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Il basso costo di un’economia a carbonio zero, di Adair Turner (da Project Syndicate, 24 aprile 2018)

 

Apr 24, 2018

The low costs of a zero-carbon economy

ADAIR TURNER

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LONDON – When you buy your next automobile, would you pay $100 extra to ensure that the steel in it was made without producing carbon dioxide emissions?

My guess is that most readers will say yes. Most people in most countries, including the United States, accept the overwhelming scientific evidence that human-induced greenhouse-gas emissions are causing potentially harmful climate change. Most people with decent incomes are willing to pay some price to achieve the zero-carbon economy needed to reduce the risks posed by climate change. And there is growing evidence that the total costs of that transition will be far less than the 1-2% of GDP suggested by Nicholas Stern in his seminal 2006 report The Economics of Climate Change. But, despite low costs, change will not happen fast enough without forceful new policies.

Renewable electricity costs have fallen faster than all but the most extreme optimists believed possible only a few years ago. In favorable sunny locations, such as northern Chile, electricity auctions are being won by solar power at prices that have plummeted 90% in ten years. Even in less sunny Germany, reductions of 80% have been achieved. Wind costs have fallen some 70%, and battery costs around 80%, since 2010.

As the Energy Transition Commission set out in its April 2017 report Better Energy-Greater Prosperity, power systems that are 85-90% dependent on intermittent renewables will be able by the 2030s to produce power at an all-in cost – including storage and any flexible back-up required – below that of fossil fuels. For power supply, Stern’s estimate that the cost of going green will be very small has proved too pessimistic – the cost will actually be negative.

These dramatic cost reductions did not happen in a vacuum. They are the result of deliberate and initially expensive public policy. Public expenditures over several decades supported basic research into photovoltaic technology, and large subsidies for initial deployment, particularly in Germany, enabled the solar industry to reach sufficient size for learning-curve and economy-of-scale effects to kick in.

Contrary to simplistic economic models, the pace of innovation and cost reduction is not an exogenous given; it is strongly determined by governments’ long-term objectives. On the cost curves economists use to rank carbon-reduction technologies, solar PV was, a mere ten years ago, one of the most expensive options. On the latest cost curves, however, it shows up as one of the cheapest. Strong policy support drove it there.

At the higher end of most published cost curves, we now find actions to decarbonize economic sectors where electrification seems impossible, difficult, or expensive. Emissions from the chemical reaction of cement production would remain even if the heat input were electrified: and installing carbon capture and storage (CCS) will add significant additional cost. Battery-powered flight may be possible over short distances, but for many decades – and perhaps forever – international aviation will require the energy density of a liquid hydrocarbon, and delivering that density with biofuels or by synthesizing hydrogen and air-captured CO2 will probably always be more expensive than deriving it from oil.

Likewise, steel production can be decarbonized by applying CCS or using hydrogen produced by electrolysis as the reduction agent, rather than coking coal. But unless low-carbon electricity costs fall much further, the hydrogen route will remain more expensive than today’s technology. And, by definition, adding CCS at the back of the process adds cost.

But not that much more cost. Estimates suggest that with already achievable renewable electricity costs, steel produced via hydrogen-based direct reduction might cost an additional $100 per ton – in turn adding $100 to the cost of a one-ton car. And these costs could fall significantly if, as is likely, hydrogen emerges as a major route to decarbonization across many sectors – including aviation (via synfuels), shipping (by using ammonia derived from green hydrogen instead of heavy fuel oil), and long-distance trucking (where hydrogen fuel cells may play a significant role).

Large-scale development of a hydrogen economy could drive the cost of electrolyzers onto a downward path similar to that observed with solar panels and batteries. And the cost of CCS could also fall significantly if government policies supported large-scale deployment.

The challenge is to replicate the stunning success we have seen in renewable power and batteries in the “harder to abate” sectors such as trucking, shipping and aviation, steel, cement, and chemicals. That will require a mix of carbon pricing, regulation, and government support for research and initial deployment.

