Vedvarende energi

Del siden:

Vedvarende energi

Biomasse, vandkraft og vindkraft har været udnyttet i århundreder, og er stadig langt de vigtigste former for vedvarende energi. Andre vedvarende energikilder udnyttes i stigende grad eller forsøges udviklet på det eksperimentelle niveau. Geotermisk energi og direkte solenergi har voksende betydning i praksis, mens bølgeenergi og andre former for energi fra havet endnu udforskes på det rent eksperimentelle niveau.

Oekolariet _vedvarende -energi -stor

”Grøn energi”
Mange el-forsyningsselskaber tilbyder strøm til kunderne, der er baseret på vedvarende energi og derfor ikke udleder klimaskadelig CO2. Det er meget omdiskuteret, hvor stor den positive effekt af den ”grønne energi” i realiteten er på klimaet. Men den sender et vigtigt signal til politikerne om, hvad forbrugerne er interesserede i.

 

I Danmark har vi energi nok, men vores energiforbrug i form af kul, olie og gas er med til at skabe globale klimaforandringer. Heldigvis er vi også gode til at udnytte vedvarende energi og til at gøre vores energiforbrug så effektivt som muligt. Det er især vind, biomasse og biogas, vi benytter os af, men i fremtiden vil også sol og jordvarme komme til at få en større betydning.

Fremtidens bæredygtige energi

Målet er, at Danmark skal være uafhængig af fossile brændstoffer som kul, olie og naturgas i 2050. Før industrialiseringen benyttede vi os også kun af sol, vind, vand og biomasse. Det skal vi tilbage til for at skabe en bæredygtig fremtid:

  • Udledningen af drivhusser skal nedsættes med 40 % i 2020 i forhold til 1990.
  • 30 % af vores samlede energiforbrug og halvdelen af vores elforbrug skal komme fra vedvarende energi i 2020.
  • Vores forbrug af el og varme skal dækkes 100 % af vedvarende energi i 2035.
  • Vedvarende energi skal dække 10 % af transporten i 2020.

I dag bliver ca. 25 % af vores samlede energiforbrug allerede dækket af vedvarende energikilder, og godt 40 % af vores elforbrug bliver dækket alene af vindenergi. Vores vedvarende energikilder er primært vind, biomasse og biogas, men i fremtiden vil også sol og jordvarme få en større rolle.

I et bæredygtigt energisystem vil elektricitet fra især vindmøller spille en stor rolle. Men det kræver, at vores samfund ”elektrificeres”, så vi kan bruge strømmen effektivt, når vinden blæser og møllerne kører. I fremtiden skal vores energisystem også være mere sammenhængene og skal kunne styres langt bedre end vi er vant til. Sådan et system kaldes også for Smart Grid.

Fremtidens elektriske samfund

Smart Grid kan oversættes til ”intelligent elnet”. Formålet er, at vi bedre skal kunne udnytte energien fra de vedvarende energikilder som fx vind og biomasse. Men vi skal også kunne styre og fordele energien bedre i forhold til den mængden, der produceres på forskellige tidspunkter af døgnet og vores behov for at bruge den. Vinden blæser jo ikke lige meget altid, og vores forbrug af energi er forskelligt i løbet af døgnet.

Før i tiden har vi altid reguleret produktionen af energi på kraftværkerne alt efter pris, udbud og efterspørgsel. I fremtidens mere elektriske samfund kan vi ved hjælp af Smart Grid regulere forbruget i hjemmet alt efter, om prisen på el er for høj eller vindmøllerne ikke snurrer.

Selvom man forudser, at elforbruget vil stige voldsomt i fremtiden, vil en mere effektiv brug af energi bl.a. ved hjælp af Smart Grid få det samlede energiforbrug til at falde. Målet i år 2035 er, at vores el og varme skal dækkes 100 % af vedvarende energikilder. 

Fremtidens bæredygtige samfund er langt mere ”elektrisk” end i dag, og vores energisystem vil være mere sammenhængene og kan styres langt bedre end vi er vant til. Sådan et system kaldes også for Smart Grid.

