Fra den grønne have på højhusets tag spejder du ud mod horisonten. Luften er ren og frisk og så klar, at skoven af vindmøller langt borte står tydeligt aftegnet mod himlen. Under dig flyder trafikken lydløst forbi på el og brint, og når du fortæller dine børne- eller oldebørn om den larm og røg, der plejede at være i byen, kigger de uforstående på dig. Året er 2050.
Udskiftning af fossile brændsler som kul, olie og gas med vedvarende energikilder som sol-, vind- og vandkraft er en nødvendighed af mange årsager. Luftforurening og klimaforandringer er blot to af dem. Økonomi er en tredje.
I den lille drømmesekvens er udskiftningen lykkedes – men den grønne omstilling er ikke kun en drøm. En international forskergruppe har nu regnet på, hvilken plan der helt konkret skal sættes i værk for at omstille verden til bæredygtig energi i løbet af få årtier.
Grøn omstilling er muligt i alle lande inden 2050, viser en ny rapport. Og det kræver ikke engang ny teknologi – vind-, sol- og vandkraft kan løse opgaven.
I en artikel i tidsskriftet Joule beskriver forskerne, der ledes af ingeniøren Mark Z. Jacobson, Stanford University, i detaljer, hvordan de fleste af klodens nationer kan nå helt op på hundrede procent vedvarende energi i 2050. Den opløftende konklusion er, at grøn omstilling er muligt i alle lande – ikke kun, når det gælder strømmen i stikkontakterne, men i alle energiforbrugende sektorer som boliger, transport, landbrug og industri.
Omstillingen kan vel at mærke ske helt uden fusion og andre nye energiformer, men alene ved hjælp af den grønne teknologi, vi allerede råder over. Og i sidste ende vil det være langt billigere end at fortsætte med fossile brændstoffer.
Vindmøller tjener sig hurtigt hjem
Mark Z. Jacobson og hans kolleger har regnet på alle de 139 lande, som har offentliggjort tal fra deres energisektorer. For de fleste af landene er facit overraskende nok, at de skal producere mindre energi pr. person i 2050 end i dag – ikke fordi den enkelte person bruger energikrævende produkter og tjenester i mindre omfang, men simpelthen fordi grønne teknologier får mere ud af energien.
UDVINDING: Sol, vind og vand kan drive verden
Solen leverer energi i subtroperne
Hvor: I subtroperne, hvor Solen står højt på himlen hele året, og der er mange soltimer.
Hvordan: Solens stråling omsættes til strøm i en solcelle eller til varme ved fx at opvarme salt.
Udfordringer: Solceller kræver halvlederteknologi, som er baseret på sjældne metaller.
Vinden udnyttes i tempererede zoner
Hvor: Mest effektivt i de såkaldte vestenvindsbælter i klodens tempererede zoner, hvor vinden blæser konstant.
Hvordan: Energien i vinden opfanges af vindmøllens blade og driver en generator.
Udfordringer: Vindmøller fylder i landskabet og udsender en brummelyd, der kan genere.
Vandkraften udvindes langs floderne
Hvor: Kræver en stabil og massiv strøm af vand som ved store floder på klodens mellembreddegrader.
Hvordan: Energien i strømmende vand omsættes til elektricitet via en turbine og en generator.
Udfordringer: Kræver dæmninger, der ændrer flodens naturlige løb og dermed naturen.
Opsætning af vindmøller og solceller er også langt mere energieffektivt end at bygge nye kraftværker. Forskerne taler om en energikildes energiafkast (EROI), dvs. hvor meget energi den producerer i forhold til energiforbruget ved at konstruere den. Nogle steder omtales EROI også mere mundret som CO2-gæld.
For vindmøller er EROI-tallet imponerende 44:1, viser en undersøgelse, som ingeniøren Michaja Pehl, Potsdam Institute for Climate Impact Research, har stået i spidsen for. Møllen producerer altså 44 gange mere energi i sin levetid, end det kræver at opføre den. Med en forventet levetid på 20 år har den således kompenseret for sig selv – betalt sin CO2-gæld - på mindre end seks måneder.
For solpaneler er tallet 26:1, for atomkraftværker 20:1 og for kulfyrede kraftværker 9:1 – vel at mærke uden at medregne CO2-udslippet fra forbrændingen af kullene.
44 gange mere energi, end der bruges på at opføre en vindmølle, leverer møllen tilbage i løbet af sin levetid. Et kulkraftværk betaler kun energien ni gange tilbage.
Men selvom energiforbruget pr. person bliver mindre, når verden drives af grøn energi, er det samlede behov fortsat enormt. Verdens befolkning vokser nemlig fortsat, og i FN’s seneste beregninger fra 2019 lyder det mest sandsynlige skøn på 9,74 mia. verdensborgere i 2050.
