Fornybar energi

ERLING HOLDEN • JACOB JOSEPH LAMB

HABTAMU BAYERA MADESSA • ANDRÉS OLIVARES

FORNYBAR ENERGI

ErlingHolden,JacobJosephLamb, HabtamuBayeraMadessaogAndrésOlivares

Fornybarenergi

UNIVERSITETSFORLAGET

©H.Aschehoug&Co.(W.Nygaard)ASvedUniversitetsforlaget2024

ISBN978-82-15-06565-6

Materialetidennepublikasjoneneromfattetavåndsverklovensbestemmelser.Utensærskiltavtalemed rettighetshaverneerenhvereksemplarfremstillingogtilgjengeliggjøringbaretillattidenutstrekningdeter hjemletilovellertillattgjennomavtalemedKopinor,interesseorganforrettighetshaveretilåndsverk.Utnyttelse istridmedlovelleravtalekanmedføreerstatningsansvaroginndragningogkanstraffesmedbøterellerfengsel.

BokenerutgittmedstøttefraKunnskapsdepartementetvedLærebokutvalgetforhøyereutdanning.

Henvendelseromdenneutgivelsenkanrettestil: Universitetsforlaget Postboks508Sentrum 0105Oslo

www.universitetsforlaget.no

Omslag:CecilieMohr Sats:AITGrafisk

Trykkoginnbinding:LivoniaPrint

Bokenersattmed:11,5/14ptAdobeGaramondPro Papir:100gArcticMatt

Kapittel1Introduksjon..............................................................13

1.1Hvaerfornybarenergi?............................................................13

1.2Detfossilebakteppet...............................................................17

1.3Erverdenpåveimotfornybarsamfunnet?........................................18

1.4Verdenssluttbrukavfornybarenergi.............................................20

1.5Hvorformerfornybarenergi?.....................................................22

I.Begrenseklimaendringer.....................................................23

II.Sikreenergiforsyningen.......................................................25

III.Fornybarenergiharblittlønnsomt..........................................25

IV.Skapenyearbeidsplasser......................................................26

1.6Spesifikkeoggenerelleenergiteknologier.........................................27

1.7Hvormyefornybarenergiertilgjengelig?........................................28

1.8Energistatistikk.....................................................................30

1.9Oppbyggingavboka...............................................................31

Kapittel2Energiogeffekt...........................................................37

2.1Prefikserogenheter................................................................38

2.2Energi...............................................................................41

2.3Effektogsammenhengenmellomeffektogenergi...............................46

2.4Virkningsgrader.....................................................................50

2.5Kapasitetsfaktor.....................................................................56

2.6Energikostnadoverlevetiden(enhetskostnaden).................................59

2.7BeregningavCO2-utslipp.........................................................61 Oppgaver.................................................................................65

Kapittel3Energisystemet............................................................67

3.1Hvorforfokuserepåenergisystemet?..............................................67

3.2Energisystemet......................................................................69

Energisektoren......................................................................71

Sluttbruk............................................................................74

Energitjenester......................................................................74

Prosumenter:Etenergisystemiendring?..........................................75

3.3Detfornybareenergisystemet......................................................76

Systemvirkningsgrad................................................................78

Viktigeegenskapervedfornybareenergikilder....................................81

«Detrestore»:sol,bioogvind....................................................86

3.4Detnorskeenergisystemet.........................................................86

Norgeerenpetroleumsprodusent(1).............................................88

Norgeerenviktigenergieksportør(2)............................................88

Norgebrukerbare13prosentavdetviproduserer(3)..........................89

Norgebrukermyeenergipåutvinningavoljeoggass(4).......................89

Norgeerelektrisk(5aog5b)......................................................90

FornybarlandetNorge(6)..........................................................91

«Brunproduksjon,grøntforbruk»(7).............................................92

Oppgaver.................................................................................93

DelIIFornybareenergikilderog-teknologier...............................95

Kapittel4Vannkraft..................................................................97

4.1Statusglobaltognasjonalt.........................................................97

Vannkraftglobalt...................................................................98

VannkraftiNorge................................................................100

PotensialetforvannkraftiNorge................................................105

4.2Ressursgrunnlaget.................................................................106

4.3Beregninger.......................................................................111

4.4Oppbyggingavteknologien......................................................117

Inntaksmagasin...................................................................118

Inntak.............................................................................120

Vannvei............................................................................120

Kraftstasjon.......................................................................121

Turbin.............................................................................122

Generatorogtransformator......................................................126

Utløp(avløp)......................................................................126

4.5Fordelerogulemper..............................................................126

Fordeler...........................................................................127

Ulemper...........................................................................128

Oppgaver...............................................................................130

Kapittel5Vindkraft.................................................................133

5.1Statusglobaltognasjonalt........................................................133

Vindkraftglobalt..................................................................134

VindkraftiNorge.................................................................137

5.2Ressursgrunnlaget.................................................................141

Globalevindmønstre..............................................................141

Lokalevindmønstre...............................................................143

Karakteriseringavvind............................................................144

5.3Beregninger........................................................................147

Effektivind.......................................................................148

Virkningsgraderogleverteffektfraturbin.......................................151

Fraeffekttilenergi................................................................153

5.4Oppbyggingavteknologien......................................................155

Vindturbin.........................................................................156

Vindkraftanlegg...................................................................160

5.5Fordelerogulemper...............................................................162

Fordeler............................................................................162

Ulemper............................................................................163

Landvindellerhavvind?...........................................................165

Oppgaver................................................................................167

Kapittel6Bioenergi..................................................................169

6.1Bioenergisystemet.................................................................170

6.2Statusglobaltognasjonalt........................................................172

Bioenergiglobalt..................................................................172

BioenergiiNorge.................................................................174

6.3Ressursgrunnlaget.................................................................176

Fotosyntesen.......................................................................177

Biomassesomkjemiskeforbindelser.............................................179

Biomasseettertypebioenergiressurs.............................................179

6.4Konverteringsteknologier.........................................................182

I.Fysiskekonverteringsteknologier...........................................183

IIa.Termokjemiskekonverteringsteknologier:forbrenning ....................185

IIb.Termokjemiskekonverteringsteknologier:andreteknologier ..............191

III.Biokjemiskekonverteringsteknologier......................................195

IV.Agrokjemiskekonverteringsteknologier....................................197

6.5Beregninger........................................................................198

Eksempel1:Energiinnholditrevirke............................................198

Eksempel2:Energiinnholdioppgradertbiogass................................201

Eksempel3:Virkningsgraderforbioenergianlegg...............................204

6.6Fordelerogulempervedbioenergi...............................................206

Fordeler............................................................................206

Ulemper............................................................................207

Oppgaver................................................................................210

Kapittel7Termisksolenergi.......................................................213

7.1Statusglobaltognasjonalt.......................................................215

7.2Ressursgrunnlaget.................................................................218

Solinnstråling.....................................................................221

Solvinkler..........................................................................225

Seniteffektisolstråling...........................................................227

7.3Beregningaveffektogenergiproduksjonfrasolfangere........................232

7.4Solfangerteknologier..............................................................235

7.5Andreteknologier.................................................................241

Passivsolvarme....................................................................241

Termisksolkraft..................................................................246

Oppgaver...............................................................................253

Kapittel8Solceller..................................................................255

8.1Statusglobaltognasjonalt.......................................................256

Solcellerglobalt...................................................................256

SolcelleriNorge..................................................................260

8.2Solcellersvirkemåteogteknologier..............................................264

Solcellersvirkemåte...............................................................264

Solcelleteknologier................................................................266

8.3Beregningaveffektogvirkningsgradforsolcellepanel.........................269

8.4Oppbyggingavsolcelleanlegg....................................................276

Frittståendesolcelleanlegg........................................................279

Tilkobledesolcelleanlegg.........................................................279

Hovedkomponenterietsolcelleanlegg..........................................281

Energiberegningerisolcelleanlegg...............................................285

Energitapisolcelleanlegg.........................................................290

Monteringssystemerforsolcelleanlegg...........................................293

8.5Fordelerogulempervedsolcelleanlegg..........................................294

Kapittel9Geotermiskenergi......................................................299

9.1Statusglobaltognasjonalt.......................................................300

Geotermiskenergiglobalt........................................................301

GeotermiskenergiiNorge.......................................................304

9.2Ressursgrunnlaget.................................................................305

Tregeologiskeegenskaper........................................................308

Ergeotermiskenergienfornybarenergikilde?..................................309

9.3Beregninger.......................................................................311

Virkningsgradenforgeotermiskekraftverk.....................................311

Varmekilderisedimentærebasseng..............................................312

Beregningavpotensiellvarmemengdeivarm,tørrberggrunn................314

9.4Oppbyggingavteknologien......................................................317

Geotermiskelektrisitet............................................................317

Direktegeotermiskvarme........................................................320

Kunstigegeotermiskesystemer...................................................321

Geotermiskvarmepumpe.........................................................323

Geotermos.........................................................................327