Smart Grid kan oversættes til ”intelligent elnet”. Formålet er, at vi bedre skal kunne udnytte energien fra de vedvarende energikilder som fx vind og biomasse. Men vi skal også kunne styre og fordele energien bedre i forhold til den mængden, der produceres på forskellige tidspunkter af døgnet og vores behov for at bruge den. Vinden blæser jo ikke lige meget altid, og vores forbrug af energi er forskelligt i løbet af døgnet.

Hvad er vedvarende energi?

Vedvarende energikilder bliver i princippet ved med at være der, da de hele tiden kan forny sig selv.  De slipper ikke op, da de ikke er en begrænset reserver ligesom de fossile brændsler kul, olie og gas.

Vedvarende energi er fx solenergi, vindenergi, vandkraft, bioenergi fra planter, jordvarme og meget mere. Solen bliver ved med at skinne, vinden bliver ved med at blæse, vandet har vi altid her på Jorden og planter og træer bliver ved med at gro – hvis vi da husker at plante nye, efterhånden som vi fælder dem.

Fossile brændsler og atomkraft

I modsætning til Vedvarende energikilder er de fossile brændsler, som er kul, olie og naturgas. Det er begrænsede ressourcer, der slipper op på et tidspunkt, og ved afbrænding udleder de store mængder CO2.

Kul, olie og naturgas er skabt af geologiske processor i takt med Jordens dannelse over millioner af år. Dannelsen af fossile brændsler er så langsom, at vi ikke anser dem som en kilde, der fornyer sig selv.

Atomkraft er afhængig af grundstoffet uran eller thorium. Det er grundstoffer, der også er en begrænset mængde af her på Jorden. Til gengæld udleder energi skabt ved hjælp af atomkraftværker ikke CO2, desværre skaber de radioaktivt affald.

Oliekrise og nye energiformer

I Danmark begyndte vi at interessere os for vedvarende energi efter oliekrisen i 1973-74. Her oplevede vi konsekvensen af at være afhængig af olie, da de olieproducerende lande i Mellemøsten lukkede for forsyningen. Dengang tænkte man mest på forsyningssikkerhed og først senere kom hensynet til miljøet med. I 1973 blev ca. 90 % af vores energibehov dækket af olie.  

I dag er en af de vigtigste grunde til at omlægge vores energiforsyning til vedvarende energikilder, at vi skal bremse de klimaforandringer, som vores enorme forbrug af kul, olie og naturgas har skabt.

Udfordringen – lagring af energi

Den helt store udfordring er, at vi har meget svært ved at lagre vedvarende energi. Det er lettere med de fossile brændsler, der er lagret energi i fast og flydende form, der kan udnyttes direkte. Vi hælder flydende brændstof i bilen, vi afbrænder kul og vi har gas i rørene. Det giver alt sammen energi, når vi ønsker det.

Men vi bestemmer ikke, hvornår vinden blæser og solen skinner. Og når vi har overskud af vindenergi, har vi i dag meget få muligheder for at lagre det. Derfor er det vigtigt, at vi har et intelligent og udbygget elsystem, så vi bedre kan få brugt den vedvarende el fra vindmøllerne og regulere vores forbrug efter, hvornår, energien er til rådighed.

Batterier, vand og brint

I dag arbejdes der på at udvikle batterier, der er store nok til at lagre overskudsenergi, men teknologien er slet ikke god nok endnu.

Et overskud af energi fra fx vindmøller kan også bruges til at spalte vand til brint og ilt. Det kaldes elektrolyse. Brinten kan lagres i beholdere under tryk og anvendes i brændselsceller, der virker som et batteri. Sammen med CO2 kan brint også omdannes til flydende brændstof. Problemet med brintteknologierne er, at de endnu er dyre og energitabet er stort.

Overskudsenergi kan også bruges til at pumpe vand fra et lavt område op til et højt område fx bag en dæmningen. Når energien skal bruges igen ledes vandet gennem en turbine, der driver en generator, der producerer strøm. I Danmark er vores landskab desværre ikke til, at vi kan udnytte hverken overskudsenergi eller vandkraft på denne måde, men andre steder i verden er metoden meget udbredt.

