Fornybar energi

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigering Hopp til søk
Bilde av vindturbiner
Bilde av en geotermisk kraftstasjon på Island
Bilde av en kraftstasjon med elektriske fotoceller
Forskjellige typer av fornybare energkilder: Vindturbiner i Minnesota, USA (øverst), geotermisk kraftstasjon på Island (midten) og kraftstasjon med fotoceller i Kofu, Japan (nederst).


Vindmølle
Fornybar energi

Bioenergi

Bølgekraft

Geotermisk energi

Havstrømkraft

Havvarmekraft

Saltkraft

Solkraft

Tidevannskraft

Vannkraft

Vindkraft

Fornybar energi er nyttbar energi produsert fra fornybare ressurser, som på naturlig vis fornyes på en menneskelig tidsskala. Blant fornybare energikilder regnes karbonnøytrale kilder som solenergi, vindkraft, vannkraft, havenergi og geotermisk energi. Disse energikildene står i kontrast til fossilt brensel, som blir forbrukt langt raskere enn de blir oppfylt. Selv om de fleste fornybar energikilder er bærekraftig energi, så er det tilfeller der det ikke er tilfelle, som noen former for biomasse.

Fornybar energi avgir som oftest energi i form av fire viktige former: elektrisitet, luft og vann oppvarming/kjøling, transport og rurale (ikke-nettilknyttet) energi.

I 2017 bidro fornybar energi med 19,3 % av det globale energiforbruket og 24,5 % av elektrisitetsproduksjonen i henholdsvis 2015 og 2016. Dette energiforbruket er fordelt på 8,9 % fra tradisjonell biomasse, 4,2 % fra varmeenergi (biomasse, geotermisk energi og solvarme), 3,9 % fra vannkraft og de resterende 2,2 % er elektrisitet fra vind, sol, geotermiske kilder og andre former for biomasse. I 2017 utgjorde verdens investeringer i fornybar energi 279,8 milliarder US $, der Kina stod for 45 % av de globale investeringene, og USA og Europa, begge rundt 15 %. Globalt var det anslagsvis 10,5 millioner arbeidsplasser tilknyttet fornybar energi, med solcellebransjen som den største arbeidsgiveren. Fornybar energi utvikles raskt til å få høyere virkningsgrad og bli billigere. Dens andel av totalt energiforbruket er økende. I 2019 ble mer enn to tredjedeler av helt ny elektrifisering utført med fornybar energi. Per 2020 er solenergi og landvind er de billigste former for å bygge ut ny energi i de fleste land.

På nasjonale nivå er det minst 30 land rundt om i verden som har mer enn 20 % av sin energiforsyning fra fornybare kilder. National markeder for fornybar energi er anslått til fortsatt å vokse sterkt i de kommende tiåret og utover. Minst to land i verden, nemlig Island og Norge, får all sin elektriske energi fra fornybar energi, og mange andre land har sett seg som mål å nå 100 % fornybar energi i fremtiden. Fornybare energiressurser finnes over et vidt geografisk område, i motsetning til fossilt brensel, som er konsentrert i et begrenset antall land. Rask distribusjon av fornybar energi og energieffektiv teknologi, er noe som resulterer i betydelige energisikkerhet, reduksjons av klimaendringer og økonomiske fordeler. I internasjonale meningsmålinger er det sterk støtte for å fremme fornybare kilder som solenergi og vindkraft.

Mange teknologier for fornybar energi produserer elektrisitet, noe som har flere fordeler: Elektrisitet kan konverteres til varme, den kan konverteres til mekanisk energi og gir lite forurensning. I tillegg er elektrifisering med fornybar energi mer effektivt, noe som derfor fører til betydelige reduksjoner i det primært energibehov.

Begrepsavklaringer og definisjoner[rediger | rediger kilde]

Energikilder som brukes i verden kan klassifiseres i fornybare og ikke-fornybare. En bruker også begrepene primære og sekundære energikilder. Det er ni hovedtyper av fornybare energikilder:[1][2]

Fornybar energi kan gi energikilder på en bærekraftig måte og begrense klimaendringer.[3] Fornybar energi omfatter alle energiformer fra sol, geofysisk og biologiske kilder som fornyes, eller etterfylles, ved naturlige prosesser i en hastighet som er lik eller overgår menneskelig bruk. Spesielt er det mulig å utnytte bioenergi og geotermisk energi hurtigere enn de kan regenerer seg selv. Motsatt er solenergi som treffer jorden umulig å «bruke for mye av».[2]

Primærenergi blir konvertert og omformet til energitjenester på forskjellige måter: Utgangspunktet er primærenergi. En primærenergikilde er bioenergi, vannkraft eller geotermisk energi, disse blir så omgjort til energibærere, for eksempel biodiesel eller elektrisk kraft, så konverteres de til varme- eller bevegelsesenergi for deretter å bli energitjenester som fjernvarme, romoppvarming og belysning, elektrisitetsforsyning eller mekanisk energi. [2]

Tidligere brukte en begrepet alternativ energikilder, som samlebetegnelse på energikilder som ikke utnyttes, eller i liten grad brukes. Begrepet kunne også omfatte kjernekraft og fossile energikilder. Begrepet er erstattet av nye fornybare energikilder, som er energikilder som støttet opp under en bærekraftig utvikling. Altså at jordens ressurser forvaltes på en slik måte at livsbetingelsene ikke blir dårligere for fremtidige mennesker.[4]

Fornybare energikilder[rediger | rediger kilde]

PlanetSolar verdens største båt drevet med solenergi og den første soldrevne farkosten som har foretatt en reise rundt hele jordkloden (i 2012)

Fornybar energi og mulighetene for energieffektivisering finnes over det meste av jordkloden, i motsetning til andre energikilder, som er konsentrert i et begrenset antall land i verden. Rask overgang til fornybar energi og energieffektivisering, samt bruk av mange forskjellige energikilder, vil resultere i betydelig økt energisikkerhet og økonomiske fordeler.[5] Det ville også redusere forurensning, for eksempel luftforurensning forårsaket av forbrenning av fossilt brensel, bedre folkehelsen, redusere prematur dødelighet på grunn av forurensning og spare helsekostnader på flere hundre milliarder dollar årlig bare i USA. Flere analyser av amerikanske strategier for utfasing av fossile energikilder har funnet at helsefordelene i betydelig grad kan oppveie kostnadene overgang til andre energikilder. Fornybare energikilder, som henter sin energi fra solen, enten direkte eller indirekte, som for eksempel vannkraft og vind, er forventet å være i stand til å forsyne menneskeheten med energi de neste 1 milliard år.[6][7]

For å sammenligne potensialet til fornybare energikilder, kan det være praktisk å sammenlignet disse energikildene med energimengden i det årlige uttaket av fossile energikilder. Summen av energi fra alle fossile energikilder var i 2015 rundt 475 EJ (ExaJoule eller 1 000 000 000 000 000 000 J), eller en effekt på 15 TW (TerraWatt 1 000 000 000 000 W) avgitt over hele det året. Solenergien inn mot biosfæren er 3,8 YJ (Yotta eller 1 000 000 000 000 000 000 000 000) noe som tilsvarer 180 PW kontinuerlig (Peta eller 1 000 000 000 000 000), eller omtrent 10 000 ganger mer enn årlig forbruk av fossile energikilder. Om en bare ser på energimengden som treffer landjorden og trekker fra polare og subpolare områder, samt arealer som er vanskelig tilgjengelig, som fjellsider og myr, er denne solinnstrålingen på rundt 474 ZJ (Zetta 1 000 000 000 000 000 000 000) (tilsvarer en kontinuerlig effekt på 15 PW), eller 1000 ganger årlig forbruk av fossil energikilder.[1]

Teknisk potensial er den andelen av teoretisk potensial (for en energikilde) som er teknisk gjennomførbart å utnytte. Økonomisk potensial er den andelen av teknisk potensial som er økonomisk lønnsomt å utnytte.

Det totale tekniske globale potensialet for fornybare energikilder er mye høyere enn dagens og prognoserte fremtidig energibehov. Teknisk potensial for solenergi er det høyeste, men også de andre kildene har stort teknisk potensial.[2]

Vindkraft[rediger | rediger kilde]

Økning av årlig energiproduksjon fra vind de siste årene.[8]
Verdens potensial for vindkraft.[9]

Vind har vært brukt av mennesker i svært lang tid tilbake, en mener at allerede for 3000 år siden benyttet sjøfarere seilskip til reiser over lange avstander. Vindmøller har senere blitt benyttet til maling av korn og til drift av pumper.[10] Historikere har spekulert på om kineserne hadde oppfunnet vindmøller allerede ved Kristi fødsel.[11] Moderne installasjoner for utnyttelse av vindkraft kalles vindturbin.[10] Elektriske vindturbiner ble først i 1970-årene anvendt i stor skala.[12]

I slutten av 2020 var verdens samlede kapasitet for vindkraft 733 GW. Kina var det enkeltlandet med størst total ytelse, nemlig 282 GW.[13] Installasjoner for vindkraft er per 2017 mye større enn anlegg for solenergi, både når det kommer til enhetenes ytelse, samlet ytelse per prosjekt og total energiproduksjon.[14]

Vindturbiner[rediger | rediger kilde]

En vindturbin på 850 kW i Østerike.

Et vindkraftverk består av én eller flere vindturbiner som omdanner vindens bevegelsesenergi til elektrisk kraft. Vindturbiner består som regel av et tårn, turbinhjul med blader og et maskinhus med gear og generator. Vinden driver turbinen rundt og via akslingen og gearet overføres bevegelsen til generatoren. Fra generatoren går det kabler og ledninger ut til overliggende kraftsystem. En vindturbin kan produsere energi for vindhastigheter fra 4 til 25 m/s, altså fra bris til full storm. For sterkere vind vil en oftest stanse driften. Maksimal teoretisk virkningsgrad er rundt 60 %, men i praksis bygges anleggene for å ha en virkningsgrad på 50 %. Effekten produsert av en vindturbin er proporsjonal med vindhastigheten i tredje potens. Områder med høy gjennomsnittlig vindhastighet er derfor attraktive, for eksempel vil et område med årlig gjennomsnittlig vindhastighet på 8 m/s gi dobbelt så stor energiproduksjon som et område med 6 m/s.[10] I 1990-årene var vindturbiner typisk i størrelsen 500–750 KW og har senere kommet opp i ytelser på over 1 MW (Mega eller 1 000 000). Danmark var det første landet som bygde vindturbiner til havs.[14]

Muligheter og begrensninger for vindkraft[rediger | rediger kilde]

Maksimalt 2 % av all innstrålt solenergi mot jorden går med til å sette atmosfærens luftmasser i bevegelse.[1] For hele verden tilsvarer det en energimengde på 100 ganger mer enn all verdens energiforbruk (2007).[15] Det er ikke kommet til enighet om en måte for å estimere verdens tekniske potensial for vindenergi. Estimatene spriker fra 180 EJ per år (50 PWh/år) for potensialet på landjorden til 450 EJ per år (125 PWh/år) på land og nær kysten. Det laveste estimatet tilsvarer en produksjon tilsvarende hele verdens elektrisitetsproduksjon i 2008 og det høyeste seks ganger større. Estimatene for vindenergi til havs ligger i intervallet 15–130 EJ per år (4–37 PWh/år), forutsatt installasjoner nært land. Flytende installasjoner lengre til havs vil kunne gi enda større teknisk potensial.[16]

Vindkraftpotensialet er ofte stort på avsidesliggende områder langt fra forbrukere og eksisterende kraftledninger. Det kan derfor bli nødvendig med bygging av nye linjer for slike prosjekter.[17] Vindkraft på land kan også ha utfordringer med miljøproblemer og konflikter i forbindelse med arealbruk. Dessuten kan tilgjengelig vindkraft på land være variabelt, med lange perioder med lite vind (gir lav brukstid). Blant annet derfor ser en også på muligheten for å utnytte vindkraft til havs, spesielt er en interessert i havområder som er grunnere enn 50 meter.[15]

Vindkraft er en moden teknologi som kan konkurrere med andre energikilder hva gjelder kostnad, miljøpåvirkning og anvendbarhet. Bare vannkraft er enda mer kommersielt lønnsomt enn vindkraft, når en sammenligner alle de forskjellige fornybare energikildene. Miljøpåvirkinger av vindkraftverk er typisk relatert til arealbruksendringer, støy, visuell endring av naturlandskapet og påvirkning av dyreliv.[17][18] Nærmere bestemt at fugler og flaggermus dør ved kollisjon med vindturbinene.[19] Imidlertid tyder forskning på at antallet fugler som drepes av vindturbiner er lite, sammenlignet med andre konstruksjoner. I USA døde kun 0,01–0,02 % av alle drepte fugler etter kollisjon med vindturbiner i 2001, mens bygninger og vinduer stod for en andel på 55 %.[20] Når det gjelder vindkraft til havs er det også en rekke potensielle miljøproblemer som er usikre, som støy, vibrasjoner, elektromagnetiske felt, fysiske ødeleggelse av leveområder, positive effekter kan dog oppstå, som at nye installasjoner kan tilby ly og gode gyteforhold for fisk.[18]

Vindkraft til havs er en mindre utviklet teknologi enn vindturbiner på land. Kostnadene for vindkraft til havs er større, både når det gjelder investeringer og vedlikehold. Årsakene er større utfordringer med logistikk (transport av personell og materialer) og vanskelig vedlikehold. Til tross for disse vanskene er det satt inn store ressurser på forskning og utvikling, motivert av mulighetene for større energiproduksjon (energiressurser med høyere kvalitet), større diameter på turbinbladene og at vindturbiner på land ofte gir konflikter med andre interesser. Selve vindturbinene til havs er like de på land, slik at den største forskjellen er fundamenteringen. Vindturbinene bygges stadig lengre fra land i takt med teknologiutviklingen.[21] Konsepter med flytende vindturbiner blir også testet.[22]

Vannkraft[rediger | rediger kilde]

Shasta-demningen og tilhørende kraftverk i elven Sacramento i California, USA. Kraftverket produserer årlig 1 935 GWh.

