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We Need Clean-Energy Innovation, and Lots of It

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Bill Gates
Co-chair, Bill & Melinda Gates Foundation
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Last month, during a trip to Europe, I mentioned that I plan to invest $1 billion in clean energy technology over the next five years. This will be a fairly big increase over the investments I am already making, and I am doing it because I believe that the next half-decade will bring many breakthroughs that will help solve climate change. As I argued in this 2010 TED talk, we need to be able to power all sectors of the economy with sources that do not emit any carbon dioxide.

But when it comes to preventing the worst effects of climate change, the investments I make will matter much less than the choices that governments make. In Europe I got to talk about these choices with several political leaders, and in this post I want to share the steps that I encouraged them to take.

I think this issue is especially important because, of all the people who will be affected by climate change, those in poor countries will suffer the most. Higher temperatures and less-predictable weather would hurt poor farmers, most of whom live on the edge and can be devastated by a single bad crop. Food supplies could decline. Hunger and malnutrition could rise. It would be a terrible injustice to let climate change undo any of the past half-century’s progress against poverty and disease—and doubly unfair because the people who will be hurt the most are the ones doing the least to cause the problem.

In addition to mitigating climate change, affordable clean energy will help fight poverty. Although the Gates Foundation does not fund energy research (my investments are separate), we see through our work with the poorest how the high price of energy affects them by adding to the cost of transportation, electricity, fertilizer, and many other things they need.

I do see some encouraging progress on climate and energy. Environmental advocates deserve credit for getting climate change so high on the world’s agenda. Many countries are committing to put policies in place that reflect the impact of greenhouse gases. The cost of solar photovoltaic cells has dropped by nearly a factor of ten over the past decade, and batteries that store energy created by intermittent sources like solar and wind are getting more powerful and less expensive. Since 2007 the United States has reduced its greenhouse gas emissions nearly 10 percent. Since 1990 Germany has reduced its energy-sector emissions by more than 20 percent.

World leaders will take another critical step this December at a major meeting in Paris called COP21, where they will discuss plans to reduce global CO2 emissions significantly. COP21 can build a strong foundation for solving the climate crisis—but we will need to go even further.

Scientists generally agree that preventing the worst effects of climate change requires limiting the temperature increase to 2 degrees Celsius, and that doing so requires the biggest emitters to cut emissions 80 percent by 2050 and all countries to essentially eliminate them by the end of the century. Unfortunately, while we can make progress with today’s tools, they cannot get us to an 80 percent reduction, much less 100 percent. To work at scale, current wind and solar technologies need backup energy sources—which means fossil fuels—for windless days, long periods of cloudy weather, and nighttime. They also require much more space; for example, to provide as much power as a coal-fired plant, a wind farm needs more than 10 times as much land.

These are solvable problems. If we create the right environment for innovation, we can accelerate the pace of progress, develop and deploy new solutions, and eventually provide everyone with reliable, affordable energy that is carbon free. We can avoid the worst climate-change scenarios while also lifting people out of poverty, growing food more efficiently, and saving lives by reducing pollution.

To create this future we need to take several steps:

1. Create Incentives for Innovation

One step is to lay the foundation for innovation by drastically increasing government funding for research on clean energy solutions. Right now, the world spends only a few billion dollars a year on researching early-stage ideas for zero-carbon energy. It should be investing two or three times that much.

Why should governments fund basic research? For the same reason that companies tend not to: because it is a public good. The benefits to society are far greater than the amount that the inventor can capture. One of the best examples of this is the creation of the Internet. It has led to innovations that continue to change our lives, but none of the companies who deliver those innovations would ever have built it. Similarly, the government’s research into hydraulic fracturing helped create today’s natural gas boom.

Expanding the government’s support for energy research will lead to another important step: attracting more private investment to the field. As early-stage ideas progress, private capital will pour in to build the companies that will deliver those ideas to market. We need hundreds of companies working on thousands of ideas, including crazy-sounding ones that don’t get enough funding, such as high-altitude wind and solar chemical (using the energy of the sun to make hydrocarbons). No one knows which of these technologies will prove powerful enough and easy to scale, so we should be exploring all of them.

