Climate Change: The Latest Science, Why Its Serious, What We Can - - PowerPoint PPT Presentation

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Climate Change: The Latest Science, Why Its Serious, What We Can Do About It September 8, 2015 Chuck Kutscher National Renewable Energy Laboratory Note: Any opinions expressed are my own. Part 1. The Latest Science

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Climate Change: The Latest Science, Why It’s Serious, What We Can Do About It

Chuck Kutscher National Renewable Energy Laboratory September 8, 2015

Note: Any opinions expressed are my own.

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Part ¡1. ¡ The ¡Latest ¡Science ¡ ¡

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The Greenhouse Effect

Net solar in – IR out ≈ 0.50-0.75 W/m2

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Energy of 4-6 Hiroshima atom bombs every second

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The ¡Runaway ¡ ¡ Greenhouse ¡Effect ¡ ¡ ¡

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Venus Atmosphere: 96% CO2 Surface temperature: 870°F

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Global land-Ocean Temperature Index

NASA Goddard Institute for Space Studies

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Change ¡In ¡Earth’s ¡Total ¡Heat ¡Content ¡

Nuccitelli, et al., Physics Letters, 2012.

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SLIDE 10 A Shepherd et al. Science 2012;338:1183-1189

Polar Ice Sheet Loss

Shepherd, et al. Science 2012

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Courtesy of Robert Bindschadler, NASA

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The ¡Culprit ¡ ¡

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1962 ¡Magazine ¡Ad ¡

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Temperature and CO2 Record

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Part ¡2. ¡ Why ¡is ¡it ¡serious? ¡

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Post-­‑Glacial ¡Sea ¡Level ¡Rise ¡

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Holocene Temperatures

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Global Temperature Relative to 1800-1900 (°C)

A1FI

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Climate Change Is Happening Now!

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Flooding: Bangladesh

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Increase in Heavy Precipitation Events

National Climate Assessment 2014

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Extreme Rainfall

Long Island, 8/12/14: 13” in 24 hrs. New Zealand, Dec. 2011: 26” in 48 hrs.

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Typhoon Haiyan

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March 31, 2006 Headline: Caribbean coral suffers record die-off World's coral reef loss 'an underwater holocaust'

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NOAA Coral Bleaching Outlook September-December 2015

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2003 European heat wave: 70,000 dead 2010 Russian heat wave: 15,000 dead

Heat Waves

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Droughts

2011 East Africa Drought Death toll: 50,000 – 260,000 California: 2013-2015

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Probability of Megadrought in U.S.

Cook, et al. , Science Advances, February 12, 2015

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Predicted Increase in Very Large Fires by Mid-Century

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Who ¡believes ¡climate ¡ change ¡is ¡serious? ¡

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“The national security risks of projected climate change are as serious as any challenges we have faced.” “The days of climate change as a future concern are over.”

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2011 NOAA Study: Human-caused climate change a major factor in more frequent Mediterranean droughts

“Anthropogenic greenhouse gas and aerosol forcing are key attributable factors for this increased drying.”

  • Hoerling, et al., Journal of Climate, Vol. 25, 2012
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“No ¡natural ¡cause ¡is ¡apparent ¡for ¡these ¡trends, ¡whereas ¡the ¡observed ¡drying ¡ ¡ and ¡warming ¡are ¡consistent ¡with ¡model ¡studies ¡of ¡the ¡response ¡to ¡increases ¡ ¡in ¡greenhouse ¡gases.” ¡ ¡ ¡ ¡ Kelley, ¡et ¡al. ¡Proceedings ¡of ¡the ¡Na=onal ¡Academy ¡of ¡Sciences, ¡March ¡2015 ¡ ¡

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Syrian ¡Refugees ¡

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FOREIGN ¡POLICY ¡Survey ¡of ¡ America’s ¡Top ¡InternaVonal ¡ RelaVons ¡Scholars ¡

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So ¡why ¡aren’t ¡we ¡doing ¡ more ¡about ¡it? ¡

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Ipsos poll: Climate change caused by humans

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U.S. ¡Climate ¡Change ¡ Research ¡Budget: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡$2 ¡billion ¡ ¡

¡ ¡ ¡

ExxonMobil ¡ ¡ Annual ¡Profit: ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡~$40 ¡billion ¡

¡ ¡

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“140 foundations funneled $558 million to almost 100 climate denial organizations from 2003 to 2010.”

Source: Robert Brulle, Climatic Change, January 2013

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Follow the Money

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Part ¡3. ¡ ¡ What ¡can ¡we ¡do ¡about ¡it? ¡ (The ¡good ¡news ¡part!) ¡ ¡ ¡ ¡

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Emissions ¡ReducVon ¡

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Cumulative Emissions to Stay Below 2°C Temperature Rise

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A ¡word ¡about ¡the ¡2°C ¡ temperature ¡rise ¡target ¡

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Climate Tipping Points vs. Temperature Increase

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WAIS: 0.85°C rise, May 2014 EAIS: Temp?, Date? GIS: Temp?, Date? Permafrost methane: Temp?, Date?