9.5Fordelerogulemper...............................................................329

Fordeler............................................................................329

Ulemper............................................................................330

Oppgaver................................................................................332

Kapittel10Havenergi.................................................................335

10.1Statusglobaltognasjonalt........................................................336

Havenergiglobalt..................................................................337

HavenergiiNorge.................................................................339

10.2Bølgekraft..........................................................................343

Effektienenkelt,idealisertbølge................................................343

Effektitypisksjø..................................................................345

Klassifiseringavinstallasjoner....................................................347

Noeneksempelpåbølgekraftverk................................................350

Utfordringerforbølgekraft.......................................................353

10.3Tidevannskraft.....................................................................354

Tidevannetsfysikk.................................................................355

Effektogenergifratidevannsdemninger.........................................356

Effektogenergifratidevannsstrømmer..........................................359

Utfordringervedtidevannskraftverk.............................................361

10.4Saltkraft............................................................................362

10.5Havvarmekraft.....................................................................364

Oppgaver................................................................................368

DelIIIUtfordringerogveienvidere..........................................371

Kapittel11 Integrering................................................................373

11.1Utfordringervedåintegreremerfornybarenergiienergisystemet............374

Energisektoren.....................................................................374

Sluttbruk...........................................................................375

Utfordringeneogløsningene.....................................................376

Energieffektivisering...............................................................376

Tilbakeslagseffekten...............................................................378

11.2Spesifikkeløsninger...............................................................379

Strømnett.........................................................................379

Prosumenter.......................................................................383

Smartenett........................................................................386

Pumpekraftverk...................................................................388

Komprimertluft..................................................................391

Svinghjul..........................................................................392

Batterier...........................................................................393

Hydrogen.........................................................................399

Kondensatorer....................................................................405

Termisklagring...................................................................407

Sammenlikningavdeulikeenergilagringssystemene...........................408

Oppgaver...............................................................................411

Kapittel12

Fremtidenforfornybarenergi.......................................413

12.1Midlene...........................................................................414

Denoffentligesektor.............................................................415

Detprivatenæringslivet..........................................................420

Detsivilesamfunnet..............................................................422

12.2Kampenomfortellingene........................................................424

Energieffektivisering(«gjøremermedmindreenergi»)........................424

Karbonfangstog-lagring(«fossilsamfunnetutenklimaendringer»)...........427

Kjernekraft(«enkontroversiellenergikilde»)....................................430

Hydrogensamfunnet(«detevigedrivstoffet»)...................................433

Detfossilfrielavforbrukssamfunnet(«detenkle,fossilfrielivet»)..............436

12.3Kampenomarealene.............................................................439

12.4Veienvidere.......................................................................441

Oppgaver...............................................................................448

Fasittilutvalgteoppgaverikapitlene............................................449 Figurerogbilder......................................................................453 Litteratur...............................................................................455

Forord

ViharienårrekkeundervistifornybarenergivedhøyskoleroguniversiteteriNorge.Av togrunnerharviialledisseårenebruktengelskelærebøker.Denførstegrunneneratdet finnesmangeveldiggodeengelskelærebøkeromfornybarenergi.Detteerbøkersomer utgittpåanerkjenteforlagog–fordideermyebruktverdenrundt–stadigkommeri nyeutgaver.Denandregrunnentilatviharbruktengelskelærebøker,eratdetrettog slettharmangletennorsklærebokomfornybarenergi.Dennebokaervårtforsøkpåå retteoppdennemangelen.

Hvorforerdetviktigåhaenlærebokomfornybarenergipånorsk?Igjenvilvipekepå togrunner.Denførstegrunneneratvitrengeråkunnesnakkeomfornybarenergipå norsk.Vitrengeråopprettholdeogvidereutvikledetnorskespråket,slikatvikansnakke omeffekt,utbytteogvarmeeffekt–ogikke power, yield og heatflowrate.

Denandregrunnentilatvitrengerenlærebokomfornybarenergipånorsk,ertrolig endaviktigere.Vimenerdeterviktigere–ogtroligogsåmermotiverende–åleseom AurlandvannkraftverkiSognogetsmåkraftverkiYtreAlsåkeriUllensvang,ennålese omvannkraftverkiGallowayiSkottlandogElanValleyiWales.Vimenerdessutendet erviktigereågivann-ogvindkraftenmerfremtredenderolleenntidevannskraftog geotermiskenergifordideførstnevnteerbærebjelkeneidetnorskeenergisystemet.Vi menerogsådetgirmergjenkjenningnårregneoppgaveneantaretårligstrømforbruki husholdningerpå16000kWhogikke4000kWh,somimangeavdeengelskelærebøkene.Ogendeligmenervideterviktigåkjennetilhvasomkjennetegnerdetnorske energisystemetogdemidlenenorskemyndigheterogbedrifterhartilrådighetforå endredet.

Dennebokapresentereraltsåfornybarenergimednorskeordsettfraennorskvirkelighet.Mednorskebriller,omduvil.Vitrordeterviktig.

Fornybarenergierdefinitivtetflerfagligområde.Densomvilforståhvordanfornybareressurseroppståroghvasomskaltilforatdekangjørestilgjengeligforossiformav varme,elektrisitetogdrivstoff,måførstinnomnaturvitenskapen.Hermøterdudisiplinenefysikk,kjemi,biologi,geologi–ogikkeminstmøterviteknologiiallevarianter. Densomitilleggvilforståhvordanvikanfåtilenovergangfrafossilsamfunnettil fornybarsamfunnet,måderetterenturinnomsamfunnsvitenskapen.Hermøterdu disiplinenesosiologi,sosialpsykologi,økonomiogstatsvitenskap.Detsiersegselvat deterenstoroppgaveåbeherskealtdette.

Viskillerderformellom grunn og dyp kunnskapomfornybarenergi.Dengrunne kunnskapenhandleromåskaffesegoversiktoverområdetogdessutengrunnleggende naturvitenskapeligogteknologiskkunnskapknyttettilproduksjonogbrukavfornybar

energi.Dengrunnekunnskapenhandlerogsåomåkjennetilhvasamfunnsvitenskapen kanbidramed.Dendypekunnskapenerdetekspertenesomhar.Herfinnerdufysikerensomikkevetnoeombiologiogøkonomi,geologenutenkunnskapomkjemiog sosiologi,ogikkeminstfinnerviteknologensomtrorteknologieneraltentrengeråvite noeom.Vikommertilåtrengealledisseeksperteneforårealiserefornybarsamfunnet, menvitrengerogsånoensomharoversikten.

Dennebokagiroversiktenogdengrunne–ellergrunnleggende–kunnskapenom naturvitenskapeligeforholdknyttettilfornybarenergi.Bokagirogsåinnsiktienrekke relevantesamfunnsvitenskapeligeforhold.Såblirdetopptildegomdusenereskalbli ekspertoggådypereinnienavdisiplineneinnendetteflerfagligeområdet.

Enviktigkonsekvensavemnetsflerfagligheteratviharhattbehovforhjelpav eksperteneunderveis.Densomskalskriveenkeltomnoegrunnleggendemåsørgefor atdetsompresenteresbyggerpåekspertenesdypekunnskap.Viharderforfåttflere ekspertertilålesegjennomtekstenogretteoppfeilogmangler.

TakkderfortilAnjaRøyne,YuliaArinichevaSkåtun,JohannesIdsø,KristinLinnerud,SteinBeldring,SemingHaakonSkau,KonstanzeKölle,VictorBjørnSmith,Per KristianRørstad,EirikOgnerJåstad,NoraHolden,JørnStene,GeirAndersen,Geir ArneSolheimogAsbjørnTorvanger,somharlestgjennomogkommentertpåutvalgte kapittelavboka,ogogsåkommetmednorskeoversettelseravengelskebegreper.Uten derevillebokaikkeblittsåbra.

OgikkeminsttakktilredaktørJannickeBærheimiUniversitetsforlagetogførsteamanuensisRuneStrandbergvedUniversitetetiAgder,sombeggeharlest,kommentert ogrettetpå alle kapitlene.Denjobbenharværtuvurderlig.

Enviktigbemerkningførvigårigang:DetpågårennoksåopphetetdebattiNorge omvivilhaellertrengermerfornybarenergi.PådenenesidensierFNsbærekraftsmålat verdentrengermerfornybarenergi.Samtidigblirnyevind-,vann-ogsolkraftprosjekter hertillandsmøttmedfolkemøter,demonstrasjonerogsivilulydighet.Idennebokatar viikkestillingidennedebatten.Måletmedbokaerganskeenkeltåfåkunnskapomhva fornybarenergier,hvordanvikanutnytteogbrukeden,samthvilkeutfordringermer fornybarenergiførermedseg.Nårduerferdigmeddenneboka,fårdusåselvavgjøre hvorduståridennedebatten.