My own personal investments include companies working on new batteries and other storage methods and advances in solar technology. The nuclear design I am investing in would be safer than previous designs and would go a long way toward solving the nuclear waste problem. I spend a lot of time with the CEOs and scientists at all these companies discussing how to build a business around an innovative idea and take a product to market. If government research budgets open up the pipeline of innovation, not only will I expand my investments, but I believe other investors would join me in taking these risks.

Governments need to act quickly, because energy transitions take time. Today, renewables account for less than 5 percent of the world’s energy mix. It took four decades for oil to go from 5 percent of the world’s energy supply to 25 percent. Natural gas took even longer. I believe we can make this transition faster—both because the pace of innovation is accelerating, and because we have never had such an urgent reason to move from one source of energy to another. The sooner we start, the more suffering we can prevent.

2. Develop Markets That Help Get to Zero

Another important step will be to ensure that the energy market accurately reflects the full impact of emitting carbon. Today the market is not factoring in what economists call the negative externalities—the health costs, environmental damage, and so on. If the market takes these into account, renewable energy will be more competitive with fossil fuels, which will attract more innovators to the field. Many countries and states are experimenting with different ways to price carbon. Whatever approach we take, it should create incentives to develop new energy solutions while also giving energy companies enough certainty to plan and execute the transition to zero-carbon sources.

We can also be smarter about how we use subsidies. The IMF estimates that direct subsidies for fossil fuels amount to nearly $500 billion a year worldwide, shielding consumers from their true costs. Some subsidies for deploying renewable energy are also very inefficient, creating big incentives to install solar panels where it’s often not sunny or wind turbines where it’s not windy. We should be looking for ways to reduce these subsidies and invest the savings in the basic R&D that will help solve the problem.

3. Treat Poor Countries Fairly

Unfortunately, even if we could roll out the ideal zero-carbon solution tomorrow, some climate change is inevitable, and it will hit the world’s poor the hardest. The countries that have done the most to cause this problem have a responsibility to not only invest in mitigation, but also help poor countries adapt to a changing climate. For our part, the Gates Foundation is concentrating on one key aspect of adaptation: helping small farmers—who make up the majority of the world’s poor—adjust to hotter, more unpredictable weather by raising agricultural productivity. I will be writing more about this work later this year.

As for next steps, I’m optimistic that the spotlight of the COP meeting in Paris will help motivate governments to step up their research budgets. In my view, innovation is essential to human progress. Some people would say that it is the lens I use to look at every problem, and I have to admit that there is some truth to that. But I believe it is justified by history. In my lifetime innovation has helped eradicate one deadly disease (smallpox) and put us on the brink of a second (polio). We have cut the fraction of children who die every year by a factor of four. Digital technology has revolutionized the way people live. We can create a zero-carbon future too, if we commit to it.

This was originally posted at http://www.gatesnotes.com

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Clean Energy Technologies
Energy
Climate Change
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Written by
Bill Gates

We Need Clean-Energy Innovation, and Lots of It

Segue a tradução

No mês passado, durante uma viagem à Europa, eu mencionei que eu pretendo investir US $ 1 bilhão em tecnologia de energia limpa ao longo dos próximos cinco anos. Este será um bastante grande aumento nos investimentos já estou fazendo, e eu estou fazendo isso porque eu acredito que a próxima meia década vai trazer muitos avanços que ajudarão a resolver a mudança climática. Como argumentei neste TED talk 2010, precisamos ser capazes de alimentar todos os setores da economia com fontes que não emitem qualquer dióxido de carbono.

Mas quando se trata de prevenir os piores efeitos da mudança climática, os investimentos que eu faço importa muito menos do que as escolhas que os governos fazem. Na Europa eu tenho que falar sobre essas opções com vários líderes políticos, e neste post eu quero compartilhar os passos que eu os encorajei a tomar.

Penso que esta questão é especialmente importante porque, de todas as pessoas que serão afetadas pela mudança climática, aqueles em países pobres serão os mais afetados. Temperaturas mais altas e tempo menos previsível iria prejudicar os agricultores pobres, a maioria dos quais vivem na borda e pode ser devastadas por uma única má colheita. Abastecimento de alimentos pode diminuir. A fome ea desnutrição pode subir. Seria uma terrível injustiça de deixar as alterações climáticas desfazer qualquer progresso de meio século do passado contra a pobreza ea doença e duplamente injusto porque as pessoas que serão mais prejudicados pela operação são os únicos a fazer o mínimo para causar o problema.

