Fra den grønne hagen på taket av høyhuset speider du ut mot horisonten. Luften er ren og frisk og så klar at skogen av vindmøller langt borte står tydelig avtegnet mot himmelen. Under deg flyter trafikken lydløst forbi på elektrisitet og hydrogen, og når du forteller barnebarna eller oldebarna om bråket og røyken som pleide å plage folk i byen, ser de uforstående på deg. Året er 2050.
Å bytte ut fossilt drivstoff som kull, olje og gass med fornybare energikilder som sol-, vind- og vannkraft er en nødvendighet av mange årsaker. Luftforurensning og klimaendringer er bare to av dem. Økonomi er en tredje.
I den lille drømmesekvensen har det lykkes – men den grønne omstillingen er ikke bare en drøm. En internasjonal forskergruppe har nå regnet på hvilken plan som helt konkret må settes i verk for å omstille verden til bærekraftig energi i løpet av noen få tiår.
Grønn omstilling er mulig i alle land før 2050, viser en ny rapport. Og det krever ikke engang ny teknologi – vind-, sol- og vannkraft kan løse oppgaven.
I en artikkel i tidsskriftet Joule beskriver en forskergruppe som ledes av Mark Z. Jacobson ved Stanford University, i detalj hvordan de fleste av verdens land kan nå hundre prosent fornybar energi i 2050. Den oppløftende konklusjonen er at grønn omstilling er mulig i alle land, og det er ikke bare snakk om strømmen i stikkontaktene, men all energien som brukes i boliger, transport, landbruk og industri.
Omstillingen kan faktisk skje helt uten fusjon og andre nye energiformer, men kun ved hjelp av den grønne teknologien vi allerede har. Og til sjuende og sist vil det være mye billigere enn å fortsette med fossilt drivstoff.
Vindmøller svarer seg raskt
Jacobson og kollegene hans har regnet på alle de 139 landene som har offentliggjort tall for energisektoren. For de fleste av landene er konklusjonen overraskende nok at de kan produsere mindre energi per person i 2050 enn i dag – ikke fordi hvert menneske bruker energikrevende produkter og tjenester i mindre omfang, men rett og slett fordi grønn teknologi får mer ut av energien.
UTVINNING: Sol, vind og vann kan drive verden
Solen leverer energi i subtropene
Hvor: I subtropene, der solen står høyt på himmelen hele året, og der det er mange soltimer.
Hvordan: Solstråling omsettes til strøm i en solcelle eller til varme ved for eksempel å varme opp salt.
Utfordringer: Solceller krever halvlederteknologi som er basert på sjeldne metaller.
Vinden utnyttes i tempererte soner
Hvor: I de såkalte vestavindsbeltene i klodens tempererte soner, der vinden blåser hele tiden.
Hvordan: Energien i vinden fanges opp av vindmøllen og driver en generator.
Utfordringer: Vindmøller tar mye plass i landskapet og sender ut en brummelyd som kan være irriterende.
Vannkraften utvinnes langs elvene
Hvor: Krever høydeforskjeller og stabile nedbørsmengder.
Hvordan: Energien i rennende vann omdannes til elektrisitet via en turbin og en generator.
Utfordringer: Krever demninger som endrer elvens naturlige løp og dermed naturen.
Å sette opp vindmøller og solceller er også mye mer energieffektivt enn å bygge nye kraftverk. Forskerne snakker om en energikildes energiutbytte (EROI), altså hvor mye energi den produserer i forhold til energiforbruket ved å bygge den. Noen steder omtales EROI også som CO2-gjeld.
For vindmøller er EROI-tallet imponerende 44:1, viser en studie som Michaja Pehl ved Potsdam Institute for Climate Impact Research har stått i spissen for. Vindmøllen produserer altså 44 ganger mer energi i sin levetid enn det krever å oppføre den. Med en forventet levetid på 20 år har den altså svart seg – betalt CO2-gjelden sin – på mindre enn et halvt år.
For solpaneler er tallet 26:1, for atomkraftverk 20:1 og for kullfyrte kraftverk 9:1 – vel å merke når man ikke regner med CO2-utslippene fra brenningen av kullet.
44 ganger så mye energi leverer en vindmølle som det går med til å oppføre den. For et kullkraftverk er tallet bare 9.
Men selv om energiforbruket per person blir mindre når verden drives av grønn energi, er det samlede behovet fortsatt enormt. Verdens befolkning vokser nemlig fortsatt, og i FNs siste beregninger fra 2019 lyder det mest sannsynlige overslaget på 9,74 milliarder verdensborgere i 2050.