Utdypende artikkel: Vannkraft

Vannkrafthar vært utnyttet i svært lang tid, blant annet kjenner en til at de gamle grekerne benyttet vannhjul til maling av korn før Kristi fødsel. Først i middelalderen sprede kunnskapen om vannhjul seg utover Europa. Vannkraft var også en viktig drivkraft for den industrielle revolusjon på begynnelsen av 1800-tallet i Storbritannia. Rundt 1870 ble vannkraft benyttet for elektrisitetsproduksjon, og frem til rundt 1950 var vannkraft den viktigste kilden til elektrisk kraftproduksjon. I 2006 stod vannkraft for rundt 16 % av verdens totale elektrisitetsproduksjon. For noen land i verden er vannkraft den dominerende kilden til elektrisk kraft, blant annet i Norge.[23] Vannkraft er den energikilden med høyest virkningsgrad, omtrent 90 % fra vanndam til kraftnett. Dessuten er tilbakebetalingsgraden (avkastningen) svært høy og levetiden normalt helt opp til 80 år.[24]

Solenergi driver vannets kretsløp på jorden, der solens oppvarming sørger for at vann fra havet og landjorden fordamper og driver inn over land som skyer. Når skyene driver inn over land, stiger de opp i høyere luftlag der vannet kondenserer og faller ned som nedbør. Gravitasjonen sørger for at vannet renner mot laveste punkt via elver og bekker tilbake i havet.[23]

Ved utgangen av 2020 var hele verdens kapasitet for fornybar vannkraft 1332 GW. Kina var det enkeltlandet med størst installert ytelse på 370 GW.[13] I 2005 ble en energimengde på 2645 TWh/år produsert i verdens vannkraftverk, noe som dekker 2,2 % av verdens energiproduksjon og 16 % av verdens elektriske energibehov. Dermed stod vannkraft for 90 % av verdens fornybare elektrisitetsproduksjon og 16,2 % av verdens totale fornybare energiproduksjon. Av verdens installerte effekt av vannkraft er det Europa, Sør- og Nord-Amerika som har bygget ut mest. Potensialet for videre utbygging finner en i Afrika, der uutnyttede resurser er estimert til 92 %, samt Asia og Sør-Amerika. For mange land er regulering av flom for å unngå ødeleggelser minst like viktig som energiproduksjon.[25][26]

Vannkraftverk[rediger | rediger kilde]

Et vannkraftverk tar opp strømmende vann og benytte det til å drive vannturbiner. For å samle opp vann bygges det demninger, fra disse går det tunneler og rør som leder vannet til turbinene som igjen driver generatorer som produserer elektrisk kraft. Demningene former i noen tilfeller store vannmagasiner som kan lagre vannets energi til senere bruk. Mange av vannkraftverkene i Norge har magasiner samle opp vann i løpet av sommer og høst, til bruk om vinteren når behovet er stort.[23]

Vannkraftverk deler inn i tre hovedkategorier, nemlig elve-, magasin- og pumpekraftverk. Den første kategorien kjennetegnes av en mindre inntaksdam uten lagringskapasitet. Kraftproduksjonen er dermed avhengig av vannføringen, men om elven er meget stor kan kraftverket levere elektrisk kraft for grunnlast. Magasinkraftverk kjennetegnes av store dammer som kan lagre samle opp vann over lang tid. Disse kan levere elektrisk kraft for både grunn- og topplast, samt lagre energi slik at kraftverket representerer en regulator for andre typer kraftverk. Pumpekraftverk er lik magasinkraftverk, men har i tillegg pumper slik at elektrisk kraft kan tas fra nette og lagres for senere behov.[24]

Muligheter og begrensninger for vindkraft[rediger | rediger kilde]

Vassdragsregulering og store dammer har ulemper ved at store landarealer demmes opp. Merowe-dammen over Nilen Dar al-Manasir, Sudan.

Globalt er det estimert at det totale vannkraftpotensialet som teknisk er mulig å bygge ut, er rundt 1,8 TW (56 EJ),[1] imidlertid er det økonomiske utbyggbare potensialet 8 PWh/år. Potensialet for videre utbygging finner en i Afrika, der uutnyttede resurser er estimert til 92 %, samt Asia og Sør-Amerika. For mange land er regulering av flom for å unngå ødeleggelser minst like viktig som energiproduksjon.[25][26]

Vannkraftverk har egenskaper som avhjelpe utfordringer med noen av de fornybare energikilder som har variabel produksjon. Et eksempel er Danmark, der mye energi produseres fra vindturbiner (rundt 20 % av årlig energibehov), men på grunn av sjøkabler mellom Norge og Danmark, kan vannkraft fra Norge delvis balansere ut over- og underskudd.[27]

Vannkraft er en moden teknologi, det vil si at det ikke trengs noe videre forskning og utvikling for å ta den videre i bruk.[28] Det er ingen skadelig utslipp fra vannkraftverk, men inngrepene i naturen kan være store om vide landarealer blir oppdemt, det kan bli endret vannføring i elver og det er nødvendig med annen infrastruktur som veier og kraftledninger. Oppdemning av landarealer kan skade det biologiske mangfoldet i området. Endret vannføring i elver kan påvirke fiskebestandene, faktorer som endret vannstand, vannhastighet, skjulesteder og mattilgang spiller inn, samt at gyteplasser kan bli dårligere.[29]

Solenergi[rediger | rediger kilde]

Kart som viser verdens gjennomsnittelige horisontal solstråling for verdens land.[30]

Direkte eller indirekte er solenergi drivkraften bak alle andre fornybare energikilder, unntatt geotermisk energi og tidevann. De fossile energikildene antas i all hovedsak å være lagret solenergi. Bruk av solenergi skjer ved produksjon og tørkning av landbruksprodukter, romoppvarming, belysning, elektrisk kraftproduksjon og andre former.[31]

I toppen av jordens atmosfære er effekten av solinnstrålingen 1367 W/m² ± 3 %. Variasjoner skyldes jordens varierende bane rundt solen og indre prosesser i solen. Rundt 30 % av solstrålingen reflekteres før den når bakken, i tillegg spres lyse og enkelt bølgelengder dempes ned gjennom atmosfæren. For utnyttelse av solstråling nede på bakken spiller det stor rolle om en er nært eller langt fra ekvator, dessuten er det store variasjoner gjennom året når en kommer langt nord eller sør. For en horisontal flate i Norge utgjør den årlige energimengden i solinnstrålingen 600-1000 kWh/m².[31] Som et gjennomsnitt for jorden sier en at solstrålingen er 1000 kWh/m² noen timer midt på dagen ved havnivå, med solen rett over bakken og det er klar himmel.[32]

Teknologier for solenergi defineres bredt som enten passiv solenergi eller aktiv solenergi, avhengig av måten en tar opp, konvertere og distribuerer energien på. Passiv solenergi kan utnyttes i bygninger som står slik at de får mye sollys, har massive materialer som varmes opp eller har lysspredende egenskaper. En tenker også på utforming av bygninger og rom som setter luften i naturlig sirkulasjon. Aktiv solenergi er metoder som solfangere for oppvarming og utnyttelse av solenergi, konvertering av sollys til elektrisitet enten direkte, ved å bruke fotoceller eller indirekte ved hjelp av termisk solkraft.

Ved slutten av 2020 var verdens installerte effekt for anlegg som fanger opp solenergi 714 GW. Kina med sine 254 GW var enkeltlandet med størst kapasitet.[13]

Passiv solenergi[rediger | rediger kilde]

Hus med store vinduer mot sør for å fange opp mest mulig sollys i Zwolle, Nederland.

Systemer for passiv solenergi defineres ut fra at varmeenergi strømmer naturlig ved hjelp av varmeledning (konduksjon), stråling og konveksjon. Det kan skje så enkelt som at sollyset varmer opp bygningskroppen ved absorpsjon.[33]

En typisk måte å utnytte sollyset på er at lyset skinner gjennom vinduer og absorberes av vegger, gulv, møbler og tak. Når disse varmes opp avgis langbølget stråling som vinduene ikke slipper gjennom, men som bidrar til romoppvarmingen. I fyringssesongen dekker passiv solvarme rundt 10 % av energibehovet i norske boliger årlig. Hus kan være bygget og planlagt for å ta vare på solenergi, slik at utnyttelsen blir størst mulig. For eksempel med massive vegger med mørk overflate som absorberer og lagrer solvarmen som skinner inn i rommet gjennom vinduene. Denne varmen holder huset varmt senere når solen har gått ned.[34] I bygninger der dette er godt planlagt kan bygningskonstruksjonen være slik at den sørger for oppvarming om vinteren, og nedkjøling om sommeren. Isolasjonen i huset vil være en viktig del av konstruksjonen,[33] det samme vil vinduene (fylt med argon).[35]

Aktiv solenergi[rediger | rediger kilde]

Systemer for aktiv solenergi går ut på at en såkalt solfanger varmer opp et medium som vann eller luft. Mediet kan sirkuleres slik at energien både kan transporteres og lagres. Typisk er dette installasjoner for bygninger og hus, der solfangere er montert på taket og der rør, ventiler, pumper, tanker og andre innretninger transporterer energien til bruk for romoppvarming eller oppvarming av tappevann. Årlig energiproduksjon i Norge fra en solfanger kan forventes i området 400–450 kWh/m², mens i tropiske områder kan en forvente 1000–1200 kWh/m². Til varmelager benyttes en stor vanntank og om mediet er luft, benyttes stein som luften kan sirkuler rundt. Varmelagret kan dimensjoneres for én dags forbruk, men det kan også være så stort at det kan benyttes for en hel vintersesong.[34]

Selve solfangeren er den viktigste komponenten i systemet og mye utvikling har vært gjort få å optimalisere disse. Plane solfangere med vann som sirkulerer gjennom kanaler er det vanligste. Over kanalene er det et eller flere dekkglass. Solfangere kan være en integrert del av tak eller vegger av bygninger.[34]

Spesielt har land som Tyskland, Østerrike og Hellas vært ledende på bruk av solfangere, men også Kypros, Spania, Italia, Kina, Japan og USA. Noen av disse landene har også påbud om at en viss del av energibruken i bygninger skal dekkes med solenergi. Vanligst er det med anlegg for oppvarming av varmtvann, lengre nord øker også antallet anlegg for romoppvarming. Den største enkelt installasjonen med solfangere var i 2007 på rundt 10 MW med et areal på 18 300 m².[34]

Solkjøling er prosesser der en benytter sollyset til å drive prosesser som gir nedkjøling av luft eller vann. Slike prosesser kan være svært nyttige der behovet for nedkjøling og air-conditioning er tilstede når solen skinner. For eksempel kan ammoniakk benyttes som kjølemedium og vann som absorpsjonsmedium, slik at en oppnår romtemperatur under −30 °C med en varmekilde som holder over 70 °C.[34][36]

Solkoking er et konsept som har blitt utviklet for folk i fattige land, der energibehovet til matlaging er den viktigste energibruken for en husholdning. I mange land brukes, ved, trekull, gjødsel, parafin og propan til matlaging, men disse kildene kan være begrensende eller farlige. Solkoking går ut på at en reflektor konsentrerer sollyset mot et svart kokekar. Temperaturen kan komme opp i 80–130 °C.[34]

Termisk solkraft[rediger | rediger kilde]

Ivanpah Solar Power Facility i Mojave-ørkenen, California, USA.

Det meste av elektrisk kraftproduksjon i verden skjer i varmekraftverk med forbrenning av kull og gass eller varmen kommer fra kjerneenergi. Felles for alle disse er at en varmekraftmaskin, i praksis en dampturbin, driver en generator. Også solenergi er tatt i bruk for å drive turbiner, omtalt som termisk solkraft. Vanligvis benyttes regulerbare speil og solfangere som varmer opp vann til damp, som igjen driver en dampturbin. På en stor flate settes det opp speil som konsentrerer sollyset mer enn ti ganger. Disse speilene reguleres i løpet av solens gang over himmelen. Bare direkte sollys utnyttes, dermed benyttes helst steder med mye klarvær. I slike systemer benyttes ellers standard komponenter som turbiner, varmevekslere og så videre, som en finner i konvensjonelle varmekraftverk.[34]

Teknologier som har blitt testet ut består er såkalte parabolske trau, soltårn og parabolske disker (speil). Parabolske trau består av smale rørformede solfangere montert i fokus over et parabolsk speil. Mange slike trau kan monteres i parallelle rader på en stor landflate. Solstrålingen blir dermed konsentrert fra 70 til 100 ganger og fokusert mot den varmemotagende enheten. Solfangeren varmer opp olje i enheten og her kan temperaturen bli opptil 400 °C. Via en varmeveksler overføres varmen fra oljen til vann som fordamper og driver en dampturbin.[34][36] Solfangeren utformes for høy absorpsjonsevne, høy transmittans og høy varmeledningsevne. [37]

I et soltårn er solfangeren montert i en kompakt enhet i toppen av et tårn. På bakken rundt tårnet er det mange regulerbare speil som konsentrerer sollyset mot solfangeren. Solfangeren varmer opp vann direkte eller indirekte, for at damp skal drive en dampturbin. Prinsippet med parabolske speil er lik de andre metodene, men her er speilet formet parabolsk og solfangeren står montert i fokus over speilet. Fordelen med parabolske speil er høy virkningsgrad, opp mot 30 %.[34] En variasjon over dette konseptet benytter en stirlingmotor istedenfor dampturbin.[36]

Kraftverk for å utnytte termisk solkraft har vært bygget, men få har greid å bli så vellykkede at de har kunnet produsere elektrisk kraft kommersielt. Mellom 1984 og 1991 ble det bygget ni slike kraftverk i California, disse har vært i drift siden. Etter at det ble opprettet offentlig støtte til slike kraftverk i 2007, har det blitt bygget 40 termisk solkraftverk i Spania og noen flere er også bygget i USA.[37]

Termisk solkraft har mulighet for å levere store energimengder på en gunstig måte. Om bare 1 % av verdens potensiale for termisk solkraft blir utnyttet, anslås det at klimamålene som FNs klimapanel anbefaler, kan møtes. Tilbakebetalingstiden for den energien som går med til å bygge et anlegg, er mindre enn ett år. Dessuten kan mange av materialene i et slikt kraftverk brukes på nytt. Anleggene kan også bygges med lagringskapasitet for termisk energi, dermed kan de produsere elektrisitet selv i perioder uten sol. Slike kraftverk kan da levere grunnlast i kraftsystemet de er tilknyttet.[37] Konseptene bygger på energilagring i medier som smeltet salt, keramiske partikler, grafitt og betong som tåler høy temperatur. Det har (før 2012) blitt bygget kommersielle anlegg med lagringskapasitet på 15 timer.[36]

Elektriske solceller[rediger | rediger kilde]

Et lite solcelleanlegg på taket av en bygning i Bonn, Tyskland.