Ås,Trondheim,Bergen,Oslo,mars2024 ErlingHolden

Introduksjon

Fornybarenergi.Lyttgodttilnavnet.Dethøresattraktivtut,ikkesant?Altsåenergisom ikkegårtomt,mensom,ja,fornyersegselvomvibrukerden.Dethøresnestenforgodt uttilåværesant.Endamerattraktivthøresfornybarenergiutnårvisammenliknermed densomskalerstattes: fossil energi.Fossilererrester,avtrykkellersporetternoesom tidligereharlevd.Fossilenergi–somkull,oljeognaturgass–høresvelvirkeligutsom noevibørsluttemed.Forhvemvilværeenfossil?

Nåskaldetirettferdighetensnavnsiesatfossilenergiharbidratttilågimangeavoss denvelstandenviharblittvanttil.IkkeminstgjelderdetforNorge,derstoreressurser avoljeognaturgassgjennomenårrekkehargjortNorgetiletavverdensrikestelandog er,ifølgeFN,etavverdensbestelandåboi(UnitedNations,2020).Menbrukavfossil energiharogsåulempersomviikkelengerkansnuryggentil.Utslippavkarbondioksid (CO2)ogpåfølgendeklimaendringererkanskjedenviktigsteavdisseulempene.Dessutenerfossilenergienikke-fornybarressurssomførellersidenviltaslutt.Tidener derforkommetforågåfrafossilenergitilfornybarenergi.Ellerfrafossilsamfunnettil fornybarsamfunnet,omduvil.

Enslikovergangeringenlitenoppgave.Denvilkrevemyeavoss.Idennebokaskalvi førstogfremstsenærmerepåhvordanfornybareenergikilderoppstår,oghvilketeknologierogprosessersomgjørdetmuligåtaibrukdenneenergien,menviskalogsåsepå hvilkemuligheterogutfordringersomerknyttettilovergangen.

1.1Hvaerfornybarenergi?

Laossstartemedådefinerebegrepetfornybarenergi.IfølgeStorenorskeleksikoner fornybarenergi:

betegnelsenpåenergikildersomharsinopprinnelseinaturensegetkretsløpogsom, innenforetmenneskeligtidsperspektiv,kontinuerligfornyesogdermedkananses somuuttømmelige.

Enkontinuerligkildetilenergisomeruuttømmeliginnenforetmenneskeligtidsperspektiv,eraltdetfossilenergiikkeeroghøresabsoluttutsomnoevibørstrekkeossetter. Førdetheleblirforrosenrødt,skalviseatogsåfornybarenergimedførerulemper –bådeformennesker,dyrognatur.Barespørdemsomfårenvindmølleparkinærheten avderdebor.Tenkpåallefuglenesomblirdreptavvindmøllevingerhvertår,ellerelver somfårendretvannføringpågrunnavvannkraftanlegg.Ogikkeminst:Fornybarenergi

ersværtarealkrevende,noesomifølgeFNsnaturpanelerenavdestørstetruslenemot detbiologiskemangfoldet.Såogsåfornybarenergimåproduseresoganvendesmed varsomhet.Detteskalvikommetilbaketilikapittel12.

Begrepet«fornybarenergi»eregentlignoksåupresist.Vitrengerandrebegrepersom «primærenergi»,«fornybareenergikilder»,«konverteringsteknologier»,«energibærere», «distribusjonsteknologier»,«sluttbrukerteknologier»,«energitjenester»ogikkeminst «energisystem»,somerdenfysiskesammenkoblingavalledelersomlederfraenenergikildetilenenergitjeneste.Dissebegrepeneskalvikommemerdetaljerttilbaketil ikapittel3.Fremtildaskalduholdefastvedtomåteråpresentereenergipå.Den eneerbrukav primæreenergikilder,somviserforeksempelhvormyekull,oljeognaturgasssomutvinnesellerhvormyevann-ogvindkraftsomproduseres.Denandreer sluttbruk (ellerbareforbruk),somviserhvormyeenergisombrukestilforeksempel transport,industrielleribygninger.Somdusnartskalfåse,kandetværestorforskjellpå deto.

Daharviendefinisjonognoeninnledendebegreper.Menhvabetyrfornybarenergi ipraksis?Detskalvikommetilbaketilidetaljidepåfølgendekapitlene.Herernoen eksemplerpåhvadetervisnakkeromnårvilittenkeltsierfornybarenergi.

Fornybarstrøm:FosenVinderensamlingvindparkeriTrøndelag(seboks1.1).Med ialt206storevindturbinereranleggetEuropasstørstevindkraftprosjektpåland.Når detblåser–ogdetgjørdetofteogmyeiTrøndelag–omdannervindmølleneeffekten ivindentilelektriskenergi(ellerdetvigjernekallerkraft,elektrisitetellerbarestrøm).

Dennestrømmensendessågjennometstrømnettfremtilossslikatvikanladeelbilerog mobiltelefonerellerfålysogvarmeihusenevåre.Sålengedetblåser,vilvindturbinene påFosenVindproduserestrøm.Altsåenkontinuerlig,fornybartilgangpåstrøm.

Strømmentrengerselvfølgeligikkekommefravindmøller.Fornybarstrømkanlike gjernekommefravannkraftanlegg,solceller,termiskesolkraftanlegg,tidevannkraftanleggellergeotermiskekraftverk.Merkatstrømogsåkanproduseresinaturgasskraftverk,kullkraftverkellerkjernekraftverk.Isåfallsnakkerviomfossil,ellerikke-fornybar, strøm.

Fornybarvarme:Dettekanvigjørenoksåenkelt.Tenkatduleggervedinnivedovnen din.Mensovnenbrennerogdukjennerrommetlangsomtvarmesegopp,vokserdet oppnyetrærdervedendinblehentetfra.Trærnefornyersegsometresultatavfotosyntesen,ogtilgangenpåvedogvarmeerkontinuerligogfornybart.Merkatdersomvi tarutfleretrærenndetsomerdennaturligetilveksten,redusererviskogvolumet(eller detvikallerbiomassen).Deterderforenbetingelseatuttaketogtilvekstenavbiomasse eribalanseforatviskalkunnekallevedfyringfornybarvarme.

Fornybarvarmekanimidlertidogsåværelittmeravansertennenvedovn.Fleresteder iNorgefinnesdetanleggsomproduserertrepelletsfratømmer.Trepelletskanbedrifter ellerhusholdningerkjøpetilegnepelletsovnersomproduserervarme.Fornybarvarme kanogsåkommefrafjernvarmeanleggsombrukerbiomassesomved,flisellerpellets somenergikilde(gjernekaltbiovarmeanlegg).Varmensomoppstårnårmanbrenner biomassen,overførestiletvannbårentanleggsomigjenkanvarmeoppboliger,kontorer ellerkjøpesenter.Sålengedeterbalansemellomuttakavbiomasseogvarmeproduksjon, snakkerviogsåheromfornybarvarme.

Fornybartdrivstoff:Haddedennebokaværtskrevetrundt2010,villedetværtmest aktueltånevnebiodrivstofferher.Biomassekanpåulikevisomdannestilflytende biodrivstoffer(foreksempelbiodieselellerbiometanol)ellergassformigedrivstoffer (foreksempelbiogass).Påsammemåtesomforbensinogdieselkanbiodrivstofferfylles påtanken,ogvikankjøreiveistortsettsomfør.

Idesenereåreneharimidlertidetannetfornybartdrivstofftattover,iallefalliNorge. Detklartmestbruktefornybaredrivstoffeternåstrøm(fravann-ogvindkraft)som driveretøkendeantallelbiler.I2016utgjordeladbarebiler(reneelbilerogladbare hybridbiler)littunder30%avallenyebilersomblesolgtiNorge.Fremdelesvarbensin ogdieselbilerklartdominerende.Bareseksårsenerevarnybilsalgetnesten90%ladbare biler.Salgetavnyebensin-ogdieselbilerharnærmestforduftet.Totaltrulletdetved utgangenav2023over700000ladbarebilerpånorskeveier,oglangtdeflesteavdisseer reneelbiler(Elbilforeningen,2023).Servipåallebilersomgårpånorskeveier,dominererimidlertidfremdelesbensin-ogdieselbilene.Menmeddenutskiftningstaktenvi nåserderdetstortsetterladbarebilersomforlaterbilforhandlerne,erdettroligbareet tidsspørsmålførdeladbarebilenetarover.Defossilebileneblirda,ja,fossiler.

Hermåviimidlertidkommemedenpresisering.INorgevari2022årligbrukav biodrivstoff(rundt4,5TWh)fremdelesstørreennstrømforbruktilalleelbilene(rundt 2TWh)(Norgesvassdrags-ogenergidirektorat,2023a).Detskyldesatbiodrivstoff blandesinnibensinogdiesel.Sidenvifremdelesbrukermyebensinogdiesel,blir dermedomfangetavbiodrivstoffogsånoksåstort.Bilersomgårpå100%biodrivstoff, erdetimidlertidfærreav.Elbileneerdermeddominerendehertillandsblantdebilene som kun gårpåetfornybartdrivstoff.

