En-ROADS 다이나믹스🔗
En-ROADS를 사용할 때 슬라이더 조정으로 인해 기준 시나리오에서 벗어나는 시기와 정도에 주의하십시오. En-ROADS가 시뮬레이션하는 기후 및 에너지 시스템의 역학에 대한 생각을 밝히기 위해 이러한 일이 발생한 이유를 청중에게 생각해 보도록 요청하십시오.
En-ROADS의 대부분의 역학은 다음 설명으로 답할 수 있습니다.
경쟁하는 에너지 공급과 수요 간의 복잡한 상호작용🔗
1. 지연 및 자본 회전율🔗
새로운 에너지원(예: 재생 에너지 및 새로운 무탄소 에너지원)이 전 세계적으로 석탄, 석유, 가스와 경쟁할 수 있을 만큼 규모를 키우려면 수십 년(몇 년이 아님)이 걸립니다. 이러한 지연의 주요 원인 중 하나는 오래된 인프라가 폐기되거나 증가된 에너지 수요를 충족해야 할 때만 새로운 에너지 인프라가 구축된다는 것입니다.
석탄 화력 발전소나 정유소 같은 인프라는 30년 이상 사용할 수 있기 때문에 매년 전 세계 에너지 인프라 중 약 6%만이 변경됩니다. 따라서 새로운 무탄소 에너지원이 새로운 에너지 자본의 시장 점유율의 대부분을 차지할 수 있지만 기존 자본이 전환되어 폐기되는 데는 수년이 걸릴 것입니다. 기후는 석탄, 석유, 가스가 폐기될 때만 도움이 되며, 다른 개입이 없을 경우 그 양은 상대적으로 적습니다(연간 약 3%).
다음과 같은 질문을 다룹니다.
- “왜 재생 에너지, 원자력, 새로운 무탄소 에너지원에 보조금을 지급하는 것이 더 많은 온난화를 방지하는 데 도움이 되지 않나요?”
이러한 역동성은 에너지 효율성이나 전기화 증가와도 관련이 있습니다. 그러나 자동차, 건물, 산업 등 에너지를 사용하는 자본은 평균 수명이 훨씬 짧습니다(10~15년). 예를 들어, 전기차 판매를 즉시 홍보할 수는 있지만, 오래된 연료 기반 자동차를 모두 도로에서 없애는 데 시간이 걸리기 때문에 모든 전기 자동차의 평균 판매량이 같은 수준으로 올라가는 데 수십 년이 걸립니다.
이 점을 설명하려면: 운송 전기화 슬라이더를 이동하여 적극 권장하십시오. "운송업체별 기존 운송 %" 그래프(오른쪽 그래프의 노란색 선 참조)를 살펴보면 전기 운송량이 증가하더라도 전체 운송량의 50% 이상에 도달하기까지 수십 년이 걸린다는 것을 알 수 있습니다. 매출이 보조금의 영향을 더 즉각적으로 반영하기 때문에 훨씬 빠르게 증가하는 "운송업체별 운송 매출 %" 그래프(왼쪽 그래프의 노란색 선 참조)와 비교해 보세요.
이 역학의 의미: 단순히 화석 연료에 대한 대안을 장려하는 정책은 이산화탄소 배출을 줄이는 데 수십 년이 걸립니다. 기존 인프라를 폐기하는 데는 오랜 시간이 걸립니다.
자세한 내용은 자본금 회전율에 대한 동영상을 시청하세요.
2. 가격과 수요 효과🔗
에너지 가격이 상승하면 에너지 수요는 감소하고, 가격이 하락하면 수요는 증가합니다. 사람과 기업은 에너지를 절약하기 위한 조치(예: 사용하지 않을 때 조명 끄기)를 취하거나 에너지 가격이 높을 때 에너지 효율에 투자(예: 에너지 효율적인 가전제품 구매 또는 건물 단열)할 가능성이 더 높습니다. 에너지 부담이 높은 사람들(소득의 상당 부분이 에너지 비용으로 지출됨)이 저렴한 에너지 및 에너지 효율성 개선에 접근할 수 있도록 정책을 설계해야 합니다.
예를 들어, 높은 탄소가격이 설정되면 에너지 가격이 상승하기 때문에 에너지 수요가 감소합니다. 에너지원의 총 최종 소비량이 감소하는 반면 소비자에 대한 평균 에너지 가격은 증가한다는 점을 관찰하십시오.