Elektriske solceller omdanner solenergi direkte til elektrisk energi ved hjelp av fotoelektrisk effekt. Solceller består av halvledere som er dopet, det vil si at fremsiden har et overskudd av elektroner og baksiden et underskudd, eller motsatt. I grensesjiktet mellom de forskjellig dopede lagene, oppstår et elektrisk felt som driver de frie elektronene mot fremsiden av cellen. Atomer som fanger opp fotoner i lyset blir eksistert til høyere energinivåer, dermed kan elektroner frigjøres. Ved å tilknytte solcellene frem og baksider til en elektrisk krets kan energien utnyttes.[34]

Solcelleanlegg leverer likestrøm og for tilknytting til et overliggende kraftsystem blir det nødvendig å anvende et vekselretteranlegg. I mange tilfeller anvendes solcelleanlegg for små isolerte kraftsystemer og da benyttes batterier for energilagring.[36]

Solcelleanlegg er robuste og krever lite vedlikehold, og en stor fordel er at de kan produsere energi uten å være tilknyttet noe overliggende kraftsystem. Dermed kan de brukes fra alt fra små elektroniske enheter til avsidesliggende hus. En annen fordel er at de kan være en del av bygningskroppen som tak eller vegger. Det er også mange solcelleanlegg som tilkobles overliggende kraftnett for å mate inn energi som eieren får betalt for. På grunn av denne store fleksibiliteten øker produksjonen av solceller hvert år, med en gjennomsnittlig årlig produksjonsøkning på 43 % per år fra 2000 til 2012.[38]

Da en begynte med produksjon av solceller i 1960- og 1970-årene, trengtes det mer energi å produsere dem enn de noen gang kunne levere tilbake av elektrisk energi i sin levetid. Denne tilbakebetalingstiden er sterk forbedret, og en tynnfilm CdTe-celle kan produsere mer elektrisk energi enn den energi som gikk med til produksjonen i løpet av 0,68 år og for krystallinske silikonceller er tiden mindre enn to år (2016).[38]

Virkningsgraden for solceller har så langt ikke vært spesielt høy, med en teoretisk beste virkningsgrad under 30 % (2016). Årsaken er at mye av sollyset enten bare blir absorbert eller reflektert. Det forskes derfor på enheter der flere transparente, tynne solceller settes sammen, slik at sollys med kort bølgelengde skaper energi i den første enheten og de lengre bak påvirkes av lengre bølgelengder. I eksperimenter har en med slike konsepter greid å få en virkningsgrad helt opp mot 44 %.[38]

Solkraft til drivstoffproduksjon[rediger | rediger kilde]

Solkraft kan benyttes til å produsere kjemiske drivstoff som hydrogen, syntesegass, metanol og diesel. Prosessene går ut på å benytte elektrokjemiske, fotokjemiske eller termokjemiske reaksjoner. I den første prosessen lages hydrogen ved elektrolyse drevet av elektrisitet fra solkraft. Med fotokjemiske prosesser etterlignes fotosyntesen i planter til å lage energirik biomasse. Ved termokjemiske prosesser skapes det høy temperatur som driver en endotermisk kjemisk reaksjon, med drivstoff som sluttprodukt. Stoffene en bruker til reaksjonen kan være vann, karbondioksid, metanol, dimetyleter og syntetisk olje.[36]

Flytende solcelleanlegg[rediger | rediger kilde]

Flytende solcelleanlegg er systemer med store paneler med solceller som flyter på overflaten av å drikkevannreservoarer, dammer i steinbrudd, innsjøer, vannkanaler eller andre vannflater.[39] Systemene har noen fordeler fremfor lignende anlegg på land. Blant annet at tomtekostnadene på land er større, samt at det er færre regler og reguleringer for konstruksjoner som flyter på vann. I motsetning til de fleste landbaserte solenergianlegg, vil ofte flytende anlegg knapt være synlige for publikum.[40]

Muligheter og begrensninger for solkraft[rediger | rediger kilde]

Solenergi er tilgjengelig overalt på jorden, noe som ikke er tilfelle med andre fornybare energikiler. Solinnstrålingen på et gitt sted er variabelt og systemer for lagring av energien vil forbedre mulighetene for utnyttelse av solenergi mye.[31] Om bare 1 % av den innstrålte solenergien mot jordoverflaten ble omformet til elektrisk energi med en virkningsgrad på 10 %, ville det gitt en effekt på 105 TW. Dette tilsvarer en energimengden mye større en noen prognoser for fremtidig energibehov, for eksempel for år 2040 med et behov på rundt 9 TW. Imidlertid er virkningsgraden mye bedre enn 10 % for moderne systemer for utnyttelse av solenergi.[41][1]

Det teoretiske potensialet for solenergi er anslått til 3,9 YJ per år. Tallet har bare teoretisk interesse og det tekniske potensialet, estimert til 1575–49 837 EJ per år, er mer interessant. Denne energimengden er omtrent 3 til 100 ganger større enn hele verdens forbruk av primærenergi i 2008.[32]

Fremtidig konsepter for solkraft dreier seg om å unngå bruk av en varmekraftmaskin (dampturbin eller stirlingmotor). En ser da på muligheter som utnyttelse av termoelektrisk, termionisk og magnetohydrodynamsiske effekter, kan gi. Solkraft fra verdensrommet har også blitt foreslått, der solfangere i verdensrommet sender mikrobølger ned mot en motagerantenne på bakken.[42]

Miljøpåvirkningene fra utnyttelse av solenergi er beskjedne. Det kan oppstå konflikter rundt arealbruksendringer for anlegg installasjoner som krever stor plass. Et annet problem dreier seg om bruk av miljøskadelige stoffer ved produksjon av solceller, som må tas hånd om forsvarlig. Etter bruk må dessuten anleggene destrueres og gjenvinnes.[43][44]

Geotermisk energi[rediger | rediger kilde]

Damp stiger opp fra geotermisk Nesjavellir kraftverk på Island.

Geotermisk energi er utnyttelse av termisk energi som både skapes og lagres i jordens indre. Jordens geotermisk energi stammer fra den tiden planeten ble dannet og fra radioaktiv nedbryting av mineraler (fordelingen er usikker,[45] men muligens er andelen omtrent lik fra de to delene.[46]) Temperaturforskjellen mellom jordens indre og overflaten fører til at det går en kontinuerlig varmestrøm opp til jordens overflaten. Denne naturlige energiavgivelsen er anslått til 31 TW for hele jorden.[47] Imidlertid er denne energistrømmen for liten til å kunne utnyttes kommersielt de fleste steder i verden.[48]

Gjennomsnittlig øker temperaturen med 25–30 °C per km innover fra jordoverflaten, dog kan temperaturstigningen i noen området være ti ganger større. For geotermiske kilder som avgir damp med temperatur over 175 °C kan energistrømmen benyttes direkte i en turbin for elektrisk kraftproduksjon. Om temperaturen er lavere kan det benyttes varmevekslere med et arbeidsmedium med lavt kokepunkt for å drive en turbin. I slike tilfeller kan en utnytte kilder med temperatur ned til 100 °C. For temperaturer i området 40–100 °C kan kilden benyttes direkte til oppvarmingsformål.[47] For enda lavere temperaturer kan det benyttes varmepumper.[49]

Ved utgangen av 2020 var den totale ytelsen for geotermiske anlegg i verden 14 GW.[13]

Geotermisk kraftproduksjon[rediger | rediger kilde]

Skisse av et geotermisk kraftverk. 1:Reservoar, 2:Pumpehus, 3:Varmeveksler, 4:Turbinhall, 5:Produksjonsbrønn, 6:Injeksjonsbrønn, 7:Varmtvann for fjernvarme, 8:Porøst fjell, 9:Brønn og 10:Fast berggrunn.

De mest høyverdige geotermiske ressursen er dem som kan produsere tørr damp som kan drive en dampturbin for kraftproduksjon. Kommersielle kraftverk av denne typen er bygget, første gang i Larederello i Italia i 1904. Det er to hovedtyper av slike kraftverk, der den ene typen kan utnytte naturlige varme kilder og den andre typen går ut på å lage kunstige vannstrømmer i undergrunnen. I en injeksjonsbrønn (boret kanal) pumpes vann ned mot det geotermiske reservoaret, damp stiger opp i en produksjonsbrønn i nærheten og denne utnyttes videre i en dampturbin direkte, eller det anvendes varmevekslere. Produksjonsmønsteret for denne typen kraftproduksjon vil være stabilt, slik at det enger seg for grunnlast. Virkningsgraden er lav, men om restvarmen kan benyttes til fjernvarme kan den termiske virkningsgraden bli høy, opptil 97 %.[50][51]

For å utnytte den geotermiske energien i et lovende område, er permeabiliteten, eller hvor porøs berggrunnen er, en viktig faktor. Mange steder er ikke berggrunnen særlig porøs, men en har forsøkt forskjellige metoder for å få små åpninger i berggrunnen. En metode går ut på å lage en borebrønn for deretter å pumpe ned vann med svært høyt trykk. Hensikten er å få fjellet til å sprekke opp slik at det kunstig etableres sprekker som vann og damp kan trenge gjennom. Testene som har vært gjort har ikke vært lovende, men der berggrunnen var mer porøs fra før har utfallet vært mer heldig.[52] Noe av utfordringen består i å skape sprekker dypt nede i berggrunnen mellom injeksjons- og produksjonsbrønn. Disse må skapes uten at det oppstår ustabiliteter i undergrunnen, men må være store nok til at en tilstrekkelig vannstrøm kan oppstå for ønsket kraftproduksjon.[53]

En utfordring med utnyttelse av termiske reservoarer, er at det må gjøres omfattende forundersøkelser. Det må foretas prøveboringer og brønntester som kan utgjøre en betydelig del av investeringskostnaden.[50] Avhengig av lokale forhold kan det være nødvendig å bore ned til 3000–5000 m.[54]

Geotermisk varmepumpe[rediger | rediger kilde]

En geotermisk varmepumpe i et bolighus i Tyskland. Varmepumpen henter varme fra berggrunnen under huset og energien kan brukes til radiatorer og varmtvannsbereder.

Grunnvarme er et begrep for utnyttelse av termisk energi i grunnen med lav temperatur. Denne energien hentes ut fra fjell, grunnvann, løsmasser eller jordsmonn, der kilden kan være både solenergi og geotermisk energi lagret i grunnen. En benytter varmepumper for dette formålet.[49]

Grunnvarme kan utnyttes for oppvarming av bygninger ved at det bores en energibrønn 80–150 m ned i bakken. En rørsløyfe med væske sirkulerer i en lukket krets mellom energibrønnen og varmepumpen. Motsatt kan varme fra bygninger transporteres ned i energibrønnen når det er ønskelig. For slike prosesser må rundt 33 % av energien tilføres som elektrisitet for å drive varmepumpen. Anleggene kan skaleres opp til å forsyne mange bygninger og industri, og desto større anlegg desto bedre lønnsomhet.[55]

Muligheter og begrensninger for geotermisk energi[rediger | rediger kilde]

Den globale potensialet for geotermisk energi er enormt, og et estimat er er at 42 PWh per år er tilgjenngelig for fremtidig utvikling.[49] Dog er mer detaljerte studier for å få sikrere estimater nødvendig (2010).[56]

Selv om geotermiske prosjekter har store investeringskostnader, er en motivasjon at driftskostnadene vil være små. En annen fordel er jevn energiproduksjon.[57] For geotermisk kraftproduksjon (høytemperatur geotermisk energi) har en store forhåpninger om å lykkes med billig og meget stor energitilgang. Ved å bore så langt ned at vannet vil være i form av superkritisk væske kan kostnadene reduseres, samt at en kan forvente å produsere fem til ti ganger så mye energi som i konvensjonelle geotermiske brønner. Det foregår forskning der en forsøker å bore ned på dyp med temperatur på 500–600 °C og med svært høyt trykk. Under disse forholdene vil vannet være svært korroderende, noe som skaper store vansker med å lage brønnvegger, vanligvis bestående av en foring (rør) av stål og betong. Brønnveggen skal beskytte brønnen og holde den stabil i mange år, samt at den skal beskytte utstyr (sensorer og boreutstyr).[58]

Geotermisk energi er generelt en miljøvennlig energikilde, med håndterbare utfordringer relatert til mulige farlige gasser og mineraler.[54][59] Andre fordeler er jevn produksjon gjennom døgnet. På Island fås rundt 17 % av all elektrisk kraftproduksjon fra geotermiske kraftstasjoner, og hele 54 % av den totale produksjonen av primærenergi.[60] Verdens totale installerte effekt med geotermisk energi var i 2020 på 14 GW. USA med 2,6 GW var enkeltlandet med størst installert ytelse.[13] Et problem med geotermisk energi er at varmestrømmen reduseres over tid. En diskuterer derfor om energikilden, virkelig er en fornybar og bærekraftig energikilde. Dog kan energiutbytte være konstant i flere hundre år.[61]

Bioenergi[rediger | rediger kilde]

Drivstoffpumpe i Brasil som tilbyr etanol i tillegg til diesel og bensin.

