cyklist
Cyklist i Amager Strandpark.
Foto: Christian Lindgren / scanpix

Vedvarende energi

cand.scient. Jesper Samson, Bureauet, juni 2018.
Top image group
cyklist
Cyklist i Amager Strandpark.
Foto: Christian Lindgren / scanpix

Indledning

Verdens befolkning forbruger mere og mere energi. Langt det meste af energiproduktionen kommer fra kul, olie og gas, hvilket medfører udledning af drivhusgasser, som forandrer Jordens klima. For at begrænse klimaforandringerne er det nødvendigt at omlægge energiproduktionen til vedvarende energikilder, der tilmed – som navnet antyder – har den fordel, at de ikke slipper op. Det kan bl.a. være energi fra vindmøller eller solceller.

 

Fremtidens energiforsyning. Produceret af miljøorganisationen NOAH.

Artikel type
faktalink

Baggrund om vedvarende energi

Hvad er energi og energikilder?

Egentlig kan man hverken fremstille eller forbruge energi. Energiens sum er konstant. Men man kan samle og koncentrere energi, og man kan omforme energi, så den bliver nyttig til bestemte formål.

Energien kommer i de fleste tilfælde fra solen. Kul, olie og naturgas stammer fra planter og alger, der groede ved hjælp af sollys for millioner af år siden.

Desuden bliver jorden hver dag opvarmet af solen. Luften sættes i bevægelse, og vindene skaber bølger. Vand fordamper og stiger til vejrs, hvor det føres med vinden, afkøles og falder ned som regn eller sne. Regnvand og smeltevand samler sig til søer og vandløb. Alle disse former for energi kan mennesker gøre brug af. Sollys, solvarme, biomasse, vandkraft, vindkraft og bølgekraft kan bruges som energikilder. Andre mulige energikilder er tidevand, varme fra jordens indre og atomenergi.

Hvad er vedvarende energi?

Energi-, Forsynings- og Klimaministeriet har denne definition på deres hjemmeside (se kilder): ”Vedvarende energi er en samlebetegnelse for bioenergi, vindenergi, solenergi, geotermi og andre teknologier, der adskiller sig fra kul og andre fossile brændsler ved blandt andet at være CO2-neutrale.”

Ifølge denstoredanske.dk (se kilder) er vedvarende energi: ”naturlige energiformer, som kan udnyttes, samtidig med at de vedligeholder sig selv. De vedvarende energiformer er med deres selvfornyende karakter radikalt forskellige fra og ses ofte i modsætning til kernekraft og de fossile energiformer som kul, olie og naturgas.”

Der er altså to hovedelementer knyttet til vedvarende energikilder. Det ene er, at de er fornybare og ikke forsvinder, når energien forbruges – heraf navnet vedvarende energi. Det andet hovedelement er, at vedvarende energiformer kun i begrænset omfang udleder drivhusgasser og dermed ikke bidrager til klimaforandringerne.

Hvad er fossile brændstoffer?

Den øgede udledning af drivhusgasser som CO2 siden industrialiseringen i 1800-tallet bidrager til en forstærket drivhuseffekt. Drivhusgasserne holder på solens varme, hvilket gør klodens klima varmere og skaber klimaforandringer på en lang række andre områder. Den primære årsag til menneskeskabte klimaforandringer er afbrændingen af fossile brændstoffer som kul, olie og gas, i kraftværker og transportsektoren.

De fossile brændstoffer er blevet dannet gennem flere hundrede millioner år. Det er sket som resultat af en underjordisk omdannelse under tryk af døde planter og dyr, som alle indeholder kulstofforbindelser. Den enormt lange omdannelsestid betyder, at reserverne af fossile brændstoffer ikke vil blive erstattet af nye forekomster før om mange millioner år. Hovedproblemet er ikke, at alle fossile brændsler på jorden vil være brugt, men at der kun er en vis andel af disse brændsler, som det er muligt at hente op af jorden med kendt teknologi. Energiselskabet BP har i deres årlige ”BP Statistical Review of World Energy 2016” (se kilder) beregnet, hvor lang tid der går, før vi løber tør for fossile brændsler. På baggrund af det nuværende energiforbrug og de kendte energireserver i verden, kommer de frem til, at der går cirka 50 år for oliens vedkommende, 53 år for naturgas og 114 år for kul. Det er meget ressourcekrævende, både i form af penge og energi, at hente fossile brændsler op af jorden. Derfor må det forventes, at prisen stiger med tiden, da de lettest tilgængelige forekomster allerede er udtømt eller er i færd med at blive det.