BBookkss11..11 FosenVind

FosenVindstobakbyggingenavEuropasstørstelandbasertevindkraftanleggmedseks vindparkeriMidt-Norge.Anleggsarbeidenestartetiapril2016,ogdensisteturbinenble montertiGeitfjelletvindparkiaugust2020.Statkrafteroperatøravanlegget.Medeninstallerteffektpå1057MWogenårsproduksjonpåca.3,6TWhvilleFosen–dersomdethadde værtetvannkraftanlegg–værtNorgesneststørste(bareforbigåttavTonstadvannkraftanleggiAgdermedårsproduksjonpårundt4TWh).Denenevindparken,Roanvindpark,ble solgttilTrønderEnergii2021slikatFosenVindnåbeståravfemvindparker(figur1.1). 1.1Hvaerfornybarenergi?

Figur1.1 OversiktovervindparkeneiFosenVind.Ill.:FosenVind.

SamletsettbestårFosenVindav206vindturbiner(277medRoanvindpark).Turbinenehar eninstallerteffektmellom3,6og4,2MW(figur1.2).Tårnhøydener87meter,ogdiameteren påbladenevarierermellom117og136meter.Detbetyrathøydenfrabakkentilbladspissen erover150meter.TilsammenlikningerhøydenpåOslorådhuslittover60meter.

Figur1.2 VindturbineriStorheiavindparkijanuar2020.Foto:JanHenriksen/Statkraft.

1.2Detfossilebakteppet

Ønsketommerfornybarenergimåsesisammenhengmedhvordanverdensålangthar dekketsittetterhvertenormeenergibehov.Figur1.3viserhvordanverdensbrukav primærenergiharendretsegfra1800ogfremtilidag.1 Visnakkerdaomperioden somfulgteetterdetsekstendeogsyttendeårhundretsvitenskapeligerevolusjon–ogdermedstartenpådenindustriellerevolusjon–ogfremtildetsamfunnetvikjenneridag.

Detertotingduumiddelbartleggermerketilnårduserpåfiguren.Fordetførsteser duatvekstenharøktvoldsomtsiden1950-tallet.Fordetandreserduatdenneveksten iallhovedsakskyldesbrukavfossilenergisomkull,oljeoggass.Kanskjestillerdudeg –somogsåvigjør–følgendespørsmålnårduserfiguren:Kandennevekstenfortsette? Kunnedennevekstenskjeddutenfossilenergi?Ogikkeminst:Hvaskjernårverdengår tomforfossilenergi?

Figur1.3.Verdensbrukavprimærenergifordeltpåenergikilderfra1800til2021.Ill.:OurWorldinData.

Servinærmerepåfigur1.3,leggervimerketilatdetvarutvinningavkullsomstartet denførstevekstperiodenienergibrukpåsluttenav1800-tallet.Førdettevardetsåkalte tradisjonellebiobrenslersomdekketverdensenergibehov,somforeksempelåbrenne vedtilvarmeogmatlaging.Etter1800tokaltsåkulloverforbiobrensler,ogsidenhar verdenskullbrukøktjevntogtrutt.Litturovekkendeforklimaeterdetåseatveksten ikullbrukenharøktkraftigetterår2000.DetskyldesiallhovedsakdensterkeøkonomiskeveksteniKinamedoppstartavetstortantallkullkraftverkårlig.

Detvarsårikeligtilgangpåbilligolje–ogetterhvertnaturgass(kallesoftebaregass)–somutløstedenvoldsommevekstenienergibrukiperiodenetterdenandre

1 IfigurenerenergibrukoppgittiTWh(terawattimer).Senereidettekapitteletskalviseatenergibrukogså kanoppgisiEJ(exajoule).BådeTWhogEJerbegge(måle)enheterforenergi,ogdeternoksåenkeltåregne omfradenenetildenandre.Detskalderelæreågjøreikapittel2.

verdenskrigen.Noeavvekstenskyldesatverdensbefolkningharvokst,menvekstener førstogfremstetresultatavvelstandsøkningeniderikelandene.Ikkeminsthar velstandsøkningenværtsterkiNorge.Haddeduplassertenvanlignordmannfra 1950-talletinnidagenssamfunn,villevelvedkommendetenktatdetvarjulaften hverdag.

Énendringsomsterktbidrotilåøkebrukenavoljeetter50-tallet,harværtden kraftigevekstenipersontransport.Foreksempelreistedengjennomsnittligenordmann i1950rundt5kilometerhverdagmedmotoriserttransport.Idagnærmervioss6 mil perdag,noesomselvfølgeligskyldesatbileninntokfolkshverdagfra60-tallet,ogikke minstatletttilgjengelige,billigeflyreiserblemuligforstadigflerefra90-tallet(Holden, Linnerud&Schlaupitz,2009).Enliknendeutviklingharvisettiallederikelandene,og utviklingslandenekommeretter.Montrohvordetteskalende?

Heltøverstifigur1.3servinoennoksåtynnefeltsomviserkjernekraftogfornybare energikilder.Detserlittpusleteut–ogdeterdetjo–mensomvisnartskalse,har andelenfornybarenergifaktiskøktdesenestetiårene.

1.3Erverdenpåveimotfornybarsamfunnet?

FosenVind,demonstrasjonsanleggpåTofteogstadigflereelbiler–menmonnerdet?Er Norgepåveimotfornybarsamfunnet?Norgeerjofraføretavlandenemedsværthøy andelfornybarenergiidetnasjonaleenergisystemet(Islandhardenhøyesteandelen, menvierikkelangtbak)(Ritchie,2022).Denstoremengdenvannkraftsomvihar produsertioverhundreår,erhovedårsakentildet.Ogsomviharværtinnepå,blir transportsektorenstadigmerelektrisktilgledeforbådekraftprodusenter,elbilforhandlere ogpolitikeresomskalskryteavNorgesinnsatsnårdeerpåbesøkiutlandet.

MendeterenmagertrøstdersomNorgeblirenfornybar-øyomgittavlandsom fremdelesbaserersegpåfossilenergi.Deterderforendaviktigereåstillespørsmålet: Er verden påveimotfornybarsamfunnet?

Deterikkesålettåsvarepådetspørsmåletkunvedåsepåfigur1.3.Vimågålittmer detaljerttilverks,ogviskalkonsentrereossomperiodenfra70-talletogfremtilidag. Eninstitusjonsomvetmyeomverdensenergibrukoghvavibrukerdentil,erDet internasjonaleenergibyrået(TheInternationalEnergyAgency,IEA).Sidenopprettelsen avIEAi1974hardepresentertenormemengderenergistatistikkfraheleverden.Ipublikasjonen KeyWorldEnergyStatistics,somnåutgisårlig,viserdehvormyeverden brukeravuliketyperenergikilder(primærenergi),oghvavibrukerenergientil(sluttbruk)(InternationalEnergyAgency,2021a).Sådersomdulurerpåhvormyeelektrisitet verdenprodusertefrakjernekrafti1999,hvormyeråoljeIrakprodusertei2004,hvordan verdensproduksjonavvannkraftharendretsegfra1990til2020,ellerhvormyekull somblebruktikjemiskindustriifjor,ja,såfinnerdudetder.

Laosssepå sammensetningen avverdensenergibrukoghvordandenneharendretseg fra70-talletogfremtilidag.Figur1.4viserverdensenergibrukihhv.1973og2019. Dersomdugårinnpåstatistikken,serduatIEAbrukerbetegnelsentotaltenergitilbud (totalenergysupply).Merkatdetaltsåersnakkombrukavprimæreenergikilder.

1973 (254 EJ)

Biobrensel og avfall: 10,2 %

Vannkraft: 1,8 %

Naturgass: 16,1% Kjernekraft: 0,9 %

1.3Erverdenpåveimotfornybarsamfunnet? 19

2019 (606 EJ) Andre: 0,1 % Kull: 26,8 % Olje: 30,9 %

24,7 %

Biobrensel og avfall: 9,4 % Andre: 2,2 %

Vannkraft: 2,5 %

Naturgass: 23,2% Kjernekraft: 5,0 %

46,2 %

Figur1.4.VerdensprimærenergibrukiEJfordeltpåenergikilderi1973og2019.«Andre»inkluderer energifrageotermiskeanlegg,solenergi,vindmøller,tidevanns-,bølge-oghavkraftanlegg,varmeog andrekilder.Kilde:Detinternasjonaleenergibyrået.

Detførsteenmåmerkeseg,eratverdensenergibrukharøktkraftigfra70-talletogfrem tilidag.I1973varverdensenergibruk254EJ(Estårforexa,meromdetteikapittel2), mensenergibrukenvarhele606EJi2019,somiskrivendestunderdetsisteåretIEA hardatafor.Verdenssamledeenergibrukharaltsåstegetmed139prosent.Deterall grunntilåværebekymretfordenneøkningen(ellerbegeistretdersomdukommerfraet fattigland),mendeterikkeøkningenisegselvsomerfokusetvårtnå.Detvier interesserti,eråsenærmerepåsammensetningenavenergibruken,altsåhvilkeenergikilderverdenbenyttersegav.