Bioenergi er energiutnyttelse av biomasse fra døde organisme som opprinnelig kom fra celler som fikk sin energi fra sollys via fotosyntese.[62] Som oftest menes planter, trær og alger, men også treavfall, papir, våtorganisk avfall og kloakkslam.[63] Biomasse kan brukes som energikilde direkte via forbrenning for å produsere varme eller indirekte ved konvertering til ulike former for biodrivstoff. Konvertering til biodrivstoff kan oppnås ved ulike metoder som er grovt klassifisert i: termiske, kjemiske og biokjemiske metoder. Trevirke er fortsatt den største energikilden til biomasse (2012);[64] eksempler er døde trær, grener og stubber, hageavfall og flis. Biomasse omfatter også plante- eller dyrerester som kan omgjøres til fibre eller andre industrielle kjemikalier, for eksempel biodrivstoff. Industriell biomasse kan dyrkes fra mange vekster, som gress, hamp, mais, poppel, vier, durra, sukkerrør og bambus,[65] samt en rekke treslag som eukalyptus og oljepalme (palmeolje). Bioenergi kan også fås fra avlinger spesielt dyrket til bruk som drivstoff, hvor en benytter vekster som gir stor biomasseproduksjon per hektar areal med lav innsats.[66] En stor fordel med bioenergi, er at den noen former kan benyttes i eksisterende teknologier, som bilmotorer og fyrkjeler.[67]

Ved utgangen av 2020 var verdens globale kapasitet for bioenergi 127 GW.[13]

Direkte forbrenning for varme eller elektrisk kraftproduksjon[rediger | rediger kilde]

Den kjemiske energien i biomasse kan frigjøres til varme direkte ved forbrenning. Det dannes gasser som karbondioksid og vann, men også uforbrente partikler, nitrogen, svovel og andre urenheter. Forbrenningen vil avhenge av varmeinnhold, fuktighetsinnhold, luftmengde og varmetap i forbrenningsanlegget. Varmeenergien kan brukes til en rekke formål som romoppvarming, tørkeprosesser og elektrisk kraftproduksjon, samt dampproduksjon for prosessvarme til industri.[68]

Biodrivstoff[rediger | rediger kilde]

En sukkerrørplantasje i Brasil for produksjon av etanol.
Fabrikk for produksjon av sukker, biodrivstoff (etanol) og andre alkoholer av sukkerrør i Brasil.

Biomasse kan brukes som fast brensel, men har ulemper som lavt energiinnhold og høyt fuktighetsnivå. En løsning på dette er torrefaksjon, der materialet varmes opp til rundt 250 °C i minst 30 minutter uten at det tilføres oksygen. Gassen fra prosessen kan brukes til forbrenning for å holde prosessen i gang. Det vil skje kjemiske endringer der materialet blant annet blir mørkt og sprøtt. Fordelen med prosessen er at brenslet etter behandlingen får høyere energiinnhold, kan lagres over lang tid uten å ta til seg fuktighet og uten at mikroorganismer gjør skade. Andre behandlinger for faste brensler er pyrolyse og karbonifisering, der temperatur og behandlingstid økes.[69]

Flytende brensler har store fordeler fremfor faste og gassformige. Årsaken er lettvint lagring, transport og omlastning, i praksis har de også større energitetthet. Typisk har utviklingen gått mot å finne alternativer til diesel og bensin, som ikke bidrar til global oppvarming. Viktige råstoffer er alkoholer, prosesserte vegetabilske eller animalske oljer, pyrolyseoljer og forskjellige syntetiske stoffer fra gassifisert biomasse.[70]

Alkoholer som benyttes som biodrivstoff er etanol og metanol som fremstilles gjennom gjæring av sukkerarter. Det benyttes planter som sukkerrør, sukkerrorer, poteter, mais, hvete og alle typer frukt. Det største volumet (2007) kommer fra gjæring av biprodukter fra sukkerproduksjon. Spesielt har Brasil vært ledende på fremstilling av biodrivstoff i form av alkohol siden 1970-årene. I mange land, inkludert USA og EU, benyttes biodrivstoff blandet inn i bensin. Biodisel er basert på vegetabilske eller animalske oljer som gjennomgår en kjemiske prosess med esterifisering, dermed fås fettsyremetylestere med ensartede egenskaper. Fett fra avfall som frityrolje og slakteriavfall kan benyttes. Pyrolyseoljer fås om partikler fra biomasse som tre og halm varmes opp raskt til en temperatur på 700–900 °C. Ut fra denne prosessen fås trekull, aske, oljer, flere organiske væsker og gasser. Med riktig behandling kan væskemengden utgjøre 70 %. Slike pyrolyseoljer kan brennes i oljekjeler. Syntetiske brensler fra gassifisering av biomasse kan via kjemiske prosesser bli til flytende drivstoff, for eksempel Fischer-Tropsch-prosessen der sluttproduktet blir syntetisk diesel.[70]

Forskning gjøres også på alge-drivstoff fordi alger ikke er en matressurs, og at produksjonen kan være fem til ti ganger større enn i andre typer landbasert produksjon som for eksempel mais og soya. Etter innhøsting kan alger gjæres og brukes til å produsere biodrivstoff som etanol, butanol og metan, samt biodiesel og hydrogen. Bruken av biomasse til elektrisitetsproduksjon varierer fra region til region. Avfallsprodukter fra skogbruk, som for eksempel trevirke, er vanlig å bruke i USA. Landbruksavfall er vanlig i Mauritius (rester fra sukkerrør) og Sørøst-Asia (skall fra ris). Avfall fra husdyrhold som fjærfe brukes i Storbritannia.[71]

Biogass[rediger | rediger kilde]

Ved anaerob gjæring av fuktige organiske materialer i en reaktor kan det utvikles gass, ved at mikroorganismer bryter ned materialet i fravær av oksygen. Gassen en da får, er kjent som biogass og kan brukes som drivstoff. Den består av metan (55–75 %), karbondioksid og noen andre gasser i små mengder. På søppelfylliner skjer denne prosessen av seg selv, og gassen som siver opp kalles deponigass. Fordelen med å kontrollere prosessen i en reaktor er blant annet høy temperatur, slik at farlige mikroorganismer drepes, dessuten at nedbrytningsprosessen kan optimaliseres. Biogass kan benyttes for motorer i kjøretøyer.[70]

Energigjenvinning fra avfall[rediger | rediger kilde]

Moderne teknologi for forbrenning av avfall for energiproduksjon ble utviklet i Europa i 1960- og 1970-årene. Metodene har senere blitt forbedret betraktelig og slik anlegg har ikke lengre problemer med luftforurensning. Slike anlegg er senere introdusert i USA og kan i praksis sees på som en fornybar energikilde, for eksempel for elektrisk kraftproduksjon. Et estimat for USA har vist at kommunalt avfall, selv etter at 30 % av det er resirkulert, kan produsere like mye energi som åtte store kjernekraftverk eller dekke 1–2 % av det elektriske energibehovet.[72]

Muligheter og begrensninger for bioenergi[rediger | rediger kilde]

Produksjon og lagring av pelets av tremasse i Tyskland.

Av den solenergien som slipper ned gjennom atmosfæren og ned til bakken er det bare en meget liten del som kan omgjøres til biomasse.[73] Bioenergi er for tiden (2012) den største fornybare energikilden, noe den sannsynligvis vil fortsette å være frem til 2050.[74] Det teknisk potensialet er estimert til 8–13 TW eller 270–450 EJ/år.[75][76] Energiressurser fra biomasse er meget komplekse og gjør beregninger for totalt teknisk potensiale vanskelige. Noen mener at det tekniske potensialet er null, fordi ikke noe biomasse er tilgjengelig for energiproduksjon (fordi landarealer må brukes til matproduksjon eller være naturlige), mens de mens optimistiske anslagene sier at det maksimale teoretiske potensiale for hele jorden er rundt 1500 EJ per år.[77]

Mens solcellepaneler og vindturbiner kan produsere 12–20 ganger mer energi enn den energien som ble brukt til å produsere dem, gir avlinger for biodrivstoff mye mindre energi tilbake. Etanol basert på dyrkning av mais fordrer gjerne bruk av fossile energikilder så vel som elektrisitet, med en energigevinst på knapt det dobbelte av det som brukes til dyrking og produksjon. Biodiesel baser på soyabønner gir 2,5 til 5,6 ganger mer tilbake enn den energi som ble brukt. Det har også blitt produsert rapsfrø til biodiesel med et netto energitap.[78]

Selv om det teoretisk er stort potensiale for biomasseproduksjon, blant annet med rasktvoksende trær eller andre vekster på ubrukte arealer, så må vanning, gjødsling og giftsprøyting kontrolleres nøye. Store plantasjer for biomasseproduksjon vil kunne redusere biodiversitet, føre til jorderosjon og kunne forsterke, heller en redusere, klimaendringer.[76] Andre utfordringer er press på land- og skogressurser og dermed stigende matvarepriser globalt. Fordeler og ulemper er vanskelige å vurdere, fordi økte priser på biomasse også kan gi muligheter for utviklingsland som kan eksportere slike ressurser. I tillegg kan fattige land redusere sine utgifter på import av fossile energikilder.[79]

Ved forbrenning av biomasse, biogass og biodrivstoff oppstår en del miljøskadelige utslipp. Stoffer som svovel- (SOx) og nitrogenoksider (NOx), nitrogen- og svoveloksider og svevestøv oppstår ved forbrenning av biomasse. Verdens helseorganisasjon anslår at 7 millioner mennesker dør for tidlig hvert år på grunn av luftforurensning. Spesielt er bruk ved, møkk og avfall i primitive ildsteder for matlaging i fattige land et stort problem.[80]

Havenergi[rediger | rediger kilde]

Havet har et meget stort energiinnhold, med energi tilført fra sollys, geotermisk varme og jordens rotasjon. Siden 1900 er det utviklet mange ideer for utnyttelse av havets energi og det finnes over 1000 patenter på forskjellige systemer for energiutnyttelse. Bare et fåtal av disse patentene på tekniske installasjoner er blitt forsøkt bygget og testet.[81] Havenergi er utnyttelse av energien som i havbølger, tidevann, saltholdighet og havtermisk energi. Bevegelsen av vann i verdenshavene skaper en stor mengde kinetisk energi (bevegelsesenergi). Denne energien kan utnyttes til elektrisk kraftproduksjon. Havvindkraft er ikke en egen form for havenergi, ettersom vindkraft er avledet fra vinden, selv om vindturbinen er plassert over vann.[82]

Tidevannskraft[rediger | rediger kilde]

Solen og månen påvirker verdenshavene ved at det dannes tidevann på grunn av gravitasjon. På steder langs kysten der det er sund og streder kan store vannmasser få stor hastighet som kan utnyttes.[81] Energipotensiale kan være i området 500–1000 W/m² i tverrsnittet av strømmen.[81]

Bølgekraft[rediger | rediger kilde]

Bølgekraft som tar opp energien fra havdønninger og tidevannskraft, der av energi fra tidevann utnyttes, er to former av vannkraft med fremtidig potensial. Et demonstrasjonsanlegg drives av Ocean Renewable Power Company på kysten av Maine og er koblet til kraftnettet, tidevannskraftverket i Bay of Fundy utnytter en av verdens sterkeste tidevannsstrømmer.[83][84]

Utnyttelse av bølgekraft blir gjort på forskjellige måter, blant annet med en svingende vannsøyle i form av et tårn satt opp ved kysten, der bølgene fanges opp og ledes inn i tårnet. Når vannsøylen beveger seg opp og ned oppstår en kraftig luftstrøm inn og ut av tårenet, som driver rundt en turbin som driver en generator. Andre konsepter har også blitt satt i drift, blant annet flytende konstruksjoner festet på havbunnen. Når disse konstruksjonene beveger seg opp og ned på vannflaten i takt med bølgene, kan energien utnyttes.[85]

Saltkraft[rediger | rediger kilde]

Sltkraft går ut på at forskjellen i saltinnhold mellom sjøvann og ferkvann utnyttes. Osmotisk trykk mellom sjøvann og ferskvann tilsvarer en vannsøyle på 270 m. Det vil si at om en har membran mellom to beholdere med saltvann og ferskvann, vil vanmolekyler trenge gjennom membrannen og skape trykk. Denne energien kan utnyttes i spesielle kraftverk i elvemunninger ved havet. Teoretisk kan hver 1 m³ med ferskvann som renner ut i havet kan generere en energimengde på 0,7 kWh. En regner med at virkningsgraden for slike kraftverk vil være nokså lav, anslagsvis 60 %.[81][86][87]

Havstrømkraft[rediger | rediger kilde]

Havstrømkraft kan sammenlignes med tidevannskraft, men går ut på at de store havstrømmene utnyttes til energiproduksjon. Havstrømmene oppstår på grunn av jordrotasjon og samspillet mellom solen og månens gravitasjon, samt termiske fenomener. For eksempel har Golfstrømmen en hastighet på fem knop enkelte steder.[81] I Norge har Hammerfest Energi bygget et forsøksanlegg med en turbin på 300 kW på bunnen av Kvalsundet. Imidlertid ga en opp satsingen i Norge i 2008, og fortsatte med forsøk på utnyttelse av havstrømmer utenfor Skottland.[88][89]

Havvarmekraft[rediger | rediger kilde]

Makai Ocean Engineerings anlegg for produksjon av havvarmekraft på Hawaii, USA. Anlegget yter 100 kW og har vært i drift siden august 2015.[90]

Havvarmekraft bruker temperaturforskjellen mellom kjøligere dyp og varmere overflatevann, hvor temperaturforskjellen kan være oppimot 20 °C.[81] Bare noen få forsøksinstallasjoner har blitt utviklet til kommersielle anlegg.[1]

Muligheter og begrensninger for havenergi[rediger | rediger kilde]

Bølgene på alle verdens hav har en effekt på totalt 60 TW, men bare 3 TW slår inn mot verdens kyster.[1] Den totale teoretiske energien fra bølger er estimert til 32 000 TWh/år (115 EJ/år), men det tekniske potensialet er betydelig mindre og vil være avhengig av utvikling av ny teknologi.[91]

Det teoretiske potensialet for saltkraft i hele verden er estimert til 1650 TWh per år (6 EJ/år).[91] Effekten som utvikles av all verdens tidevann utgjør 3 TW, men bare 60 GW utvikles i kystområder.[1][91] Alle verdens havstrømmer tilsvarer en effekt på 100 GW, men bare noen få GW kan utnyttes.[1]

