Verdens energiforbruk har steget med 50 prosent de siste 20 årene – og utviklingen fortsetter.
I dag bruker klodens om lag sju milliarder mennesker en energimengde som svarer til mer enn 14 milliarder tonn olje i året. Bare en sjuendel kommer fra fornybar energi og atomkraft. Over 80 prosent produseres fortsatt ved å brenne kull, olje og naturgass.
Kloden har brukt millioner av år på å danne lagrene av de fossile brennstoffene, mens vi brenner dem opp på et geologisk øyeblikk. Energiselskapet BP mener at det er nok kull under bakken til å dekke verdens forbruk i 153 år, mens de kjente oljereservene rekker til 50 år.
Derfor må vi finne nye energikilder slik at det fortsatt kan være strøm i lyspæra når vi skrur på lyset om 100 år.
Og rundt om i verden er forskere og ingeniører allerede i gang med å knekke koden for hvor fremtidens energi skal komme fra.
DE GRØNNE
Vindmøller vokser raskt
Europa har nok plass til millioner av vindmøller som kan forsyne hele verden med energi fram mot 2050.
Det er budskapet fra en gruppe forskere i det energipolitiske tidsskriftet Energy Policy.
Forskergruppen konkluderer med at 4,9 millioner kvadratkilometer i Europa kan gjøres om til små og store vindmølleparker. Det svarer til 46 prosent av Europas samlede landareal.
11 millioner vindmøller kan ifølge forskerne gi 497 exajoule energi.
Det vil være nok til å forsyne hele verden med strøm i 2050, da verdens energibehov vil ligge omkring 230 exajoule.
Tidevannets kraft tappes
11,5 kvadratkilometer inndemning og 16 turbiner skal gjøre Swansea Bay om til et kraftverk.
Ved elven blir diket oversvømt, og når vannstanden faller sju–ni meter ved fjære, kan vannet kun trekke seg tilbake gjennom turbinene.
Anlegget skal produsere strøm til 155 000 hjem.
Energiselskapet Tidal Lagoon Power, som står bak det ambisiøse prosjektet, håper på at kraftverket står ferdig i 2025.
Andre artikler i NERDSONEN: Klimaets redning
DE MENNESKEDREVNE
Fortau er moderne tredemølle
Fotgjengere på Bird Street i London går på verdens første strømproduserende fortau.
Bird Street i London fikk i 2017 det første strømproduserende fortauet i verden. Under fugene mellom flisene i fortauet sitter såkalte piezoelektriske generatorer, som konverterer trykket fra føttene til strøm.
Elektrisiteten oppstår ved at det mekaniske presset på flisene skaper et elektrisk felt i det piezoelektriske materialet og driver en strøm av elektroner gjennom generatorene.
Strømmen lagres i batterier som gir fra seg energi til gatelyktene om kvelden.
Hvis fortauene legges i alle storbyer, kan mange millioner trampende føtter produsere energi nok til all belysning i metropolene.
Passasjerer varmer opp bygning
250 000 reisende går hver dag gjennom Sentralstasjonens hall i Stockholm.
Varmestrålingen fra kroppene til de travle togpassasjerene fjernes via ventilasjonssystemet, som er koblet til en varmeveksler.
Her overføres varmen til vann, som gjennom en rørledning ledes inn i varmeanlegget på en 13 etasjer høy kontorbygning ved stasjonen.
Systemet reduserer bygningens varmeutgifter med 20 prosent.
Storbyens støy sørger for lys i gatelyktene
Storbyens støy fra biler, mennesker og fly reiser gjennom lufta som lydbølger.
Bølgene treffer en del av de om lag 84 000 hårene som sitter tett i tett på et metallskjelett på utsiden av skyskraperen.
Lydbølgenes bevegelsesenergi setter i gang bevegelser i et piezoelektrisk materiale.
Når generatoren blir utsatt for det mekaniske trykket fra bølgen, oppstår en elektrisk spenning naturlig over materialet.