 

Kort animationsfilm fra Energimuseet om kul og olie.

 

 

Europas energiudfordring – fossile brændstoffer. Foredrag fra Aarhus Universitet.

Vedvarende energikilder

Hvor stor en del af energiforbruget i Danmark udgøres af vedvarende energi?

I 2016 dækkede vedvarende energi 31% af det samlede energiforbrug i Danmark ifølge ”Energistatistik 2016” (se kilder). I 1990 var andelen 7%. Bioenergi (energi fra biologisk materiale) og vindenergi er de to største vedvarende energikilder i Danmark og udgør henholdsvis 72% og 21% af forbruget af vedvarende energi.

En foreløbig opgørelse af Danmarks samlede udledninger af drivhusgasser viser en stigning på 3% fra 2015 til 2016, mens der er et fald i tidsperioden fra 1990 til 2016 på 29%.

Hvor stor en del af energiforbruget i verden udgøres af vedvarende energi?

Vedvarende energi udgør stadig en lille del af verdens samlede energiforbrug. Ifølge Det Internationale Energiagentur’s (IEA) publikation ”Renewables Information: Overview 2017” (se kilder) udgør vedvarende energikilder 13% af verdens samlede energiforsyning. En stor del heraf er bioenergi som eksempelvis træ, der bruges til madlavning og opvarmning i ulande. Herhjemme har vi stor fokus på vindenergi, men det udgør kun 4% af den samlede vedvarende energi på verdensplan.

Den største vedvarende energikilde udover bioenergi er vandkraft, som udgør 2,5% af verdens samlede energiforbrug og 18% af den vedvarende energi.

Siden 1990 har vedvarende energikilder haft en gennemsnitlig årlig vækst på 2,0%, hvilket kun er en smule højere end væksten i verdens samlede energiforbrug på 1,8%. Væksten har været særlig høj for solceller og vindkraft, som årligt er vokset med henholdsvis 46% og 24% i gennemsnit fra meget lave udgangspunkter i 1990.

Hvad er vindmøller?

En vindmølle er en maskine, der kan udnytte vindens kræfter. De tidligste vindmøller blev ifølge bogen ”Det danske vindmølleeventyr” (se kilder) udviklet i det 9. århundrede i de lande, vi i dag kalder Iran og Afghanistan. I dag er vindmøller en vigtig del af den danske elproduktion, mens vindenergi spiller en mindre, men dog hastigt voksende rolle på verdensplan.

Ifølge Energiaftalen fra 2012 (se kilder) indgået mellem alle Folketingets partier bortset fra Liberal Alliance skal vindkraften i Danmark udbygges frem mod 2020. Udbygningen skal i høj grad foregå på havet. Det forventes, at energiaftalen vil betyde, at elproduktionen fra vindmøller vil være dobbelt så stor i 2020 som i 2010, og at vindenergi i et vindmæssigt normalt år vil udgøre 50% af elproduktionen i Danmark. I 2017 udgjorde vindenergi ifølge Energinet.dk (se kilder) 43,4% af det samlede danske elforbrug. Det er dog her vigtigt at have for øje, at elforbruget kun udgør en del af Danmarks samlede energiforbrug. Transportsektoren er eksempelvis stadig helt afhængig af fossile brændsler, og elektriske varmepumper udgør fortsat kun en mindre del af boligopvarmningen.

Den danske vindmøllebranche beskæftigede ifølge ”Branchestatistik 2017 for vindmølleindustrien” (se kilder) 33.000 personer i 2016 og har gennem en årrække konstant beskæftiget over 25.000 personer. Ud af den samlede danske eksport i 2016 udgjorde vindmølleindustrien 4,1% svarende til 55,6 mia. kroner.

 

Hvordan bliver vind til elektricitet? Produceret af Energimuseet.

