Wie Innovation der Regierung die Möglichkeit gibt, Emissionen schnell zu senken

Wie Innovation der Regierung die Möglichkeit gibt, Emissionen schnell zu senken Die Regierungspolitik löste ein schnelles Wachstum und technologische Innovationen auf den Märkten für Solarenergie, Windenergie und Batterien aus. Michael Hall / Getty Images

Um die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels abzuwenden, sollten die globalen Treibhausgasemissionen schneller sinken als seit über einem Jahrhundert. Volkswirtschaften müssen im Wesentlichen einen Cent einschalten und sich dann schnell in Richtung einer kohlenstofffreien Zukunft bewegen.

In den USA hat die Biden-Harris-Administration erneut verpflichtet das Land zu diesem Ziel und vor kurzem angekündigt Pläne für größere Investitionen in eine saubere Energieinfrastruktur und Forschung. Um erfolgreich zu sein, sollten sie ihr leistungsstärkstes Instrument einsetzen, um die Vorteile jeder Investition zu steigern: technologische Innovation.

As meine Nachforschung Wie aus technologischen Innovationen hervorgeht, kann die Regierungspolitik schnelle Fortschritte erzielen. Die Beispiele von Solarenergie, Windenergie . Lithium-Ionen-Batterien Zeigen Sie, wie der Prozess funktioniert. Alle drei Technologien verbesserten sich exponentiell neben schnell wachsenden Märkten.

Diese Trends wurden durch die Regierungspolitik in einer Handvoll Ländern ausgelöst, die die globale Innovationstätigkeit und den Wettbewerb um Marktanteile vorantrieb und die Kreativität von Unternehmen und Forschern zur Lösung schwieriger Probleme anregte, während gleichzeitig neue Unternehmen und Arbeitsplätze geschaffen wurden. Die Innovationen erfolgten vom frühen Technologiekonzept bis zur Einführung in großem Maßstab, in Ingenieur- und Wissenschaftslabors, in Fertigungsstätten und auf Baustellen.

Wichtig ist, dass diese Beispiele zeigten, dass die Wahl nicht zwischen staatlichen Eingriffen und wettbewerbsorientierten Märkten fiel. Die beiden zusammen trieben den Fortschritt voran. Die gezielte Anwendung dieses kombinierten Effekts ist die beste Wahl der Regierung, um die Fortschritte beim Klimawandel in Zukunft zu beschleunigen.

Lehren aus erneuerbaren Energien und Batterien

So hat sich der Prozess entwickelt Solarenergie. Ab den 1970er Jahren bis heute, einschließlich der Länder Japan, Deutschland, die USA und China begann Anreize für Solarenergie anzubieten. Die Richtlinien waren unterschiedlich, aber sie alle schufen finanzielle Anreize für Entwickler von Energieprojekten, Solarstromanlagen zu bauen. Als Reaktion darauf haben private Unternehmen auf der ganzen Welt Innovationen entwickelt, um um Marktanteile zu konkurrieren. Sie verbesserten die Fertigung, um weniger Material zu verschwenden, und bauten größere Anlagen, um die Produktivität zu steigern.

Staatliche Forschungsförderung war auch instrumental, wobei die USA den größten Gesamtbeitrag leisten. Forschungsergebnisse haben neue Solarzellenmaterialien und Paneeldesigns hervorgebracht, die Sonnenlicht effizienter in Elektrizität umwandeln konnten.

Die daraus resultierenden exponentiellen Trends bei der Expansion des Solarmarktes und der Kostensenkung übertrafen die Projektionen von vielen Experten. Diese Trends spiegelten sich in der Windenergie und etwas später in der Windenergie wider Lithium-Ionen-Batterien für Elektroautos und andere Energiespeicheranwendungen. Die Details des Prozesses jeder Technologie sind unterschiedlich, aber in allen drei Fällen Regierungspolitik war ein Zündfunke für den schnellen Fortschritt.

Die Innovation noch benötigt

Die bisherigen Entwicklungen bei Solarenergie, Windenergie und Batterien sind ermutigend. Für eine saubere Energiewende sind jedoch andere Technologien erforderlich, einschließlich solcher, die helfen können vollständig entkohlen Heizung, Strom, Industrie und Verkehr. Die Fortschritte müssen schneller und umfassender sein (alle Energiedienstleistungen abdecken) als bisher.