Além de mitigação das mudanças climáticas, energia limpa a preços acessíveis irá ajudar a combater a pobreza. Embora a Fundação Gates não financia a investigação em energia (os meus investimentos são separados), vemos através do nosso trabalho com os mais pobres como o alto preço da energia afecta-os acrescentando ao custo de transporte, eletricidade, fertilizantes, e muitas outras coisas que eles precisam .

Eu vejo alguns progressos encorajadores em matéria de clima e energia. Defensores do meio ambiente merecem o crédito para começar a mudança climática tão alto na agenda do mundo. Muitos países estão comprometendo-se a implementar políticas que reflectem o impacto dos gases de efeito estufa. O custo das células solares fotovoltaicos caiu quase um fator de dez na última década, e as baterias que armazenam energia criado por fontes intermitentes, como a solar ea eólica estão ficando mais poderoso e menos dispendioso. Desde 2007, os Estados Unidos reduziram suas emissões de gases com efeito de estufa quase 10 por cento. Desde 1990, a Alemanha reduziu suas emissões do setor de energia em mais de 20 por cento.

Os líderes mundiais vão dar mais um passo crítico em dezembro em uma grande reunião em Paris chamada COP21, onde discutirão planos para reduzir significativamente as emissões globais de CO2. COP21 pode construir uma base sólida para a solução do clima crise, mas teremos de ir ainda mais longe.

Os cientistas em geral concordam que evitar que os piores efeitos da mudança do clima requer a limitação do aumento da temperatura a 2 graus Celsius, e que isso requer os maiores emissores de reduzir as emissões de 80 por cento em 2050 e todos os países para eliminá-los, essencialmente, até o final do século. Infelizmente, enquanto nós podemos fazer progressos com ferramentas de hoje, eles não podem nos levar a uma redução de 80 por cento, muito menos 100 por cento. Para trabalhar em escala, vento atual e tecnologias solares precisam de fontes de energia de backup-que significa combustíveis fósseis para dias sem vento, longos períodos de tempo nublado e noite. Eles também exigem muito mais espaço; por exemplo, para fornecer tanto poder quanto uma usina termelétrica a carvão, um parque eólico precisa de mais do que 10 vezes mais terra.

Estes são problemas solucionáveis. Se criar o ambiente certo para a inovação, podemos acelerar o ritmo do progresso, desenvolver e implantar novas soluções e, eventualmente, proporcionar a todos com energia confiável, acessível, que é livre de carbono. Podemos evitar os piores cenários de mudanças climáticas ao mesmo tempo, tirar as pessoas da pobreza, o cultivo de alimentos de forma mais eficiente, e salvar vidas, reduzindo a poluição.

Para criar esse futuro é preciso tomar várias medidas:

1. Criar incentivos para a inovação

Um passo é estabelecer as bases para a inovação, aumentando drasticamente o financiamento do governo para a investigação sobre soluções de energia limpa. Agora, o mundo gasta apenas alguns bilhões de dólares por ano em pesquisa ideias em início de carreira para a energia sem carbono. Deve-se investir dois ou três vezes mais.

Por que os governos devem financiar a pesquisa básica? Pela mesma razão que as empresas não tendem: porque é um bem público. Os benefícios para a sociedade são muito maiores do que a quantidade que o inventor pode capturar. Um dos melhores exemplos disso é a criação da Internet. Ele levou a inovações que continuam a mudar as nossas vidas, mas nenhuma das empresas que oferecem essas inovações jamais teria construiu. Da mesma forma, a pesquisa do governo em fraturamento hidráulico ajudou a criar o actual boom de gás natural.

Expandindo o apoio do governo para pesquisa de energia levará a outro passo importante: atrair mais investimentos privados para o campo. Como idéias em início de carreira progredir, o capital privado vai derramar em construir as empresas que irão fornecer essas idéias para o mercado. Precisamos de centenas de empresas que trabalham em milhares de idéias, incluindo os loucos sonoridade que não recebem financiamento suficiente, como de alta altitude vento e química solar (usando a energia do sol para fazer hidrocarbonetos). Ninguém sabe qual dessas tecnologias vai provar suficientemente poderosa e fácil de escala, de modo que devemos explorar todas elas.

