Energi

Vores fremtidige energimix

mm
Udgivet den
Opdateret den

Forudsigelse af energisystemer

Meget få emner er så komplekse og så vigtige som fremtidens energimix for vores civilisation. Afhængigt af, hvem du spørger, er afhængigheden af fossile brændstoffer umulig at ryste af, eller så vil vedvarende energikilder overtage i et rasende tempo. Realiteten er naturligvis kompleks, og det er meget svært at forudsige energiens fremtid.

I denne artikel vil vi se på vores nuværende situation, gennemgå de få mulige scenarier, og vigtigere, hvilke økonomiske eller teknologiske ændringer der vil gøre det ene scenarie mere sandsynligt end det andet.

Hvor Vi Er

Hvis der indtil nu er et mønster i vores stigende energiforbrug, er det, at nye energikilder har en tendens til at blive tilføjet til vores energimix i stedet for at erstatte den forrige.

For eksempel bruger vi stadig lige så meget, om ikke mere, biomasse (primært træ) som i 1800-tallet, før den industrielle revolution. På samme måde er kulforbruget stort set kun steget over tid, hvorefter olie, gas og derefter vandkraft, kernekraft og vedvarende energikilder er blevet tilføjet.

Dette kan måske overraske, i betragtning af hvor meget fremskridt vedvarende energikilder tilsyneladende har gjort inden for vores elproduktion. Dette skyldes flere årsager:

  • Kina, lederen inden for ny kapacitet for vedvarende energi og overgangen til elbiler, er også lederen i opførelse af kulkraftværker.
  • Den primære energiforbrug bruges for det meste ikke til at producere elektricitet. I stedet kommer størstedelen af vores energiforbrug fra mobilitet, opvarmning og industrielle anvendelser som stålproduktion og petrokemikalier (produktion af gødning, plast, farmaceutiske produkter, kemikalier osv.).
  • Folketalets vækst og milliarder, der forlader ekstrem fattigdom, medførte stigende energiforbrug, hvor den billigste tilgængelige mulighed ofte er kul. Samt øget kødforbrug, aircondition, biler, flyrejser osv.
  • Globaliseringen af økonomien, der fører til meget mere transport af varer, inklusive flere frem‑og‑tilbage-bevægelser af råmaterialer, halvt færdige dele og færdige produkter.
  • Industrialiseringen af landbruget, som øger udbyttet og reducerer det nødvendige arbejdskraft, men også øger forbruget af fossile brændstoffer og gødning.

For enhver, der er bekymret for klimaforandringer og CO₂‑udledning, kan dette give et deprimerende udsyn, med fossile brændstoffer fast forankret i vores globale energimix. Men dette er heller ikke hele billedet.

Den Løbende Forandring

Fra næsten kun en fin teori i 2016 er elbiler (EV’er) nu en eksponentielt voksende del af det globale salg, med mere end 10 millioner elbiler solgt i 2022, svarende til 14 % af det globale salg, hvor Kina og Europa fører an.

Kilde: IEA

Andelen af vedvarende energi (vandkraft + sol + vind + geotermisk) vokser også hurtigt. Og selvom nogle lande har været højt på denne liste i lang tid på grund af enorme vandkraftressourcer (som Norge, Brasilien eller Canada), er sol + vind virkelig, hvor forandringen sker.

Et kig på landbasis viser det klare vendepunkt i 2010, hvor vedvarende energikilder ofte mere end fordobledes, typisk udelukkende drevet af væksten i sol‑ og vindproduktion. For eksempel Kina og Australien:

En massiv drivkraft bag denne forandring har været et kraftigt fald i omkostningerne for vedvarende energikilder. Drevet lige så meget af teknologisk innovation og opskalering af industriel produktion, har dette gjort vedvarende energikilder stadig mere konkurrencedygtige. I det mindste på papiret synes vedvarende energikilder nu at være billigere end fossile brændstoffer (mere om dette nedenfor), som vist af IRENA (International Renewable Energy Agency).

Kilde: IRENA

Udfordringerne

I de seneste år er en mærkelig situation begyndt at opstå. De hurtigt faldende omkostninger for vedvarende energikilder har overbevist en hel del mennesker om, at fossile brændstoffer snart vil forsvinde som dodo-fuglene.