 

Hvad er vandkraft?

Vandkraft er en stabil energikilde. Det er oplagt at benytte de eksisterende vandkraftværker som supplement til vindkraft. Når det ikke blæser i Danmark, importerer vi strøm produceret ved vandkraft fra Norge. Vandkraft kræver egnede vandløb og store højdeforskelle, så det er ikke en god mulighed i Danmark, men i lande som USA, Kina, Norge og Østrig spiller vandkraft en betydelig rolle i energiforsyningen. I Norge udgør vandkraft 95% af elproduktionen.

Mulighederne for at bygge flere store vandkraftværker uden at komme i konflikt med naturhensyn og lokalsamfund er dog begrænsede. Det har man f.eks. set i Nordnorge, Kina, Laos og Vietnam. Også i Tyrkiet har der de seneste årtier været protester fra miljøfolk, menneskerettighedsgrupper og arkæologer over de negative konsekvenser, som bygning af nye dæmninger og kraftværker har haft og vil have i det sydøstlige Tyrkiet i form af oversvømmelser, miljøforringelser, tvangsflytninger og ødelæggelse af kulturarv og arkæologisk vigtige områder.

Hvad er bioenergi?

Bioenergi er en samlebetegnelse for energi, der er indeholdt i biologisk materiale som eksempelvis træ, halm, gødning og husholdningsaffald. Afbrænding af biomasse udleder CO2, men til gengæld optager planter CO2 fra atmosfæren, når de vokser.

Bioenergi er som nævnt den største vedvarende energikilde i verden, men den får alligevel ikke stor opmærksomhed. Det skyldes måske, at biomasse mange steder udnyttes helt primitivt i de enkelte hjems bålsteder og brændeovne og derfor ikke opfattes som en energikilde på linje med andre. Denne brug af biomasse har ofte store lokale miljø- og sundhedskonsekvenser som følge af luftforurening.

Bioenergi er også en vigtig energikilde herhjemme, og mange eksisterende kraftvarmeværker er blevet omdannet fra afbrænding af fossil energi til afbrænding af træpiller, flis eller halm. Ifølge Energistyrelsens hjemmeside (se kilder) udgør bioenergi mere end 2/3 af Danmarks samlede forbrug af vedvarende energi, og bioenergi er en vigtig brik i omstillingen fra fossile brændsler til vedvarende energi. Bioenergi omfatter også flydende biobrændstoffer som bioætanol, der kan blandes i benzin, og biogas, som ofte fremstilles af husdyrgødning eller husholdningsaffald.

Biomasse regnes for CO2-neutral grøn energi på linje med vind- og solkraft, fordi man antager, at den forbrugte biomasse bliver erstattet af nyt, når man genplanter skoven eller marken. Det uafhængige Klimarådet mener dog ifølge artiklen ”Klimarådet: Skru ned for biomassen” (se kilder), at det er problematisk, at der i mange tilfælde ikke er styr på, om der reelt bliver genplantet i samme tempo, som biomassen bliver brændt af. Der bliver heller ikke taget højde for, at produktion og transport af biomasse i sig selv udleder CO2.

Hvad er solenergi?

Solenergi kan udnyttes til opvarmning ved hjælp af solfangere. Denne teknologi har været anvendt i mange år og bruges mange steder til at give varmt vand i hanerne.

Solceller, som er en anden måde at udnytte solenergi på, omdanner derimod sollys til strøm. Det er en ren og sikker energikilde med mange anvendelsesmuligheder. Solcelleteknologien er i hastig udvikling, og priserne falder. I artiklen ”IEA: Solenergi kan blive verden største elkilde i 2050” på Ingeniøren.dk (se kilder) nævnes de markante prisfald de seneste år som én af årsagerne til, at Det International Energiagentur, IEA, nu vurderer, at solenergi kan blive verdens største elleverandør i 2050 – større end både fossile brændsler, vind, vandkraft og atomkraft. Ifølge analysen kan solenergi dække 27% af verdens forventede elbehov i 2050. Det største tekniske problem er, at man endnu kun i begrænset omfang kan gemme strøm fra de lyse timer, til det bliver mørkt.

Hvad er geotermisk energi og bølgekraft?