반대로, 재생에너지나 새로운 무탄소 에너지원과 같은 에너지 유형에 대한 보조금이 지원되거나 비용 개선의 획기적인 진전이 있을 때 가격이 하락하면 에너지 수요가 증가합니다. 에너지 가격이 낮을 때 사람과 기업은 에너지를 보존하거나 에너지 효율성에 투자하기 위한 조치를 취할 가능성이 적습니다.
가격-수요 되먹임 고리가 재생 에너지나 기타 탄소 제로 에너지원에 대한 보조금 지급의 긍정적인 효과를 약화시키는 이유는 무엇입니까?
가격-수요 되먹임 고리는 재생 에너지 및 기타 탄소 제로 형태의 에너지에 대한 보조금이 예상보다 CO2 배출량을 줄이는 데 덜 효과적인 이유 중 하나입니다.
이 역학에 대해 기억해야 할 핵심 사항은 다음과 같습니다.
- 재생에너지 또는 기타 저탄소 또는 무탄소 형태의 에너지는 석탄, 석유, 가스를 대체하여 해당 에너지원이 온실가스 배출을 방지할 때만 기후에 도움이 됩니다.
- 재생 에너지나 원자력 에너지에 보조금을 지급하거나 매우 저렴한 새로운 무탄소 에너지원에 획기적인 발전을 추가하면 전체 에너지 비용이 낮아지고 수요가 늘어납니다.
- 이러한 에너지 수요 증가는 다음 두 가지 이유로 재생 에너지/원자력/새로운 무탄소 에너지의 긍정적인 효과를 약화시킵니다.
- 증가된 에너지 수요는 대부분 저탄소 에너지로 충족되지만 결과적으로 화석 연료를 대체할 수 있는 저탄소 에너지는 줄어듭니다.
- 증가된 수요 중 일부는 온실가스를 배출하는 화석 연료로 충족될 수 있습니다.
이용 가능한 유일한 에너지원이 CO2를 배출하지 않는다면, 에너지 수요의 증가는 기후에 영향을 미치지 않을 것입니다. 그러나 대부분의 시나리오에서는 저탄소 에너지원을 장려하는 것 외에도 석탄, 석유, 가스 연소를 억제하는 것이 중요합니다.
자세한 내용은 가격-수요 되먹임 고리에서 이 비디오를 시청하십시오.
3. 에너지원 간의 경쟁: “군집화”와 “풍선 쥐어짜기”🔗
많은 사람들은 세계가 원자력, 풍력, 태양광과 같은 여러 가지 장기 무탄소 에너지원을 장려한다면 탄소 완화에 대한 기여가 더해질 것이라고 가정합니다. 대신 그들은 실제로 경쟁합니다. 하나는 더 많이, 다른 하나는 적게.
다음과 같은 질문을 다룹니다.
- "이 재생에너지가 지배적인 시나리오에서 새로운 무탄소 에너지 공급의 돌파구를 마련하는 것이 왜 도움이 되지 않았나요?"
이 점을 설명하려면: 아래 세 가지 시나리오의 "전 세계 1차 에너지원" 그래프를 참조하세요. 첫 번째 그래프에서는 재생 에너지에만 보조금을 지급합니다. 두 번째로는 새로운 무탄소 에너지 공급에 획기적인 발전이 있습니다. 세 번째 그래프에서는 재생 에너지 보조금 증가와 새로운 탄소 제로 혁신을 모두 볼 수 있습니다. 팁: 2100년의 기온을 소수점 이하 두 자리까지 보려면 마우스로 기온 위에 마우스를 올리세요.
다음 시나리오에서는 높은 재생에너지 보조금으로 인해 기준선보다 온도가 0.11°C(0.18°F) 감소합니다.
New Zero-Carbon의 엄청난 혁신은 자체적으로 0.10°C(0.17°F) 감소를 가져옵니다.
결합하면 총 0.21°C(0.35°F) 감소를 보는 대신 시장 점유율을 놓고 서로 경쟁하는 에너지 공급으로 인해 기준선에서 온도가 0.18°C(0.31°F)만 감소합니다.
자세한 내용은 "Crowding Out and Squeezing the Balloon" 동영상을 시청하세요
4. 보완 정책: 전기화🔗
재생에너지, 원자력, 탄소제로 신에너지는 En-ROADS에서 전기의 형태로 에너지를 생산합니다. 이러한 청정 에너지원을 사용하려면 건물, 산업, 교통수단에서 전기를 사용할 수 있어야 합니다. 따라서 건물과 산업의 전기화(예: 전기 히트펌프로 전환)와 운송(내연기관에서 전기 자동차로 전환)은 에너지 혼합을 변화시키는 데 필수적입니다. En-ROADS에서 재생 에너지에 대한 상당한 보조금이 온도를 섭씨 0.1도 낮추는 데 어떻게 도움이 되는지 확인하세요.
