Verdens energiforbrug er steget over 50 procent de seneste 20 år – og udviklingen fortsætter.
I dag forbruger klodens cirka syv milliarder mennesker en energimængde, der svarer til mere end 14 milliarder tons olie om året. Kun en syvendedel kommer fra vedvarende kilder og atomkraft. Over 80 procent produceres stadig ved at afbrænde kul, olie og naturgas.
Kloden har brugt millioner af år på at danne lagrene af de fossile brændsler i undergrunden, mens vi kan fyre materialerne af på et geologisk splitsekund. Energiselskabet BP vurderer, at Jorden stadig indeholder kul nok til at dække verdens nuværende forbrug i 153 år, mens de kendte oliereserver rækker til 50 år.
Derfor må vi finde nye energikilder, som ikke kan løbe tør og kan sørge for, at der stadig kommer lys i pæren, når vi tænder på kontakten om 100 år.
Og rundtom i verden er forskere og ingeniører allerede i gang med at knække koden til, hvor fremtidens energi skal komme fra.
DE GRØNNE
Vindmøller har vokseværk
Europa alene har nok plads til at rejse millioner af vindmøller, som kan forsyne hele verden med energi frem mod 2050.
Sådan lyder budskabet fra et hold af internationale forskere i det energipolitiske tidsskrift Energy Policy.
Forskerholdet konkluderer, at 4,9 millioner kvadratkilometer land spredt over Europa kan omdannes til mindre og større vindmølleparker. Det svarer til 46 procent af Europas samlede landareal.
De propelbesatte parker skal ifølge forskerne rumme 11 millioner møller, der sammenlagt skaber 497 exajoule energi.
Det vil være nok til at forsyne hele verden med strøm frem mod 2050, hvor verdens energibehov vil ligge omkring 230 exajoule.
Tidevandets kraft tappes
11,5 kvadratkilometer inddæmning og 16 turbiner skal omdanne den engelske bugt Swansea Bay til et kraftværk.
Ved floden bliver diget oversvømmet, og når vandstanden falder syv-ni meter ved ebbe, kan vandet kun trække sig tilbage gennem turbinerne.
Anlægget skal producere strøm til 155.000 hjem.
Energiselskabet Tidal Lagoon Power, som står bag det ambitiøse projekt, regner med, at tidevandskraftværket håber på, at værket står færdigt og kan producere strøm i 2024-2025.
Øvrige artikler i NØRDEZONEN: Klimaets redning
DE MENNESKEDREVNE
Fortov er moderne trædemølle
Fodgængere på Bird Street i London kan gå på verdens første elproducerende fortov.
Bird Street i London fik i 2017 det første elproducerende fortov i verden. Under samlingerne mellem fortovets fliser sidder såkaldte piezoelektriske generatorer, som omdanner trykket fra fødderne til strøm.
Elektriciteten opstår ved, at det mekaniske pres på fliserne skaber et elektrisk felt i det piezoelektriske materiale og driver en strøm af elektroner gennem generatorerne. Strømmen lagres i batterier, som frigiver energi til gadelamperne om aftenen.
Hvis fortovene lægges konsekvent i alle storbyer, kan de mange millioner indbyggeres trampende fødder producere energi nok til al belysning i metropolerne.
Togpassagerer opvarmer bygning
250.000 rejsende går hver dag gennem Centralstationens hal i Stockholm. Varmestrålingen fra de travle togpassagerers kroppe fjernes via ventilationssystemet, som er koblet til en varmeveksler.
Her overføres varmen til vand, der gennem en rørledning ledes ind i varmeanlægget på en 13 etager høj kontorbygning ved stationen.
Systemet reducerer bygningens varmeudgifter med 20 procent.
Storbyens larm tænder lys i gadelygterne
Storbyens støj fra biler, mennesker og fly rejser gennem luften som lydbølger.
Bølgerne rammer og bøjer en del af de cirka 84.000 fimrehår, som sidder meget tæt på et metalskelet på skyskraberens yderside.
Lydbølgernes bevægelsesenergi går gennem hårene og rammer genera torer af piezoelektrisk materiale.