Geotermisk energi er varme fra Jordens indre. I Island, hvor der er mange varme kilder, anvendes den i stor stil. Men der findes varme i undergrunden mange andre steder. Ifølge siden ”Geotermi” på Energistyrelsens hjemmeside (se kilder) blev der i 2008 foretaget en vurdering af de geotermiske reserver i hovedstadsområdet i Danmark. Konklusionen var, at der er væsentlige geotermiske reserver i hele området, som vurderes at kunne dække 30-50% af fjernvarmeproduktionen i hovedstadsområdet i flere tusinde år. Geotermiske anlæg er dog dyre at etablere, og anlæggelsen er økonomisk risikabel. Især den første boring er forbundet med en stor risiko, da det forventede reservoir med varmt vand ikke altid er til stede. Man kan ligeledes risikere, at reservoiret ikke har de egenskaber, som er nødvendige for at kunne etablere et geotermisk anlæg.

Udnyttelsen af bølge- og tidevandsenergi er under udvikling i blandt andet Danmark, og der findes flere forsøgsanlæg ved den jyske vestkyst. Disse energikilder er dog endnu ikke kommercielt konkurrencedygtige, og det er på nuværende tidspunkt vanskeligt at vurdere fremtidsudsigterne.

Rammer for vedvarende energi

Hvad er Paris-aftalen?

Den såkaldte Paris-aftale blev indgået i december 2015 under klimakonferencen COP21 i Paris. 196 FN-lande indgik aftalen, men siden har USA meddelt, at de ønsker at træde ud af aftalen i 2020.

Hovedformålet med aftalen er at holde den globale temperaturstigning under to grader celsius i forhold til førindustrielt niveau – og gerne under 1,5 grader, hvis det er muligt.

Skal stigningen i temperaturen holdes på maksimalt 2 grader kræver det, at udledningen af drivhusgasser er reduceret med 40-70% i perioden fra 2010 til 2050 og i slutningen af århundredet være begrænset til eller under nul. Det er dog stadig ikke defineret, præcis hvor meget hvert land skal bidrage med. For at kunne gennemføre den reduktion i udledningen af drivhusgasser, vil det blandt meget andet være nødvendigt at udfase fossile brændstoffer og indføre vedvarende energi i meget større skala end hidtil.

Hvilke politiske rammer er der for vedvarende energi?

Energiaftalen (se kilder) blev vedtaget med bred politisk opbakning i Folketinget i 2012. Aftalen skaber rammerne for Danmarks energipolitiske retning frem til 2020 og kommende investeringer på energiområdet. Energiaftalen skal danne grundlag for en grøn omstilling med fokus på at spare på energien i hele samfundet og få mere vedvarende energi i form af flere vindmøller, mere biogas og mere biomasse. Aftalen skal sikre:

· 12% reduktion af energiforbruget i 2020 i forhold til 2006

· 35% vedvarende energi i 2020

· lige knap 50% vind i det danske elforbrug i 2020

Aftalen er et skridt på vejen til at omstille hele Danmarks energiforsyning (el, varme, industri og transport) til vedvarende energi i 2050.

I foråret 2018 er der indledt forhandlinger om en ny energiaftale, der skal afløse den fra 2012 og fastsætte hovedpunkterne i energipolitikken frem mod 2030. Regeringens energiudspil sigter ifølge artiklen ”Socialdemokratiet: Tre nye havmølleparker og fossilfrit Danmark allerede i 2045” (se kilder) fortsat mod et fossilfrit Danmark i 2050, hvilket blandt andet skal nås ved en sænkning af elafgiften, så en større del af energiforbruget kan dækkes af vedvarende energi, og opførsel af en ny havvindmøllepark. Socialdemokratiets energiudspil til forhandlingerne sigter mod overgang til et fossilfrit Danmark allerede i 2045. Dette skal blandt andet opnås ved at have en halv million grønne biler (el-, hybrid- og brintbiler) på vejene i 2030 og opførsel af tre havvindmølleparker.

 

Klimarådets anbefalinger til Energiaftale 2018.


Hvilke lande vil mest oplagt kunne udbygge vedvarende energi?