Spenningsfeltet får en strøm av elektroner til å passere gjennom generatoren.
Strømmen går fra generatorene gjennom små kabler til en hovedledning, som er koblet til store batterier.
Her lagres energien til det er behov for lys i gatelyktene.
En skyskraper dekket av små hår kan fange opp støyen i storbyen og konvertere lydbølgene til strøm.
Midt i et vidt forgrenet nettverk av motorveier står den 100 meter høye skyskraperen Soundscraper. Lyden av alle bildekkene som ruller over asfalten, er øredøvende – men støyen er snadder for bygningen.
Den er dekket av 84 000 flimmerhår som gjør om bevegelsen i lydbølgene i lufta til strøm.
Soundscraper er fortsatt bare oppført på arkitektenes tegnepapir, der høyhuset deltok i skyskraperkonkurransen til et arkitekturmagasin i 2013.
Men hvis den hårete bygningen blir bygd ved en tungt trafikkert motorvei eller midt i en støyende storby, kan bråket fra omgivelsene omsettes til en ytelse på 150 MW, noe som svarer til kapasiteten til 20 av dagens største vindmøller.
Teknologien kan dekke ti prosent av forbruket til gatebelysningen i en storby som Los Angeles.
DE FRAMTIDIGE
Framtidens samfunn drives av hydrogen
Dagens fossile samfunn er primært drevet av olje, kull og gass. Men i framtiden vil energien til forbrukerne komme via hydrogen.
Når grønne energikilder overtar strømproduksjonen i framtiden, blir forsyningen ustabil: Når vinden blåser og sola skinner fra en skyfri himmel, vil vindmøller og solceller kunne produsere mye mer strøm enn samfunnet bruker.
I dag har vi ikke batterikapasitet til å lagre strøm til dager der det er vindstille og overskyet, men hydrogen kan lagre energien til det er behov for den. Strømmen spalter vann til oksygen og hydrogen, som lagres på store tanker.
Strømmen frigis igjen når brenselceller omsetter det lagrede hydrogenet til vann ved å tilføre oksygen.
Kjernekraft forlater uran
Thoriumreaktor
Grunnstoffet thorium kan bli brensel i framtidens atomkraftverk.
I 2017 startet forskere i Nederland forsøk med en reaktor som kun brenner thorium.
I reaktoren blir stoffet til uran-233 ved bestråling med nøytroner, og når prosessen er satt i gang, produserer kjernespaltinger i uranet nye nøytroner, som sendes mot stadig mer thorium, helt til stoffet er nesten fullstendig brukt opp.
Til sammenligning bruker dagens kjernekraftverk bare noen få prosent av den uranen som kan spaltes i brenselet.
Havvann driver reaktor
Et 30 meter høyt betongskjold skal omkranse reaktorringen, med en diameter på 19,4 meter.
Fusjonsenergi er energiforskernes hellige gral: Metoden kan gi nesten uendelige mengder energi fordi den bruker tungt hydrogen fra havvann.
Når ITER fra 2025 starter de første forsøkene med drivstoff av tungt hydrogen, står flere av fusjonsforskningens rekorder for fall.
Drivstoffet skal varmes opp til 150–200 millioner grader – rekorden i dag er 140 millioner grader. Dessuten skal plasmaet holdes på plass i det magnetiske buret i åtte minutter av gangen – dagens rekord er på et halvt minutt.
De første ti årene med tester skal sørge for at ITER er klart til eksperimentene med ekte drivstoff av både tungt og supertungt hydrogen. Det skal skje fra 2035. Da får de heliumkjernene som dannes ved hydrogenfusjonene, mer energi.
De ekstremt varme heliumkjernene kolliderer med hydrogenkjerner i plasmaen, varmer dem opp og utløser flere fusjoner, som igjen skaper flere heliumkjerner. Dermed antennes plasmaet, slik at fusjonene drives videre av seg selv i opptil en time av gangen og leverer mer energi enn det som brukes til å starte prosessen.