Bioenergi

Bioenergi er alle de former for energi, der kan fremstilles ud fra biomasse. Det er energi, der er lagret i organisk materiale som fx træer og andre planter eller dyr, fedt og husdyrgødning. Det er materiale, der er eller har været levende engang. Energien kommer fra det sollys, som planterne udnytter, når de vokser. Energien bliver gemt i fx stammer, stængler og blade som biomasse. Det er lagret solenergi.

I biomasse, der kommer fra husdyrgødning eller fedt, er energien lagret, fordi dyrene har spist planterne.

Bioenergi udgør 2/3 af Danmarks samlede forbrug af vedvarende energikilder og vil også i fremtiden spille en væsentlig rolle i omstillingen til et mere bæredygtigt samfund baseret på vedvarende energi. Især på kraftvarmeværkerne, der producerer el og fjernvarme, bliver kul allerede i stor stil erstattet af bæredygtig biomasse.

Forskellig brug af bioenergi:

  • Forbrænding: Det er primært på kraftvarmeværker, at der anvendes fast biomasse især i form af træpiller og skovflis, men også som affald og halm til at producere energi.
  • Biogas: Når fx organisk affald, husdyrgødning eller spildevand rådner under iltfrie forhold, dannes biogas, som kan erstatte naturgas. Majs og roer kan også bruges, men er ikke ligeså bæredygtige, da der ikke er tale om et restprodukt.
  • Flydende biobrændstoffer: Bioethanol kan erstatte benzin. Det fremstilles enten af fx majs og sukkerrør, der får lov at gærer, så stivelsen omdannes til ethanol, eller af restprodukter fra landbruget som halm eller træflis. Biodiesel produceres ved forarbejdning af planteolie eller dyrefedt og kan erstatte dieselolie.

Biler på bioenergi

Både biogas, men især bioethanol og biodiesel, kan bruges som brændstof i vores biler og busser. Der findes allerede busser og lastbiler, der kører på biogas, og der er over 5 % biobrændstof i den benzin og diesel, vores biler kører på. I fremtiden skal den andel øges, for at sænke udledningen af COfra transportsektoren. Allerede i 2020 er målet, at vedvarende energi skal dække 10 % af vores transport i Danmark.

Er biomasse bæredygtig?

Når bioenergi er mest bæredygtigt, når det produceres af restprodukter. Affald og træflis der ellers ikke skulle bruges til noget. Bioenergi er fornybar, fordi planter hele tiden lagrer solenergi og vokser. Men hvis man fx fælder flere planter og mere skov, end der gendannes, frigives store lagrer af CO2 til atmosfæren, som ellers var bundet i planterne, og det er ikke bæredygtigt. Det er heller ikke bæredygtigt at bruge spiselige afgrøder eller landbrugsjord til energiafgrøder i stedet for til fødevarer i en verden, hvor mennesker sulter.

Vindenergi

Vind er en af de mest udbredte vedvarende energiformer i Danmark, og vi er ”verdensmester” i vind! Havvindmøller er en dansk specialitet, og i 1991 var Danmark det første land i verden, der rejste vindmøller på havet ved Horns Rev. Selvom flere lande producerer flere megawatt fra vind end Danmark, er vi stadig længst fremme med at integrere vindenergi i vores energisystem.

Lwestermost A409 3Rd Party Use Ok

I 2015 var produktionen af el fra vindenergi helt oppe på over 40 %. Det varierer fra år til år alt efter, hvordan vinden blæser. I 2020 forventes vindkraft alene at kunne dække op mod 53-59 pct. af elforbruget.

Vindmøller på hav og land

I dag findes der 13 hav- og kystnære mølleparker i Danmark og over 4.500 vindmøller på land. Havmøllerne er større og kan producere mere strøm end møllerne på land. På land er der bakker og bygninger, der kan bremse vinden, og der kan være problemer med naboer, som kan blive generet af støjen. Havet er forholdsvis fladt, og der er derfor intet, der bremser vinden. Der er heller ingen naboer, som bliver generet. I Danmark blæser det mest fra vest og sydvest, og derfor er Vestkysten og Thy et oplagt sted for vindmøller. Udviklingen går i retning af færre men større vindkraftanlæg især placeret på havet.