그런 다음 운송 전기화를 늘리는 정책을 추가하면 기온이 더욱 낮아지고 재생 에너지에 대한 수요가 늘어납니다.
마찬가지로, 다른 시나리오에서는 석유에 세금을 부과하는 것만으로는 이 연료의 사용을 억제하기에 충분하지 않습니다.
또한 석유에 의존하던 사물이 다른 에너지원을 사용할 수 있도록 하는 전기화를 장려하는 정책도 추가해야 합니다.
5. 규모의 경제와 학습🔗
"규모의 경제"라고도 알려진 학습 되먹임 고리를 통해 누적 경험을 얻으면 재생에너지와 같은 에너지 공급 비용이 감소합니다. 재생에너지의 누적 설치 용량이 두 배가 될 때마다 비용이 약 20% 감소하여 강화 루프가 생성됩니다(이를 "진행 비율 진행률: 기술 누적 생산량이 2배가 될 때 발생하는 비용 절감의 상대적인 양입니다. 재생에너지의 경우 진행률은 20%로, 즉 생산량이 두 배로 늘어날 때마다 비용이 20%씩 감소하는 것으로 간주됩니다. 공급망, 비즈니스 모델, 생산 산업이 성장함에 따라 비용은 낮아집니다. 학습 효과 또는 학습/경험 곡선이라고도 합니다."이라고 함). 아래 그래픽에서 새로운 에너지원의 용량(1)과 설치(2)를 늘리면 학습 증가(3), 가격 감소(4), 재생 에너지의 매력 증가(5)로 인해 용량과 설치가 더욱 커집니다.
다음과 같은 질문을 다룹니다.
- “우리는 왜 희망을 가져야 합니까?”
- “저탄소 경제로의 전환을 어떻게 감당할 수 있을까?”
- “재생에너지 비용이 엄청나지 않나요?”
규모의 경제 역학은 재생 에너지와 관련하여 좋은 소식입니다. 지난 수십 년 동안 재생에너지 가격은 크게 떨어졌고 재생에너지 설치는 기하급수적으로 증가했습니다. (En-ROADS의 "모델 비교 - 과거" 그래프에서 1990년부터 2020년까지의 이러한 추세를 볼 수 있습니다.).
신재생에너지의 진행률 진행률: 기술 누적 생산량이 2배가 될 때 발생하는 비용 절감의 상대적인 양입니다. 재생에너지의 경우 진행률은 20%로, 즉 생산량이 두 배로 늘어날 때마다 비용이 20%씩 감소하는 것으로 간주됩니다. 공급망, 비즈니스 모델, 생산 산업이 성장함에 따라 비용은 낮아집니다. 학습 효과 또는 학습/경험 곡선이라고도 합니다.은 0.80으로 원자력, 석탄 등 다른 에너지원(0.98)에 비해 상당히 낮은 수준이다. 진행률이 0.80이면 누적 설치 용량이 두 배로 늘어날 때마다 비용이 20% 감소한다는 의미입니다. 석탄의 경우 누적 설치 용량이 두 배로 늘어날 때마다 비용은 단 2%만 낮아집니다. 석탄 및 기타 오래된 에너지원은 지난 수십 년 동안의 기술 발전으로 인해 이미 상당한 비용 절감을 달성했습니다.
이는 또한 "재생에너지 보조금이 왜 도움이 되는가?"라는 질문을 다룹니다.
보조금은 재생에너지 비용을 줄여 재생에너지 설치를 늘리고 경험의 축적(사회적 수용, 설치자 및 엔지니어 교육, 부품 제조를 위한 공장 가용성 향상 등)을 유도합니다. 학습 루프는 보조금이 없을 때보다 더 빠르게 순환됩니다. 보조금 없이도 같은 일이 발생하지만 속도는 더 느려질 것입니다. 그 동안 더 많은 석탄, 석유, 가스가 연소되어 온실가스를 배출하게 됩니다.
이 점을 설명하려면: 재생 에너지에 추가 보조금이 지급되는 시나리오의 "재생 에너지 1차 에너지 수요" 그래프를 살펴보세요. 이는 위에 표시된 강화 학습 루프 수치에 의해 주도되고 유지되는 기하급수적인 성장을 증가시킵니다.
