Книга “How to Avoid a Climate Disaster”, конспект, часть 1 из 2, Билл Гейтс

“Чипирующий вакцинами людей” Bill Gates 2 недели назад выпустил свою книгу про глобальное потепление и обнуление выбросов CO2. Феерический ускорятель техногенного прогресса конечно + всепланетного масштаба.

1. Супер structured и top down 

2. Наглядные цифры (масштабы/цены/сроки) 

3. Пишет — запарился читать — разрозненную инфо и решил все обобщить. Междисциплинарно прямо зажег

“How to Avoid a Climate Disaster”, конспект, часть 1 из 2

Big idea

• Нам нужно обнулить выбросы парниковых газов, декады, а потом научиться убирать из атмосферы, управлять планетарной экосистемой. Требует новых открытий + дистрибуции по миру. Я верю в человечество

• Все выделяет CO2: отопление/кондеи, добыча, производство, транспорт, стройка, агротех

• Человечеству важна эта гигантская цель, и быстрее, чем раньше сопоставимого масштаба, нужны прорывы в науке и инжиниринге, нужен общественный консенсус (его пока нет), нужна стимулирующая госполитика, чтобы пропушить переход в zero CO2 emission

Чем плохо потепление?

• Потепление точно антропогенное, см графики XX в., вопрос моделей только в темпах — через 30 лет или через 50 лет будет сильно теплее

• Ведёт в тч к засухам и ливням, бедные (0.6-1 млрд чел) по миру зависящие от земледелия и скота, будут вынуждены переселяться, чтобы не умереть с голоду. Еда для мира тоже подорожает. Даже если потепление не станет экзистенциальной катастрофой за следующее поколение, оно усилит неравенство

Как быть?

• Столкнулся в 2005 в Африке делая благотворительность, что там проблемы с просто дешевой энергетикой, дальше не обращал внимания, потом прозрел

• В 2015 сделал Breakthrough Enregy межгосударственную коалицию, и частные 40 богачей (Джек Ма, Хосла, Далио, Кларман, Безос итп). Вложили несколько млрд $ в 50 стартапов, а также advocacy инициативы 

• Богатые страны должны пролидировать переход на зеленую энергетику. Сейчас 40% выбросов CO2 делает 16% населения мира (богатые страны).

• Потребление энергии вырастет на 50% к 2050 = это как ежемесячно добавлять по одному Нью-Йорку, но 40 лет подряд, т.к. повышение уровня жизни

Выбросы СО2 идут от:

• Производство (сталь цемент пластик) 31%

• Электричество 27%

• Агро (в т.ч. скот) 19%

• Транспорт и самолеты/грузовики/суда 16% (половина из этого = 8% — легковые авто). (Виктор: т.е. Илон работает в направлении 8% выбросов, а остается еще в 12 раз больший объем?)

• Кондеи, холодильники, обогрев 7%

Масштабы энергетики

• Энергетика — это ОЧЕНЬ долгий маховик в цивилизации: уголь с 1840 по 1900 рос с доли 5% до 50% от всей энергетики, нефть 60 лет с 1910 до 40%, газ 60 лет с 1930 до 20% всей энергетики

• Процессоры стали в 1 млн раз быстрее с 70ых, но это outlier, а все остальные технологии так радикально не улучшаются. Нет путей сделать за 50 лет в 1 млн раз более энергоэффективный автомобиль. Солнечные панели 50 лет назад кпд 15% от солнечного света, сейчас 25%. и т.д.

• Энергетика: оборот $5 трлн в год, и тотально зарегулирована (в отличие, скажем, от интернета). В софте все быстро, в, скажем, биотехе — годы. 

• И все это регулирование устарело, нужно новое. 97% ученых согласны, что климат меняется из-за людей, а в обществе и власти — нет согласия, что пора действовать

Как думать про предлагаемые решения?

Я долго читал разное и всюду рваная подача инфо, не было целостности. А я оч top down. Теперь использую такой framework:

1. Какой % от общих выбросов в 51 млрд тонн повлияет данная технология? (в случае успеха) (их VC фонд Breakthrough Energy кладет только если potential impact больше 1%)

2. Решения нужны во всех 5 сегментах СО2: электричество, производство, агро, транспорт, кондеи/отопление

3. кВт= 1 дом. гВт = средний город. Сотни гВт = большая богатая страна

4. Сколько кв.м. Земли понадобится на данную технологию?

5. Green Premium = какая будет переплата за экологичность относительно сегодняшнего уклада на ископаемом топливе? И смогут ли страны средних доходов ее себе позволить?

