Förnybar energi: Omställning till hållbara energisystem

Transkript

1 Förnybar energi: Omställning till hållbara energisystem Klimatet, energin och det moderna samhället Simon Davidsson Natural Resources and Sustainable Development Department of Earth Sciences

2 Vem är jag? Civilingenjör i energisystem från Uppsala Universitet. Disputerade nyligen i Naturresurser och hållbar utveckling. a Forskar framförallt om kopplingen mellan tillväxt av grön energiteknik och naturresurser.

3 Dagens föreläsning Vad är förnybar energi? Vilken potential finns för förnybar energi? Hur snabbt förändras energisystem?

4 Vad är förnybar energi? Renewable Energy is derived from natural processes that are replenished constantly. In its various forms, it derives directly or indirectly from the sun, or from heat generated deep within the earth. Included in the definition is energy generated from solar, wind, biofuels, geothermal, hydropower and ocean resources, and biofuels and hydrogen derived from renewable resources. IEA (2012). Renewables Information.

5 Dagens globala energisystem domineras helt av fossila bränslen Detta ohållbara system är den dominerande orsaken till den globala uppvärmningen. Den långsiktiga energisäkerheten i ett system baserat på förbränning av ändliga naturresurser kan också ifrågasättas. Samtidigt saknar omkring 3 miljarder människor tillgång till moderna energitjänster. Photo: Spyridon Natsikos [CC BY 2.0 de ( via Wikimedia Commons

6

7 Dessa idéer är inget nytt Källa: Hubbert (1956) Nuclear energy and the fossil fuels

8 Vilken potential har förnybar energi? IPCC (2011) Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation

9 Teknisk potential the amount of RE output obtainable by full implementation of demonstrated technologies or practices. No explicit reference to costs, barriers or policies is made. -IPCC (2011) Att det finns teknisk potential är inte samma sak som att energin faktiskt kommer produceras. Mängder av möjliga begränsningar existerar och även förnybar energi har miljökonsekvenser. 9

10 Vattenkraft Nära maximal kapacitet i de flesta utvecklade länder Fortfarande potential i syd, men möts ofta av starka protester. Orsakar väldigt stor lokal miljöpåverkan. Översvämmar stora ytor, hindrar fiskmigration och näringsämnen, mm. Konkurrens mellan olika användningsområden, så som: elgenerering, bevattning, och transporter. Anses oftast vara bra för klimatet, men somliga pekar också på potentiella stora utläpp av metan i vissa fall. By ZSM - Own work, CC BY 3.0,

11 Bioenergi Anses oftast vara bra för klimatet. Stämmer detta alltid? I kombination med carbon capture and storage (CCS) skulle negativa utsläpp kunna åstakommas? Skilj på moderna biobränslen och traditionell biomassa, samt biomassa från jorbruk och skogsbruk. Kan kräva stora mängder resurser så som land, vatten, fossila bränslen, och konstgödsel. IPCC (2011) Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation NASA [Public domain], via Wikimedia Commons

12 Geotermisk energi Glöms ofta bort i diskussionen om framtidens energi. Anses oftast vara förnybar energi. (Varför?) Potential och miljöpåverkan varierar med plats. Kan medföra att t ex tungmetaller och svavel förs upp till markytan. Kan ha stor betydelse på vissa platser. Viktigt på Island redan idag. By Gretar Ívarsson Edited by Fir0002 (Gretar Ívarsson, geologist at Nesjavellir) [Public domain], via Wikimedia Commons

13 Störst potential för framtiden? Många av de gamla förnybara energiteknikerna anses ofta vara begränsade. Nya (men ändå kommersiella) tekniker, framförallt sol- och vindenergi växer väldigt snabbt, och spås ofta ha stor potential. Ny teknik kan komma i framtiden, men: För att lösa klimatförändringarna måste energisystemet förändras ganska snart. Det tar ofta decennier för nya tekniker att nå marknaden, och sen till signifikanta nivåer.

14 Vindkraft Vindkraften har växt snabbt de senaste decennierna. Vindresurserna varierar väldigt, men begränsas troligen av andra orsaker. Not in my back yard (NIMBY)? Finns inte oändliga lämpliga platser. Potential offshore? By Leon Brooks [Public domain], via Wikimedia Commons

15 Vindkraft Ren21 (2016) Renewables 2016 Global Status Report By Leon Brooks [Public domain], via Wikimedia Commons

16 Solceller Två huvudsakliga tekniker: Kiselsolceller Tunnfilmsolceller Kiselsolceller (tillverkade i Kina) dominerar totalt idag. Energiintensiv produktion. Tunnfilmsolceller använder ofta sällsynta material CdTe spås kunna få problem med tillgång på tellurium. CIGS kan få problem med tillgång på bl. a indium. Producerar el när solen skiner vilket kan begränsa potentialen. By OhWeh (Own work) [CC BY-SA 2.5 ( via Wikimedia Commons By OhWeh (Own work) [CC BY-SA 2.5 ( via Wikimedia Commons

17 Solceller Ren21 (2016) Renewables 2016 Global Status Report By OhWeh (Own work) [CC BY-SA 2.5 ( via Wikimedia Commons By OhWeh (Own work) [CC BY-SA 2.5 ( via Wikimedia Commons

18 Termisk solkraft (concentrated solar power (CSP)) Termisk solkraft föreslås av somliga ha stor potential. Har möjlighet att ha mer jämn produktion då energin kan sparas i form av värme över dygnet. Behöver vatten till ångprocessen, kylning och tvätt av speglar. By: National Renewable Energy Laboratory [Public domain], via Wikimedia Commons

19 Ren21 (2016) Renewables 2016 Global Status Report

20 Hur snabbt förändras energisystem? IEA (2016) Key World Energy Statistics

21 Hållbara industrier En omställning av energysystemet kräver inte bara en förändring i hur energin genereras utan också hur den används. Kan innebära en elektrifiering av energisystemet. Detta kräver att en stor mängd olika industrier växer. Kan vi göra dessa industrier så hållbara som möjligt? Minimera material- och energiåtgång. Designa för att återvinna i framtiden. By Tedder (Own work) [CC BY 3.0 ( via Wikimedia Commons

22 Grön energiteknik behöver material US Department of Energy Critical Materials Strategy

23 Är Bayan Obo hållbar? (Kina) By NASA Earth Observatory [Public domain], via Wikimedia Commons

24 Vad är egentligen hållbart och/eller förnybart?

25 Variabel elproduktion En sak som väldigt ofta tas upp som ett problem är att förnybar energi, som sol- och vind, har en elproduktion som varierar över tid. Kan motverkas med t ex: reservkapacitet och reglerkraft, ökad rumslig spridning av produktion, ny överföringskapacitet eller förstärkta elnät, lagring och smarta elnät. Detta kräver dock en massa annan teknik som ska byggas också?

26 By DESERTEC Foundation, [CC BY-SA 2.5 ( via Wikimedia Commons

27 Slutsatser Vi måste ställa om det globala energisystemet, bort från fossila bränslen. De möjliga alternativa energikällorna är inte befriade från miljöpåverkan, och kan begränsas av mängder av olika saker. Vi bör se till att de nya industrierna som växer fram är så hållbara som möjligt. Historiskt har energiomställningar skett ganska långsamt.