Kilde: Twitter/X

Men i de seneste år har nogle makroøkonomiske chok sat denne idé på tværs. Krigen i Ukraine udløste massiv inflation og fik lande som Tyskland til at genoptage deres afhængighed af kul.

Den samme inflation har også alvorligt beskadiget rentabiliteten af planlagte vedvarende projekter. Massive offshore‑vindprojekter er blevet aflyst, aktiekurserne for sol‑ og vindvirksomheder er styrtdykket – det har været en smertefuld periode. Du kan læse mere om, hvad der skete i vores artikel “The 2023 Renewable Energy Crash“.

Selv EV‑salget er sat på tværs, efter udsættelsen eller aflysningen af EV‑strategien fra store producenter som GM, Ford eller Honda.

Intermitterende Vedvarende Energi

Et centralt problem, der skal løses, er energilagring. Vind‑ og solenergi afhænger af vejret og kan være tidsmæssigt frakoblet fra efterspørgslen. Dette er et problem for et elnet, der kræver “just‑in‑time” produktion og en øjeblikkelig perfekt balance mellem produktion og efterspørgsel.

Der findes mange mulige alternativer, men teknologierne er enten lige begyndt, eller er endnu ikke blevet implementeret i stor skala i tide. Dette fører til energisurplus om dagen og/eller om sommeren, og mangel om natten og/eller om vinteren.

Problemet er ikke uløseligt, men kræver velkoordinerede politiske tiltag og mere investering i elnettet.

Og ærligt talt, også at anerkende at de “reelle” omkostninger ved vedvarende energi bør inkludere omkostningerne ved energilagring. Vedvarende energi er måske endnu ikke fuldt ud billigere end fossile brændstoffer, i hvert fald når de udgør en stor del af landets elproduktion.

Begrænsningerne for Batterier

Bekymringen for, at EV‑adoptionen holder kursen, skyldes lignende teknologiske begrænsninger. Mens de tidlige adoptanter var tilfredse med højere upfront‑omkostninger, kortere rækkevidde eller langsommere opladningstid sammenlignet med ICE‑køretøjer (intern forbrændingsmotor), kan andre købere være mindre villige. Manglen på lithium, som driver prisen på det hvide metal, har også skabt bekymringer.

Heldigvis er nye batteriteknologier på vej, fra kinesiske natrium‑ion‑batterier til solid‑state‑batterier, som bør hjælpe med at sænke EV‑priserne og fjerne legitime bekymringer som rækkevidde‑angst eller brandrisiko.

Svære at Skifte Energi‑Efterspørgsel

Og så er noget energiforbrug simpelthen svært at skifte væk fra fossile brændstoffer. For eksempel kræver langdistancetransport med skibe stadig et meget tæt og flydende brændstof for at fungere. Flyvning kræver også en meget høj energitæthets‑kilde, som batterier i øjeblikket ikke kan levere. De fleste plastprodukter er afhængige af olie, gødning af gas, og stål af koksning af kul.

Her også findes der løsninger, men de er relativt umodne teknologier og langt fra at blive globalt udbredt.

Spil‑Skiftende Teknologier

De Sandsynlige Spil‑Skiftere

Der er allerede en hel del løsninger klar til at hjælpe med at genstarte væksten i vedvarende energikilder og lav‑kulstof‑teknologi.

Kerneenergi‑Innovation

Stadig kontroversiel er kernekraft alligevel en lav‑kulstof‑teknologi som måske er nødvendig for at bygge bro over kløften mod en fremtid drevet af vedvarende energi.

Små kernekraftværker (SMR’er) er en anden sektor, der for nylig har lidt under dårlige nyheder på grund af stigende omkostninger, knyttet til global inflation. Men under alle omstændigheder gennemgår kernekraft en renæssance med nye, sikrere designs, der fokuserer på mindre reaktorer (SMR’er og mikro‑reaktorer), eller endda nye brændstoffer som thorium. Imens bygger Kina 24 nye store kernekraftværker, og planlægger i alt op til 150 reaktorer.

Bedre Vedvarende Energi

Faldende omkostninger i forhold til fossile brændstoffer ser ud til at forblive en holdbar tendens. Dette gælder især for solenergi, med innovationer som tyndfilm‑solceller eller solceller af tredje generation (amorf silicium, organiske polymerer eller perovskite‑krystaller).