Når det gjelder utnyttelse av havvarmekraft, kan utnyttelse av temperaturforskjellen i vannmassene teoretisk utgjøres en effekt på 100 TW, men virkningsgraden for utnyttelse vil være svært lav.[1]

Positive miljøkonsekvenser med anlegg for havenergi er at hav- og kystområder får være i fred for andre aktiviteter, noe som kan være gunstig for marint liv. Ulempen er at fiskere og andre brukere av havområdet stenges ute, dessuten mulig støy og forstyrrelse eller skader på habitater og andre lokale miljøproblemer.[92]

Integrering av fornybare energikilder i energisystemene[rediger | rediger kilde]

I mange land har infrastruktur for energiforsyning utviklet seg over mange år, slik at elektrisk kraft, gass, varme og drivstoff skal kunne distribueres på en kostnadsoptimal måte. En overgang til samfunn med lave utslipp av klimagasser kan fordre at det må gjøres omfattende invester ikke bare i fornybare energikilder, men også i infrastruktur. Eksempler er mer fleksible elektriske kraftsystemer (smart strømnett), utbygging av fjernvarme- og kjøleanlegganlegg, nye systemer for å distribuere fornybar gass og drivstoff, bygge anlegg for energilagring og utvikle nye kollektive transportmidler, samt systemer for energidistribusjon og kontroll i bygninger.[93]

Forskjellene mellom de ulike fornybare energikildene, kan i noen tilfeller gjøre innfasing av fornybare energikilder vanskelig og kostbart. Tilgang til sol- og havenergi finnes mange steder i verden, mens andre kilder som vannkraft, er geografisk ujevnt fordelt. Noen er høyst variabel og ikke lette å predikere, mens andre igjen har lavere energiinnhold enn fossile kilder som kull, olje og gass.[93]

Dagens sentraliserte energisystemer drives oftest av fossile energikilder, og har blitt utviklet for å gi kostnadseffektiv energiforsyning ved hjelp av energibærere i fast form, væskeform, gassform, elektrisitet og varme. Med større anvendelse av fornybare energikilder i den eksisterende energiforsyningen må tekniske, økonomiske, miljømessige og sosiale barrierer brytes ned. I mange land og regioner vil overgang til elektriske kraftsystemer bli det meste passende for energioverføring, for eksempel ved bruk av elektrisitet til oppvarming og i transportsektoren.[93]

Det er to egenskaper med flere av de fornybare energikilder som gjør storskala energiutnyttelse komplisert, nemlig den varierende effekten som er tilgjengelig (intermitterende produksjon) og lav energitetthet. For eksempel vil sol og vind varierer over døgnet, i tillegg til å være væravhengig. En har to løsninger på dette problemet om energien omgjøres til elektrisk kraft, for det første energioverføring over lange avstander med kraftledninger og for det andre med energilagring. Med kraftledninger kan energien overføres mellom regioner med overskudd til områder der det er underskudd.[1] Enda en utfordring med disse energikildene er at de må utvikles og integreres i de energisystemene som allerede finnes. Dermed kan det hende at de beste systemene i fremtiden, med mye høyere produksjon fra fornybare energikilder, er helt anderledes enn de en har ved inngangen det 21. århundre.[94]

Elektrisk energilagring[rediger | rediger kilde]

Generator, turbin og pumpe i et pumpekraftverk i Sveits.

For å gjøre fornybar energi tilgjengelig, pålitelig og attraktiv, er det helt vesentlig at teknologi for energilagring blitt utviklet. Dette trengs både for energilagring av elektrisitet og for å ha energibærere for transportsystemer. Energiproduksjon ved hjelp av vind- og solkraft som overføres via kraftnettet er blitt mer og mer vanlig, men tilgangen på billige systemer for lagring av store energimengder setter begrensinger for utviklingen av disse energikildene. På samme måte setter energilagring begrensinger for transportsektoren. Store tekniske fremskritt må gjøres for å kunne utnytte fornybare energikilder i det omfanget som er ønskelig.[95]

Energi kan lagres som mekanisk energi, for eksempel i form av legemer eller substanser som roterer, er komprimert eller plassert på en høyde, som termisk eller elektrisk energi som blir frigjort via kjemiske prosesser eller på andre måter. Elektrisk og mekanisk energi ansees for å være høykvalitetsenergi, fordi disse enkelt kan konverteres til en av disse formene. Lagret varmeenergi derimot blir i de fleste sammenhenger ansett som energi med lav kvalitet, fordi nytteverdien avhenger av temperatur og fordi den ikke kan omformes til elektrisk eller mekanisk energi i en prosess med høy virkningsgrad. Elektrisk energi har størst universell nytteverdi, fordi elektrisitet kan omformes til mekanisk- eller varmeenergi med høy virkningsgrad, noe som ikke er tilfelle for andre kjente prosesser for energiomforming. I tillegg produserer de mest lovende fornybare energikildene (vind- og solkraft) elektrisitet.[95]

Pumpekraftverk har blitt benyttet for energilagring helt siden 1890-årene.[96] Slike anlegg finnes med størrelser opp til 1000 MW. Typisk transporteres vann med pumper opp fra ett reservoar til ett som ligger høyere opp. Pumpene tar imot overskudd av elektrisk energi i kraftsystemet og drives av en elektrisk motor. Den elektriske motoren kan også gå som generator og er da tilknyttet en vannturbin drevet av vannet når det strømmer tilbake til det laveste reservoaret. Det finnes også slike anlegg i nedlagte gruver, der forskjellige nivåer i undergrunnen benyttes som vannreservoarer. Nye slike anlegg har en virkningsgrad på rundt 80 %.[97]

Andre tekniske prinsipper går ut på å lagre energi i form av komprimert luft i store tanker, svinghjul (roterende masse) og systemer for termisk energilagring.[98] Biomasse, etanol, biogass og biodiesel er også eksempler på energilagring, men disse er i tillegg energibærere som kan tas med i kjøretøy.[99]

Spesielt i forbindelse med vindkraft har en vurdert forskjellige typer energilagring i kraftsystemet. En ser for seg at anvendelse av elektriske biler i stor skala kan by på en fordel ved at batteriladning kan gjøres fleksibel. Dermed kan kontrollert batteriladning gjøre at variabel energiproduksjon fra vindkraft kan dempes ut. Andre muligheter er at overskudd fra vindkraft brukes til drivstoffproduksjon eller oppvarming lokalt (for eksempel romoppvarming).[100]

Energioverføring og energibærere[rediger | rediger kilde]

Elektriske høyspentlinjer for overføring av store energimengder over lange avstander. Energiforsyning fra mange forskjellige fornybare energikilder fordrer at energien kan overføres med lave tap over store avstander.
Rørledninger for fjernvarme i Tübingen, Germany.

Om en hadde tilgjengelig teknologi for elektrisk energilagring med høy kapasitet, ville en enklere kunne utnytte vind og solenergi i stor skala, selv om disse energikildene har svært variabel produksjon. Når slike energilagre ikke er tilgjengelige må en heller satse på flere forskjellige og regulerbare energikilder, som vannkraft, bioenergi, geotermisk energi, samt et omfattende kraftoverføringsnett med høy kapasitet.[96][101]

Utnyttelse av fornybare energikilder i stor skala utfordrer de eksisterende kraftsystemene. Disse er bygget for å foredle høykvalitetsenergi i svært store kvanta fra noen få noder, men må endres til å håndtere energi med lav kvalitet i små kvanta, fra mange steder og transporteres over store avstander. Disse energimengdene skal så konsentreres og distribueres i sentra med stor befolkning og tilsvarende stort energiuttak.[96]

Fjernvarmesystemer forventes å være gunstige for overgang til flere forskjellige fornybare energikilder, som avfallsforbrenning, fyrkjeler for biomasse, solenergi og geovarme, samt spillvarme fra industri. Mange slike energikilder er billige og flere kilder kan kobles inn på samme system. Mange land på høyere breddegrader har allerede utbygde slike systemer, der 30–50 % av markedet er dekket (2012). Systemer for fjernvarme kan bygges ut videre med varmelagre som magasinerer varme til spesielle perioder på døgnet eller året, enten fordi varmebehovet eller -produksjonen er variabel. Sike vannbårne systemer kan også distribuerer kalt vann for nedkjøling i varme strøk.[102]

Siden 1960-årene har det blitt bygget ut gassrørledninger i mange deler av verden. Disse nettverkene forsyner husholdninger og industri med gass for oppvarmingsformål. Istedenfor at disse distribuerer naturgass, kan de gå over til fornybare gasstyper (biogass). Det er da snakk om gasser som metan, syntesegass og hydrogen. Rundt omkring i verden blir slike gassverk modifisert for å distribuere biogass.[103]

Bioenergi i flytende form forventes å kunne være et velegnet drivstoff i transportsektoren. Typisk blir det mange steder i verden blandet inn 5–25 % etanol i bensinen, dessuten blandes biodiesel inn i diesel. Det er flere utfordringer med en overgang til drivstoff kun bestående av flytende bioenergi. En må utvide infrastrukturen med større tanker og rør, samt større drivstofftanker i bilene, for å overføre samme energimengde. Årsaken er at for eksempel etanol bare har 2/3 så høyt energiinnhold som bensin.[104]

Elektrifisering av av flest mulig sektorer og energisystemer blir sett på som avgjørende for en overgang til fornybare energikilder og redusert avhengighet av fossile energikilder. For noen industrisektorer ansees elektrifisering som vanskelig, dette gjelder spesielt produksjon av stål, sement og i deler av kjemisk industri. Det samme gjelder fly, der en trenger energibærer med svært høy energitetthet. Innenfor en del sektorer har en derfor stor tro på hydrogen som energibærer. Hydrogen danner ved forbrenning vann, og produseres tradisjonelt ved hjelp av kull eller naturgass. Dermed må det forskning og utvikling til for få en verdikjede basert på fornybar energi. Likeledes trengs en infrastruktur for transport av hydrogen og utvikling av prosesser der hydrogen erstatter fossile energikilder. Et eksempel på bruk i er bilder der hydrogen og oksygen blandes i brenselceller og gir elektrisitet som driver en elektrisk motor. Det gjøres også forskning på hydrogendrevne jetmotorer i fly. En ulempe med hydrogen er at det er en svært reaktiv gass, slik at beskyttelse mot eksplosjoner er viktig.[105]

Energiøkonomisering[rediger | rediger kilde]

Energiøkonomisering, i betydning energieffektivisering og energisparing, vil bety mye for fremtidig strategier for energibruk. Dette behøver ikke gå ut over velstanden blant folk. Et eksempel som trekkes frem er USAs høye energiforbruk per capita, som er opptil tre ganger høyere enn sammenlignbare land med samme velstandsnivå (Human Development Index). Med forbedringer innenfor energieffektivisering og endringer av transportinfrastrukturen, kan USA komme ned på samme energiforbruk som europeiske OECD-landene.[106] De rike samfunnene i Nord-Amerika, Europa og Asia er årlig forbruk av energi mer enn 300 GJ/capita, og i noen tilfeller mer enn 500 GJ/capita.[107]

Bare 37 % av verdens primærenergi blir utnyttet til nyttig energibruk, resten går tapt, for det meste som varme. I rapporten World Energy Assessment 2000 sies det at verden fra 2020 til 2040 sannsynligvis vil gjennomgå en energieffektivisering på 25–35 % i de fleste industriland og en forbedring på mer enn 40 % i utviklingslandene. Siden 1970-årene har sammenhengen mellom energibruk og økonomisk vekst i OECD-landene enten blitt svakere eller opphevet. Det sies videre at skatter og avgifter, energilovgivning og internasjonal handel med CO2-kvoter kan være med på å stimulere til energiøkonomisering, det samme kan harmonisering av internasjonale reguleringer for eksportprodukter.[108]

En rapport fra McKinsey i 2010 sa at energieffektivisering utgjør rundt 40 % av potensialet for reduksjon av klimagassutslipp. Forbedringen av energisystemene vil gi en økonomisk besparelse.[76]

Materialbruk[rediger | rediger kilde]

Produksjon av stål, sement, ammoniakk og plastikk førte til utslipp av 1,9 Gtonn C (Gigatonn karbon eller 1 000 000 000 tonn karbon) i 2015, noe som utgjorde rundt 20 % av de totale utslippene. Økende behov for disse materialene forventes å gi økt energibehov, fortrinnsvis med fossile energikilder, siden disse inngår delvis som energikilde og er del av den kjemiske prosessen. Spesielt forventes det stor økning i Asia og Afrika både på grunn av befolkningsvekst og økt levestandard.[109] På grunn av de moderne industrisamfunnenes avhengighet av disse energiintensive materialene og utfordringer med andre produksjonsmåter, gjør det nødvendig å redusere bruken. Reduksjon kan skje ved redusert materialbruk i nye produkter og forbedre virkningsgraden, øke gjenbruk og redusere antall produkter basert på disse materialene.[110] En ser derfor for seg en fremtidig økonomi der en bruker materialer på en mer effektiv måte og at det fremstilles mer holdbare varer, som i tillegg kan repareres og gjenbrukes. Noe som omtales som en sirkulær økonomi.[111]

Overgang til fornybare energikilder vil også påvirke produksjon og avhengighet av fossile energikilder. Et eksempel er at om vindturbiner skal forsyne 25 % av verdens energibehov i 2030, så vil nye installasjoner med en samlet ytelse på 2,5 TW kreve 250 millioner tonn stål (stål til tårn og kraftledninger utelatt i overslaget) som vil trenger 600 millioner tonn kull til produksjonen. Produksjon av plast for selve turbinbladene vil kreve 90 millioner tonn råolje.[109]

Storstilt utbygging av fornybare energikilder vil øke behovet for sjeldne jordarter og metaller som kobber og aluminium. Solcelleanlegg, vindturbiner og elektriske biler krever generelt mer mineraler enn tilsvarende enheter basert på fossil energi. En typisk elbil krever seks ganger så mye mineraler som en konvensjonell bil og et vindkraftverk på land krever ni ganger mer mineralressurser enn et gassfyrt anlegg. Det er spesielt mineralene litium, nikkel, kobolt, mangan og grafitt, som trengs i store mengder.[112]