자세히 알아보려면 규모의 경제에 관한 동영상을 시청하세요.
6. 기후변화로 인한 경제적 피해🔗
기후 변화로 인한 기온 상승은 경제에 피해를 주고 소비를 감소시켜 향후 기후 변화로 인한 부정적인 영향을 일부 줄여줍니다. 지구 온도의 상승은 더 빈번해지는 기후 재해, 가뭄으로 인한 작물 수확량 감소 등 기후 패턴의 변화와 관련되어 경제에 피해를 줍니다. 이는 GDP 성장과 글로벌 에너지 소비를 감소시킵니다. 소비가 적으면 온실가스 배출이 줄어들어 온도 상승이 낮아집니다. 이는 보상 또는 균형 되먹임 고리입니다.
다음과 같은 질문을 다룹니다.
- “En-ROADS는 기후 변화 영향으로 인한 비용을 설명합니까?”
- “탄소 제거 조치가 에너지 소비 또는 에너지에서 CO2 배출을 증가시키는 이유는 무엇입니까?”
- “왜 농업 배출물이나 폐기물 및 누출에 대한 조치가 에너지 소비를 증가시키는가?”
이 역학에 대해 기억해야 할 핵심 사항은 다음과 같습니다.
이 역학은 시뮬레이션 > 가정 > 경제 > "기후 변화의 경제적 영향"에서 "기후 변화로 인해 경제 성장이 둔화됩니다" 스위치를 사용하여 끌 수 있습니다. 이로 인해 경제는 기후변화에 영향을 받지 않고 계속해서 성장하게 되어 온실가스 오염이 늘어나고 기후변화도 더 많이 발생하게 됩니다. En-ROADS의 가정 변경은 현재 시나리오에만 영향을 미치며 기후 변화의 경제적 영향은 기준 시나리오에 계속 존재합니다. 이 시나리오를 En-ROADS에서 확인하고 “기후 변화로 인해 경제 성장이 둔화됩니다” 스위치를 켜고 끕니다.
에너지 비용이나 에너지 효율성에 영향을 주지 않고 온도를 낮추는 조치(예: 탄소 제거, 농업 배출물 또는 폐기물 및 누출 감소)는 여전히 에너지 소비를 증가시킵니다. 이러한 조치로 인한 기온 감소는 기후 변화의 경제적 영향을 일부 감소시켜 GDP 성장을 높이고 에너지 소비와 온실가스 배출을 증가시킵니다.
사용 가능한 유일한 에너지원이 CO2를 배출하지 않는다면 높은 GDP 성장으로 인한 에너지 수요 증가는 기후에 영향을 미치지 않을 것입니다.“피해함수”로 알려진 기후변화가 경제에 미치는 영향에 대한 추정치는 다양합니다. 기준 시나리오 손상 함수의 기초는 Burke et al.의 연구입니다. 2018. 사용자가 손상 기능에 대해 더 높거나 낮은 경로를 선택하려는 경우 다른 동료 검토 연구의 기능 중에서 선택하거나 직접 만들 수 있습니다. 자세한 내용은 FAQ에서 확인할 수 있습니다. En-ROADS에 Burke et al.의 손상 기능이 포함된 이유는 무엇입니까? (2018) 기준 시나리오에서?
자세한 내용은 En-ROADS에서 기후 변화의 경제적 영향에 대한 설명을 읽어보세요.
기준 시나리오의 동인🔗
모델의 동작을 더 깊이 이해하려면 기준 시나리오를 구동하는 요소를 이해하는 것이 중요합니다. En-ROADS 기준 시나리오 장에서 자세히 알아보세요.
1. 성장의 원동력🔗
이 시뮬레이션에서 미래 온난화를 제한하기 위한 과제는 전 세계 GDP GDP: 국내 총생산. 1년 동안 한 국가에서 생산된 상품과 제공된 서비스의 총 가치(돈)입니다.(세계 총생산)의 강력한 성장입니다. 이는 인구 및 경제 성장 슬라이더에 의해 주도됩니다. 상품과 서비스를 더 많이 생산하고 소비하려면 더 많은 에너지가 필요합니다. 에너지 효율성과 연료 혼합의 변화는 에너지 배출을 줄이는 데 도움이 될 수 있지만, GDP 성장으로 인해 이러한 성공은 약화됩니다. 이러한 성장의 일부는 작물 수확량 감소, 자연 재해 심화, 해수면 상승 및 생물 다양성 손실과 같은 기후 변화 영향으로 인해 둔화됩니다. GDP에 대한 이러한 영향은 "손상 함수"로 알려져 있으며 소비 및 에너지 수요 증가를 둔화시킵니다. 그러나 에너지 수요와 에너지로 인한 CO2 배출량은 세기 전반에 걸쳐 계속 증가하고 있으며 이로 인해 많은 사용자는 인구(예: 개발도상국의 여성에게 권한을 부여하여 인구 증가를 낮출 수 있음)와 1인당 GDP로 측정되는 경제 성장(예: 소비를 늘리지 않고 경제적 요구를 충족할 수 있는 방법을 찾음)에 대한 다양한 미래를 모색하게 됩니다.