Med det tal og det anslåede energiforbrug for hver enkelt borger gik Stanford-forskeren og hans forskergruppe i gang med at regne på, hvad der skal til for at dække energibehovet i hvert enkelt land.
Energibehovet holdt de derefter op imod de tilgængelige vedvarende energikilder i landet, sådan at fx Island primært trak på jordvarme, Danmark satsede på vindkraft, og Saudi-Arabien udnyttede solen.
Da produktionen fra vedvarende energikilder er svingende, forestiller forskerne sig, at lande, regioner og måske i sidste ende hele verden skal bindes tættere sammen af et elnet, hvor de forskellige energikilder supplerer hinanden.
DISTRIBUTION: Grøn energi kræver flere forbindelser
Jo større områder der deles om grønne energikilder, jo bedre udnyttes energien. Nationer, regioner og måske hele kloden skal forbindes af højspændingsledninger. Udfordringen er tydelig i USA, der ikke har et fælles elnet i dag.
1. Grøn energi kan forsyne hele landet
Elnettet skal kunne levere strøm i takt med efterspørgslen. Det kræver et miks af energikilder, som i fællesskab producerer jævnt. USA har potentiale for vind (blå) i nord, sol (gul) i syd og vandkraft (prikker) langs floderne.
2. Elnettet er splittet i tre dele
USA’s elforsyning er i dag delt i tre selvstændige net: et østligt, et vestligt og staten Texas, der har sit eget elnet. Samtidig er forbindelserne for svage til al den strøm, et grønt net producerer, når produktionen topper.
3. Nord-syd-ledning skaber samarbejde
Hvis USA skal nærme sig 100 pct. vedvarende energi, kræver det, at nord og syd forbindes med flere højspændingsledninger. Det gør det muligt at udveksle energien, så vindkraft i nord og solenergi i syd understøtter hinanden.
4. Øst-vest-ledning udjævner belastning
Forbindelser mellem øst og vest udveksler energi på tværs af USA’s fire tidszoner. Det udjævner spidsbelastningerne, fx i de lokale morgentimer. Samtidig er solcellerne i Florida godt i gang, inden beboerne i Los Angeles står op.
Forskernes beregninger viser, at omstillingen til grøn energiproduktion hverken kræver nye energikilder eller massive forbedringer i effektiviteten af dem, der allerede er i brug. Den eneste energiform, hvor forskerne håber og satser på et gennembrud, er bølge- og tidevandskraft, der endnu kun bruges i meget ringe grad.
Kendt teknologi løser problemerne
Også på forbrugssiden hælder forskerne hovedsageligt til den grønne energi i kendte teknologier. Opvarmning med naturgas og oliefyr kan fx udskiftes med elradiatorer, varmepumper eller varmt vand hentet nede i jorden.
En stor del af landtransporten er ligeledes relativt nem at omstille enten til elektriske køretøjer eller køretøjer baseret på brint, som kan produceres ved at spalte vandmolekyler med strøm fra vedvarende energi.
LAGRING: Brint gemmer den grønne strøm
1. Overskudsstrøm laver brint
Elproduktionen fra fx vindmøller varierer, alt efter hvor meget det blæser.
Når der er overproduktion, kan overskudsstrømmen bruges til at spalte vand (H2O) i ilt og brint ved en proces kaldet elektrolyse.
2. Ilt indfanger CO2 fra industri
Brinten (H2) er nem at opbevare i tanke og giver dermed et energilager. Ilten (O2) kan bruges i en proces, der indfanger CO2 fra fx cementproduktion, som i dag tegner sig for en stor del af CO2-udledningen.
3. Brint forvandles til naturgas
Brinten (H2) kan omdannes – metaniseres – til naturgas (CH4) ved hjælp af den CO2, der er indfanget fra cementproduktion eller biogasanlæg. Den syntetiske naturgas kan pumpes direkte ind i naturgasnettet.
4. Brint bliver til brændstof og el
Brinten kan også bruges som klimaneutralt og forureningsfrit brændstof i biler og omdannes til flybrændstof. Eller den kan blive til strøm igen, når behovet opstår, ved at vende elektrolyseprocessen om.
Omstillingen giver dog også nogle store udfordringer. Mark Z. Jacobson peger selv på, at det vil være krævende at udvikle elektriske fly eller alternativt brændselscellefly. Heller ikke skibe og lastbiler kan umiddelbart omstilles til el. Tilsammen tegner luftfart, skibstrafik og langdistancetransport af varer sig for seks procent af klodens CO2-udledning.