Store batteriprojekter på el‑nettet vil også hjælpe, med mere end tredoblet nuværende kapacitet inden 2025.

Kilde: EIA

Solid‑State‑batterier

Alle, der arbejder med batteriteknologi, ved at solid‑state‑batterier, som ikke kræver de flydende elektrolytter i de nuværende lithium‑batterier, vil blive et spil‑skift. Mange virksomheder taler om at lancere deres egen version af solid‑state‑batterier allerede i perioden 2026‑2029. Dette inkluderer QuantumScape (QS), CATL (300750.SZ), Toyota (TM), Panasonic (6752.T), LG (051910.KS) og Samsung SDI (006400.KS). Mens Tesla (TSLA) arbejder på sin egen alternativ til solid‑state‑batterier.

Den Spekulative Spil‑Skifter

Nogle andre teknologier er mindre modne, men endnu mere lovende og vil sandsynligvis blive den måde, vi får vores energi på i 2040‑2050 og fremover.

Nukleære Surgeneratorer

En stor bekymring ved kernekraftværker er kerneaffald. Surgeneratorer (eller “breeders”) kan forbruge dette kerneaffald og omdanne det tilbage til strøm & kernebrændstof. Dette kunne både gøre den tilgængelige kernebrændstof praktisk talt ubegrænset, og i høj grad reducere problemet med kerneaffald. En bonus er, at denne teknologi ikke er helt ny, da den blev brugt af Frankrig indtil 1997, så den er kun spekulativ på grund af de politiske vanskeligheder omkring kernekraft.

Rum‑baseret Solenergi

At producere solenergi fra kredsløb ville på én gang løse alle solenergiens problemer: ingen intermittens, ingen skyer, ingen faldende produktion om vinteren. Med rum‑baseret internet, som pludselig er en realitet med Starlink, er dette ikke så utopisk som det lyder.

Det er noget, vi har undersøgt nærmere i vores artikel “Fra Sci‑Fi til Sky‑High: Er kredsløbende solpaneler en god idé?”

Geotermisk

En indtil videre mest overset kilde til vedvarende energi, som kan levere baseload‑kraft 24/7, er geotermisk energi. Dette er endelig ved at ændre sig, med virksomheder som Vulkan Energy (VUL.AX), Ormat Technologies (ORA) og Eavor. Disse virksomheder, noget ironisk, genbruger fremskridt inden for boring og fracking fra olieindustrien til at udnytte Jordens varmekilder. (Vi dækkede Ormat i denne artikel og Vulkan i denne ene).

Syntetiske Brændstoffer

Strøm genereret fra vedvarende energikilder (eller endda kernekraft) kan bruges til at syntetisere gas‑ eller flydende brændstoffer. Dette inkluderer hydrogen, ammoniak, syngas, eller syntetiske brændstoffer.

En anden mulighed for syntetisk brændstof kunne være at udnytte biologi og bruge mikroalger til at producere biobrændstoffer (se “Algal Biofuel: The Next Energy Revolution?”) eller bio‑fermentere til at producere biogas & biomethan fra organisk affald.

Disse brændstoffer kunne så anvendes i fly, skibe og andre anvendelser, der kræver enten meget tætte brændstoffer eller meget høje forbrændingstemperaturer (som stålproduktion).

Fusion

Fusionsenergi har til formål at skabe energi ved at smelte lette elementer som hydrogen sammen, og dermed genskabe på Jorden den proces, der driver Solen. Med temperaturer fra millioner til hundredvis af millioner grader er dette en enorm teknologisk udfordring.

Den vil også levere ren energi, uden hverken kulstof eller kerneaffald, med en ubegrænset forsyning af “brændstof”, da hydrogen er det mest udbredte atom i universet.

Det største fusionsprojekt er det internationale forskningskonsortium ITER, med mange startups der også forfølger drømmen om kernfusion, herunder Helion, General Fusion, Commonwealth Fusion, TEA Technologies, ZAP Energy, og NEO Fusion (finansieret af den kinesiske EV‑producent Nio).

Fremtidens Energi‑Mix(e)

Selvom de sandsynligvis er lovende på lang sigt, vil vi primært undersøge mulige energimixer uden de “spekulative spil‑skiftere”, der er diskuteret ovenfor, når vi ser på horisonten 2040.