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¡ ¡

The ¡Goal: ¡ ¡ Reduce ¡all ¡carbon ¡emissions ¡ to ¡zero ¡as ¡rapidly ¡as ¡possible! ¡

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Carbon-Free Energy Options

Efficiency Renewable Energy Carbon capture & storage Nuclear

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Carbon-Free Energy Options

Efficiency Renewable Energy Carbon capture & storage Nuclear

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Geothermal PV Biofuels Efficiency Biomass Power CSP Wind Biomass

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Potential U.S. Carbon Reductions

57% Energy Efficiency, 43% Renewables

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Energy Efficiency

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Average ¡US ¡Home ¡Refrigerator ¡Energy ¡Use, ¡ Volume ¡and ¡Price ¡vs. ¡Time ¡

67 ¡
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74% ¡ ¡

U.S. ¡Energy ¡InformaVon ¡AdministraVon ¡

U.S. ¡Electricity ¡Consumed ¡by ¡Buildings ¡

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Energy ¡Performance-­‑Based ¡ContracVng: ¡ NREL ¡Research ¡Support ¡Facility ¡

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SLIDE 70 NATIONAL RENEWABLE ENERGY LABORATORY ¡ 70
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WHY ¡CITIES? ¡

Ending ¡Climate ¡Change ¡Begins ¡in ¡the ¡City ¡

Source: ¡C40 ¡CiVes ¡

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The ¡World’s ¡PopulaVon ¡is ¡ ¡ Shiging ¡to ¡Urban ¡Areas: ¡

Source: ¡UN ¡

North ¡ America ¡ 2014: ¡ ¡82% ¡

hhp://esa.un.org/unpd/wup/Highlights/WUP2014-­‑Highlights.pdf ¡

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CiVes ¡are ¡responsible ¡for ¡ ¡

70% ¡

  • f ¡the ¡world’s ¡fossil ¡fuel ¡CO2 ¡emissions ¡

Source: ¡CiVes ¡and ¡Climate ¡Change: ¡an ¡urgent ¡agenda, ¡World ¡Bank, ¡2010 ¡

Image: ¡NASA ¡ 73 ¡
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¡ ¡

By ¡2030 ¡

900 ¡billion ¡g2 ¡

  • f ¡new ¡and ¡rebuilt ¡buildings ¡will ¡be ¡constructed ¡

worldwide ¡

1 ¡ 2 ¡ 3 ¡ / ¡

1 ¡ 2 ¡

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CiVes ¡signed ¡onto ¡the ¡Mayors’ ¡Climate ¡ProtecVon ¡Agreement ¡ 1,060 ¡as ¡of ¡8/19/15 ¡

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SLIDE 76 76 ¡

Net ¡Zero ¡Energy ¡Districts: ¡ The ¡Next ¡Step ¡in ¡Building ¡Energy ¡Efficiency ¡

Net ¡Zero ¡Energy ¡Buildings ¡ Net ¡Zero ¡Energy ¡Districts ¡

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SLIDE 77 77 ¡
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Denver ¡NaVonal ¡Western ¡Center ¡

  • Redevelop ¡130 ¡acres ¡of ¡

the ¡NaVonal ¡Western ¡ Complex ¡and ¡Denver ¡ Coliseum ¡sites ¡

  • Net ¡zero ¡district: ¡energy, ¡

water, ¡waste ¡

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Denver ¡Sun ¡Valley ¡Neighborhood ¡

  • Denver ¡Housing ¡Authority ¡to ¡demolish ¡

exisVng ¡public ¡housing, ¡re-­‑build ¡at ¡3 ¡Vmes ¡ density ¡

– 1/3 ¡public ¡housing, ¡1/3 ¡low-­‑income, ¡1/3 ¡ market ¡rate ¡

¡ ¡

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Photovoltaics (PV)

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SLIDE 81 NATIONAL RENEWABLE ENERGY LABORATORY ¡ 81

NREL PV Systems South Table Mountain Campus

1,156 kW 524 kW 857 kW 720 kW 94 kW

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SLIDE 83

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PV Resource: Germany vs. U.S.

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Concentrating Solar Power (CSP)

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250 MW Solana Plant with 6 hrs Storage

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Wind

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Wind Turbine Size

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  • Photo used by permission of Uni-Fly A/S

Horns Rev Offshore Wind Farm

North Sea, Denmark

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Wood chips Switch grass Poplars Fats and Oils Municipal solid waste Corn Stover

Biomass and Biofuels

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BECCS

Conventional Biomass Power Carbon Neutral BECCS Carbon Negative

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Geothermal

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Enhanced Geothermal Systems

Source: NREL
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Potential Reductions in U.S. Carbon Emissions

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Potential U.S. Carbon Reductions

57% Energy Efficiency, 43% Renewables

  • $108B/yr

Total: Savings

  • f $82B/yr

What does it cost?

+$26B/yr

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Net Jobs Created: 4.5 million

Bezdek and Wendling, International Journal of Global Warming, Nov. 2014

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1944: Ford Motor Company Willow Run, MI plant produced

  • ne B-24 bomber every 63 minutes, 24 hours/day, 7 days/week
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The ¡Cost ¡of ¡Not ¡ Addressing ¡Climate ¡Change ¡ ¡ ¡

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Projected Cost to US

  • f Climate Change Damage

by Year 2025:

$271 Billion/yr

− Ackerman and Stanton, 2008

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World ¡Cost ¡of ¡Climate ¡AcVon ¡ ¡ (over ¡next ¡quarter ¡century) ¡

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Fossil ¡fuel ¡subsidies: ¡ $4 ¡trillion ¡per ¡year ¡

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World ¡Cost ¡of ¡InacVon ¡ (over ¡next ¡quarter ¡century) ¡

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An ¡enormous, ¡disrupVve ¡ transiVon ¡is ¡underway! ¡

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Early 20th Century: Early 21st Century:

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World Wind Power (MW)

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PV Module Prices

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World PV Installations

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People’s Climate March New York City, Sept. 21, 2014

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China: The Emerging World Renewable Energy Economic Powerhouse

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SLIDE 114 NREL is a national laboratory of the U.S. Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, operated by the Alliance for Sustainable Energy, LLC.

Chuck Kutscher, Ph.D., P.E. Director, Buildings and Thermal Systems Center

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