Электричество

• Сейчас эл-во — это 27% от общих выбросов СО2, но если его засолвить, то можно будет и промышленность менять на новый уклад, и транспорт. Иными словами, доля зеленого эл-ва в общем СО2 возрастет

• Вояжил с сыном на электростанции, “я в трепете перед нашей физической инфраструктурой” (“но я nerd”)

• В экваториальной Африке меньше 50% людей имеет надежное эл-во. Нужно топать в магаз, зарядить телефон ($0.25 за раз, в сотню (!) раз дороже, чем в развитых странах)

• Оказывается, затапливание земли для ГЭС выбрасывает метан из почвы и нужно 50-100 лет работы ГЭС,  чтобы окупить этот неожиданный эффект

• Эл-во подешевело в 200 раз с 1900 по 2000 г., всего 2% ВВП США сейчас. Это связано со стимулированием в 20ом веке, и сейчас госсубсидии на ископаемое топливо достигают $400 млрд/год (по оценке IEA). Только в 2019 угольных электростанций построили на 250 гВт (это как 60 чернобыльских АЭС)

• В США семья тратит 29 кВт/день. Переплата за зеленое эл-во в США может быть 15% = +$18 мес = подъемно. Кроме самых бедных кто тратят 10% доходов на эл-во. В EU +20% тоже

• Небольшая премия в США возможна, тк на юге solar panels, на Midwest ветер, а на севере ГЭС

• Азия и Африка сложно. Китай вытащил из бедности сотни млн людей за счет снижения цены угольных электростанций в 4 раза. И теперь хотят Индию/Индонезию/итп/Африку. Как сделают выбор эти страны?

• Renewables также неравномерно распределены по миру, где-то пасмурно и нет ветра = нужно передавать издалека (а передача энергии уже сейчас стоит 1/3 его конечной цены. Но ключевое там — запасы мощности на непрерывность в пиковые нагрузки)

• Чем больший процент зеленого электричества, тем сложнее с его способностью покрывать пики. Я не верю в аккумуляторы — это запретительно дорого (сейчас = $100/кВт) для таких масштабов: с поправкой на число зарядов Li-Ion батарей, цена света ночью будет в 3 раза дороже, чем днем + абсолютный масштаб: за 3 дня энергии Токио требуют батарей на $400 млрд (сейчас в мире столько выпускают за 10 лет). Лучше временно включать газовые электростанции. Ну и ждать 5x прогресса в аккумуляторах…

• Но сезонность в renewables — вот самая жесть. В Эквадоре солнце ровно, в Сиэттле где я живу — 2x разница в году, в Канаде и РФ — до 12x. АЭС и газовые станции нам в помощь. 

• Германия реализует амбициозный план достичь к 2050г 60% электричества из возобновляемых источников

• Если будем переводить металлургию итп на эл-во, к 2050 г объём электрогенерации должен стать 2-3x от сегодня. Это +75 гВт/год 30 лет подряд (сейчас ввод 22 гВт/год)

• С 2010 по 2020 solar panels подешевели в 10x

• Для renewables нужно строить высоковольтные магистрали через всю страну (из середины где ветер и из юга где солнце — на побережья, где города). Финансирую исследование где моделируют сеть электропередач на все США с учетом renewables + нужны такие модели по всему миру

• Подводы мощности к каждому дому нужно будет,  как минимум, удвоить = тоже мега инфраструктурный масштаб

• ЛЭП закопать стоит 5-10x дороже + остается проблема нагрева проводов, нужны новые технологии

• США повезло с солнцем и ветром, а миру нужны новые открытия в чистой энергетике

АЭС

• Только АЭС — если днем и ночью + без влияния сезонности. В США 20% энергии, во Франции 70% (а по миру солнце + ветер=7%)

• Из расчета на 1 кВт на сооружение ГЭС/ветряков/солнечных панелей надо в 10-15 раз больше цемента/стали/стекла чем на АЭС/газ/уголь. Если учесть простой ветряков и солнечных панелей 60% времени, то разница возрастает еще в 3x. А АЭС uptime — 90% ( = простой 10%)

• Three Mile Island/Чернобыль/Фукусима остановили решение проблемы их ошибок, отрасль замерла. “Авто убивают людей, давайте их не производить”

• С 2008г основал компанию TerraPower, для нового поколения реактора, пока в суперкомпьютерах, но работают с US gov для создания прототипа

Термояд

• Термоядерные реакторы: как солнце — водород в виде газа электризуют до состояния плазмы и температура 50 млн градусов, водород превращается в гелий и выделяет колоссальный объем тепла. Удерживают все это в основном магнитным полем или лазером. Главная ценность — не нужны редкоземельные (уран) вещества, а просто водород из воды. Уже давно пытаются, все не сделают. “термояд всегда будет в 40 годах впереди” (с) отраслевая шутка 

• EU+6 стран с 2010 строят во Fr проект ITER: к 2025 первая плазма, к концу 2030-ых — электричество = 30 лет 

Ветряки

• США потребляют 1000 гВт электричества ( = 250 Чернобыльских АЭС)

• Англия и Китай вваливают субсидии в прибрежные ветряки. А в США оч regulated, учет интересов владельцев недвиги на пляжах, туризма, рыбаков, экологов

Геотермальная энергия

• Мало где доступна, и абсолютные масштабы небольшие: может дать максимум несколько % от общего мирового потребления энергии сегодня

Запасание энергии 

• Аккумуляторы — я потратил больше всего времени на это, и на инвестиции в такие стартапы. Похоже, макс в 3 раза улучшим, неизвестно когда

• Резервуары с водой — подходит для масштаба городов, по сути электронасосами многократно накачиваешь хранилище воды для ГЭС