Så meget energi producerer de

De danske havvindmøller har tilsammen en præstationsevne på 1271 MW. På land er der møller med en præstationsevne på i alt ca. 3.500 MW. (I år 2020 åbner den tredje havvindmøllepark ved Horns Rev og en ved Kriegers Flak. Tilsammen leverer de yderligere 1000 MW).

Mega Watt (MW) udtrykker, hvor meget strøm en vindmølle kan producere. Hvor mange kilowatt-timer (kWh) en mølle reelt leverer, afhænger af hvor meget det blæser. En mølle på 2 MW kan producerer 2.000 kWh på én time, hvis vindforholdene er perfekte! Men det er de aldrig hele tiden. På land vil en mølle typisk producerer 20 – 35 % af sin effekt. (En familie på fire bruger typisk 5-6000 kWh om året.)

Som vinden blæser

Udfordringen med vindenergi er, at det ikke blæser lige meget altid, og vindenergien kan ikke lagres. Derfor er vi nødt til at udvikle et meget fleksibelt energisystem, der kan bruge energien, når den er der, og få energi andre steder fra, når vinden ikke blæser.

I dag udveksler vi energi med vores naboer i Norge, Sverige og Tyskland, som vores elnet er forbundet med. Her handles energi på tværs af grænser. Når vi har et overskud af vindenergi sælger vi det fx til Norge, når de har haft en periode uden regn, og omvendt køber vi energi fra vandkraft i Norge, når vinden ikke blæser i Danmark. (El handles på Nord Pool børsen i Norden og i de Baltiske lande).

Hvor kommer vindenergi fra?

Både vedvarende energi og den energi, der er i fossile brændsler, kommer i sidste ende fra solen. Solen afgiver 174.423.000.000.000 kilowatt-timer energi til jorden i timen. Omkring 1 til 2 pct. af den energi, der kommer fra solen, bliver til vindenergi. Det er mellem 50 og 100 gange mere end den energi der omdannes til biomasse af alle jordens planter.

Vindmøllens historie i Danmark

Den danske opfinder Poul la Cour var den første, der dokumenterede, at vindmøller kunne lave elektricitet. Han fandt også ud af, at den optimale vindmølle skal have 3 vinger.

 

Poul la Cour levede fra 1846 – 1908 og hans arbejde var helt utrolig fremsynende. Han vidste godt, at vinden ikke altid blæser, og derfor ville det være smart at lagre energi fra vinden. Derfor brugte han elektricitet fra vindenergi til elektrolyse, hvor vand spaltes i ilt og brint. Brinten opbevarede han i gasbeholdere, som han blandt andet brugte til belysning.

Gang i den i 1970’erne

Efter Poul la Cours forsøg skete der faktisk intet før engang i 1970’erne. Nu begyndte man at eksperimentere med at udvikle vindmøller, der pludselig var blevet interessante som følge af oliekrisen.

Den alternative højskole TVIND, rejste i 1979 den første store, 2MW vindmølle under stor mediebevågenhed og med hjælp fra Danmarks Tekniske Universitet. Teknologien blev testet på Forskningscenter Risø og siden midten af 1980’erne har den danske vindmølleindustri udviklet sig til det, vi kender i dag, hvor Danmark er førende inden for udnyttelse af vindenergi.

Solenergi

Én times solenergi er nok til at dække hele verdens årlige energibehov, hvis vi ellers var i stand til at udnytte den optimalt. Der er et stort potentiale i solenergi, og på verdensplan er det den største energiressource på niveau med vindenergi. På en solskinsdag i Danmark skinner solen med en lyseffekt på 1000 Watt pr. m2, men der er stor forskel på, hvor meget solen skinner afhængig af årstiden og vejret. På en overskyet dag er effekten ca. 300 Watt pr. m2.