Laosstaforossdetreviktigstepoengenevikantrekkeutavfiguren.

I.Energisystemetendrerseglangsomt:I1973utgjordenaturgass,olje,kullogkjernekraft (altsådefossileenergikildene)rundt88prosentavverdensenergibruk,ogfornybar energideresterende12prosentene.Femtiårsenereutgjordedefossileenergikildene 86prosentavenergibruken.Vileveraltså fremdeles ienfossil,ikke-fornybarenergiverden!Skjønt,noenmindreendringerhardetvært.Andelenoljeharminsketkraftig, mensandelenkullogsærlignaturgassharøkt.Andelenkjernekraftharogsåøktmye.

Andelenfornybarenergiharimidlertidkunøktfra12til14prosent.Ikkesærlig imponerendeoglangtfraetfornybarsamfunn.Detviktigstepoengethereratenergisystemeteretkomplisertsystemsomertettvevetsammenmedvårtlevesett.Detåendre energisystemetbetyrogsåatvipåulikevismåendremåtenvileverpå.Deterhverken lettellergjortienfei.

II.Bioenergiogvannkrafterfremdelesdestørstfornybareenergikildene:I1973utgjorde bioenergiogvannkraftnærallfornybarenergibrukogsomnevnt12prosentavtotalen. Solceller,vindmøller,bølgekraft,geotermiskenergi–ellerdetvigjernekallerny,fornybarenergi–stoforbeskjedne0,1prosentavdentotaleenergibruken.Detharværtenså litenandelatIEAikkehartattsegbryetmedårapporteredemhverforseg,menaltså baresamletdemienkategoridekaller«andre».

Femtiårsenereerfremdelesbioenergiogvannkraftdestørstefornybareenergikildene.Mensbioenergisandelavtotalenharminketnoe,harvannkraftandelenøkt. Nårandelenfornybarenergiharøktnoe,måviimidlertidsetilandreenergikilderenn bioenergiogvannkraft.

III.Sterktvekstidenye,fornybareenergikildene,menfremdeleslitenandelavtotalen:Siden 1973harenergikildensomIEAkaller«andre»øktmedhele2100prosent!Enformidabeløkning,ogdetersærligvindkraftogulikeformerforsolkraftsomharbidratttil denneøkningen.Merkatsamletsettbegynnernåde«andre»ånærmesegvannkraft globalt.

Viskalisenerekapittelkommenærmeretilbaketilhvordanvannkraft,vindkraft, solenergi,bioenergiogflereandrefornybareenergikilderharutvikletseg,menviskal likevelstoppeoppogselittnærmerepådenye,fornybareenergikildeneher.Hvaerdet somskjulersegunderdenlittutydeligekategorien«andre»ifigur1.4?

1.4Verdenssluttbrukavfornybarenergi

Merdetaljertinformasjonomkategorien«andre»kanvifinneiREN21sglobale statistikkoversiktomverdensbrukavfornybarenergi(REN21,2022).MerkatREN ihovedsakhentergrunnlagsdatafraIEA,såtalleneergodtkvalitetssikret.

Figur1.5viserhvordanverdens sluttbruk avenergivarihhv.2009,2019og2020.Før vikommenterertalleneifiguren,skalduleggemerketiltreting.

Fordetførsteersluttbrukenifigur1.5langtmindreennverdensbrukavprimære energikildersomvistifigur1.4.Hvordankandethaseg?Jo,detskyldesatmyeav energienienergikildenegårtaptunderveismotsluttbruken.Eteksempelpådetteer kullkraftverk,dersåmyesomhalvpartenavenergiinnholdetiutvunnetkull(energikilden) gårtaptsomvarmeproduksjonikraftverketsomprodusererstrøm.Dennevarmenkan riktignokbrukestilnoefornuftig,menimangetilfellergjørdenikkedetoggåraltså tapt.Idetheletatterdetverdtåmerkesegatover30prosentavverdensenergibrukgår taptpådennemåten.

FordetandreoperererREN21medkategorien«modernefornybarenergi».Poenget erådelebioenergiitounderkategorier:«tradisjonellbioenergi»(ihovedsakfastbiobrenselsomved,husdyrgjødselogtrekullbrukttiloppvarmingogmatlaging)og «modernebioenergi»(produksjonavstrømogvarmeiegneanleggogdessutenflytende biodrivstoffsombiodieselogbioetanol).Tradisjonellbioenergivilvihamindreav, modernebioenergivilvihamerav.Grunnentildeteratbrukavtradisjonellbioenergi ofteerineffektiv,forårsakerhelseplager,bidrartilavskogingogimangetilfellerkan bidratiløkteklimaendringer(InternationalRenewableEnergyAgency,2022a).Det eraltsåbaremodernebioenergisominkluderesimodernefornybarenergisammen medvannkraft,vindkraft,solenergietc.Sagtpåenenkleremåte:Modernefornybarer allfornybarenergiunntatttradisjonellbioenergi.

Biodrivstoff til transport

2,8 % annen fornybar energi

Kraft fra biomasse, geotermisk varme, og hav-, sol- og vindenergi

covid-19 nedstengninger vannkraft

fornybar varme

Moderne fornybar energi

Annet

Fossil energi

Biomasse, geotermisk varme og solenergi

Figur1.5. Andelavverdenssluttbrukavenergisomerfornybarenergi.Kilde:Ren21.

Fordettredjekanduleggemerketilatenergibrukengikknoenedfra2019til2020.Det skyldesdenglobalekoronapandemiensomførtetilredusertaktivitetiformavmindre bil-ogflyreiser,laverestrømforbrukogredusertproduksjonavenrekkevarerogtjenester.Foreløpigedatatyderimidlertidpåatenergibrukenøkerigjennårpandemiennåser uttilåværeover(slikverdensenergibrukdetsistehundreåretalltidhartattsegoppigjen etterkriger,finanskriserogandreuforutsettehendelser).Leggimidlertidmerketilat andelenmodernefornybarenergiharøktidensammeperiodensomdettotaleenergibrukenhargåttned.Detseraltsåuttilatdeterfossilenergisomførstogfremstharfått smakekoronapandemien.Detergodtnytt.

Deterdenmodernefornybareenergienvimåsettevårlittilomviskalerstattedagens fossileenergibruk.Laossderforkonsentrereossomden,ogsenærmerepåhvilken informasjondeterviktigåfåmedsegfrafigur1.5.

Samletsettutgjørmodernefornybarenerginå12,6prosentavsluttbruken.Deteren økningpå45prosentbaresiden2009.Denstørsteandelenervarmeprodusertfra biomasse,geotermiskenergiellersolenergi(4,8prosent).Deretterfølgervannkraft (3,9prosent)ogstrømprodusertfrabiomasse,geotermiskvarme,havenergi,solaeller vinden(2,8prosent).Minstiandelerbiodrivstofftiltransport,somerpåbeskjedne 1,0prosent.

Alledissetalleneersmåogisumaltsåioverkantav12prosent,noesomerlite sammenliknetmeddenfossileandelen.Mensomviskalsesenere,ervekstenimoderne fornybarenergisterk(InternationalEnergyAgency,2019;InternationalRenewable EnergyAgency,2022b;REN21,2022).Fortsetterdenvekstenisammetempo,vilfossil energiistadigstørregradfortrengestilfordelforfornybarenergi.

Detergrunntilåtroattrendenderfornybarenergifortrengerstadigmeravfossil energivilfortsette,menuforutsettehendelsersomkrigogpandemierkanpåvirkedenne utviklingen.PågrunnavdenspentesikkerhetssituasjoneniEuropai2022startetflere landoppgamlekjernekraft-ogkullkraftverk.Etterflereårmednedgangerderforden

globalekullproduksjonensværtnærsitttidligerehøyestenivå.DetharifølgeIEAbidratt tildenstørsteårligevekstenienergirelaterteCO2-utslippnoensinne.Uforutsettehendelser–sompandemierogkrig–kanaltsåpåvirkeenergisystemetpåmåtervivanskelig kanforutse.Likevelserdestoreendringeneienergisystemetovertiduttilatfornybar energipressersegpå.Viskalsenærmerepåslikefremtidsanalyserisluttenavdenneboka.

1.5Hvorformerfornybarenergi?

Sålangtharvibesvartspørsmålene«hvormyeenergibrukervi?»og«hvormyebrukervi avulikeenergikilder?».

Deterimidlertidytterligeretospørsmålsomogsåtrengergodesvar:«hvorfor fornybar energi?»ogkanskjeendaviktigere«hvordan fåmerfornybarenergi?».Detandrespørsmålet–hvordan–skalvikommetilbaketilibokasavslutningskapittel.Svarenefinnes hosdristigepolitikeresomtardenødvendigegrep,ambisiøsebedriftersomsatserpå fornybarenergi,ogikkeminstutålmodigeforbrukeresompresserfremendringer ipolitikkognæringslivsamtidigsomdeervilligetilåendreegenadferd.Vitrenger dermedkunnskapfrafagområdersomstatsvitenskap,økonomi,sosiologiogpsykologi. Erduinteressertihvordanvikanendredagensfossilbasertesamfunntiletdominertav fornybarenergi,børduabsoluttsettedeginnidissefagområdene.