Med det tallet og det anslåtte energiforbruket for hver enkelt borger gikk Stanford-forskeren og forskergruppen hans i gang med å regne på hva som skal til for å dekke energibehovet i hvert enkelt land.
Energibehovet sammenlignet de med de tilgjengelige fornybare energikildene i landet, slik at for eksempel Island først og fremst tok i bruk jordvarme, Danmark satset på vindkraft og Saudi-Arabia utnyttet solen.
Siden produksjonen fra fornybare energikilder varierer, forestiller forskerne seg at land, regioner og kanskje til sjuende og sist hele verden bindes tettere sammen av et strømnett der de ulike energikildene supplerer hverandre.
DISTRIBUSJON: Grønn energi krever flere forbindelser
Jo større områder som deler på grønne energikilder, jo bedre utnyttes energien. Land, regioner og kanskje hele jorden må knyttes sammen med høyspentledninger. Utfordringen er tydelig i USA, som ikke har et felles strømnett i dag.
1. Grønn energi kan forsyne hele landet
Strømnettet skal kunne levere strøm i takt med etterspørselen. Det krever en blanding av energikilder, som i fellesskap produserer jevnt. USA har potensial for vind (blått) i nord, sol (gult) i sør og vannkraft (prikker) langs elvene.
2. Strømnettet er delt i tre deler
USAs strømforsyning er i dag delt i tre selvstendige nett: et østlig, et vestlig og et i staten Texas. Samtidig er forbindelsene for svake til all den strømmen et grønt nett produserer på det meste.
3. Nord-sør-ledning skaper samarbeid
Hvis USA skal nærme seg 100 prosent fornybar energi, krever det at nord og sør forbindes med flere høyspentledninger. Det gjør det mulig å utveksle energien, slik at vindkraft i nord og solenergi i sør støtter hverandre.
4. Øst-vest-ledning utjevner belastningen
Forbindelser mellom øst og vest utveksler energi på tvers av USAs fire tidssoner. Det jevner ut toppbelastningene, for eksempel i morgentimene. Samtidig er solcellene i Florida godt i gang før folk i Los Angeles står opp.
Forskernes beregninger viser at omstillingen til grønn energiproduksjon verken krever nye energikilder eller enorme forbedringer i effektiviteten til dem som allerede er i bruk. Den eneste energiformen der forskerne håper og satser på et gjennombrudd, er bølge- og tidevannskraft, som fortsatt bare brukes i veldig liten grad.
Kjent teknologi løser problemene
Også på forbrukssiden heller forskerne hovedsakelig til den grønne energien i kjent teknologi. Oppvarming med naturgass og olje kan for eksempel skiftes ut med varmeovner, varmepumper eller jordvarme.
En stor del av transporten er også relativt lett å omstille enten til elektriske kjøretøyer eller kjøretøyer basert på hydrogen, som kan produseres ved å spalte vannmolekyler med strøm fra fornybar energi.
LAGRING: Hydrogen lagrer den grønne strømmen
1. Overskudsstrøm lager hydrogen
Strømproduksjonen fra for eksempel vindmøller varierer alt etter hvor mye det blåser.
Når det er overproduksjon, kan overskuddsstrømmen brukes til å spalte vann (H2O) til oksygen og hydrogen ved en prosess som kalles elektrolyse.
2. Oksygen fanger inn CO2 fra industri
Hydrogenet (H2) er lett å oppbevare i tanker og gir dermed et energilager. Oksygenet (O2) kan brukes i en prosess som fanger inn CO2 fra for eksempel sementproduksjon, som i dag utgjør en stor del av CO2-utslippene.
3. Hydrogen forvandles til naturgass
Hydrogenet (H2) kan gjøres om – metaniseres – til naturgass (CH4) ved hjelp av den CO2-en som er fanget inn fra sementproduksjon eller biogassanlegg. Den syntetiske naturgassen kan pumpes rett inn i naturgassnettet.
4. Hydrogen blir til drivstoff og elektrisitet
Hydrogenet kan også brukes som klimanøytralt og forurensningsfritt drivstoff i biler og gjøres om til flydrivstoff. Eller den kan bli til strøm igjen når behovet oppstår, ved å snu elektrolyseprosessen.
Omstillingen gir imidlertid også noen store utfordringer. Mark Z. Jacobson peker selv på at det vil være krevende å utvikle elektriske fly eller fly som drives av brenselsceller. Heller ikke skip og lastebiler kan umiddelbart omstilles til elektrisitet. Til sammen står luftfart, skipstrafikk og langdistansetransport av varer for seks prosent av jordens CO2-utslipp.