Når generatoren bliver udsat for det mekaniske tryk fra bølgen, opstår en elektrisk spænding naturligt hen over materialet.
Spændingsfeltet får en strøm af elektroner til at gå gennem generatoren.
Strømmen løber fra generatorerne gennem små kabler til en hovedledning, som er forbundet til store batterier.
Her lagres energien, til der er behov for lys i gadelamperne.
En skyskraber dækket af små hår kan opfange storbyens larm og omdanne lydbølgerne til strøm.
Midt i et vidt forgrenet netværk af motorveje står den 100 meter høje skyskraber Soundscraper. Lyden af bilernes dæk, der i høj fart roterer mod asfalten, er øredøvende – men støjen er guf for bygningen.
Den er dækket af 84.000 fimrehår, som omdanner lydbølgernes bevægelse i luften til strøm.
Soundscraper er endnu kun opført på arkitekternes tegnepapir, hvorfra højhuset deltog i et arkitekturmagasins skyskraberkonkurrence i 2013.
Men hvis den behårede bygning bliver bygget ved en meget befærdet motorvej eller midt i en støjende storby, kan larmen fra omgivelserne omsættes til en ydelse på 150 MW svarende til kapaciteten i 20 af nutidens største vindmøller.
Strøm produktionen kan dække ti procent af forbruget til gadebelysning i en storby som Los Angeles.
DE FREMTIDIGE
Fremtidens samfund kører på brint
Nutidens fossile samfund er primært drevet af olie, kul og gas. Men i fremtiden kommer energien til forbrugerne gennem brint.
Når grønne energikilder overtager strømproduktionen i fremtiden, bliver forsyningen ustabil: Når vinden blæser, og solen brager ned fra en skyfri himmel, producerer vindmøller og solceller langt mere strøm, end samfundet forbruger.
I dag kan elektriciteten kun i lille skala lagres på batterier til vindstille og overskyede dage, men i fremtidens samfund kan brint lagre al energien, til der er behov for den, så overskydende strøm også kan udnyttes.
Strømmen spalter vand til ilt og brint, som gemmes på store tanke. Strømmen frigives igen, når brændselsceller omsætter den lagrede brint til vand ved at tilføje ilt.
Atomkraft skrotter uran
Thoriumreaktor
Grundstoffet thorium kan blive brændsel i fremtidens atomkraftværker.
I 2017 indledte forskere i Holland forsøg med en reaktor, som udelukkende forbrænder thorium.
I reaktoren omdannes stoffet til spaltelig uran-233 ved bestråling med neutroner, og når processen er sat i gang, producerer kernespaltninger i uranen nye neutroner, som omdanner stadigt mere thorium, indtil stoffet er næsten totalt forbrændt.
Til sammenligning bruger nutidens atomkraft kun få procent af den spaltelige uran i brændslet.
Havvand driver reaktor
Et 30 m højt betonskjold skal omkranse ITER’s reaktorring, der får en diameter på 19,4 m.
Fusionsenergi er energiforskernes hellige gral: Metoden kan give næsten uendelig energi, fordi den bruger tung brint fra havvand.
Når ITER fra 2025 starter de første forsøg med et brændsel af tung brint, står flere af fusionsforskningens rekorder for fald.
Brændstoffet skal opvarmes til 150-200 mio. grader og slå den hidtidige rekord på 140 mio. grader. Desuden skal plasmaet fastholdes i det magnetiske bur i otte minutter ad gangen – den nuværende rekord er på seks et halvt minut.
De første ti års forsøg skal gennemteste ITER, så alt er klar til eksperimenterne med rigtigt kraftværksbrændsel af både tung og supertung brint fra 2035. Her får de heliumkerner, som dannes ved brint-fusionerne, mere energi.
De ekstremt varme heliumkerner brager ind i plasmaets brintkerner, opvarmer dem og udløser flere fusioner, som igen skaber flere heliumkerner. På den måde antændes plasmaet, så fusionerne kører videre af sig selv i op til en time ad gangen og leverer mere energi, end der blev brugt til at starte processen.