Detførstespørsmålet–hvorfor–skalviimidlertidvielittoppmerksomhether. Hvorforerdetegentligsåmyeoppmerksomhetomfornybarenergi,oghvorforskalvi erstattedagensfossilsamfunnmedetfremtidigfornybarsamfunn?

Detenklesvareterfordiviktigeinstitusjonersierdet.TidligerenevnteIEAsierrettut atmerfornybarenergieravgjørendeforenovergangtiletbærekraftigenergisystem.De utgirderforårligenegenrapportomutviklingavogbehovetformerfornybarenergi (InternationalEnergyAgency,2019).OgsåDetinternasjonalebyråetforfornybar energi(InternationalRenewableEnergyAgency,IRENA)–oppretteti2009–erselvfølgeligheltenigibehovetformerfornybarenergi(InternationalRenewableEnergy Agency,2022b).

FNsklimapanelerlikeklar(seboks1.2).Isinsjettehovedrapporterdekrystallklare påatskalvibegrensedenglobaleoppvarmingentil1,5grader,erviavhengigavmer fornybarenergi.Nestenallelektrisitetmåforeksempelkommefranull-oglavutslippsteknologiersomfornybarenergiellerfossilenergimedkarbonfangstoglagring,sammen medøktelektrifisering(seboks3.5omelektrifisering).

BBookkss11..22 FNsklimapanel

FNsklimapaneleretvitenskapeligorgansomharsomsinviktigsteoppgaveåutføreregelmessigevurderingerogsammenfatningeravdentilenhvertidgjeldendekunnskapsstatus omklimaogklimaendringer.Paneletbleoppretteti1988avFNsmiljøprogram(UNEP)og Denmeteorologiskeverdensorganisasjon(WMO).Klimapaneletkalles Intergovernmental PanelonClimateChange påengelskogblirforkortetIPCC.Allelandsomermedlemmer avWMOellerFN,kanværemedlemmeravFNsklimapanel.Per2017er195nasjonermed. INorgeharMiljødirektoratetenkoordinerenderolleoverforklimapanelet.

Klimapaneletdriverikkemedegenforskning.Panelet,sombeståravflerehundreledende eksperterfraheleverden,vurdererogsammenstillerpublisertvitenskapeliglitteraturom klimaendringer,virkningeroguliketypertiltakforklimatilpasningogreduksjonavklimagassutslipptilatmosfærenisåkaltehovedrapporter.Hovedrapportenedannerenviktigfaglig basisfordeinternasjonaleklimaforhandlingene.FNsklimapanelutgirhovedrapporterhvert femtetilsyvendeår,samtspesialrapportermedulikemellomrom.

Denførstehovedrapportenfraklimapanelet, IPCCFirstAssessmentReport,blelansert i1990.Sidenhardetkommetrapporteri1995,2001,2007og2013.Denforeløpigsiste irekkenerklimapaneletssjettehovedrapportsomkomi2022(IntergovernmentalPanelon ClimateChange,2022).

Idensjettehovedrapportenerklimapaneletendaklarereenndeharværtideforegående hovedrapportene:Klimaendringenetruermennesker,økosystemerognatur.Dengode nyheteneratvihardetvitrengerforåhandle,menvimåhandleraskt.Valgenevigjørdette tiåret,sierklimapanelet,påvirkerklodenitusenvisavår.

FNsbærekraftsmålleggerogsåvektpåbetydningenavfornybarenergi.BærekraftsmåleneblevedtattavFNsgeneralforsamlingi2015ogerverdensfellesarbeidsplanforå utryddefattigdom,bekjempeulikhetogstoppeklimaendringeneinnen2030(United Nations,2015).Renenergitilalleeretegetmål(mål7).Ensentraldelavdettemåleter atinnen2030skalandelenfornybarenergiiverdenssamledeenergibrukøkesbetydelig. ViskalkommetilbaketilFNsbærekraftsmålikapittel12.

EUvilpåsinsideikkeværedårligere.Detførstesåkaltefornybardirektivetblevedtatt alleredei2001medhovedmålomat22,1prosentavEUsenergibrukskulleværefornybarenergiinnen2010.Detandrefornybardirektivetblevedtatti2018medmålomat 32prosentavEUsenergibrukskulleværefornybarenergii2030(EuropeanUnion, 2018).Detjobbesnåmedenrevisjonavfornybardirektivetdermåletskaløkestil 45prosent.Norgeerogsåmed.Selvomvisomnevntalleredeliggerpåfornybar-toppen, slårdennyligfremlagteEnergimeldingenfastatogsåNorgemåøkesinproduksjonav fornybarenergiytterligere(Meld.St.36(2020–2021)).

Menvimågålittdypere.Svaretpåhvorforvitrengermerfornybarenergi,kanikke bareværefordinoenviktigeinstitusjonersieratviskalgjøredet.Allendringkrever motivasjon,ogdaerdetavgjørendeatvivethvorforviskalendreoss.

Ihovedsakerdetfiregrunner–ellermotivasjoner–tilatallenåseruttilåmeneat merfornybarenergierengodidé.

I.Begrenseklimaendringer

EngruppeforskeretilknyttetUniversitetetiStockholmharmedkollegaerfrahele verdenforeslåttsåkalteplanetgrenser(Rockströmetal.,2009;Steffenetal.,2015). Planetgrenseneerulikeformerforkritiskegrenserforhvanaturenkantåleavmenneskeligpåvirkningførdenødelegges.Forskernepresentererialtnislikeplanetgrenser,der toavdemersåkaltekjernegrenser.Krysservikjernegrensene,kanviendreselvelivsbetingelsenevårepåjorda.Detokjernegrenseneerklimaendringerogtapavbiologisk

mangfold.Viskalikkesisåmyeombiologiskmangfoldher,menvendetilbaketildet ibokasavslutningskapittel.(Somviharværtinnepå,kanfaktiskfornybarenergiværeen trusselfordetbiologiskemangfoldet.)

Energiogklimaendringererimidlertidtettvevdsammensomsiamesisketvillinger. Ifigur1.6serduhvormyeavutslippeneavklimagasser–oftekaltdrivhusgasser–som skyldesenergibruk.MerkatslikedrivhusgassermålesiCO2-ekvivalenter,someren vektetsumavkarbondioksid(CO2),metan(CH4),lystgass(N2O)ognoenandregasser. Figurenviseratnærtrefjerdedeleravdrivhusgasseneskyldesbrukavenergiiindustri, bygningerogtransport.Herkommeraltsåetviktigpoeng: Klimaproblemeterførstog fremstetenergiproblem.Ogproblemeterselvfølgeligatviilangtidharbasertossiforstor gradpåfossilenergi.Skalklimaproblemetløses,måvioverpåfornybarenergisom slipperutliteelleringendrivhusgasser.

Jordbruk, skogbruk og arealbruk

i jordbruk og fiske

Lekkasjeutslipp fra energiproduksjon

i bygninger

Figur1.6.Utslippavklimagasserfordeltpåsektorer.Kilde:OurWorldinData.

Vimåherogsåleggetilathensynettil lokal forurensning kan væreetargumentformer fornybarenergi.Problemetmedlokalforurensningeratdeteretbredtbegrepsomomfattermangeuliketyperforurensning,oghvorvidtfornybarenergierbraellerikke avhengeravhvilkentypeforurensningvisnakkerom.Foreksempelbidrarikkeetvindkraftanleggtilutslippavhelseskapeligeavgasserinærområdetsliketkullkraftverkgjør. Etvindkraftverkleggerimidlertidbeslagpåstørrearealerennetkullkraftverkoger dermedenstørretrusselmotdetbiologiskemangfoldet.(Hermåviskyndeossålegge tilatutslippeneavdrivhusgasserfrakullkraftverketbidrartilklimaendringersom også er entrusselmotdetbiologiskemangfoldet.Ikkeenkeltdette.)Deterdermedvanskelig

åsinoegenereltomfornybarenergioglokalforurensning.Viskalderforhellerkommenterepådelokaleeffekteneunderveisigjennomgangenavdeenkeltefornybare energikildene.

II.Sikreenergiforsyningen

Allelandharikketilgangpåolje,kullellernaturgassinnenforsinelandegrenser.Disse landenemådermedkjøpedenneenergienfradelandsomfranaturenervelsignetmed slikt(somNorge).Dettekanværeetproblemforenergisikkerhetentillandutenfossile ressurser.Visådetiforbindelsemedenergikrisenpå1970-og80-tallet,ogviserdet igjeni2022sometresultatavkrigoguroiEuropa.Landmåislikeperioderkjøpefossil energifralanddehelstikkevilellerkankjøpeslikenergifra.

