Dynamika En-ROADS🔗

Při používání systému En-ROADS věnujte pozornost tomu, kdy a do jaké míry vedou úpravy posuvníku k odchylkám od základního scénáře. Požádejte posluchače, aby se zamysleli nad tím, proč k tomu došlo, a osvětlili tak úvahy o dynamice klimatického a energetického systému, který systém En-ROADS simuluje.

Na většinu dynamiky v systému En-ROADS lze odpovědět pomocí těchto vysvětlení:

Složité interakce mezi konkurenčními dodávkami energie a poptávkou po ní🔗

1. Zpoždění a obrat kapitálových zásob🔗

Nové zdroje energie (např. obnovitelné zdroje a nové bezuhlíkové zdroje energie) potřebují desetiletí (nikoli roky), aby se dostatečně rozšířily a mohly konkurovat uhlí, ropě a plynu v celosvětovém měřítku. Jedním z hlavních zdrojů těchto zpoždění je skutečnost, že nová energetická infrastruktura se buduje pouze tehdy, když stará infrastruktura odchází do důchodu nebo když je potřeba uspokojit zvýšenou poptávku po energii.

Každoročně se obmění pouze asi 6 % veškeré světové energetické infrastruktury, protože infrastruktura, jako jsou uhelné elektrárny a ropné rafinerie, může být využívána 30 i více let. Ačkoli tedy nové bezuhlíkové zdroje energie mohou tvořit většinu podílu nového energetického kapitálu na trhu, bude trvat mnoho let, než se starý kapitál obrátí a bude vyřazen. Klimatu pomůže pouze vyřazení uhlí, ropy a plynu, a to je při absenci jiných zásahů relativně malé množství - přibližně 3 % ročně.

Tyto otázky se týkají například:

• "Proč dotování obnovitelných zdrojů energie, jaderné energie nebo nového bezuhlíkového zdroje energie nepomáhá zabránit dalšímu oteplování?"

Tato dynamika se týká také zvyšování energetické účinnosti nebo elektrifikace. Kapitál využívající energii, jako jsou vozidla, budovy a průmysl, má však průměrnou životnost mnohem kratší (10-15 let). Lze například okamžitě podpořit prodej elektromobilů, ale průměrné množství všech automobilů na elektrický pohon se na stejnou úroveň zvýší až za desítky let, protože trvá, než se ze silnic stáhnou všechny staré automobily na pohonné hmoty.

Pro ilustraci: Posuňte posuvník elektrifikace dopravy tak, aby byla vysoce dotovaná. Prozkoumejte graf "Podíl elektrické dopravy na celkové dopravě" a všimněte si, že i když množství elektrické dopravy roste, trvá několik desetiletí, než dosáhne více než 50 % celkové dopravy. Porovnejte to s grafem "Podíl elektrické dopravy na tržbách", který roste mnohem rychleji, protože tržby bezprostředněji odrážejí dopad dotací.

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

Důsledky této dynamiky: Politiky, které pouze podporují alternativy k fosilním palivům, snižují emise oxidu uhličitého až po několika desetiletích - stávající infrastruktura potřebuje dlouhou dobu, než bude vyřazena a nahrazena novou.

Chcete-li se dozvědět více, podívejte se na toto video o obratu kapitálových zásob.

2. Vliv ceny a poptávky🔗

Poptávka po energii klesá, pokud ceny energie rostou, a poptávka roste, pokud ceny klesají. Když jsou ceny energie vysoké, lidé a společnosti častěji přijímají opatření na úsporu energie (např. vypínají světla, když se nepoužívají) nebo investují do energetické účinnosti (např. kupují energeticky úsporné spotřebiče nebo zateplují budovy). Politiky by měly být koncipovány tak, aby umožnily lidem, kteří jsou vysoce zatíženi energií (velká část jejich příjmů jde na platby za energii), přístup k cenově dostupné energii a ke zlepšení energetické účinnosti.

Když je například stanovena vysoká cena uhlíku, poptávka po energii klesá, protože ceny energie rostou. Naopak poptávka po energii roste, když ceny klesají, když je dotován určitý druh energie, například obnovitelné zdroje nebo nový bezuhlíkový zdroj energie, nebo když dojde k průlomovému zlepšení nákladů.

