mataas na paunang gastos, mas mababang saklaw, o mas mabagal na oras ng pag-charge kumpara sa mga sasakyang ICE (Internal Combustion Engine), maaaring hindi ito tanggapin ng ibang mamimili. Ang kakulangan ng lithium na nagpapataas ng presyo ng puting metal ay nagdulot din ng ilang pag-aalala.

Sa kabutihang palad, may mga bagong teknolohiya ng baterya na paparating, mula sa mga Chinese Sodium-Ion na baterya hanggang sa solid-state na baterya na dapat makatulong na pababain ang presyo ng EV at alisin ang mga lehitimong pag-aalala tulad ng takot sa saklaw o panganib ng sunog.

Hirap na Baguhin na Pangangailangan sa Enerhiya

At saka, ang ilang konsumo ng enerhiya ay talagang mahirap palitan mula sa fossil fuel. Halimbawa, long-distance shipping ay nangangailangan pa rin ng napakakapal at likidong fuel upang gumana. Ang paglipad ay nangangailangan din ng napakataas na energy density na pinagmumulan ng enerhiya, na sa ngayon ay hindi kayang ibigay ng mga baterya. Karamihan ng produksyon ng plastik ay umaasa sa langis, pataba sa gas, at bakal sa coking coal.

Dito rin, may mga solusyon, ngunit ito ay medyo hindi pa ganap na maunlad na teknolohiya at malayo pa sa pandaigdigang pag-deploy.

Mga Teknolohiyang Nagbabago ng Laro

Ang Posibleng mga Game Changer

Maraming solusyon na ang nasa kamay upang matulungan ang muling pagsisimula ng paglago ng mga renewable at low-carbon na teknolohiya.

Inobasyon sa Nuklear

Bagaman kontrobersyal, ang enerhiyang nuklear ay isang low-carbon na teknolohiya na maaaring kailanganin upang punan ang puwang patungo sa isang hinaharap na pinapatakbo ng renewable.

Ang Small Nuclear Reactors (SMRs) ay isa pang sektor na kamakailan ay naapektuhan ng masamang balita dahil sa pagtaas ng gastos, na kaugnay ng pandaigdigang implasyon. Ngunit kahit papaano, ang teknolohiyang nuklear ay sumasailalim sa isang renaissance, na may mga bagong mas ligtas na disenyo na tumitingin sa mas maliliit na reactor (SMRs at micro-reactors), o kahit mga bagong fuel tulad ng thorium. Samantala, ang China ay nagtatayo ng 24 bagong malalaking nuclear reactor, at nagpaplano para sa kabuuang bilang na hanggang 150 reactor.

Mas Mahuhusay na Renewable

Ang pagbaba ng gastos kumpara sa fossil fuel ay malamang na manatiling matatag na trend. Ito ay lalong totoo para sa solar, na may mga inobasyon tulad ng thin-film solar cells o 3rd generation solar cells (amorphous silicon, organic polymers, o perovskite crystals).

Ang mga utility-scale na proyekto ng baterya ay makakatulong din, na may higit sa triple ng kasalukuyang kapasidad pagsapit ng 2025.

Pinagmulan: EIA

Solid-State na Baterya

Alam ng lahat na nagtatrabaho sa teknolohiya ng baterya na ang solid-state na baterya, na hindi nangangailangan ng liquid electrolytes ng kasalukuyang lithium baterya, ay magiging isang game changer. At maraming kumpanya ang nagbabalak maglunsad ng kanilang sariling bersyon ng solid-state na baterya sa pagitan ng 2026-2029. Kabilang dito ang QuantumScape (QS ) (QS), CATL (300750.SZ), Toyota (TM), Panasonic (6752.T), LG (051910.KS), at Samsung SDI (006400.KS). Habang ang Tesla (TSLA ) (TSLA) ay nagtatrabaho sa kanilang sariling alternatibo sa solid-state na baterya.

Ang Spekulatibong Game Changer

Ang ilang iba pang teknolohiya ay hindi pa ganap na umunlad, ngunit mas may pangako at malamang na magiging paraan natin upang makuha ang enerhiya sa 2040-2050 at sa hinaharap.