• Еще пробуют закачивать в подземные резервуары под давлением

• Водород — это может перевернуть мир как ПК. Зеленой энергией делаешь водород, его можно возить, хранить, и про окислении он тоже не дает CO2. Но молекулы такие маленькие, что под давлением просачиваются сквозь металл баков. Электролиз дорогой, нужны прорывы

Захват СО2

• Можно улавливать после горения на ТЭЦ до 90% СО2, но чисто cost для операторов, поэтому никто не делал

• В атмосфере ловить сложно. Всего 1 молекула из 2500 в воздухе — это СО2

Производство

• В Сиэттле есть мост 250м, сделанный на 77 плавающих бетонных поплавках, чудо инженерии. Китай произвел за 21ый век 26 млрд тонн цемента, а США 4 млрд ЗА ВЕСЬ 20ый век. + сталь. + пластик. + стекло. + алюминий. + удобрения. Рост благосостояния локально ведет к необитаемости планеты вдолгую. Поэтому нужно зеленую переплату, чтобы жить как жили, но не опасно

• Для стали жгут уголь 1700 градусов. Индия Китай Япония плавят каждая больше стали чем США. Мир будет выплавлять 3 млрд тонн/год к 2050

• Для цемента нужен еще и кальций, его добывают из известняка (а это кальций + СО2)

• Пластик в десяток раз меньше на фоне стали и цемента, но все равно состоит из углерода, а его берут из нефти (с 1950ых, прорыв в химии). Пластик скорее оч долго и кислотно разлагается в природе, нежели влияет на парниковый эффект

• На пр-ве 3 фактора CO2: 1 эл-во для фабрик 2 тепло (плавить и т.п.) 3 часть пр-ва материала (известняк для цемента). Нужно перетекать на эл-во, а где нельзя (тысячи градусов температуры) — ставить уловители СО2

• Переплата за экологичность будет +10..15% за пластик, +15..30% за сталь, и +75..140% за цемент. Без госрегулирования такая переплата не будет оплачиваться

• Цемент пока нельзя делать без СО2, так что надо улавливать на пр-ве + и из атмосферы тоже

• Инновации лежат в области электрификации пр-ва, сбора вторсырья, меньшем потреблении, деревянных дорогах и т.п.

Агротех

Скот

• Тут выделяется метан (в 28 раз сильнее парниковый эффект чем СО2) и NO2 (в 265 раз сильнее СО2). Метан и NO2 отвечают за 80% парникового эффекта в агротехе, а он дает 7 млрд тонн/год из 51 млрд тонн/год СО2 в целом

• Развитые страны оч плавно растят потребление мяса, Китай пока сильно. Нобелевский лауреат Norman Borlaug в 60ые улучшил пшеницу и 1 млрд чел в мире спас от голодания. Но к концу 21го века население будет +40% = 10-11 млрд чел = спрос на еду все равно останется большим = нам нужны несколько прорывов уровня Borlaug’а

• В желудках за счет бактерий идет ферментация, выделяется метан, 1 млрд голов скота, только за счет газов скота = 4% от 51 млрд тонн СО2. Еще столько же дает навоз и кал скота. А еще вода, трава и зерно для них (!). В Южной Америке и Африке выделяет до в 5 раз больше т.к. хуже породы = upside for optimization

• Отказаться от мяса сложно будет, в т.ч. культура, но можно например растительное — я инвестор в Beyond Meat и Impossible Foods. А еще выращивать из стволовых клеток животных — Memphis Meats

Удобрения

• В 1908г Haber и Bosch открыли синтетические удобрения, “самое большое изобретение о котором не знают большинство людей”

• Но растения усваивают только половину, остальное утекает в почву, загрязняет, а также окисляется и летит в атмосферу = растит парниковый эффект на 2-3%. Простых и экономичных решений этому пока нет

Вырубка лесов 

• Отвечает за треть выбросов в агро 

• Это не вопрос технологий, а стимулов в обществе и политике

• Сажать деревья? Не оч оправданно. За 40 лет 1 дерево поглотит 4 тонны СО2. Если оно сгорит — все опять улетит в атмосферу. Эффект если сажать именно в тропиках. Чтобы заместить деревьями эффект СО2 хотя бы США, нужно посадить их на 25 млн кв миль — это половина земель земного шара

Прочее

• Книгу писал его спичрайтер, с которым он уже 14 лет работает (Josh Daniel) 

• Китай хочет стать carbon neutral к 2060г. Байден вернет США обратно на этот путь после Трампа

• Потепление требует мировой кооперации + развитые страны (как и с COVID) будут распространять clean tech по миру не потому что это альтруизм, а потому что в Техасе не снизится температура если в Индии продолжат жечь уголь

• Декарбонизация уничтожит много рабочих мест в добыче топлива, металлургии, цементе, и развитые страны должны позаботиться о рабочих местах working class по всему миру

• Нужно междисциплинарный научный подход. Хотя вдолгую отдача от R&D самая большая, вкороткую она тоже есть: госинвестиции США во все сферы R&D в 2018г создали прямо и косвенно 1.6 млн раб мест, $126 млрд зарплат и $39 млрд налогов