Menfornybarenergihardeallerflestelandtilgangtil.Vindenblåserogsolaskinner deflestestederiverden.Landarealertilforeksempelbioenergiharogsåmangeland tilgangpå.Andrelandhartilgangpågeotermiskvarmeellertidevannskraftogbølgekraft.Muligheteneermange.Vedåutnyttedissefornybareenergiressursenekanaltsåde fossilfattigelandeneproduseresinegenenergi.Deblirdermedselvforsynteoguavhengigeavandrelandsluner.Desikrersinegenenergiforsyning.Derforønskernåmange landåøkeproduksjonenavfornybarenergiinnenforsineegnelandegrenser.

III.Fornybarenergiharblittlønnsomt

Servibortfradenstorenorskevannkraften,harfornybarenergiværtdyrtsammenliknet meddefossilealternativene.Sådersometlandvilsørgeformerfornybarenergiidet nasjonaleenergisystemet,harpolitikernemåttetlageegnestøtteordningerslikatden fornybareenergienblirlønnsom.Detkanværedirektestøtteiformavsubsidiereller reduserteavgiftertilproduksjonellerbrukavfornybarenergiellerøkonomiskebidrag tilforsknings-ogdemonstrasjonsprosjekter.

Idesenereåreneharimidlertidfornybarenergiogandrelavkarbonløsningeristadig størregradklartsegpåegenhåndutendiversestøtteordninger.Fornybarenergierrett ogslettiferdmedåblilønnsom.

Enmåteåsynliggjørelønnsomhetentilforeksempelproduksjonavstrømfraulike energikilderogteknologierpåeråberegnekostnaderforkraftproduksjon(tilsvarende analyserkanmanogsågjøreforproduksjonavvarmeogdrivstoff).Kostnadenefor kraftproduksjonenfremstillesdaiformavenergikostnadoverlevetiden,ogsåkalt LCOE(levelizedcostofenergy).IEAprodusererjevnligslikekostnadsdata,mendet gjørogsåNorgesvassdrags-ogenergidirektorat(NVE).Desistnevntedataernaturlig nokmertilpassetnorskeforhold.

Figur1.7viserNVEsanslagforenhetskostnaderforkraftproduksjonforulikeenergikilder/teknologierperoktober2023.NVEunderstrekeratkostnadeneerusikre,og spesieltforhavvindogsolkraftmåderegnessomgroveestimater.Kostnaderforkraftproduksjonvilogsåvariereistorgradfrakraftverktilkraftverk.Talleneifigurennedenforermentsometrepresentativtanslagforetnyttkraftverk,ogkanikkebrukestil prosjekteringellerdetaljplanlegging.Tallenegirlikevelenindikasjonpålønnsomheten forfornybarenergivedproduksjonavelektriskkraftiNorge.

Figurenviseratmedenstrømprispå70øreperkWhervannkraft(storogliten)og landbasertvindkraftlønnsomt.Strømkanproduseresforrundt40øreperkWhog selgesfornestendetdobbelte.Dersomvikunskalsepåøkonomien,erdettealtsånoe vibørgjøremerav.Deterogsåverdtåmerkesegatbunnfasthavvind(69øreperkWh) ogbakkemontertesolkraftverk(63øreperkWh)ermarginaltlønnsomt.Alleandre måteråproduserestrømpåerunderdeforutsetningeneNVEhargjortulønnsomme. Idennorskeenergidebattenerdetverdtåleggemerketilathverkenkjernekraft,flytende havvindellersolcellerpåhustakerlønnsomme.

Figur1.7. Enhetskostnaderforkraftproduksjon(LCOE)peroktober2023.Forutsetningerfor beregningeneervistifiguren.Ill.:NVE.

DeterriktignokmangeforutsetningersomliggertilgrunnforberegningeneavLCOE (somkalkulasjonsrente,prispånaturgassogkull,ogCO2-kvotepris)ogdessutenandre hensynennLCOEeninvestormåtaibetraktningnårdetskaltaseninvesteringsbeslutning. Likevelpekertalleneiretningavatfornybarenergiimangetilfellereretlønnsomt alternativtilnaturgass,oljeogkull.Endamerattraktivtkanfornybarenergibliomen serforsegstadigøkendeavgifterpåproduksjonavstrøm,varmeogdrivstofffrafossil energiifremtiden.Detlønnersegganskeenkeltåsatsepåfornybarkraftproduksjon.

IV.Skapenyearbeidsplasser

IfølgeStatistisksentralbyråvardeti2019over150000sysselsattepersonersomkan knyttestilnorskpetroleumsutvinning,detvilsiutvinningavoljeognaturgassfra havområdeneutenforkystenvår(Statistisksentralbyrå,2021).Avdissevaretmindretall

sysselsatteipetroleumsnæringene(jobberpåplattformerogmedåbyggeplattformer), mensetflertallvarsysselsattiandrenæringersomlevertevarerogtjenestertilpetroleumsnæringenentendirekteellerindirekte(densåkalteleverandørindustrien).

Allevetatnorskoljeognaturgassengangtarslutt.Damåde150000personene finnesegnoeannetågjøre.Menvikommertilåtrengeenergiogsånårdetersluttpå oljeognaturgass.Kanskjekandesysselsatteipetroleumsnæringenendrefokusogstarte jobbenmedåproduseremerfornybarenergi?

Satsingpåflytendehavvinderetgodteksempelpåenslikendring.Identidligere omtalteEnergimeldingen,somtreffendenokhartittelen«Energitilarbeid–langsiktig verdiskapingfranorskeenergiressurser»,representererhavvindennynæringsomskalgi etgrøntindustriløftogsamtidigskapenyearbeidsplasseriheleNorge.Enrapportfra analyseselskapetMenonEconomicsanslåratsatsingpåhavvindkangisåmyesom 52000nyearbeidsplasser(Winje,Hernes,Grimsby&Jakobsen,2019).DaerNorge pågodveitilåerstattearbeidsplassenesomkanforsvinnefrapetroleumsnæringen.

Mendeterikkebarenasjonaltatdeternyearbeidsplassersomdriverinteressenfor fornybarenergifremover.Mangedistriktskommunerharopplevdfraflyttingogtapav arbeidsplasserlokaltgjennomenårrekke.Samtidighardissekommunenemyevind, mangesmåogstoreelverogkanskjeogsåstoreskogsområder–altsåtilgangpåfornybare energiressurser.Dermedkansatsingpåvindparker,nyesmåogstorevannkraftanleggog ulikeformerforbioenergianleggbidratilåskapenyearbeidsplasserlokaltogforhåpentligvisogsåtilflytting.StrømmenavordføreresomjevnligtarturentilOsloforåfåmed segstortingsrepresentantenepåslikesatsinger,vilikkeblimindreiårenesomkommer.

1.6Spesifikkeoggenerelleenergiteknologier

Viharsålangtsnakketomteknologiersomkonvertererdefornybareenergikildenetil nyttigenergi.Detkanværegrunntilågrupperedisseteknologiene,ogviskaldaskille mellom spesifikke fornybareteknologierog generelle energiteknologier.

Despesifikketeknologieneerdesomerutvikletforkonverteringenavenbestemt fornybarenergikildetilnyttigenergi.Eksemplerpåslikteknologikanværepeltonturbinerivannkraftverk,monokrystallinskesolcellerisolenergianlegg,fermenteringsteknologiibioenergianleggellervindturbinerivindkraftverk.Disseteknologieneeraltså utvikletogtilpassetenbestemtfornybarenergikilde,ogvilidennebokanaturlignok presenteresikapitleneomhhv.vannkraft,solenergi,bioenergiogvindkraft.

Degenerelleteknologieneerdesomkananvendesvedkonverteringavfleretyper fornybarenergikilde.Dekanimangetilfellerogsåanvendespåfossilenergi.Eteksempel påenslikteknologiervarmepumper.Envarmepumpehentervarmemedlavtemperatur fraomgivelsene,ogsammenmedstrømkandenleverevarmemedhøyeretemperaturtil oppvarmingavboligerogandrebygninger.Varmemedlavtemperaturkanhentesfra foreksempelgrunnvarmeellerluft,menogsåfraoverskuddsvarmefraetgasskraftverk. Strømmensomvarmepumpatrenger,kankommefravann-ellervindkraftverk,men likegjernefraetkullkraft-ellerkjernekraftverk.

Etanneteksempelpåengenerellenergiteknologierdampturbiner(såkaltevarmekraftmaskiner).Disseprodusererelektrisitetfravarmdamp.Dampenkanskaffesved åbrennebiomasseellerhenteuthøytemperaturgeotermiskvarmefragrunnen,menkan

likegjerne(faktisksomoftest)skaffesvedåbrennekullellergass.Andreeksemplerpå slikegenerelleenergiteknologiererelektriskegeneratorer,karbonfangst-oglagring, hydrogen,brenselcellerogbatterier.Omtalenavdemkunneværtpresentertpåulike stederiboka.Viharvalgtåpresenteredemdervimenerdetfallermestnaturlig.