In einem dekarbonisierten Zukunftsszenario sind fast alle Autos elektrisch und werden mit kohlenstofffreiem Strom aufgeladen. In allen US-Städten nutzen die Einwohner an den meisten Tagen saubere, mit Energie betriebene öffentliche Verkehrsmittel für Reisen, einfach weil dies bequem ist. Die Menschen gehen und radeln auf sicheren und angenehmen Routen. Die Waren werden in Elektrofahrzeugen geliefert, und Menschen und Produkte werden über längere Strecken mit Flugzeugen, Schienen, Schiffen und Lastwagen transportiert, die alle mit kohlenstofffreien Kraftstoffen betrieben werden. Für Haushalte und Bürogebäude ist es einfacher, sich für Verbesserungen der Energieeffizienz und elektrifizierte Heizung zu entscheiden, als sich dafür zu entscheiden. Die Schwerindustrie arbeitet mit kohlenstoffarmen Brennstoffen und fängt Kohlendioxid ab, bevor es emittiert wird.

Um schnell dorthin zu gelangen, sind Innovationen in Bezug auf physikalische Technologien und Infrastrukturen erforderlich Ultra-Low-Cost-Batterien, kohlenstofffreier Düsentreibstoff und belastbare Stromnetze, aber auch in Software und Geschäftsmodellen. Bessere Software könnte helfen, Vorhersagen zu treffen und zu verwalten Defizite und Exzesse bei variablen erneuerbaren Energien. Neue Geschäftsmodelle sind erforderlich, um ein stärker integriertes Energiesystem zu ermöglichen, bei dem überschüssiger erneuerbarer Strom zur Herstellung kohlenstofffreier Brennstoffe wie Wasserstoff verwendet wird und elektrifizierte Industrieprozesse ein- und ausgeschaltet werden können, um das Stromnetz zu speichern.

Maßgeschneiderte Richtlinien für schnelle Fortschritte

Es gibt kein einziges Spielbuch für staatspolitisch motivierte technologische Innovationen, da der Prozess am besten funktioniert, wenn die Richtlinien an die angepasst werden Innovationsherausforderung fraglich.

Bei einigen Innovationsherausforderungen sollte ein größerer Schwerpunkt auf die Forschung gelegt werden, um eine Reihe von Technologieoptionen voranzutreiben - beispielsweise für kohlenstoffarme Düsentreibstoffe. Andere Maßnahmen können Anreize für den privaten Sektor bieten, einen neuen Ansatz in großem Maßstab zu demonstrieren, beispielsweise Verwaltungssysteme Aufladen von Elektrofahrzeugen und verwenden ihre Batterien (vielleicht sogar, wenn sie aus Autos „ausgeschieden“ sind) als Energiespeicher für das Stromnetz. Mit fortschreitender Technologie wird die Stimulierung der Marktakzeptanz entscheidend, wie wir in den letzten zwei Jahrzehnten für Solar- und Windenergie gesehen haben. Gleichzeitig kann die Regulierung der Emittenten Innovationen in reifen Branchen fördern und ist für die Gewährleistung einer ausreichenden Emissionsreduzierung in der gesamten Wirtschaft von entscheidender Bedeutung.

Über die Verbesserung der Technologieleistung hinaus werden gut konzipierte Innovationsrichtlinien erstellt lokale Wirtschaftswachstumschancen und qualitativ hochwertige Arbeitsplätze. Darüber hinaus kann die Politik darauf abzielen, auf Fachwissen in der Öl-, Kohle- und Erdgasindustrie zurückzugreifen und neue Beschäftigungsmöglichkeiten zu schaffen, wenn der Verbrauch fossiler Brennstoffe abnimmt. Auf diese Weise können die USA ihre Entsprechungen zum dänischen Unternehmen Orsted finden, das seine Expertise im Bereich fossiler Brennstoffe bei Offshore-Bohrungen unter Beweis gestellt hat, um ein weltweit führender Anbieter von Offshore-Windkraftanlagen zu werden.

Es ist leicht, linear zu denken, aber die Technologie neigt dazu, sich zu ändern exponentiell. Der technologische Wandel wird den Klimawandel nicht unbedingt lösen, insbesondere nicht in der begrenzten Zeit, die wir noch zum Handeln haben. Aber mein Forschung zur technologischen Entwicklung schlägt vor, dass die Regierungspolitik dazu beitragen kann, diesen mächtigen Prozess in Richtung schneller Fortschritte und vorteilhafter Ergebnisse voranzutreiben.

Über den Autor

Jessika E. Trancik, Außerordentlicher Professor, Institut für Daten, Systeme und Gesellschaft, Massachusetts Institute of Technology

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