Biobrændsel flytter de tunge læs
Problemet er, at nutidens batterier ikke er effektive nok til at drive fly, skibe og lastbiler; fx indeholder et ton brændstof til jetfly 14 gange mere energi end et batteri med samme vægt. Til gengæld er det muligt at producere såkaldt biobrændstof, der kan erstatte en del af det råoliebaserede brændstof.
Traditionelle biobrændsler har den ulempe, at de i vid udstrækning kommer fra planter som majs, sojabønner, raps og hørfrø og dermed tages fra produktionen af fødevarer. Men biobrændstof kan også produceres af organisk affald som fx spildevandsslam.
I Europa er den italienske energivirksomhed ENI langt fremme med at producere biodiesel, der kan anvendes som brændstof i skibe, uden at det kræver tilpasning af motorerne.
Biobrændslet kan også raffineres yderligere til et mere energitæt brændstof, der kan anvendes i fly. Processen producerer samtidig en mængde naturgas og rent vand, så intet går til spilde.
Netop naturgas foreslår flere forskere som et muligt overgangsbrændsel, der kan forbinde nutidens energisystem med fremtidens, mens de vedvarende teknologier vokser sig store nok til at tage over. Det er bl.a. konklusionen i en analyse af energisystemerne i Iran, Norge, Indien og Storbritannien fra 2019 udført af dataanalytikeren Amir Safari og hans kolleger ved University of South-Eastern Norway.
Fordelene ved naturgas, som i dag udgør 28 pct. af energiforbruget fra fossile brændsler, er, at det pr. energienhed både er det mindst forurenende og det mindst klimaændrende af de fossile brændsler.
Millioner dør af luftforurening
Ruten fra verdens nuværende energisystem til en næsten hundrede procent grøn energiforsyning er altså klar. Og selvom vi med sikkerhed vil støde på bump og kedelige overraskelser undervejs, er prisen for at fortsætte som hidtil så høj, at verden reelt ikke har noget alternativ. Det viser fx en undersøgelse fra Harvard University, der blev fremlagt i februar 2020.
8,7 millioner mennesker dør hvert år af forurening med fine partikler, der stammer fra fossile brændsler.
I projektet gennemgik forskerne de for tidlige dødsfald i hele verden og fandt dem, der var relateret til luftforurening med fine partikler fra afbrænding af fossile brændsler. Tallet er chokerende: Hvert år dør 8,7 millioner mennesker en for tidlig død.
Problemerne er størst i Asien med Kina og Indien som de to lande, hvor flest er påvirket af den usunde luft. Men mange storbyer i verden overskrider fortsat grænseværdierne for nogle af de allermest problematiske og sygdomsfremkaldende partikler, bl.a. fra trafikken. Alene i USA dør 200.000 hvert år en for tidlig død på grund af luftforurening.
Men selvom luftforureningen koster millioner af liv, er den langtfra det eneste store problem ved fossile brændsler. Et andet er naturligvis klimaforandringerne forårsaget af de drivhusgasser, som frigives sammen med de farlige partikler.
Siden forbruget af fossile brændsler tog fart i 1800-tallet, er temperaturen steget ca. én grad. Hvis det fortsætter, kan Jorden blive 3,5 grader varmere i år 2100 med kostbare konsekvenser i form af fx oversvømmelser og tørke.
Selv med internationale aftaler om at bremse udledningerne af bl.a. CO2 er kloden fortsat på vej mod en temperaturstigning på mindst tre grader og lokalt en del mere i år 2100, hvis ikke udledningerne falder markant og hurtigt.
Omstilling kan nås på 30 år
Ifølge Mark Z. Jacobson og hans forskergruppe er grøn omstilling stort set den eneste måde at nå de meget ambitiøse klimamål på, som verden satte sig under topmødet COP21 i Paris i 2015. Her aftalte politikere og embedsmænd fra næsten alle verdens lande, at målet var at holde den globale opvarmning under to grader og gerne nede omkring halvanden grad. Og den første grad er allerede brugt.
Ud over problemerne med luftkvalitet og klima er kul, olie og gas desuden endelige ressourcer. Lagrene af olie vil fx være brugt op allerede omkring år 2070. Og det er ikke hele historien. Ressourcerne bliver nemlig sværere og sværere at udnytte, fordi alle de nemt tilgængelige kilder er drænet for længst.
Som resultat stiger prisen på olien og dermed omkostningerne ved at udnytte den, så olie ender som et uøkonomisk alternativ, et stykke tid inden kloden reelt løber tør.
Heldigvis har forskerne nu lagt den grønne redningsplan frem. Deres beregninger viser, at omstillingen fra en sort til en grøn klode kan klares på omkring 30 år. Men så er der heller ingen tid at spilde.