Sluttbrukere av energi[rediger | rediger kilde]

Utvikling av fornybare energikilder har ført til at en deler av sektorene for industri, transport og bygninger, samt andre næringer, har tatt i bruk slike energibærere. For at økningen skal fortsette, er det en rekke utfordringer som må finne løsninger. De regionale variasjonene er store, slik at forskjellige løsninger mot målet vil måtte oppstå.[113]

Industrisektorens energibruk[rediger | rediger kilde]

Industrisektoren er den største sluttbrukeren av energi, både når det gjelder energibehov og utslipp av klimagasser. I 2014 stod stål- og metallfremstilling, kjemikalie-, mineral- pulp- og papirindustrien for omtrent 66 % av sluttbruken av energi og 72 % av industrisektorens klimagassutslipp. Industrisektorens begrensninger må skje ved redusert ressursbehov, energieffektivisering, økt elektrifisering, redusert bruk av fossile energikilder og det må utvikles nye teknologier. I tillegg må det anvendes karbonfangst og -lagring. For å oppnå målene kan en søke mot mer optimal ressursbruk, øke produktenes levetid og kvalitet og få til en større grad av gjenbruk.[114]:129–148

Bygninger[rediger | rediger kilde]

Bygningssektoren stod for 31 % av den totale sluttbruken av energi i 2014, 54 % av sluttbruken av elektrisitet og 8 % av klimagassutslippene. Overgang til elektrisitet og energisparing for redusert behov for oppvarming og nedkjøling ansees viktig, noe som i stor grad kan oppnås med forbedret isolasjon i bygninger, samt utstyr med større effektivitet. Andre viktige tiltak er installasjon av varmepumper og lysdioder. Forbrukernes valg og oppførsel, samt administrasjon av bygninger spiller også inn.[114]:129–148[115]

Transport[rediger | rediger kilde]

Transportsektoren har et stort energibehov og i 2013 var forbruket på 20 % av all primærenergi. Sektoren står for en stor del av utslippene av karbondioksid, i tillegg til andre luftbårne forurensninger. Hele 95 % av all energi til transport er oljebasert (2010).[116] Det er forventet at fra 2008 til 2050 vil antallet motoriserte kjøretøyer i verden tredobles, samme økning forventes for luftfart.[117] Fordi verdens oljeproduksjon vil nå en topp rundt 2050, er det stort fokus på andre energikilder enn bensin og diesel for transport. Biodrivstoff, elektrisitet og hybridbiler har oppnådd popularitet noen steder i verden (2016).[116]

For å redusere klimagassutslipp er reduksjon av fossile energikilder i transportsektoren blitt sett på som helt avgjørende. I tillegg kan reisebehovet reduseres, kjøretøyene kan gjøres mer effektive, og en kan gå over til mindre energikrevende transportformer.[117]

Forbruket av bensin til biltransport reduseres år for år i OECD-landene og maksimalt forbruk oppstod sannsynligvis i 2005. Årsaken til denne reduksjonen er økonomisk aktivitet som ikke etterspør transport, lav økonomisk vekst og større effektivitet innenfor transportsektoren. Derimot forventes det økt etterspørsel i utviklingsland som Kina og India. Dette i henhold til prognoser fra IEA.[118]

Marked og trender[rediger | rediger kilde]

Økt ytelsen for fornybar energi i verden frem mot 2020. Økningen fra 2019 til 2020 var på mer enn 45 %, med en vekst innenfor vindkraft (grønn) på 90 % og 23 % for ny solenergi (gul).[119]



Circle frame.svg

Fordeling av fornybare energikilder for elktrisk kraftproduksjon (+kjernekraft) i 2018.[120]

██ Vannkraft (45%)

██ Kjernekraft (28%)

██ Vind (13%)

██ Sol (6%)

██ Biodrivstoff (5%)

██ Andre (3%)

Begrensning av global oppvarming er en av de viktigste årsakene til økt behov for fornybare energikilder.[121] Basert på REN21's rapport fra 2017 bidro fornybar energi med 19,3 % av det globale energiforbruket og 24,5 % av elektrisitetsproduksjonen i henholdsvis 2015 og 2016. Dette energiforbruket er fordelt på 8,9 % fra tradisjonell biomasse, 4,2 % fra varmeenergi (biomasse, geotermisk energi og solvarme), 3,9 % fra vannkraft og de resterende 2,2 % er elektrisitet fra vind, sol, geotermiske kilder og andre former for biomasse.[122] I 2017 utgjorde verdens investeringer i fornybar energi 279,8 milliarder US Dollar, der Kina stod for 45 % av de globale investeringene, og USA og Europa, begge med rundt 15 %.[123] Globalt var det anslagsvis 10,5 millioner arbeidsplasser tilknyttet fornybar energi i 2020, med solcellebransjen som den største arbeidsgiveren.[124] Fornybar energi utvikles raskt med hensyn på høyere virkningsgrad og kostnadsreduksjon. Bidraget til det totalt energiforbruket er økende.[125] Kostnadsreduksjon og kostnadssetting av eksternaliteter på grunn av energiproduksjon, forventes å forbedre konkurransedyktigheten til de fornybare teknologiene.[126] I 2019 ble mer enn to tredjedeler av helt ny elektrifisering utført med fornybar energi.[127] Per 2020 er solenergi og vindkraft på land de billigste typene av fornybar energi i de fleste land.[128]

På nasjonale nivå er det minst 30 land rundt om i verden hvor fornybar energi bidrar med mer enn 20 % av energiforsyningen. Nasjonale markeder for fornybar energi er anslått å fortsette og vokse sterkt i de kommende tiåret og utover. Rundt 120 land har forskjellige politiske mål for langsiktige økt andel av fornybar energi, blant annet har den Europeiske Union et mål om at innen 2020 skal 20 % av all elektrisitet komme fra fornybare kilder. Noen land har mye høyere langsiktige politiske mål, der opp til 100 % skal komme fra fornybar energi. Utenfor Europa er det minst 20 forskjellige land som har som mål at fornybar energi i årene 2020–2030 skal dekkes fra 10 % til 50 % av forbruket.[129]

Økende energibehov[rediger | rediger kilde]

Siden 1950-årene har verdens energiforbruk økt raskt og det forventes å øke frem frem til 2050. Økningen gjennom siste halvdel av 1900-tallet var kjennetegnet av billige fossile energikilder og rask industrialisering i Nord-Amerika, Europa og Japan. Det forventes at utviklingen de neste årene vil bli mer sammensatt. Kina og India har en kraftig økning av sin energibruk. Disse landene har en tredjedel av verdens befolkning og energibruken per capita er fremdeles (2016) meget liten, dermed forventes sterk vekst her. Samtidig forventes redusert tilgang på olje og uheldige konsekvenser av global oppvarming.[130]

I perioden 2002–2012 gikk den primære energibruken ned i Nord-Amerika og Europa, mens verdens energiforbruk økte gjennomsnittlig med 2,8 % per år. Mye av denne økningen skyldes Kinas økning med rundt 10 % per år i denne perioden.[130]

I 2011 bidro fossile energikilder med 82 % av verdens primære energibehov, der olje stod for 31 %, kull for 29 % og naturgass for 21 %. I 2000-årene gikk oljebruken ned fra 35 til 31 %, mens andelen kull gikk opp fra 23 til 29 % i den primære energibruken. Årsaken er Kinas raske utbygging av elektrisk kraftproduksjon.[130]

Mesteparten av verdens elektrisitetsproduksjon skjer med fossile energikilder, med omtrent 66 % av all elektrisitet produsert med disse energikildene i 2015, der kull utgjorde 60 % av de fossile kildene.[131] De største forbrukerne er Kina, India, Russland og USA. I Kina og India er kull viktig for elektrisitetsproduksjon, mens i USA og Russland er kull viktigst for vareproduksjonen. Olje er verdens hovedkilde til energi i de fleste land, hvor den brukes som drivstoff innenfor transport, samt til industriproduksjon. Naturgass er viktig som energikilde i elektrisitetsproduksjon i mange land, i tillegg brukes gass i husholdningene til matlaging og oppvarming, samt i industrien.[132]

Prognoser for fossile energikilder[rediger | rediger kilde]

Kull, olje og gass er fortsatt den primære globale energi-kilden, selv som fornybar er raskt økende.[133]

Med dagens (2021) forbruk av olje vil verdens kjente reserver (2016) vare frem til rundt 2070.[134] Det foreligger forskjellige scenarier for fremtidig oljeproduksjon, og IEA World Energy Outlook 2013 hadde to scenarier basert på forskjellige forutsetninger der maksimum for oljeproduksjonen (peak oil) vil oppstå i år 2020 eller i 2035.[130] Stadig flere prognoser fra forskjellige byråer for energianalyse forventer et fall i oljeproduksjonen. En oppsummering fra 2020 viser at de fleste byråer forventer maksimal oljeproduksjon innen 2035, med OPECs prognose som den seneste, nemlig 2040.[135] Enten vil verden innen denne tiden komme opp med alternative energikilder for transportsektoren, eller så vil drivstoffprisene øke drastisk og med store sosiale og økonomiske konsekvenser.[130]

Verdens kjente reserver av naturgass (2017) er forventet å vare frem til omtrent 2070 forutsatt dagens (2021) forbruk, men maksimalproduksjonen vil komme mye før.[130][136] Verdens reserver for kull var i 2020 estimert til å vare frem til år 2160 forutsatt dagens forbruk.[137] Verdens kullforbruk hadde en markert nedgang i 2020, den første siden andre verdenskrig. Reduksjonen var på 4 % og hadde sammenheng med koronaviruspandemien og redusert økonomisk aktivitet.[138] Det er forskjellige prognoser for når maksimal kullproduksjon vil oppstå, noen prognoser anslår et fall i forbruket for energiproduksjon fra midten av 2020-årene, andre estimater forutsetter en svak vekst frem til 2040, deretter reduksjon, avhengig av politikk og teknologisk utvikling.[139]

Begrenset vanntilgang kan gå ut over kraftproduksjonen fra fossile energikilder, noe som også er et problem for kjernekraft og biomasse. Klimaendringer har ført til tørkeperioder som har gitt redusert kraftproduksjonen betydelig både fra kjerne- og kullkraftverk i USA og Frankrike.[121] Konsekvensen av dette er svekket energisikkerhet.

De gjenværende reservene av fossile energikilder er store nok til å øke konsentrasjonen av klimagasser i atmosfæren så mye at det overgår alle scenariene for utslipp som er oppgitt i klimapanelets rapporter.[3]

Miljøpåvirkning fra fossile energikilder[rediger | rediger kilde]

Interstate 80 ved Berkeley, California. Biltrafikk utgjør den største forurensningskilden i mange urbane områder.

Luftforurensning på grunn av forbrenning av fossile energikilder forårsaker omfattende skader på natur og svekker folkehelsen.[140] Utvinning av fossile energikilder gir forurensning til jord, luft og vann, i tillegg til at spesielt kullutvinning i daggruver endrer landskapet i betydelig grad.[121] Disse kostnadene er eksterne kostnader, det vil si at de ikke er inkludert i prisen for energi, varer og tjenester (ikke avspeilet i markedspriser).[140]

Skadekostnadene er størst for kull og olje, og minst for gass. I henhold til Sternrapporten fra 2006 kan skadekostnadene fra fossile energikilder være så høye som 65 Euro per tonn CO2-ekvivalenter. Disse kostnadene gjelder fremtidige problemer på grunn av global oppvarming, men andre kostnader kommer i tillegg. Det er imidlertid påpekt at usikkerheten med beregninger av eksterne kostnader er svært store, men en faktor på 3 både i positiv og negativ retning. Forskerne mener allikevel at en usikkerhet med faktoren 3, er bedre enn om en skulle ha operert med uendelig store kostnader. Det ville vært tilfelle om en ikke gjør noen antagelser i det hele tatt.[141]

Helseeffekten av bruk av fossile energikilder er svært vanskelige å beregne kostnadene av, det samme med konsekvensene på lang sikt for verdens økosystemer. Noen av disse problemene er fotokjemisk smog, sur nedbør, høy nivåer av nitrogen og global oppvarming. Dessuten utfordringene ved utvinning, som landsenkning, store hauger med gruveavfall og forurenset vann ved kullutvinning. Oljeutvinning har hele tiden vært heftet med forurensning og ulykker.[142]

Politikk[rediger | rediger kilde]

Delegasjonsledere på FNs klimakonferanse i 2015 (COP21), som førte til signeringen av Parisavtalen.

