技術経済分析がどのようにして低水準への道を切り開くのか

地球温暖化を引き起こす大気中の二酸化炭素濃度は上昇し続けています。 化石燃料から離れて排出量を削減することが優先事項ですが、すでに排出された炭素を除去することも優先事項です。 数多くの新興テクノロジーが検討されていますが、その中で最も効果的なのはどれでしょうか? 費用についてはどうですか? どのような種類の投資が最も大きな影響を与えるでしょうか?

エネルギー省 (DOE) のローレンス・バークレー国立研究所 (バークレー研究所) の科学者たちは、脱炭素化への最適なルートを予測するデータ駆動型の方法である技術経済分析によって、この種の質問に答えています。

「バークレー研究所は、低炭素の未来への道に多大な影響を与える可能性のある多くのクリーン エネルギー技術を構築しています。 技術経済分析は、成功して手頃な価格の製品に開発される可能性が最も高い技術に研究を集中するのに役立ちます」とバークレー研究所所長のマイク・ウィザレル氏は述べています。

技術経済分析では、コンピューター モデルを使用して、新興テクノロジーのコストへの影響と潜在的な環境への影響を評価します。 これらのモデルは、テクノロジーの初期研究結果に基づいて構築され、それをスケールアップするコストを計算できます。 このタイプの予測分析は、研究者、業界関係者、規制当局、政策立案者による意思決定をサポートするために使用できます。

堅牢なコンピューティング能力とより洗練された技術の組み合わせにより、技術経済分析はますます強力なアプローチになりました。 したがって、バークレー研究所のチームは、研究所のエネルギー技術分野を中心に、地球・環境科学および生物科学分野のスタッフを擁し、バークレー研究所全体および他の機関と協力して働く幅広い分野の科学者 20 人を含むまでに拡大しました。 。 研究では多くの場合、エンジニアリング設計、プロセス設計とシミュレーション、キャッシュ フロー分析、ライフサイクル評価、地理空間分析を組み合わせて行う必要があります。

「新しいテクノロジーの場合、ある業界を単純に類推して、その業界がどのように機能するかを推測することはできません。 私たちは真新しい工学的システムとその周りのプロセスモデルを構築する必要があるのです」とバークレー研究所の研究員ハンナ・ブルーニグ氏は語った。 「パフォーマンスの予測を開始するには、チームサイエンスと新しい計算アプローチが必要です。」

以前の技術経済分析プロジェクトは一般に、入力と出力が制限された既存のソフトウェアに依存していましたが、現在、バークレー研究所の研究者は、テクノロジーのより完全な全体像を把握するために、カスタマイズされた多層コンピューター モデルを作成しています。 さらに重要なことは、チームが研究所での初期段階の研究からのデータを使用してこれらのモデルを強化していることです。 これにより、データがモデルを強化する、またはその逆のフィードバック ループが作成されます。

「新しいテクノロジーの場合、ある業界を単純に類推して、その業界がどのように機能するかを推測することはできません。 私たちは本当に新しいエンジニアリング システムとその周りのプロセス モデルを構築する必要があります。 「パフォーマンスの予測を開始するには、チームサイエンスと新しい計算アプローチが必要です。」

– ハンナ・ブルーニッヒ

バークレー研究所の過去 20 年にわたる技術経済分析の歴史は、さまざまな主要な気候変動緩和戦略に役立つことが証明されています。 これには、直接空気捕捉や自然に炭素を除去する化学反応を加速するプロセスである強化風化などのネガティブ・エミッション技術が含まれます。 これには製造の脱炭素化も含まれます。 バイオ燃料およびバイオ製品。 水素の製造と貯蔵。 そして、より多くの材料をリサイクルして、新しい材料を作る必要をなくす循環経済をサポートする方法。

「テクノロジーが非常に初期段階にあり、急速に商業化されているとき、私たちはあらゆる方向からデータを入手しています」とバークレー研究所のスタッフ科学者であるコリン・スカウン氏は述べています。 「そのため、コスト、エネルギーバランス、排出量の主な要因が何なのかを早急に把握する必要があります。 それには、私たちが培ってきた技術的な専門知識と能力が必要です。」