Při dotování nízkouhlíkových zdrojů energie, jako jsou obnovitelné zdroje, sledujte, jak se zvyšuje konečná spotřeba energie. Levné větrné a solární elektrárny šířící se po celém světě snižují celkové ceny energie a zvyšují poptávku po energii:

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

Na druhou stranu zavedení ceny uhlíku vede ke zvýšení nákladů na energii a snížení spotřeby:

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

Proč zpětná vazba mezi cenou a poptávkou oslabuje některé pozitivní účinky dotování obnovitelných zdrojů energie nebo jiných zdrojů energie s nulovými emisemi uhlíku?

Zpětná vazba mezi cenou a poptávkou je jedním z důvodů, proč je dotování obnovitelných a jiných bezuhlíkových zdrojů energie méně účinné při snižování emisí CO₂, než by se dalo očekávat.

Zde jsou klíčové body, které je třeba si o této dynamice zapamatovat:

1. Obnovitelná energie nebo jiné nízkouhlíkové či bezuhlíkové formy energie pomáhají klimatu pouze tehdy, když nahradí uhlí, ropu a plyn a zabrání tak emisím skleníkových plynů z těchto zdrojů.
2. Když dotujete obnovitelné nebo jaderné zdroje energie nebo přidáte průlomový nový bezuhlíkový zdroj energie, který je velmi levný, snížíte tím celkovou cenu energie a poptávka se zvýší.
3. Tato zvýšená poptávka po energii oslabuje pozitivní účinky obnovitelných/jaderných/nových bezuhlíkových zdrojů energie ze dvou důvodů:
   • Zvýšená poptávka po energii je z větší části uspokojována nízkouhlíkovou energií, ale v důsledku toho je k dispozici méně nízkouhlíkové energie, která by nahradila fosilní paliva.
   • Část zvýšené poptávky může být uspokojena fosilními palivy, která by jinak nebyla potřeba a která vypouštějí skleníkové plyny.

Pokud by jediné dostupné zdroje energie neprodukovaly emise CO₂, pak by zvýšení poptávky po energii nemělo na klima žádný vliv. Ve většině scénářů je však důležité vedle pobídek k nízkouhlíkovým zdrojům energie také demotivovat spalování uhlí, ropy a plynu.

Chcete-li se dozvědět více, podívejte se na toto video o zpětné vazbě mezi cenou a poptávkou.

3. Konkurence mezi zdroji energie: "Vytlačování" a "stlačování balónku"🔗

Mnozí předpokládají, že pokud by svět podporoval několik dlouhodobých bezuhlíkových zdrojů energie, jako jsou jaderná, větrná a solární energie, jejich příspěvek ke zmírnění emisí uhlíku by byl aditivní. Ve skutečnosti si však konkurují. Více jednoho, méně druhého.

Tyto otázky se týkají například:

• "Proč v tomto scénáři s převahou obnovitelných zdrojů energie nepomohl průlom v oblasti nových bezuhlíkových dodávek energie?".

Pro ilustraci tohoto bodu: Podívejte se na graf "Globální zdroje primární energie" ve třech scénářích níže. V prvním grafu dotujeme pouze obnovitelné zdroje energie, ve druhém dochází k průlomu v nových bezuhlíkových dodávkách energie, ve třetím grafu vidíme jak dotace na obnovitelné zdroje, tak průlom v nových bezuhlíkových dodávkách energie. Tip: Chcete-li zobrazit teplotu v roce 2100 s přesností na dvě desetinná místa, najeďte myší na teplotu.

V následujícím scénáři vede vysoká dotace na obnovitelné zdroje ke snížení teploty o 0,10 °C (0,2 °F) oproti základnímu scénáři:

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

Obrovský průlom v oblasti nové bezuhlíkové energie vede sám o sobě ke snížení teploty o 0,16 °C (0,3 °F):

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

V kombinaci pak namísto celkového snížení o 0,26 °C (0,5 °F) vidíme pouze snížení teploty o 0,23 °C (0,4 °F) oproti výchozímu stavu, a to v důsledku vzájemného soupeření dodávek energie o podíl na trhu:

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

Chcete-li se dozvědět více, podívejte se na toto video "Vytlačování a stlačování balonku."