Some of the policies require international coordination, but some could be pursued by countries acting alone. A requirement that all cars sold in either Europe or China had to meet a certified “green steel” standard, with the share of steel sourced from zero-carbon production increasing gradually toward 100% over the next few decades, would provide a strong stimulus toward steel decarbonization. If several major countries could agree on such a standard, or on the imposition of a significant carbon price, progress would occur even faster.

The technologies to decarbonize even the harder-to-abate sectors are now available, and the estimated costs are not daunting. If strong policies were introduced, the technological innovations and learning-curve effects unleashed would probably, as with renewable energy, prove the initial cost estimates to be pessimistic. If you are willing to pay $100 extra for your green car today, within a few decades the cost will probably be lower, but only if public policy forces the pace.

 

Il basso costo di un’economia a carbonio zero,

di Adair Turner

LONDRA – Quando acquisterete la nostra prossima automobile, paghereste 100 dollari in più per garantirvi che l’acciaio sia stato realizzato senza produrre emissioni di anidride carbonica?

Ho l’impressione che la maggioranza dei lettori risponderebbero affermativamente. La maggioranza delle persone nella maggioranza dei paesi, inclusi gli Stati Uniti, accettano le schiaccianti prove scientifiche per le quali le emissioni provocate dall’umanità di gas serra sono la causa di un cambiamento climatico potenzialmente dannoso. La maggioranza delle persone con redditi decenti sono disponibili a pagare un qualche prezzo per ottenere un’economia a carbonio zero, necessaria per ridurre i rischi costituiti dal cambiamento climatico. E ci sono prove crescenti che i costi complessivi di quella transizione saranno assai inferiori dell’1-2% del PIL indicato da Nicholas Stern nel fondamentale rapporto del 2006 dal titolo L’economia del cambiamento climatico. Ma, nonostante i bassi costi, il cambiamento non avverrà abbastanza rapidamente senza nuove energiche politiche.

I costi dell’elettricità rinnovabile sono scesi più rapidamente di quello che gli ottimisti più radicali pensavano soltanto pochi anni orsono. In localizzazioni favorevoli dal punto di vista solare, come il Cile settentrionale, le gare per gli impianti dell’elettricità sono state vinte da tecnologie solari con prezzi che, in dieci anni, sono crollati del 90%. Sono state realizzate riduzioni dell’80% persino nella meno soleggiata Germania. A partire dal 2010, i costi dell’eolico sono scesi circa del 70% e quelli delle batterie di circa l’80%.

Come ha illustrato la Commissione per la Transizione Energetica nel suo rapporto dell’aprile 2017 (Migliore energia – Più grande prosperità), i sistemi elettrici che sono dipendenti per l’85-90% da fonti rinnovabili intermittenti, nel 2030 saranno capaci di produrre elettricità ad un costo onnicomprensivo – incluso l’immagazzinamento e tutte le riserve di emergenza – inferiore a quello dei combustibili fossili. Per l’offerta di elettricità, la stima di Stern che il costo per diventare verdi sarà molto modesto si è dimostrata troppo pessimistica – in effetti il costo sarà negativo.

Queste spettacolari riduzioni dei costi non avvengono per caso. Sono il risultato di una deliberata e, agli inizi, costosa politica pubblica. Per vari decenni, la spesa pubblica ha sostenuto la ricerca di base nella tecnologia votovoltaica, ed ampi sussidi per la mobilitazione iniziale, particolarmente in Germania, hanno consentito all’industria del solare di raggiungere una dimensione sufficiente perché si producano gli effetti della curva di apprendimento e delle economie di scala.

Contrariamente ai semplicistici modelli economici, il ritmo dell’innovazione e la riduzione dei costi non sono un dato esogeno; sono fortemente determinati dagli obbiettivi di lungo termine dei Governi. Sulle curve dei costi gli economisti erano soliti, solo dieci anni fa, collocare le tecnologie della riduzione del carbonio, del solare fotovoltaico come una delle opzioni più costose. Nelle ultime curve di costi, tuttavia, essa si è messa in evidenza come una delle più economiche. È stata portata a quel punto da un forte sostegno dell’azione pubblica.