Nuclear Surgenerators

Isang malaking alalahanin sa mga planta ng nuclear ay ang nuclear waste. Surgenerators (o “breeders”) ay maaaring gamitin ang mga nuclear waste na ito at gawing muli itong power at nuclear fuel. Maaari nitong gawing halos walang hangganan ang magagamit na nuclear fuel, at lubos na mabawasan ang isyu ng nuclear waste. Isang bonus ay ang teknolohiyang ito ay hindi talaga bago, gamit ito ng France hanggang 1997, kaya ito ay spekulatibo lamang dahil sa politikal na kahirapan na nakapalibot sa nuclear power.

Solar na Batay sa Kalawakan

Ang paglikha ng solar energy mula sa orbit ay sabay-sabay na malulutas ang lahat ng problema ng solar energy: walang intermittency, walang ulap, walang pagbaba ng produksyon sa taglamig. Sa biglaang pagkatotoo ng space-based Internet gamit ang Starlink, hindi ito kasing kakaiba ng tunog.

Ito ay isang bagay na aming masusing sinuri sa aming artikulo “From Sci-Fi to Sky-High: Are Orbiting Solar Panels a Bright Idea?”

Geothermal

Isang halos napabayaan na pinagmumulan ng renewable energy, at kayang magbigay ng baseload power 24/7 ay ang geothermal energy. Ito ay sa wakas nagbabago, kasama ang mga kumpanya tulad ng Vulkan Energy (VUL.AX), Ormat Technologies (ORA ) (ORA), at Eavor. Ang mga kumpanyang ito, medyo nakakatawa, ay muling ginagamit ang mga pag-unlad sa drilling at fracking na ginawa ng industriya ng langis upang ma-access ang mga pinagmumulan ng init ng Earth. (Nasaklaw namin ang Ormat sa artikulong ito at Vulkan sa isa naman ito).

Sintetikong Fuel

Ang enerhiya na nilikha mula sa mga renewable (o kahit nuklear) ay maaaring gamitin upang magsintetisa ng gas o likidong fuel. Kabilang dito ang hydrogen, ammonia, syngas, o synthetic fuels.

Isa pang opsyon para sa synthetic fuel ay ang paggamit ng biyolohiya, at paggamit ng microalgae upang lumikha ng biofuels (tingnan ang “Algal Biofuel: The Next Energy Revolution?“) o bio-fermenters upang gumawa ng biogas & biomethane mula sa basurang organiko.

Ang mga fuel na ito ay maaaring magamit sa mga eroplano, barko, at iba pang aplikasyon na nangangailangan ng napakakapal na fuel o napakataas na temperatura ng pagkasunog (tulad ng paggawa ng bakal).

Fusion

Layunin ng fusion energy na lumikha ng enerhiya sa pamamagitan ng pagsasama ng magagaan na elemento tulad ng hydrogen, na muling binubuo sa Earth ang proseso na nagpapagana sa Araw mismo. Sa mga temperatura mula milyon hanggang daang milyong degree, ito ay isang napakalaking hamon sa teknolohiya.

Magbibigay din ito ng malinis na enerhiya, na hindi lumilikha ng carbon o nuclear waste, na may walang limitasyong suplay ng “fuel”, dahil ang hydrogen ay ang pinaka-maraming atom sa uniberso.

Ang pinakamalaking proyekto ng fusion ay ang international research consortium ITER, kasama ang maraming startup na nagtataguyod din ng pangarap ng nuclear fusion, kabilang ang Helion, General Fusion (GFUZ ), Commonwealth Fusion, TEA Technologies, ZAP Energy, at NEO Fusion (pinondohan ng Chinese EV maker na Nio).

Ang Hinaharap na Halo ng Enerhiya

Bagaman maaaring magbigay ng pag-asa sa pangmatagalan, susuriin natin ang mga posibleng halo ng enerhiya nang walang anumang “speculative game changers” na tinalakay sa itaas, habang tinitingnan natin ang horizon ng 2040.

Ang EIA (Energy Information Administration) ay naglabas ng maraming senaryo, depende sa paglago ng ekonomiya at kung gagamitin o hindi ang low-carbon na teknolohiya.

Sa karamihan ng mga kaso, inaasahang patuloy na tataas ang paggamit ng enerhiya, kung saan ang mga fossil fuel ay patuloy na gagawa ng karamihan ng enerhiya ng mundo pagsapit ng 2050. Ito ay isang proyeksiyon kung walang pagbabago sa mga batas, at ang mga pamumuhunan sa enerhiya ay mananatiling alinsunod sa kasalukuyang trend.