이는 다음과 같은 질문을 다룹니다.
- “우리는 에너지 효율성과 청정 에너지 분야에서 많은 일을 해왔는데 왜 배출량을 충분히 줄이지 못했나요?”
이 점을 설명하려면: 에너지 효율성이 향상되고 저탄소 에너지원으로 전환되는 저배출 시나리오에 대한 아래 Kaya 그래프 보기를 참조하세요. GDP의 에너지 집약도가 향상되고 에너지의 탄소 집약도도 감소하더라도 세계 인구와 1인당 GDP는 계속 증가합니다.
2. 비CO2 배출은 온도에 큰 영향을 미칩니다🔗
메탄(CH4), N2O 및 F-가스는 농업 배출 및 폐기물 및 누출 슬라이더로 제어됩니다. 이 슬라이더를 조정하면 온도에 큰 영향을 미칩니다. 이는 가축 관리 및 소비, 폐기물 관리, 비료 사용 및 산업에 중대한 변화가 있음을 의미합니다. 이러한 배출은 현재 전체 온실가스 배출의 약 26%를 차지합니다.
다음과 같은 질문을 다룹니다.
- “우리는 에너지 분야에서 많은 일을 해왔는데 왜 기후 위기를 해결하지 못했나요?”
이 점을 설명하려면: “가스별 온실가스 순배출량—영역” 및 “온실가스 순 배출량” 그래프를 확인하고 농업 배출량 슬라이더와 폐기물 및 누출 슬라이더를 조정하세요. 아래 시나리오를 참조하십시오. CH4, N2O 및 F-가스 배출을 크게 줄이면 2100년 기온이 크게 감소합니다.
기후의 시스템 역학🔗
1. 욕조 역학 - 온도를 안정화하려면 CO2 배출량이 CO2 제거량과 같거나 낮아야 합니다🔗
욕조의 비유는 대기 중 CO2 농도 상승의 역학을 설명하는 데 도움이 됩니다. 제거되는 CO2(욕조에서 배수되는 물)보다 더 많은 CO2가 대기로 유입되면(욕조에 물이 흐르는 경우) 대기 중 CO2의 양(욕조에 있는 물의 양)은 계속해서 증가합니다. CO2 농도를 평준화하여 온도를 낮추려면 CO2 배출량을 동일한 제거 수준으로 낮춰야 합니다. 욕조에 물이 넘치면 먼저 수도꼭지를 잠그세요.
다음과 같은 질문을 다룹니다.
- “배출은 안정화됐는데 왜 온도나 CO2 농도는 계속 오르나요?”
이 점을 설명하려면: CO2 배출이 안정화되는 시나리오에서 "CO2 배출 및 제거" 및 "CO2 농도" 그래프를 참조하세요. CO2 배출량(아래 빨간색)이 감소하고 있음에도 불구하고 CO2 농도(아래 오른쪽 파란색)는 배출량이 제거량보다 많기 때문에 계속 증가합니다.
자세한 내용은 이산화탄소 욕조에 대한 동영상을 시청하세요.
아래의 재고, 흐름 및 욕조 프레임에 대해 더 자세히 이해하려면 Climate Leader 학습 시리즈를 확인하세요.
2. 기후 시스템의 지연🔗
CO2 농도가 안정화되는 시나리오에서는 해양과 대기 사이의 열 불균형으로 인해 지구 표면 온도가 수년 동안 계속 증가합니다(이를 기후 관성이라고 함). 바다는 온실가스에 의해 갇힌 대부분의 열을 흡수했지만 대기와 열평형에 도달하는 데 시간이 오래 걸립니다. En-ROADS에서는 시뮬레이션이 2100년에 종료되며, CO2 농도가 안정화된 후 온도가 안정화되는 시간은 2100년보다 늦을 수 있습니다.
추가 문의 및 지원을 원하시면 support.climateinteractive.org를 방문하세요.