Parisavtalen fra desember 2015 har som mål at de globale utslippene av klimagasser raskest mulig skal reduseres slik at den gjennomsnittlige globale temperaturen på jorden skal komme under 2 °C og helst ikke over 1,5 °C. Hvor stor total opplagret mengde med CO2 i atmosfæren dette tilsvare, er ikke mulig å si sikkert, men alt etter forutsetningene er ett tall som brukes 1000 Gtonn C (forutsetter en konfidens på 66 %). Om også andre klimagasser tas med, reduseres mengden til 790 Gtonn C. Fra 1750 til 2015 var de samlede utslippene av CO2 på 550 Gtonn C, dermed kan det ikke slippes ut mer enn 240–450 Gtonn C. Om verden greide å stabilisere utslippene til 9,5 Gtonn C per år, som var det som ble sluppet ut i 2015, så må alle utslipp være stoppet innen 2040–2062. Imidlertid er energibehovet forutsatt å øke betydelig, og nye avtaler må til for å redusere utslippene slik for at 2 °C-målet skal være oppnåelig.[110]

Flere prognoser og målsetninger for nasjonalt eller globalt langsiktig energiproduksjon fra fornybare energikilder har vært fremsatt og vist seg alt for optimistiske. Enten at de har tatt feil innenfor en vis margin eller vært fullstendig gale. Andre prognoser har vært alt for pessimistiske, for eksempel ble det i 1981 estimert en produksjonsnedgang av olje utover i 1980- og 1990-årene som ville gi omfattende sosiale problemer. Isteden har råoljeprisene hold seg lave og nokså stabile.[143]

Anbefalinger fra FNs klimapanel[rediger | rediger kilde]

FNs klimapanel sier at for å nå målet om 1,5 °C gjennomsnittlig global oppvarming trengs «storstilt endring av det det globale systemet for energi, landbruk, arealbruk og økonomi, noe som vil påvirker måten energi produseres på, landbruket er organisert på og hvordan mat, energi og materialer forbrukes.» Det finnes flere veier frem mot dette målet, og disse avhenger av underliggende utviklingsprosesser og samfunnsutvikling. Med dette menes valgt av teknologi, omfanget av disse og om løsningene blir organisert globalt. Hvordan menneskeheten vil forbruke energi og landareal frem mot 2100 er grunnlengende usikkert, og vil avhenge av befolkningstall, trender for økonomisk vekst, endret oppførsel og teknologisk fremgang.[114]:108–129

Det er utviklet fem sosioøkonomiske veier (en: Socio-Economic Pathways) (SSP1–SSP5), der den første (SSP1) er en vei mot en bærekraftig verden der målet om 1,5 °C oppvarming nås og utfordringene med både begrensning og tilpasning til klimaendringene blir lave. En slik vei kjennetegnes av en verden med lavt befolkningstall, stor økonomisk og menneskelig vekst per innbygger, store teknologiske fremskritt der miljøhensyn blir viktige, en livsstil med nøktern mat- og energiforbruk per capita og internasjonalt samarbeid. Det er også laget scenarier for veier mot et 2 °C-mål. Scenarier for veier mot 1,5 °C- og 2 °C-målene er nokså like, men den første kjennetegnes av lavere energiforbruk, større grad av elektrifisering og hurtigere utfasing av fossile energikilder.[114]:108–129

Per 2019 har Det internasjonale byrået for fornybar energi estimert at den totalt delen av fornybar energi i energiforsyningen må vokse seks ganger raskere for å holde økningen av den globale gjennomsnittstemperaturen «godt under» 2,0 °C i 2100 (i forhold til før-industrielt nivå).[144]

Energiforsyningen for veiene mot 1,5 °C-målet går via energikilder med lave karbonutslipp, som fornybare energikilder, kjernekraft og fossile energikilder der en i størst mulig grad går over til karbonfangst og -lagring. Dessuten en rask reduksjon av elektrisitetsproduksjon med fossile energikilder og elektrifisering av sluttbrukernes energibruk. Rundt 2050 må verden ha fått til en overgang mot nesten bare fornybare energikilder og kjernekraft. Fordelingen mellom bioenergi, vind- sol- og vannkraft er forskjellige i de ulike veiene mot 1,5 °C-målet. Hvor stort innslaget av kjernekraft vil bli, avhenger mye av opinionens oppfatninger av denne energikilden, men mange veier forutsetter utfasing av kjerneenergi eller begrenset bruk frem mot 2100.[114]:129–148 Kjernekraftverk har noen store fordeler, som at det ikke gir utslipp av klimagasser eller partikkelforurensning under normal drift, det er kjent teknologi og gir jevn energiproduksjon over døgnet og året. En annen fordel er at råstofftilgangen (uran) fremdeles er stor. En usikkerhet er svekket spisskompetansen innenfor kjernekraftteknologi siden 1970-årene.[132]

Innen 2050 forutsetter veiene mot 1,5 °C-målet, at elektrisitetsproduksjon øker fra 23 % fornybare energikilder i 2015 til 59–1,597 % i midten av århundret. Forbruket av fossile energikilder forutsettes derimot å falle til mellom 0–25 % innen 2050.[114]:129–148

Selv om energisektoren på veiene mot målene mot 1,5 °C oppvarming nesten ikke må bruke fossile energikilder innen 2050, er det store forskjeller mellom veiene når det kommer til sluttbrukerne (industri, bygninger og transport). Energietterspørselen drives av transportbehov, bolig- og næringsvirksomhet og produksjon, og vil være avhengig av sosioøkonomiske forhold.[114]:129–148

Skattelegging og kvoter[rediger | rediger kilde]

Forskjellige måter å skattelegge utslipp fra fossile energikilder (karbonprising) er innført flere steder i verden, blant annet i Norge. Hensikten er at eksternaliteter (forurensning) skal prissettes og at høyere kostnad for fossile energikilder skal få en konkurransevridende effekt mot andre energiformer. Så lang (2021) har ikke disse avgiftene vært så høye at det har fått noen stor virkning, men det antas at utslippene av klimagasser er noe redusert. Mange økonomer mener at slike avgifter er den viktigste veien mot en vridning mot fornybare energikilder, lavutslippsløsninger, karbonfangst og -lagring. Dog må slike avgifter helst være globale om det skal få stor nytte. På denne måten mener økonomene at verdens stater kan tvinge markedskreftene til å hensynta de indirekte kostnadene av fossile energikilder, men uten at de velger ut spesielle løsninger, stoler på idealisme eller bygger opp om et spesielt verdenssyn.[111][121]

Et kvotesystem for utslipp skal på samme måten som skattelegging, begrense bruken av fossile energikilder. I et kvotemarked deles det ut tillatelser, eller kvoter, til så og så store utslipp. I dette markedet kan kvoter kjøpes, selges og brukes, dermed vil antallet kvoter gå ned og etterspørselen, dermed også prisen, gå opp. En energiprodusent som skal kjøpe nye kvoter må dermed betale stadig mer etter som tiden går. I EU finnes et slikt kvotesystem, men prisen for kvotene er ikke høye nok til at effekten har blitt særlig stor.[111][121]

Andre tiltak som gjøres av det offentlige er å støtte forsking og utvikling, enten med billige lån, garantier eller annen økonomisk støtte. Det gis også redusert skatt for investering i anlegg for energiproduksjon eller -sparing.[145] Motivasjon for å støtte utviklingen av fornybare teknologier er todelt og skyldes markedssvikt. Den første feilen skyldes at marked ikke tar hensyn til kostnadene som utslipp av klimagasser fører med seg (eksternaliteter), det andre forholdet er at industribedrifter underestimerer de fremtidige fordelene (inntektene) som utvikling av fornybare teknologi vil gi dem.[146]

Fornybare energikilder og bærekraftig utvikling[rediger | rediger kilde]

Fornybare energikilder og bærekraftig utvikling kan forklares som et hierarki av mål og begrensninger som innebærer både regionale og lokale vurderinger. Viktige mål for bærekraftig utvikling som fornybare energikilder bidrar til er:[147]

  1. Sosial og økonomisk utvikling
  2. Tilgang til energi
  3. Energisikkerhet
  4. Begrensning av global oppvarming og skader på miljø og helse

Det er sterk korrelasjon mellom brutto nasjonalprodukt og energibruk, men allikevel har noen land høye inntekter per capita, selv med relativt lavt energiforbruk. Andre land er fattige selv om energiforbruket er høyt. En hypotese er at økonomisk vekst i stor grad kan være dekoblet fra stadig økende energiintensivitet. En annen teori er at utviklingsland kan gjøre store byks fremover og hoppe over noen av trinnene som utviklingslandene har vært gjennom. Med andre ord kan de ta ibruk de beste teknologier som utnytter energi effektivt.[148]

Rundt 1,4 millioner mennesker har ikke tilgang til elektrisitet og 2,7 milliard har bare tilgang til tradisjonell biomasse for matlaging (2012). For disse fattige menneskene betyr dette omfattende helseproblemer (røyk innendørs) og at mye tid som går med til å lete etter fyringsved. Med tilgang til ren, pålitelig og billig energi vil det gi betydelig økt levestandard og mer bærekraftig utvikling.[149]

Overgang til fornybare energikilder betyr at en unngår avhengighet av fossile energikilder som verden får stadig mindre av. Mange fornybare energikilder er av en natur som ikke gjør dem mulig å selge internasjonalt. Land som utnytter egne fornybare energikilder vil slippe å være avhenging av import fra noen få olje- og gassproduserende land. De oppnår også at økonomien blir uavhengighet av prisfluktuasjoner ved å satse på flere forskjellige fornybare energikilder nasjonalt. Spesielt er dette gunstig for utviklingsland, som ofte bruker store deler av sine eksportinntekter på import av drivstoff.[150]

Fornybare energikilder har også utslipp av klimagasser, spesielt under fremstilling av komponenter og materialer. Dog er disse utslippene betydelig lavere enn for fossile energikilder. De fleste fornybare energikilder har på den andre siden mindre eller like stort behov for landarealer som de fossile energikildene, når en sammenligner hele livssyklusens behov for landareal. Et unntak er bioenergi fra plantasjer dedikert for slik produksjon, der nødvendig landarealet er større enn for alle andre energikilder. Vind- og bølgekraft er eksempler på energikilder som krever store arealer, men der annen bruk av landområdene er mulig, som jordbruk og fiske. Skadene som installasjoner for energiproduksjon gir, er endring av økosystemer og biodiversitet på grunn av direkte fysisk påvirkning habitater.[151]

Debatt[rediger | rediger kilde]

Burbo Bank Offshore Wind Farm, Burbo, England.

Klimapanelet oppsummerer i sin spesialrapport Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation (2012) at beslutningstagere som ønsker å øke andelen av fornybare energikilder og samtidig begrense global oppvarming, står ovenfor betydelige utfordringer med å få til et strukturelt skifte i løpet av noen få tiår. Utfordringene er større enn den historiske overgangen fra vedfyring til kull og senere fra kull til olje, fordi den tilgjengelige tiden er så knapp.[94]

Den en tsjekkisk-kanadisk forskeren Vaclav Smil mener at det er en utbredt oppfatning innenfor store deler av opinionen, at overgang til fornybare energikilder kan skje like raskt som andre teknologiske invasjoner de siste tiårene. Spesielt innenfor datateknologi har endringene skjedd med akselererende tempo, der mikroprosessorer har blitt stadig raskere og billigere. Dette i henhold til Moores lov.[152] Om en gjør en sammenligning med elektrisitetsproduksjon i varmekraftverk (som står for rundt 80 % av all kraftproduksjon i 2015), så var forbedringen av virkningsgrad for dampturbiner og generatorer gjennomsnittlig 1,5 % hvert år i løpet av 1900-tallet. Imidlertid stoppet forbedringen nesten opp, og fra 1980 til 2015 var årlig økning bare 0,2 %. Ytelsen for turbiner har har heller ikke økt siden 1970.[153] Den samme forsiktige økningen kan en se for fornybare energikilder. For eksempel har årlig økning av virkningsgrad for solceller økt med 1,6 % og 3,8 % siden midten av 1970-årene, alt etter type. Et annet eksempel er ytelse for vindturbiner, der maksimal ytelse kom opp i rundt 10 MW i 2014. Drastisk større ytelse for slike konstruksjoner har store utfordringer, blant annet at kostnadene øker med tredjepotensen av rotordiameteren, mens ytelsen øker kvadratisk. Et annet forhold er at virkningsgraden teoretisk sett uansett ikke kan komme over 59 %.[153]

En annen grunn til at sammenligning mellom utvikling av mikroprosessorer og fornybare energikilder ikke er holdbar, i henhold til Smil, er den meget omfattende infrastrukturen som trengs for å fange inn, utnytte, prosessere, transportere og omforme energi. På grunn av dette vil disse systemene ha en innebygget treghet. Det samme gjelder for organisering og administrasjon av disse globale systemene, der tidligere beslutninger får betydning for fremtidige valgmuligheter. Investeringene i energisystemene for fossile energikilder i hele verden gjennom 1900-tallet er estimert til å være 25 billioner US-dollar (i 1990-internasjonale dollar). Disse store investeringene vil eierne gjerne ha tilbakebetalt og helst få en gevinst av.[154]

Den amerikanske forretningsmagnaten Bill Gates har vært opptatt av energispørsmål, og har skrevet boken Hvordan unngå en miljøkatastrofe – teknologien vi har og gjennombruddene vi trenger (2021). Han mener at forskning på fornybare energikilder som er rene, billige og pålitelige, vil gi verden store fordeler. Verdens nasjoner vil få store gevinster av å være uavhengige av import av energi og stabile priser, samt at utviklingsland kan forbedre sin levestandard. Han mener at innen 2030 vil en oppnå de store gjennombruddene som er nødvendige for å oppnå dette. Smil argumenterer for at slike prognoser er for optimistisk, blant annet at det neppe vil bli brukt store pengesummer på forskning og utvikling på energiforsyning. Smil mener at det i USA tradisjonelt har vært liten interesse for storstilt bruk av ressurser på energiforsyning, selv for en så kritisk del av samfunnet. Pengebruken på energiforskning er bare en liten brøkdel av det som hvert år brukes på medisinsk forsking og mye mindre enn det som brukes på våpenutvikling.[76]

Situasjonen i USA er generelt slik at organisasjoner og konservative politiskere ønsker å holde fornybar energi vekk fra dagsordenen.[155] De fleste republikanere støtter ikke investeringer i fornybar energi fordi rammeverket deres er bygget på å holde seg til dagens energikilder samtidig som de fremmer nasjonal oljeutvinning for å redusere avhengigheten av import.[156]

I oktober 2021 sa EUs klimakommissær Frans Timmermans at «det beste svaret» på den globale energikrisen i 2021 er «å redusere vår avhengighet av fossilt brensel».[157] Han sa at de som skyldte på European Green Deal gjorde det «kanskje av ideologiske grunner eller hadde økonomiske grunner for å beskytte sine egeninteresser.»[157] Noen kritikere beskyldte European Union Emissions Trading System (EU ETS) og nedleggelse av atomkraftverk for å ha bidratt til energikrisen i 2021.[158][159][160] EU-kommisjonens president Ursula von der Leyen sa at Europa er «for avhengig» av naturgass og -import. Ifølge Von der Leyen; «svaret er å diversifisere våre energikilder […] og, avgjørende, å fremskynde overgangen til ren energi.»[161]

Se også[rediger | rediger kilde]

Eksterne lenker[rediger | rediger kilde]