Biobrensel flytter de tunge lassene
Problemet er at dagens batterier ikke er effektive nok til å drive fly, skip og lastebiler; for eksempel inneholder et tonn drivstoff til jetfly 14 ganger mer energi enn et batteri med samme vekt. Derimot er det mulig å produsere såkalt biobrennstoff som kan erstatte en del av det drivstoffet som utvinnes av råolje.
Tradisjonelt biobrensel har den ulempen at det i stor grad kommer fra planter som mais, soyabønner, raps og linfrø og dermed tas fra produksjonen av matvarer. Men biobrennstoff kan også produseres av organisk avfall som for eksempel kloakkslam.
I Europa er den italienske energibedriften ENI langt framme med å produsere biodiesel som kan brukes som drivstoff i skip, uten at det krever tilpassing av motorene.
Biobrenselet kan også raffineres ytterligere til et mer energitett drivstoff som kan brukes i fly. Prosessen produserer samtidig en mengde naturgass og rent vann, slik at ingenting går til spille.
Nettopp naturgass foreslår flere forskere som et mulig overgangsbrensel som kan forbinde dagens energisystem med framtidens, mens de fornybare teknologiene vokser seg store nok til å ta over. Det er blant annet konklusjonen i en analyse av energisystemene i Iran, Norge, India og Storbritannia fra 2019, utført av dataanalytikeren Amir Safari og kollegene hans ved Universitetet i Sørøst-Norge.
Fordelene med naturgass, som i dag utgjør 28 prosent av energiforbruket, er at det per energienhet både er det minst forurensende og det minst klimabelastende av de fossile drivstoffene.
Millioner dør av luftforurensning
Ruten fra verdens nåværende energisystem til en nesten hundre prosent grønn energiforsyning er altså klar. Og selv om vi med sikkerhet vil støte på humper og begredelige overraskelser underveis, er prisen for å fortsette som i dag så høy at verden i praksis ikke har noe alternativ. Det viser for eksempel en studie fra Harvard University som ble lagt fram i februar 2020.
8,7 millioner mennesker dør hvert år av forurensning med fine partikler som stammer fra fossilt drivstoff.
I prosjektet gjennomgikk forskerne for tidlige dødsfall i hele verden og fant fram til dem som var knyttet til luftforurensning med fine partikler fra brenning av fossilt drivstoff. Tallet er sjokkerende: 8,7 millioner mennesker mister livet hvert år.
Problemene er størst i Asia, med Kina og India som de to landene der flest er påvirket av den usunne luften. Men mange storbyer i verden overskrider fortsatt grenseverdiene for noen av de aller mest problematiske og sykdomsframkallende partiklene, blant annet fra trafikken. Bare i USA dør 200 000 hvert år en for tidlig død på grunn av luftforurensning.
Men selv om luftforurensningen koster millioner av liv, er det slett ikke det største problemet ved fossilt drivstoff. Verst er naturligvis klimaendringene forårsaket av de drivhusgassene som frigis sammen med de farlige partiklene.
Siden forbruket av fossilt drivstoff skjøt fart på 1800-tallet, har temperaturen steget om lag én grad. Hvis det fortsetter, kan jorden bli 3,5 grader varmere i år 2100, med grusomme konsekvenser i form av blant annet oversvømmelser og tørke.
Selv med internasjonale avtaler om å bremse utslippene av blant annet CO2 er jorden fortsatt på vei mot en temperaturstigning på minst tre grader og lokalt enda mer i år 2100 hvis ikke utslippene faller markant og raskt.
Omstilling er mulig på 30 år
Ifølge Mark Z. Jacobson og forskergruppen hans er grønn omstilling stort sett den eneste veien å gå for å nå de ambisiøse klimamålene som landene i verden satte seg under toppmøtet COP21 i Paris i 2015. Her avtalte politikere og beslutningstagere fra nesten alle verdens land at målet var å holde den globale oppvarmingen under to grader og gjerne nede omkring halvannen grad. Men den første graden er allerede brukt.
I tillegg til problemene med luftkvalitet og klima er kull, olje og gass dessuten begrensede ressurser. Lagrene av olje vil for eksempel være brukt opp allerede omkring år 2070. Og det er ikke hele historien. Ressursene blir nemlig vanskeligere og vanskeligere å utnytte fordi alle de lett tilgjengelige kildene er tappet for lengst.
Det gjør at oljeprisen, og dermed kostnadene ved å bruke olje som drivstoff, stiger, slik at olje blir et uøkonomisk alternativ lenge før det faktisk blir tomt.
Heldigvis har forskerne nå lagt fram den grønne redningsplanen. Beregningene viser at omstillingen fra en svart til en grønn jord kan gjennomføres på omkring 30 år. Men det er ingen tid å miste.