Meus próprios investimentos pessoais incluem as empresas que trabalham em novas baterias e outros métodos de armazenamento e os avanços na tecnologia solar. O projeto nuclear estou investindo em seria mais seguro do que os anteriores e que percorrer um longo caminho para resolver o problema dos resíduos nucleares. Eu passo muito tempo com os CEOs e cientistas em todas essas empresas discutindo como construir um negócio em torno de uma idéia inovadora e levar um produto ao mercado. Se os orçamentos de pesquisa do governo abrir o pipeline de inovação, não só vou expandir meus investimentos, mas acredito que outros investidores iria se juntar a mim em assumir esses riscos.

Os governos precisam agir rapidamente, porque transições de energia levar tempo. Hoje, as energias renováveis ​​representam menos de 5 por cento do mix de energia do mundo. Levou quatro décadas para o óleo para ir de 5 por cento do fornecimento de energia do mundo para 25 por cento. O gás natural levou ainda mais. Acredito que podemos fazer esta transição mais rápida, tanto porque o ritmo da inovação está acelerando, e porque nunca tivemos uma razão tão urgente para passar de uma fonte de energia para outra. Quanto mais cedo começarmos, mais sofrimento podemos evitar.

2. Desenvolver mercados que ajudar a obter a Zero

Outro passo importante será o de garantir que o mercado de energia reflete com precisão o impacto total da emissão de carbono. Hoje, o mercado não é factoring em que os economistas chamam as externalidades negativas-os custos com a saúde, danos ambientais, e assim por diante. Se o mercado leva isso em conta, a energia renovável será mais competitivo com os combustíveis fósseis, o que irá atrair mais inovadores para o campo. Muitos países e estados estão a experimentar diferentes formas de carbono preço. Independentemente da abordagem que tomamos, ele deve criar incentivos para desenvolver novas soluções de energia ao mesmo tempo dando as empresas de energia a segurança suficiente para planejar e executar a transição para fontes de carbono nulas.

Nós também podemos ser mais inteligentes sobre como usamos subsídios. O FMI estima que os subsídios diretos para a quantidade de combustíveis fósseis para quase US $ 500 bilhões por ano em todo o mundo, protegendo os consumidores de seus verdadeiros custos. Alguns subsídios para a implantação de energias renováveis ​​também são muito ineficientes, criando grandes incentivos para instalar painéis solares, onde muitas vezes não é turbinas de vento de sol ou onde não está ventando. Deveríamos estar procurando maneiras de reduzir esses subsídios e investir as poupanças no R & D de base que vai ajudar a resolver o problema.

3. Países Pobres Tratar Fairly

Infelizmente, mesmo se pudéssemos implantar a solução zero-carbon ideal amanhã, alguma mudança climática é inevitável, e ele vai bater pobres do mundo o mais difícil. Os países que mais fizeram para causar este problema têm a responsabilidade de não só investir em mitigação, mas também ajudar os países pobres a se adaptarem à mudança climática. De nossa parte, a Fundação Gates está se concentrando em um aspecto-chave de adaptação: ajudar os pequenos agricultores-que compõem a maioria dos pobres do mundo-se ajustar a um clima mais quente, mais imprevisível pelo aumento da produtividade agrícola mundial. Eu estarei escrevendo mais sobre este trabalho ainda este ano.

Quanto aos próximos passos, estou otimista de que as atenções da reunião COP, em Paris, vai ajudar a motivar os governos a intensificarem os seus orçamentos de investigação. Na minha visão, a inovação é essencial ao progresso humano. Algumas pessoas diriam que é a lente que eu uso para olhar para cada problema, e eu tenho que admitir que há alguma verdade nisso. Mas eu acredito que é justificado pela história. Na minha vida inovação ajudou a erradicar uma doença mortal (varíola) e colocar-nos à beira de um segundo (poliomielite). Reduzimos a fração de crianças que morrem todos os anos por um fator de quatro. A tecnologia digital revolucionou a forma como as pessoas vivem. Podemos criar um futuro sem carbono também, se comprometer com ele.

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