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ a b c d e f g h i j k Smil 2017, s. 3–11
  2. ^ a b c d Arvizu 2012, s. 38–40
  3. ^ a b Arvizu 2012, s. 33–37
  4. ^ Toldnæs, Jens Petter og Rosvold, Knut A: (no) Nye fornybare energikilder i Store norske leksikon (9. februar 2018)
  5. ^ «Energy Technology Perspectives 2012». International Energy Agency. 
  6. ^ Palmer, J. (2008). «Hope dims that Earth will survive Sun's death». New Scientist. Besøkt 17. oktober 2021. 
  7. ^ Carrington, D. (21. februar 2000). «Date set for desert Earth». BBC News. Besøkt 17. oktober 2021. 
  8. ^ «Wind energy generation by region». Besøkt 16. oktober 2021. 
  9. ^ «Global Wind Atlas». 
  10. ^ a b c Fossdal 2007, s. 80–81
  11. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 1049
  12. ^ Arvizu 2012, s. 95
  13. ^ a b c d e f «Renewable Capacity Statistics 2021». Besøkt 12. september 2021. 
  14. ^ a b Smil 2017, s. 154–158
  15. ^ a b Fossdal 2007, s. 81–84
  16. ^ Arvizu 2012, s. 95–96
  17. ^ a b Fossdal 2007, s. 84–85
  18. ^ a b Arvizu 2012, s. 99–100
  19. ^ Jabber, Suaad Laffta (2013). «Environmental Impacts of Wind Energy» (pdf). Journal of Clean Energy Technologies. 1 (3): 251–254. doi:10.7763/JOCET.2013.V1.57. 
  20. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 1058
  21. ^ Arvizu 2012, s. 96–97
  22. ^ Arvizu 2012, s. 101–103
  23. ^ a b c Fossdal 2007, s. 98–100
  24. ^ a b Arvizu 2012, s. 80–82
  25. ^ a b Fossdal 2007, s. 103–104
  26. ^ a b Arvizu 2012, s. 80
  27. ^ Arvizu 2012, s. 82–83
  28. ^ Fossdal 2007, s. 104
  29. ^ Fossdal 2007, s. 109–111
  30. ^ «Global Solar Atlas». 
  31. ^ a b c Fossdal 2007, s. 20–23
  32. ^ a b Arvizu 2012, s. 60
  33. ^ a b Goswami og Kreith 2016, s. 1164–1165
  34. ^ a b c d e f g h i j Fossdal 2007, s. 23–45
  35. ^ Arvizu 2012, s. 64–65
  36. ^ a b c d e f Arvizu 2012, s. 60–63
  37. ^ a b c Goswami og Kreith 2016, s. 1238–1243
  38. ^ a b c Goswami og Kreith 2016, s. 1393–1595
  39. ^ «Running Out of Precious Land? Floating Solar PV Systems May Be a Solution». EnergyWorld.com. Besøkt 13. september 2021. 
  40. ^ Goodemay, Erica (20. mai 2016). «New Solar Plants Generate Floating Green Power». New York Times. Besøkt 13. september 2021. 
  41. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 18–20
  42. ^ Arvizu 2012, s. 66–68
  43. ^ Fossdal 2007, s. 45
  44. ^ Arvizu 2012, s. 65–66
  45. ^ Dye, S. T. (2012). «Geoneutrinos and the radioactive power of the Earth». Reviews of Geophysics. 50 (3): 3. Bibcode:2012RvGeo..50.3007D. arXiv:1111.6099Åpent tilgjengelig. doi:10.1029/2012rg000400. 
  46. ^ Gando, A. (2011). «Partial radiogenic heat model for Earth revealed by geoneutrino measurements». Nature Geoscience. 4 (9). Bibcode:2011NatGe...4..647K. doi:10.1038/ngeo1205. 
  47. ^ a b Fossdal 2007, s. 128–129
  48. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 1617–1618
  49. ^ a b c Fossdal 2007, s. 129–131
  50. ^ a b Fossdal 2007, s. 132–133
  51. ^ Arvizu 2012, s. 73–75
  52. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 1620
  53. ^ Arvizu 2012, s. 77
  54. ^ a b Fossdal 2007, s. 135
  55. ^ Fossdal 2007, s. 133–135
  56. ^ Mongillo, M. A., Bromley C. J. og Rybach, L. (2010). «The IEA Geothermal Implementing Agreement - International Efforts to Promote Global Sustainable Geothermal Development and Help Mitigate Climate Change». Proceedings World Geothermal Congress 2010. 
  57. ^ Arvizu 2012, s. 77–78
  58. ^ Benjaminsen, Christina (14. oktober 2021). «Vi er et steg nærmere verdensrekord i jordvarme». gemini.no (Sintef og NTNU ). Besøkt 15. oktober 2021. 
  59. ^ Arvizu 2012, s. 74–76
  60. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 1616–1617
  61. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 1621
  62. ^ Fossdal 2007, s. 48
  63. ^ Fossdal 2007, s. 49–53
  64. ^ Scheck, Justin og Dugan, Ianthe Jeanne (23. juli 2012). «Log In». The Wall Street Journal. Besøkt 17. oktober 2021. 
  65. ^ «Developing a Willow Biomass Crop Enterprise for Bioenergy and Bioproducts in the United States». North East Regional Biomass Program. Besøkt 6. september 2021. 
  66. ^ «Resources – Energy crops». Forest Research. 2021. Besøkt 17. oktober 2021. 
  67. ^ Samset 2021, s. 287–290
  68. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 1582–1586
  69. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 1597–1589
  70. ^ a b c Fossdal 2007, s. 70–76
  71. ^ Urban, Frauke og Mitchell, Tom (2011). Instute of Development Studies https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.825.4966&rep=rep1&type=pdf. 
  72. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 1482
  73. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 1093–1095
  74. ^ Arvizu 2012, s. 57–60
  75. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 21–23
  76. ^ a b c d Smil 2017, s. 215–221
  77. ^ Arvizu 2012, s. 46–48
  78. ^ Smil 2017, s. 158–164
  79. ^ Arvizu 2012, s. 50–52
  80. ^ «WHO - 7 million premature deaths annually linked to air pollution». 
  81. ^ a b c d e f Fossdal 2007, s. 114–115
  82. ^ Callaghan, John (2006). Future Marine EnergyResults of the Marine Energy Challenge: Cost competitiveness and growth of wave and tidal stream energy (PDF). London, UK: Carbon Trust. 
  83. ^ «How Does Ocean Wave Power Work?». Besøkt 27. april 2019. 
  84. ^ Unwin, Jack. «Top five trends in wave power». Besøkt 27. april 2019. 
  85. ^ Arvizu 2012, s. 89–90
  86. ^ Fossdal 2007, s. 116
  87. ^ (no) Osmose i Store norske leksikon
  88. ^ Nilsen, Jannicke (9. januar 2015). «Ga opp tidevanns-satsing i Norge - nå skjer det i Skottland». Teknisk ukeblad. Besøkt 11. september 2021. 
  89. ^ Fossdal 2007, s. 123
  90. ^ «Makai’s Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) Power Plant, Hawaii». Power technology. 2021. Besøkt 30. oktober 2021. 
  91. ^ a b c Arvizu 2012, s. 87–88
  92. ^ Arvizu 2012, s. 82–93
  93. ^ a b c Arvizu 2012, s. 103–107
  94. ^ a b Arvizu 2012, s. 158
  95. ^ a b Goswami og Kreith 2016, s. 940–941
  96. ^ a b c Smil 2017, s. 223–238
  97. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 953–954
  98. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 955–960
  99. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 961–964
  100. ^ Arvizu 2012, s. 98–99
  101. ^ Arvizu 2012, s. 107–109
  102. ^ Arvizu 2012, s. 110–111
  103. ^ Arvizu 2012, s. 111–112
  104. ^ Arvizu 2012, s. 112–113
  105. ^ Samset 2021, s. 305–308
  106. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 24–29
  107. ^ Smil 2017, s. 2
  108. ^ Brown, Mark Malloch (2000). World Energy Assessment 2000 (PDF). New York, USA: United Nations Development Programme, United Nations Department of Economic and Social Affairs. ISBN 92-1-126126-0. 
  109. ^ a b Smil 2017, s. 186–192
  110. ^ a b Smil 2017, s. 183–185
  111. ^ a b c Samset 2021, s. 309–311
  112. ^ «The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions». IEA, Paris. 2021. Besøkt 16. november 2021. 
  113. ^ Arvizu 2012, s. 113
  114. ^ a b c d e f g Masson-Delmotte, Valérie m.fl. (2018). Global Warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty (PDF) (engelsk). IPCC. 
  115. ^ Arvizu 2012, s. 117
  116. ^ a b Goswami og Kreith 2016, s. 8–10
  117. ^ a b Arvizu 2012, s. 113–117
  118. ^ Oil 2021 – Analysis and forecast to 2026. IEA. 2021. 
  119. ^ «Renewable Energy Market Update 2021 / Renewable electricity / Renewables deployment geared up in 2020, establishing a “new normal” for capacity additions in 2021 and 2022». International Energy Agency. mai 2021. Besøkt 16. oktober 2021. 
  120. ^ «Electricity generation by source». International Energy Agency. 
  121. ^ a b c d e Arvizu 2012, s. 40–44
  122. ^ Renewables 2016 Global Status Report (PDF). Paris: REN21 Secretariat. 2016. ISBN 978-3-9818107-0-7. 
  123. ^ McCrone, Angus m. fl. Global Trends in Renewable Energy Investment 2018. Frankfurt School – UNEP Collaborating Centre for Climate & Sustainable Energy Finance. 
  124. ^ «Renewable Energy and Jobs – Annual Review 2020». Besøkt 17. oktober 2021. 
  125. ^ «Global renewable energy trends». 13. september 2018. Besøkt 17. oktober 2021. 
  126. ^ Arvizu 2012, s. 40
  127. ^ «Renewable Energy Now Accounts for a Third of Global Power Capacity». 2. april 2019. Besøkt 17. oktober 2021. 
  128. ^ Abdelilah, Yasmina m.fl. (november 2020). Renewables 2020 Analysis and forecast to 2025 (PDF). IEA. 
  129. ^ «Renewables global futures report 2017». REN21. 
  130. ^ a b c d e f Goswami og Kreith 2016, s. 4–6
  131. ^ Smil 2017, s. 49–59
  132. ^ a b Samset 2021, s. 283–286
  133. ^ Friedlingstein, Pierre; Jones, Matthew W.; O'Sullivan, Michael; Andrew, Robbie M.; Hauck, Judith; Peters, Glen P.; Peters, Wouter; Pongratz, Julia; Sitch, Stephen; Le Quéré, Corinne; Bakker, Dorothee C. E. (2019). «Global Carbon Budget 2019». Earth System Science Data (English). 11 (4): 1783–1838. Bibcode:2019ESSD...11.1783F. ISSN 1866-3508. doi:10.5194/essd-11-1783-2019. 
  134. ^ «World Oil Reserves». worldometers.info. 2021. Besøkt 16. oktober 2021. 
  135. ^ Randall, Tom og Warren, Hayley (1. desember 2020). «Peak oil era is suddenly upon us». Bloomberg. Besøkt 17. september 2021. 
  136. ^ «World Oil Reserves». worldometers.info. 2021. Besøkt 16. oktober 2021. 
  137. ^ «Coal». BP plc. 2021. Besøkt 30. september 2021. 
  138. ^ «Global Energy Review 2021 - Coal». 
  139. ^ Holz, Franziska m.fl. (2018). «What does “peak coal” mean for international coal exporters?». Coal Transitions. Besøkt 30. september 2021. 
  140. ^ a b Goswami og Kreith 2016, s. 220
  141. ^ Goswami og Kreith 2016, s. 443
  142. ^ Smil 2017, s. 16–22
  143. ^ Smil 2017, s. 177–183
  144. ^ «Global energy transformation: A roadmap to 2050 (2019 edition)». Besøkt 16. oktober 2021. 
  145. ^ Arvizu 2012, s. 150
  146. ^ Arvizu 2012, s. 146–147
  147. ^ Arvizu 2012, s. 119–120
  148. ^ Arvizu 2012, s. 120–121
  149. ^ Arvizu 2012, s. 121–122
  150. ^ Arvizu 2012, s. 122
  151. ^ Arvizu 2012, s. 122–125
  152. ^ Smil 2017, s. 192
  153. ^ a b Smil 2017, s. 192–199
  154. ^ Smil 2017, s. 199–203
  155. ^ Lund, Henrik (2010). «The implementation of renewable energy systems. Lessons learned from the Danish case». Energy. 35 (10): 4003–4009. doi:10.1016/j.energy.2010.01.036. 
  156. ^ Eilperin, Juliet (28. mars 2013). «House GOP energy plan: drill more, mine more». The Washington Post. 
  157. ^ a b «EU countries look to Brussels for help with ‘unprecedented’ energy crisis». Politico. 6. oktober 2021. 
  158. ^ «European Energy Crisis Fuels Carbon Trading Expansion Concerns». Bloomberg. 6. oktober 2021. 
  159. ^ «The Green Brief: East-West EU split again over climate». Euractiv. 20. oktober 2021. 
  160. ^ «In Global Energy Crisis, Anti-Nuclear Chickens Come Home to Roost». Foreign Policy. 8. oktober 2021. 
  161. ^ «Europe's energy crisis: Continent 'too reliant on gas,' says von der Leyen». Euronews. 20. oktober 2021. 

Litteratur[rediger | rediger kilde]

  • Fossdal, Marit L. m.fl. (2007). Fornybar energi 2007. Norges vassdrags- og energidirektorat. ISBN 9788241006326. 
  • Goswami, D. Yogi og Kreith, Frank, m.fl. (2016). Energy efficiency and renewable energy – Handbook (2. utg.). Taylor & Francis Group, LLC. ISBN 978-1-4665-8509-6. 
  • Smil, Vaclav (2017). Energi transitions: global and national perspectives (2. utg.). Santa Barbara, California: Praeger. ISBN 978-1-4408-5324-1. 
  • Samset, Bjørn H (2021). 2070 – Alt du lurer på om klimakrisen, og hvordan vi kan komme oss forbi den (1. utg.). Oslo: Cappelen Damm. ISBN 978-82-02-67739-8. 
  • Arvizu, Dan m.fl. (2012). Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation – Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change – Technical Summary. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-02340-6.