All’estremità più alta delle curve di costo maggiormente pubblicizzate troviamo oggi le azioni per decarbonizzare i settori nei quali l’elettrificazione sembra impossibile, difficile o costosa. Le emissioni derivanti dalle reazioni chimiche della produzione del cemento resterebbero anche se l’immissione del calore fosse elettrificata e l’installazione della cattura e dell’immagazzinamento del carbomio (CCS) aggiungerebbe costi aggiuntivi. I voli con batteria potenziata possono essere possibili sulle corte distanze, ma per molti decenni – e forse per sempre – l’aviazione internazionale richiederà la densità di energia dell’idrocarbone liquido, e generare quella densità con combustibili biologici o sintetizzando l’idrogeno e l’anidride carbonica catturata nell’atmosfera sarà probabilmente sempre più costoso che derivarla dal petrolio.

In modo simile, la produzione dell’acciaio può essere decarbonizzata adoperando il CCS o utilizzando l’idrogeno prodotto dall’elettrolisi come fattore di riduzione, anziché trasformando il carbone in coke. Ma a meno che i costi dell’elettricità a basso contenuto di carbonio non diminuiscano ulteriormente in grande misura, la strada dell’idrogeno resterà più costosa della tecnologia odierna. E, per definizione, aggiungere il CCS al termine del procedimento aumenta il costo.

Ma non si tratterebbe di un costo talmente più elevato. Le stime indicano che con i costi già disponibili della elettricità rinnovabile, l’acciaio prodotto tramite la riduzione diretta basata sull’idrogeno potrebbe costare 100 dollari aggiuntivi per tonnellata – così come si dovrebbero aggiungere 100 dollari al costo di una macchina di una tonnellata. E questi costi scenderebbero in modo significativo se, come è probabile, l’idrogeno si imponesse come una via importante per la decarbonizzazione in molti settori – inclusa l’aviazione (tramite i carburanti sintetici), la spedizione via nave (utilizzando l’ammoniaca derivata dall’idrogeno verde anziché l’olio combustibile pesante) e i trasporti su lunga distanza (dove i gruppi della alimentazione a idrogeno possono avere un ruolo significativo).

Lo sviluppo su larga scala di una economia ad idrogeno potrebbe abbassare il costo degli elettroliti su un indirizzo simile a quello osservato con i pannelli solari e le batterie. E anche il costo del CCS potrebbe diminuire in modo significativo se fosse sostenuto da un dispiegamento su larga scala di politiche pubbliche.

La sfida è quella di ripetere l’impressionante successo che abbiamo osservato nelle energie rinnovabili e nelle batterie nei settori “più difficili da abbattere” come i trasporti, la navigazione e l’aviazione, l’acciaio, il cemento e i prodotti chimici. Questo richiederà una combinazione di politiche dei prezzi del carbone, di regolamenti e del sostegno pubblico nella ricerca e nel dispiegamento iniziale.

Alcune politiche richiederanno un coordinamento internazionale, ma alcune potranno essere perseguite da paesi che agiscono da soli. La condizione che tutte le macchine vendute sia in Europa che in Cina debbano adottare uno standard certificato di “acciaio verde”, con la quota di acciaio proveniente da una produzione a zero carbonio che cresca gradualmente verso il 100% nei prossimi decenni, fornirebbe uno stimolo potente alla decarbonizzazione dell’acciaio. Se varie importanti economie concordassero su quel criterio, o sulla imposizione di un prezzo significativo al carbone, ci sarebbe un progresso persino più veloce.

Le tecnologie per decarbonizzare persino i settori più difficili da ridurre sono oggi disponibili, e i costi stimati non sono proibitivi. Se fossero introdotte politiche energiche, le innovazioni tecnologiche e gli effetti liberati delle curve di apprendimento, probabilmente, dimostrerebbero, come per le energie rinnovabili, che le stime iniziali del costo erano pessimistiche. Se siamo disponibili a pagare 100 dollari in più oggi per la nostra autovettura verde, in pochi decenni probabilmente il costo si ridurrà, ma solo se la politica pubblica imporrà la giusta andatura.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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