2016 12 18Solarpark Vandel Nyt

Solenergi bruges primært på to måder i Danmark

  • Solceller: I en solcelle bliver solens lys omdannet til strøm. Desværre er solceller endnu ikke specielt effektive, da de kun udnytter ca. 15-20 % af solens stråler til produktion af el. Derfor vil der i fremtiden være en stor gevinst, hvis solcellerne bliver mere effektive.
  • Solvarmeanlæg: Her udnyttes solen stråler til opvarmning af vand, som kan bruges til varmt vand i husholdningen og til opvarmning af boligen. Solens stråler opvarmer en væske i solvarmeanlægget, der cirkulerer mellem solfangeren og husets varmtvandsbeholder, hvor væsken afgiver sin varme.

Mere solenergi i fremtiden

Der er sket en kraftig stigning i antallet af solceller og solvarmeanlæg i Danmark de seneste år. I 2015 producerede solcelleanlæg 1,8 % af det samlede danske elforbrug. I 2020 forventes tallet at stige til 5 %. Antallet af solvarmeanlæg er også steget kraftigt både hos private og især hos fjernvarmeselskaberne, der opstiller store anlæg med solfangere primært for at erstatte naturgas med bæredygtig varme fra solen. I dag udgør solvarme kun et par procent af Danmarks samlede varmeproduktion.

Jordvarme er også solvarme

Jordvarme er faktisk en tredje måde at udnytte solens energi på. Et jordvarmeanlæg udnytter nemlig varmen i de øverste jordlag, som er blevet opvarmet af solen. En slange med væske graves ned i jorden, og en varmepumpe cirkulerer væsken i et lukket kredsløb, der opvarmes under jorden. Over jorden kan varmen bruges til opvarmning, inden væsken sendes ned i jorden igen for at blive opvarmet på ny. Selvom varmepumpen er drevet af el, producerer anlægget stadigvæk tre gange så meget energi, som det bruger. For hver kilowatt strøm det bruger, får man 3 kilowatt varme igen.

Varmepumper kan på samme måde udnytte solens opvarmning af luften, der blæses ind i huset, hvor det kan benyttes både til opvarmning af boligen og til vand, alt efter typen af varmepumpe.

Sådan virker solceller:  En solcelle består oftest af stoffet silicium, der fungerer som en såkaldt halvleder, der har en elektrisk ledningsevne. Elektronerne i stoffes sættes i bevægelse, når de rammes af sollyset. Bevægelse af elektroner er det, vi kender som strøm. Solcellen omsætter derfor solens lys til jævnstrøm. Inden strømmen bruges i huset, omdannes det til vekselstrøm.

Geotermisk energi

Geotermisk energi findes i undergrunden i form af varmt saltvand, der pumpes op og bruges til opvarmning. Det afkølede vand pumpes tilbage i undergrunden, hvor det igen opvarmes. I Danmark findes der tre geotermianlæg, der alle er tilknyttet kraftvarmeanlæg, der leverer fjernvarme. Boringerne er typisk over 1000 m dybe og anlæggene leverer varme til almindelige husstande.

Der er tre geotermianlæg i Danmark

  • Thisted: Anlægget er fra 1984 og er knyttet sammen med byens affaldsbaserede kraftvarmeanlæg. Det kan alene producere, hvad der svarer til ca. 2000 hustandes årlige varmeforbrug.
  • Amager: Varmeproduktionen begyndte i 2005, og anlægget er knyttet til Amagerværket, der forbrænder affald. Med varme fra undergrunden kan det producere, hvad der svarer til varmeforbruget i ca. 4600 husstande.
  • Sønderborg: Anlægget er knyttet til byens affaldsbaserede kraftvarmeanlæg og kan alene producere varme til ca. 2.400 husstande.  

Varme fra Jordens indre

Der er flere andre steder i landet, hvor mulighederne for at udvinde geotermisk energi undersøges. Det kræver de helt rigtige jordlag, der både skal have den rette tykkelse og være porøse nok til, at vand let kan løbe igennem dem. Varmen kommer fra Jordens indre, hvorfra den strømmer mod overfladen. Varmen stammer dels helt tilbage fra Jordens dannelse, dels fra geologisk aktivitet - især henfald af radioaktive materialer, hvilket producerer varme.

I Danmark skal man ofte ned i 1 – 2,5 km dybde for at finde de rette forhold. I Danmark stiger temperaturen med ca. 30 grader for hver km man borer sig ned i undergrunden. Det er ikke varmt nok til at kunne producere el, som man gør det i fx Island, hvor jordlagene tæt på overfladen er meget varmere på grund af vulkansk aktivitet.

