Что такое декарбонизация и как ее достичь?

Чтобы удержать потепление планеты в пределах 1,5°C от доиндустриального уровня, большинство стран, включая США, поставили цели по достижению углеродной нейтральности (net zero) к 2050 году. Это означает баланс между всеми производимыми выбросами парниковых газов и равным их объемом, устраняемым из атмосферы. Достижение этой цели потребует быстрой декарбонизации.

Декарбонизация включает два аспекта. Первый — сокращение выбросов парниковых газов от сжигания ископаемого топлива за счет перехода на нулевые возобновляемые источники энергии (ВИЭ), такие как ветер, солнце, гидроэнергетика, геотермальная и биоэнергетика, которые уже составляют треть мировой энергомощности, и электрификации как можно большего числа секторов. Однако, несмотря на рост энергоэффективности, спрос на электроэнергию к 2050 году ожидается более чем вдвое выше сегодняшнего. Следовательно, второй аспект — поглощение углерода из атмосферы путем улавливания выбросов и усиления его хранения в почвах и лесах.

Для декарбонизации должны измениться все сектора экономики: энергетика, промышленность, транспорт, здания, сельское и лесное хозяйство.

Энергетика

На производство электроэнергии и тепла приходится 30% глобальных выбросов CO₂. Их необходимо заменить ВИЭ, стоимость которых резко упала. Для достижения углеродной нейтральности США к 2030 году должны получать как минимум 75% электроэнергии из безуглеродных источников (против ~20% сегодня). Это потребует расширения ВИЭ, сохранения безопасной атомной энергетики, вывода из эксплуатации угольных станций или их модернизации с улавливанием 90% выбросов, а также развития сетей и систем хранения энергии для компенсации непостоянства ВИЭ.

Промышленность

Промышленные процессы (производство стали, цемента, химикатов, добыча и переработка ископаемого топлива) дают 30% глобальных выбросов CO₂ и 33% выбросов метана. Это один из самых сложных для декарбонизации секторов, так как некоторые процессы требуют температур выше 1600°C. Решения включают повышение энергоэффективности, электрификацию на ВИЭ там, где возможно, использование биомассы, «зеленого» водорода и, особенно для цемента, масштабирование технологий улавливания углерода.

Транспорт

На транспорт, включая авиацию и морские перевозки, приходится 19% выбросов CO₂. Для достижения целей США к 2030 году 50% новых автомобилей должны быть с нулевыми выбросами — электромобилями на ВИЭ или на водородных топливных элементах. Необходимо расширять зарядную инфраструктуру, развивать аккумуляторы и общественный транспорт. Для авиации и морского транспорта, где электрификация сложна, ключевыми станут улучшение управления и переход на альтернативное топливо (биотопливо, «зеленый» водород).

Здания

Здания ответственны за 6% выбросов CO₂ (как при строительстве, так и в процессе эксплуатации). Для новых зданий важно использование «зеленых» материалов (например, бетона, поглощающего CO₂) и технологий, позволяющих зданию производить больше энергии, чем потреблять. Существующий фонд требует глубокой энергомодернизации: улучшение теплоизоляции, переход на тепловые насосы на ВИЭ, умные системы управления энергией.

Сельское и лесное хозяйство

На сельское хозяйство и изменение землепользования приходится 14% выбросов CO₂ и 38% выбросов метана (в основном от животноводства). Решения включают переход на устойчивые методы ведения сельского хозяйства, повышающие содержание углерода в почвах, сокращение потребления мяса и молочных продуктов, а также стимулирование лесовосстановления и защиты существующих лесов.

Проблемы и ограничения

Достижение углеродной нейтральности к 2050 году технически и экономически возможно, но потребует огромных инвестиций (до $275 трлн в период 2021–2050 гг.), поведенческих изменений, последовательной политики и международного сотрудничества. Основные вызовы — огромные существующие инвестиции в инфраструктуру ископаемого топлива, высокая начальная стоимость некоторых технологий (улавливание углерода, «зеленый» водород), а также политическое сопротивление и лоббирование со стороны топливной индустрии.