Pinagmulan: EIA

Negosyo tulad ng dati

Ito ay isang nakalulungkot na senaryo para sa sinumang nakatutok sa pagbabago ng klima. Ipinapalagay nito na ang karbon, gas, at langis ay mananatiling pangunahing puwersa sa ating sistema ng enerhiya sa susunod na dalawang dekada, na magbibigay ng karamihan ng ating enerhiya.

Ito ay malayo sa imposibleng mangyari, tulad ng ipinapakita ng kamakailang pagbabalik ng Germany sa karbon, sa kabila ng dating pagkakakilala sa bansa bilang isang tagapagtanggol ng mga renewable at paglipat ng enerhiya.

Ang High-Tech na Daan

Isa pang opsyon ay ang ating mga lipunan ay yakapin ang pagbabago sa teknolohiya pagdating sa enerhiya. Kabilang dito ang mga renewable, ngunit pati na rin ang malawakang nuclear, marahil parehong tradisyonal at mas maliliit na uri nang sabay.

Ito ay isang senaryo kung saan ang pagbuo ng kuryente mula sa fossil fuel ay napapalitan ng mas magagandang alternatibo o ganap na ipinagbabawal ng batas.

Isa rin itong senaryo kung saan ang mga EV ay patuloy na mabilis na ina-adopt, marahil dahil sa mga bagong teknolohiya ng baterya.

Habang ang nuclear ay nagbibigay ng baseload power at kapasidad sa taglamig, ang mga renewable ay maaaring pamahalaan ang sobrang produksyon para sa likidong fuel upang i-decarbonize ang paglipad, pagpapadala, at mabigat na industriya.

Ang Daan ng Mababang Konsumo

Isinasaalang-alang ang kagutuman sa enerhiya ng mga umuunlad na bansa, kabilang hindi lamang ang China kundi pati South America, Africa, India, at Indonesia, hindi ito mukhang isang malamang na senaryo.

Sa isang paraan, ito ay magrerequire ng “pagpili” ng tunay na de-growth, at marahil sa average ay pagbaba ng antas ng pamumuhay, lalo na sa mas kaunting paglalakbay at internasyonal na kalakalan. Ang agrikultura ay bahagyang nagde-industrialize, bumababa ang aktibidad ng industriya, at ang kabuuang ekonomiya ay nagiging mas lokal.

Ang ganitong senaryo ay dapat na maisip kasabay ng malawakang internasyonal na tensyon, digmaan, o pandaigdigang depresyon, na nagpapaliwanag ng biglaang pagbaba ng mga aktibidad pang-ekonomiya, dahil ang kusang pagpili ng mas mababang produksyon ay tila hindi malamang sa parehong demokratiko at awtoritaryong bansa.

Ang Muddle-Through na Senaryo

Ito ay isang senaryo kung saan sabay-sabay na nangyayari ang lahat. Ang mga fossil fuel ay bahagyang bumababa, ngunit hindi ganap na tinatanggal. Ang karbon ay unti-unting tinatanggal, ngunit ang langis at gas ay hindi gaanong nababawasan. Ang ilang bansa ay tumataya sa nuclear, ang iba sa renewable, at ang iba ay nagpapatuloy ng negosyo tulad ng dati.

Ang electrification at decarbonization ay nangyayari ngunit mas mabagal kaysa sa ninanais. Ang carbon emissions ay nananatiling mas mataas sa senaryong iyon kumpara sa net zero scenario na inilarawan ng GIEC upang mapigilan ang sobrang pagtaas ng global na temperatura.

Hindi ito gaanong naiiba sa mga senaryong EIA na nabanggit kanina. Sa kalaunan, maaaring ilunsad ang carbon capture upang pabilisin ang decarbonization at baliktarin ang ilan sa mga nakaraang emisyon.

Ang Breakthrough na Senaryo

Isang breakthrough sa paglikha ng enerhiya ang naganap, na nagbibigay ng saganang enerhiya, at ang solusyon ay maaaring mabilis na ipakalat sa buong mundo.

Maaaring ito ay isang matinding pagbagsak ng orbital solar infrastructure sa pamamagitan ng bagong space race sa pagitan ng SpaceX (SPCX ) at mga kumpanyang Tsino.

O isang napakalaking tagumpay para sa ITER sa paglulunsad nito sa 2025-2026.

O mga rebolusyonaryong bagong disenyo sa solar at teknolohiya ng baterya.

Ang mga pagbabagong ito ay sa likas ay halos imposibleng hulaan o sukatin. Ngunit hindi rin dapat ito ganap na balewalain.