Danmark, som længe har investeret penge i at udvikle vedvarende energi, står til at vinde økonomisk på en global omstilling til vedvarende energi. Dog har eksporten af grøn energiteknologi været faldende i de senere år. Ifølge rapporten ”Eksport af Energiteknologi og -service 2017” (se kilder) udgjorde den danske eksport af grønne teknologier, primært vindkraft, 39,2 milliarder kroner i 2017. Eksporten af grøn energiteknologi udgjorde i 2017 5,8% af Danmarks samlede vareeksport.

I udviklingslande med stort energibehov er det svært at finde penge til ekstra investeringer i vedvarende energi. Derfor indgår det også i Paris-aftalen, at de rige lande, der har hovedansvaret for udledningen af CO2 indtil nu, støtter brugen af vedvarende energiteknologi og andre klimatiltag i udviklingslandene.

Hvordan kan vedvarende energi udnyttes i det danske elnet?

I det eksisterende elnet er det ikke muligt at lagre store mængder el for så at bruge den, når behovet opstår. Når behovet for el stiger, fyres der i stedet yderligere op for de traditionelle kraftværker, der udnytter energi fra kul og i stigende grad biomasse. Når der er overskud af el fra vindmøller, eksporteres den til vores nabolande. Det fungerer fint på nuværende tidspunkt, men det vil ikke være nok i 2020, når 50% af den danske elforsyning skal komme fra vindkraft. Derfor skal det samlede energisystem ændres, så forbruget bliver mere fleksibelt. Det vil her være en klar fordel, at energien kan lagres, så den i højere grad kan bruges, når efterspørgslen er der.

Hvis man har et mere fleksibelt energiforbrug, hvor man i højere grad tilpasser strømforbruget i forhold til, hvor meget det blæser, kan man få afsat vindenergien. Dermed kan man spare dyr backup-kapacitet i kraftværkerne. Det vil have en stor effekt, hvis man for eksempel kan bruge strømmen til at drive store varmepumper eller bruge den i transporten. Dette er en af grundene til, at elbiler kan blive en vigtig del af fremtidens energisystem, fordi elbilens batterier kan lades op, når det blæser, og dermed lagre vindenergien. Andre måder kan være at have såkaldt intelligente elapparater, der for eksempel kan sørge for at klare tøjvasken præcis på det tidspunkt, hvor der er meget vindenergi i elnettet.

Hvis det europæiske elnet bliver udbygget og bedre forbundet over landegrænserne, vil det betyde, at man kan øge fleksibiliteten på europæisk niveau. Samtidig vil man kunne aftage energi fra andre lande, når det ikke blæser i Danmark.

 

Europas energiudfordring – fossile brændstoffer. Foredrag fra Aarhus Universitet.

Baggrundskilder

Originalkilder

Dansk statistik og nøgletal over energiforbruget. Data om vindkraftværk og olie-/gasproduktion. Årlige rapporter.

Rapporter

Med status for en lang række emner indenfor vedvarende energi. Blandt andet, hvilke lande der er længst indenfor omstilling til grøn energi.

Webmateriale

Indeholder artikler og forsøgsbeskrivelser til undervisningsbrug.
Klima-siden indeholder undervisningsmateriale.
Klima-siden indeholder undervisningsmateriale.
Henvendt til elever og lærere i grundskolen.

Bøger

Petersen, Flemming: Da Danmark fik vinger – vindmøllehistorien 1978-2018. Danmarks Vindmølleforening, 2018.
Undervisningsmateriale til naturvidenskabeligt grundforløb (NV) i gymnasiet. Bogen fokuserer på energi, energiproblemer og bæredygtig energiproduktion i relation til klimaændringer og menneskets aktiviteter.

Film og tv

Produceret for Energinet.dk
Med en række film om vedvarende energi og miljø.

Søgning i bibliotek.dk

Emnesøgning på vedvarende energi

Kilder citeret i artiklen

På Energistyrelsens hjemmeside.

Websider

På Energistyrelsens hjemmeside.
På Energistyrelsens hjemmeside.
Wittrup, Sanne: Socialdemokratiet: Tre nye havmølleparker og fossilfrit Danmark allerede i 2045. Ing.dk, 2018-05-03.