Geotermi er vedvarende energi

Geotermisk energi er en vedvarende energikilde, da der er så rigelige mængder af den, at det aldrig ville kunne lade sig gøre for os mennesker at bruge den op. Jordens indre er ca. 5.500 grader varm!

Vandenergi

Vandkraft er den mest udbredte vedvarende energiform i verden. Det er også en af de ældste.

I Danmark spiller vandkraft dog kun en meget lille rolle, og i 2015 bidrog den med 0,1 % af den samlede danske elproduktion. I fx Costa Rica bliver to tredjedele af landets energibehov dækket af vandkraft, der kommer fra fire store dæmninger. Resten dækkes i øvrigt af andre vedvarende energikilder som sol, vind og geotermisk energi.

Traditionel vandkraft

Jo større højdeforskel der er mellem det opdæmmede vand og turbinerne, og jo mere vand, der er, jo mere strøm vil et vandkraftværk kunne producere. I Danmark har vi hverken store højdeforskelle i form af bjerge, brusende floder eller store søer, og derfor er vandkraft ikke udbredt hos os. Der findes kun få mindre vandkraftværker i Danmark.

COLOURBOX15589283 Tangevaerket

Gudenåcentralen er Danmarks største vandkraftværk:

  • Gudenåcentralen: Vandkraftværket ligger ved Bjerringbro og kaldes også Tangeværket efter Tange Sø, der er Danmarks største kunstigt, opdæmmede sø med vand fra Gudenåen.  Det fungerer ligesom andre vandkraftværker ved, at vandet ledes gennem rør til turbiner, der driver generatorer, der producerer strøm. Her produceres godt 14.000.000 kWh om året, som kan forsyne 3000 husstande.

Vandkraft fra naboerne

Vandkraft har alligevel stor betydning for vores elforsyning, da vi importerer strøm produceret med vandkraft fra vores naboer i Sverige og Norge, når vi ikke får tilstrækkeligt el fra blandt andet vores vindmøller og solceller. Til gengæld køber de vindenergi hos os, når vandstanden er lav hos dem.

Bølgeenergi

Energi kan udvindes fra bølger på havet, men det er en teknologi, der stadig er under udvikling rundt om i verden. Bølgeenergi produceres på store tekniske anlæg placeret på havet, hvor energien i bølgerne opsamles og omsættes til strøm ved hjælp af generatorer.

I Danmark findes der i 2016 fire aktive forsøg med bølgeenergi:

  • Weptos A/S: Firmaet tester et bølgeenergianlæg i Lillebælt lige nord for Brandsø.
  • Exowawe: Her tester et anlæg bølgeenergi ved Hvide Sande Havn frem til august 2017.
  • Wavepiston: Et testanlæg undersøger her bølgeenergi sydvest for Hanstholm Havn. Anlægget producerer energi via vertikale plader der bevæges frem og tilbage og er monteret på pumper, der bruger bølgebevægelsen til at pumpe havvand ind i et rør og videre til en central turbine.
  • NEMOS: Det tyske selskab har testet bølgeenergi ved Nissum Bredning ved Limfjorden i en lille skalamodel 1:5. En model i stor skala bliver taget i brug ud for Hanstholm i løbet af 2016 og 2017

Testcenteret DanWEC har desuden lavet flere undersøgelser udfor Hanstholm Havn, der skal forberede området til brug for et bølgekraftanlæg.

 

Fossilfrit Danmark

Ifølge tidligere statsminister, Anders Fogh Rasmussen, skal Danmark gøre sig helt fri af fossile brændsler på sigt. Det sker ikke fra den ene dag til den anden, men forskning, udvikling og anvendelse af vedvarende energikilder er et skridt på vejen. I Danmark er biomasse og vindkraft de vigtigste vedvarende energikilder, og andelen af vedvarende energi udgør ca.16 procent. I 2011 skal andelen øges til 20 procent.

I 2013 udgjorde andelen vedvarende energi ca. 25 procent.


til top