4. Doplňkové politiky: Elektrifikace🔗

Obnovitelné zdroje, jaderná energie a nová bezuhlíková energie vyrábějí energii ve formě elektřiny v En-ROADS. Budovy, průmysl a doprava musí být schopny využívat elektřinu, aby mohly využívat tyto čistší zdroje energie. Elektrifikace budov a průmyslu (například přechodem na elektrická tepelná čerpadla) a dopravy (přechod ze spalovacích motorů na elektrická vozidla) je proto pro změnu energetického mixu nezbytná. Všimněte si v En-ROADS, jak výrazné dotování obnovitelných zdrojů vede ke snížení teploty o 0,1 stupně Celsia:

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

Když se k tomu přidá politika zvyšování elektrifikace dopravy, teplota se dále sníží a zvýší se poptávka po obnovitelných zdrojích energie:

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

Podobně v jiném případě zdanění ropy nestačí k tomu, aby odradilo od používání tohoto paliva:

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

K tomu je třeba připočítat politiky, které podporují elektrifikaci, což umožňuje, aby věci, které byly závislé na ropě, využívaly jiné zdroje energie.

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

5. Ekonomie měřítek a učení🔗

Náklady na dodávky energie, jako jsou obnovitelné zdroje, klesají s tím, jak se získávají kumulativní zkušenosti prostřednictvím zpětné vazby učení, známé také jako „úspory z rozsahu“. Každé zdvojnásobení kumulativního instalovaného výkonu obnovitelných zdrojů snižuje náklady přibližně o 20 %, čímž vzniká posilující smyčka (tato smyčka je známá jako „poměr pokroku poměr pokroku: Relativní míra snížení nákladů na zdvojnásobení kumulativní produkce technologie. V případě obnovitelných zdrojů energie se za poměr pokroku považuje 20 %, tj. na každé zdvojnásobení výroby se náklady sníží o 20 %. Náklady se snižují s tím, jak rostou dodavatelské řetězce, obchodní modely a výrobní odvětví. Známý také jako efekt učení nebo křivka učení/zkušeností.“). V níže uvedeném grafu vede zvyšování kapacity (1) a instalace (2) nových zdrojů energie ke zvyšování vzdělanosti (3), snižování ceny (4), zvyšování atraktivity obnovitelných zdrojů (5), a tedy k ještě větší kapacitě a instalacím:

Tyto otázky se týkají například:

• „Proč bychom měli mít naději?“
• „Jak si můžeme dovolit přechod na nízkouhlíkové hospodářství?“
• „Nejsou náklady na obnovitelné zdroje energie příliš vysoké?“

Dynamika úspor z rozsahu je dobrou zprávou, pokud jde o obnovitelné zdroje energie. V posledních několika desetiletích cena obnovitelné energie výrazně klesla a instalace obnovitelných zdrojů exponenciálně vzrostla. (Tyto trendy od roku 1990 do roku 2020 si můžete prohlédnout v grafech „Model Comparison - Historical“ v aplikaci En-ROADS).

poměr pokroku poměr pokroku: Relativní míra snížení nákladů na zdvojnásobení kumulativní produkce technologie. V případě obnovitelných zdrojů energie se za poměr pokroku považuje 20 %, tj. na každé zdvojnásobení výroby se náklady sníží o 20 %. Náklady se snižují s tím, jak rostou dodavatelské řetězce, obchodní modely a výrobní odvětví. Známý také jako efekt učení nebo křivka učení/zkušeností. pro obnovitelné zdroje energie je 0,80, což je ve srovnání s ostatními zdroji energie, jako je jaderná energie a uhlí (0,98), poměrně málo. Pamatujte, že poměr pokroku 0,80 znamená, že každé zdvojnásobení kumulativního instalovaného výkonu sníží náklady o 20 %. V případě uhlí každé zdvojnásobení kumulativní instalované kapacity snižuje náklady o pouhá 2 %. Uhlí a další starší zdroje energie již dosáhly významného snížení nákladů díky technologickému pokroku v posledních desetiletích.

To také řeší otázku „Proč je dotování obnovitelných zdrojů užitečné?

Dotace snižují náklady na obnovitelné zdroje, což vede k většímu počtu instalací obnovitelných zdrojů a více kumulativních zkušeností (společenské přijetí, školení montérů a inženýrů, větší dostupnost továren na výrobu dílů atd.). Učební smyčka probíhá rychleji, než by tomu bylo bez dotací. Totéž by nastalo i bez dotací, ale bylo by to pomalejší. Mezitím by se spalovalo více uhlí, ropy a plynu a vypouštěly by se skleníkové plyny.