EIA (Energy Information Administration) har udgivet flere scenarier, afhængigt af økonomisk vækst og om lav‑kulstof‑teknologi bliver vedtaget eller ej.

I de fleste tilfælde forventes energiforbruget at fortsætte med at vokse, med fossile brændstoffer, der stadig udgør størstedelen af verdens energi i 2050. Dette er en fremskrivning, hvis ingen love ændres, og investeringerne i energi forbliver i overensstemmelse med den nuværende tendens.

Kilde: EIA

Business as usual

Dette er et deprimerende scenarie for alle, der følger klimaforandringer. Det antager, at kul, gas og olie vil forblive den dominerende kraft i vores energisystem i de næste to årtier og producere størstedelen af vores energi.

Dette er langt fra umuligt, som illustreret af den nylige tilbagevenden til kul i Tyskland, på trods af at landet tidligere blev betragtet som en forkæmper for vedvarende energi og energiovergangen.

The High Tech Road

En anden mulighed er, at vores samfund omfavner teknologisk forandring inden for energi. Dette inkluderer vedvarende energikilder, men også massiv kernekraft, sandsynligvis både konventionel og mindre typer på én gang.

Dette er et scenarie, hvor fossil brændstofbaseret elproduktion enten bliver udprissat af bedre alternativer eller direkte forbudt ved lov.

Det er også et scenarie, hvor elbiler fortsat bliver hurtigt vedtaget, sandsynligvis takket være nye batteriteknologier.

Mens kernekraft leverer baseload‑kraft og vinterkapacitet, kan vedvarende energikilder håndtere overskudsproduktion til flydende brændstoffer for at dekarbonisere flyvning, skibsfart og tung industri.

The Low Consumption Road

I betragtning af den enorme energietter efterspørgsel i den udviklende verden, inklusive ikke kun Kina men også Sydamerika, Afrika, Indien og Indonesien, synes dette scenarie ikke særlig sandsynligt.

På en eller anden måde ville det indebære at “vælge” reel de‑growth, og sandsynligvis en gennemsnitlig nedgang i levestandard, især mindre rejser og international handel. Landbruget de‑industrialiseres i nogen grad, industriel aktivitet falder, og økonomierne bliver i højere grad lokalt orienterede.

Et sådant scenarie vil sandsynligvis også blive forestillet i parallel med massive internationale spændinger, krig eller en global depression, som forklarer den pludselige nedgang i økonomisk aktivitet, da et frivilligt valg om lavere produktion virker usandsynligt i både demokratiske og autoritære lande.

The Muddle-Through Scenario

Dette er et scenarie, hvor alt sker på én gang. Fossile brændstoffer er på let nedgang, men er ikke fuldstændigt udfaset. Kul udfases generelt, men olie og gas i mindre grad. Nogle lande satser på kernekraft, andre på vedvarende energi, andre holder fast i business as usual.

Elektrificering og dekarbonisering foregår, men i et langsommere tempo end ønsket. CO₂‑udledninger forbliver i dette scenarie langt over nul‑udslip‑scenariet, som GIEC forestiller for at holde den globale temperatur fra at stige for meget.

Dette er ikke meget anderledes end de EIA‑scenarier, der er nævnt ovenfor. På et senere tidspunkt kan CO₂‑fangst blive implementeret for at accelerere dekarbonisering og vende nogle af de tidligere emissioner.

The Breakthrough Scenario

Et gennembrud i energiproduktion er opstået, som muliggør overflod af energi, og løsningen kan hurtigt implementeres over hele kloden.

Det kunne være et drastisk fald i orbital solenergi‑infrastruktur gennem et nyt rumkapløb mellem SpaceX og kinesiske virksomheder.

Eller en massiv succes for ITER ved lancering i 2025‑2026.

Eller revolutionerende nye designs inden for sol‑ og batteriteknologi.

Sådanne forandringer er af natur næsten umulige at forudsige eller kvantificere. Men de bør ikke helt afvises.

mm

Jonathan er en tidligere biokemisk forsker, der har arbejdet med genetisk analyse og kliniske forsøg. Han er nu en aktieanalytiker og finansforfatter med fokus på innovation, markedscykler og geopolitik i sin publikation The Eurasian Century.