Pro ilustraci tohoto bodu: Podívejte se na graf „Poptávka primární energie z obnovitelných zdrojů“ ve scénáři, ve kterém jsou obnovitelné zdroje dotovány. Zvyšuje exponenciální růst, který je řízen a udržován výše uvedenou posilující výukovou smyčkou.

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

Chcete-li se dozvědět více, podívejte se na toto video na Economies of Scale.

6. Ekonomické škody způsobené změnou klimatu🔗

Nárůst teploty v důsledku změny klimatu poškozuje ekonomiku a snižuje spotřebu, čímž se mírně snižují některé budoucí negativní dopady změny klimatu. Nárůst globální teploty souvisí se změnami v klimatických vzorcích – jako jsou častější klimatické katastrofy, nižší výnosy plodin v důsledku sucha atd. – které poškozují ekonomiku. To snižuje růst HDP a globální spotřebu energie. Menší spotřeba produkuje méně skleníkových emisí, což má za následek nižší nárůst teploty. Toto je kompenzační nebo vyrovnávací smyčka zpětné vazby:

To se týká otázek jako:

• "Počítá En-ROADS náklady na dopady změny klimatu?"
• "Proč opatření na odstranění uhlíku zvyšují spotřebu energie nebo emise CO₂ z energie?"
• ”Proč opatření v oblasti zemědělských emisí nebo odpadu a úniků zvyšují spotřebu energie?”

Zde jsou klíčové body, které je třeba si o této dynamice zapamatovat:

1. Tuto dynamiku lze vypnout přepínačem „Změna klimatu zpomaluje ekonomický růst“ v části Simulace > Předpoklady > Ekonomika > „Ekonomický dopad změny klimatu“. To má za následek, že ekonomika nadále roste, aniž by byla ovlivněna změnou klimatu, což způsobuje větší znečištění skleníkovými plyny a větší změnu klimatu. Všimněte si, že změna předpokladů v En-ROADS ovlivní pouze aktuální scénář a ekonomický dopad změny klimatu bude i nadále přítomen v základním scénáři. Prohlédněte si tento scénář v En-ROADS a zapněte a vypněte přepínač „Změna klimatu zpomaluje ekonomický růst“.

2. Opatření (např. odstranění uhlíku nebo snížení zemědělských emisí nebo odpadu a úniků), které snižují teplotu, aniž by ovlivnily náklady na energii nebo energetickou účinnost, budou stále způsobovat nárůst spotřeby energie. Snížení teploty způsobené těmito akcemi snižuje některé ekonomické dopady změny klimatu, což vede k vyššímu růstu HDP, a tím k vyšší konečné spotřebě energie a emisím skleníkových plynů.
   
   Všimněte si, že pokud jediné dostupné zdroje energie nevypouštějí CO₂, pak by zvýšení poptávky po energii v důsledku vyššího růstu HDP nemělo vliv na klima.

3. Odhady dopadu změny klimatu na ekonomiku, známé jako „funkce poškození“, se různí. Základem funkce poškození Baseline Scenario je studie Burke et al. 2018. Pokud by si uživatelé chtěli vybrat vyšší nebo nižší cestu pro funkci poškození, mohou si vybrat z funkcí jiných recenzovaných studií nebo vytvořit vlastní. Podrobnosti lze nalézt v tomto FAQ: Proč En-ROADS obsahuje funkci poškození od Burkeho et al. (2018) v základním scénáři?

Chcete-li se dozvědět více, přečtěte si vysvětlení ekonomických dopadů změny klimatu v En-ROADS.

Hnací síly základního scénáře🔗

Chcete-li hlouběji porozumět chování modelu, je důležité pochopit, jaké faktory řídí základní scénář. Další informace naleznete v kapitole Základní scénář En-ROADS.

1. Hnací síly růstu🔗

Výzvou k omezení budoucího oteplování v této simulaci je silný růst globálního GDP GDP: Hrubý domácí produkt. Celková hodnota (v penězích) zboží vyrobeného a služeb poskytnutých v zemi během jednoho roku. (Gross World Product). To je řízeno posuvníky Populace a ekonomický růst. Vyšší výroba a spotřeba zboží a služeb vyžaduje více energie. Zatímco energetická účinnost a změny palivového mixu mohou pomoci snížit energetické emise, jejich úspěch je tlumen růstem HDP. Část tohoto růstu je zpomalena dopady změny klimatu, jako jsou nižší výnosy plodin, intenzivnější přírodní katastrofy, vzestup hladiny moří a ztráta biologické rozmanitosti. Tento dopad na HDP je známý jako „funkce poškození“ a zpomaluje nárůst spotřeby a poptávky po energii. Poptávka po energii a emise CO₂ z energie však v průběhu století stále rostou, což vede mnoho uživatelů k tomu, aby prozkoumávali odlišnou budoucnost populace (například posílením postavení žen v rozvojových zemích, což by mohlo snížit populační růst) a hospodářský růst měřený v HDP na osoba (například hledáním způsobů, jak uspokojit ekonomické potřeby bez zvýšení spotřeby).

To řeší otázky jako:

• „Udělali jsme hodně v oblasti energetické účinnosti a čisté energie – proč se emise dostatečně nesnížily?“

Pro ilustraci tohoto bodu: Viz níže uvedený pohled na grafy Kaya pro scénář s nízkými emisemi se zvýšenou energetickou účinností a přechodem na nízkouhlíkové zdroje energie. I když se energetická náročnost HDP zlepšuje a uhlíková náročnost energie také klesá, celosvětová populace a HDP na osobu nadále rostou.

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

Chcete-li se dozvědět více, podívejte se na toto video o grafech Kaya.

2. Emise jiné než CO₂ ovlivňují teplotu významně🔗

Metan (CH₄), N₂O a F-plyny jsou řízeny posuvníky Zemědělské emise a odpady a úniky. Nastavení těchto posuvníků má velký vliv na teplotu. To znamená významné změny v hospodaření a spotřebě hospodářských zvířat, nakládání s odpady, používání hnojiv a průmyslu. Tyto emise v současnosti tvoří přibližně 26 % celkových emisí skleníkových plynů.

To se týká otázek jako:

• "V energetice jsme toho udělali hodně - proč jsme nevyřešili klimatickou krizi?"

Pro ilustraci tohoto bodu: Podívejte se na grafy „Čisté emise skleníkových plynů podle plynu – plošný graf“ a „Čisté emise skleníkových plynů“ a upravte posuvník Zemědělské emise a Odpad a úniky. Viz scénář níže – výrazné snížení emisí CH₄, N₂O a F-plynů vede k významnému snížení teploty v roce 2100.

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

Systémová dynamika klimatu🔗

1. Dynamika vany – Emise CO₂ musí být stejné nebo nižší než úbytky CO₂, aby se teplota stabilizovala🔗

Metafora vany pomáhá vysvětlit dynamiku rostoucí koncentrace CO₂ v atmosféře. Pokud se do atmosféry dostane více CO₂ (jako voda tekoucí do vany), než se odstraní (jako voda vytékající z vany), bude množství CO₂ v atmosféře (množství vody ve vaně) dále narůstat. Abychom vyrovnali koncentraci CO₂, a tím i teplotu, musíme snížit emise CO₂ na stejné úrovně. Pokud vaše vana přetéká, nejprve zavřete kohoutek.

To se týká otázek jako:

• "Emise jsou stabilizované, tak proč teplota nebo koncentrace CO₂ stále roste?"

Pro ilustraci tohoto bodu: Viz grafy „Emise a odstranění CO₂“ a „Koncentrace CO₂“ ve scénáři, kdy se emise CO₂ stabilizují. Přestože emise CO₂ (dole červeně) klesají, koncentrace CO₂ (vpravo dole modře) stále roste, protože emise jsou větší než pohlcování.

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

Chcete-li se dozvědět více, podívejte se na toto video o vaně s oxidem uhličitým.

Chcete-li se dozvědět více o zásobách, tocích a rámování vany níže, podívejte se na naši vzdělávací sérii Climate Leader.

2. Zpoždění v klimatickém systému🔗

Ve scénáři, kde se koncentrace CO₂ stabilizuje, se globální povrchová teplota po řadu let nadále zvyšuje v důsledku tepelné nerovnováhy mezi oceány a atmosférou (toto je známé jako klimatická setrvačnost). Oceán pohltil většinu tepla zachyceného skleníkovými plyny, ale jen pomalu dosahuje tepelné rovnováhy s atmosférou. Všimněte si, že simulace končí v 2100 v En-ROADS a čas pro stabilizaci teploty po stabilizaci koncentrace CO₂ může být později než 2100.

Zobrazit tento scénář v En-ROADS.

Další dotazy a podporu naleznete na adrese support.climateinteractive.org.