1.7Hvormyefornybarenergiertilgjengelig?

Vimåtamedetviktigspørsmåltilførvirunderavdenneintroduksjonen.Ikapittel3skal viseatdenaturligeenergistrømmenesomgiropphavtildetvikallerfornybareenergikilder, inneholderenormemengderenergi.Foreksempelutgjørsolinnstrålingfrasolahvertime likemyeenergisomdetverdenbrukeriløpetavetår.Indirektebidrarsolinnstrålingenogså tilbioenergiogvann-,vind-ogbølgekraft.Itillegggirgeotermiskenergiogtidevannsbevegelserytterligereenergisomvikanbruke.Spørsmåleterimidlertidhvormyeavdettevikan benyttesossav,ellerhvorstort potensial deulikefornybareenergikildenehar.

Allesomarbeidermedfornybarenergi,vilmedjevnemellomromkommeoverpåstanderomatdeneneellerdenandreenergikildenharpotensialtilådekkehalveellerhele verdensenergibruk.Ellertigangerverdensenergibruk,fordensaksskyld.Skalvivurdere troverdighetenislikepåstander,måviselittnærmerepåhvasommenesmedpotensial. Fordeterslettikkeallefornybareenergikildersomvikan–ellervil–brukefulltut.

Potensialetforfornybareenergikilderregnesgjernesometvisstantallenergienheter perår.ForeksempeloppgirNVEatdetteoretiskevannkraftpotensialetiNorgeerover 600TWhperår,mensdetteknisk-økonomiskepotensialeter216TWhperår.Det finnesaltsåuliketyperpotensial.

Figur1.8viserenmåteåfremstilledissetypeneavpotensialerpå.Merkatstørrelsenpå deulikepotensialene(høydenpåsøyleneifiguren)kunermentsomenillustrasjon.Størrelsenkanvarieremellomulikeenergikilderogkanværestørreellermindreenndetsomer vistifiguren.Poengeteratdeteretfallendepotensialfravenstremothøyreifiguren.

Figur1.8. Ulikepotensialforutnyttingavfornybareenergiressurseriprosent.Størrelsenpådeulike søyleneerkunenillustrasjonogrepresentererikkeenfasitpåstørrelsenavdeulikepotensialene.

Teoretiskpotensial:Detteoretiskepotensial–ogsåkalttotalressurs–erdenårligemengdenenergisomleveresfraenbestemtfornybarenergikilde.Detkanforeksempelvære energienivind,vannellerbølger.Ellerdetkanværeenergienisolinnstrålingensom trefferjordkloden.Potensialeteregentligkunteoretiskinteressant,fordideterlangtfra altdettevikanutnytte.

Fysisk-tekniskpotensial:Deterkunendelavdetteoretiskepotensialetvikanbenytte. Detskyldesfordetførsteatfysiskeloversetterbegrensningerfoross.Foreksempelerdet fysiskumuligåfåmerenn59,3prosentstrømutavdenvindenergiensomtrefferen vindturbin(densåkalteBetz’lov).Fordetandreharvikonverteringstapsomgjøratselv denbesteteknologienikkekanutnyttemerennenandelavde59,3prosentene.

Praktiskpotensial:Praktiskhensynsetterytterligerebegrensningerihvormyeavdet fysisk-tekniskepotensialetvikanutnytte.Andreformålkanståiveien.Foreksempel kanbygningeroginnsjøerhindreutplasseringeravvindturbiner,sværtutilgjengelige skogsområderkangjøredetpraktiskumuligåhenteuttømmer,ellerdetvisersegå væreumuligåbyggestrømnetttiletplanlagtvannkraftverk.Detgjeldendelovverket forutbyggingavenergiprosjekterrepresentererogsåenbegrensningpådetfysisk-tekniskepotensialet.

Økonomiskpotensial:Densomskalbrukeenfornybarenergikildetilåprodusere strøm,varmeellerdrivstoff,eravhengigavatdeterøkonomisklønnsomt.Sådethjelper liteomenressurserfysisk-tekniskmuligogpraktisktilgjengeligdersomutbyggertaper pengerpååutnytteden.

Akseptabeltpotensial:Tilsyvendeogsisthjelperdetliteomenressursertilgjengeligog økonomisklønnsomdersomviikkevilhaden.Vindkrafteretgodteksempel.Det finnesmangevindkraftprosjektersomermuligeoglønnsomme,mensomdetikke blirnoeavfordimotstandenmotdemerstor.Vi–ogdetkanværebådepolitikereog vanligefolk–akseptereravulikegrunnerikkeatvibyggerutetbestemtprosjekt.Det kanmedandreordværemotstandmotprosjektet.

Nåmåviskyndeossåleggetilatdissepotensialeneikkeeksistererietvakuum.De påvirkerogpåvirkesavhverandrepåfleremåter.Pådenenesidenkanforeksempelny teknologiøkedetpraktiskeogøkonomiskepotensialet.Detsomførhverkenvarmulig ellerlønnsomt,kannåværebeggedeler.Pådenandresidenkanhvasomerakseptabelt påvirkehvasomerpraktiskogøkonomisklønnsomt.Foreksempelkanmindresosial motstandmotetkonkretutbyggingsprosjektøkedetpraktiskepotensialet.Påsamme måtekanmindrepolitiskmotstandføretillettelserilovgivningenogøkedetpraktiske potensialetellerøkonomiskeinsentiversomgjørulønnsommeprosjekterlønnsomme.

Forågjøredetheleendalittmerkomplisertkandeleravdettekniske-økonomiske potensialetalleredeværeibruk.ForeksempelermestepartenavNVEsberegningav vannkraftpotensialetpå216TWhutbygget.DetgjenværendepotensialetanslårNVE tilåvære23TWhperår.Merkogsåatavde216TWhernær50TWhvernetmot utbyggingogutgjøraltsåenbegrensningpådetpraktiskepotensialet.

Dettekansyneskomplisert,mendetertoviktigepoengerviønskeråfåfremher:

� Deterveldigstorforskjellpådefornybareenergiressursenevihartilgangpå (detteoretiskepotensialet),ogdetsomtilenhvertidkanbyggesut.

� Duerfaktiskmedpååbestemmehvormyesomskalbyggesut.Dinmening betyrnoe.

1.8Energistatistikk

Duharmøttpåendeltallomenergiproduksjonog-brukidenneinnledningen,ogdu kommertilåmøtepåmangeflere.Tallenehentervifraenergistatistikksomomfatter innsamling,bearbeiding,analyseogdistribusjonavdataomenergivarerellerandreformerforenergiressurseranvendtforetenergiformål(Hofstad,2019a).Spørsmåleterda: Hvilkekildertilenergistatistikkkanvistolepå?Vimåsilittomdetherførvigåigang.

Globalenergistatistikk:VårhovedkildeerhertallfraDetinternasjonaleenergibyrået (InternationalEnergyAgency,IEA).Hvertårgirdeutpublikasjonen KeyWorldEnergy Statistics,sominneholdertallforprimærenergibrukogsluttbrukfordeflestelandi verden(InternationalEnergyAgency,2021a).Deharogsåenmengdespesialrapporter fordenenkelteenergikildeogforetstortutvalgteknologier.DissetalleneharIEAsamlet innogpresentertsiden70-tallet,sådetteerensolidkilde.IEAlagerogsåenrekke scenarioerderdeprøveråseforseghvordanprimærenergibrukogsluttbrukvilseuti årenesomkommer(InternationalEnergyAgency,2022i).Enalternativkildeer bp StatisticalReviewofWorldEnergy,somharpresentertenergistatistikksiden1953(bp Statisticalreviewofworldenergy,2022).ViharvalgtåbrukeenergistatistikkfraIEA.

ProblemettilIEAeratdehengernoenåretter.Iskrivendestund(mai2023)erde nyestetallenefra2019(oginoentilfellerfra2020).Desisteåreneharmangederfor henterenergistatistikkfra OurWorldinData (Ritchie,Roser&Rosado,2022).Herkan dunåhentetallfra2022ogaltsåfåmeddegdetsomnyligharskjeddpåenergiområdet. Somdualleredeharsett,henterviogsåtallherfra(figur1.3).Vivetimidlertidikkehvor lengeom OurWorldinData vilfortsetteålevereenergistatistikk.Deteringengrunntil åtroatIEAvilslutteåproduseretallioverskueligfremtid,såennsålengevilvifortsatt haenergistatistikkfraIEAsomhovedkilde.

DetkanaltsåhaskjeddviktigeendringerdesisteårenesomIEAikkeharfangetopp isinstatistikk.Delvisforåbøtepådetogdelvisforåpresenteretallomfornybarenergi påetmerdetaljertnivå,produsererDetinternasjonalebyråetforfornybarenergi (TheInternationalRenewableEnergyAgency,IRENA)sinegenstatistikk(International RenewableEnergyAgency,2022b).Herkandufaktiskfinnesolidogtroverdigenergistatistikkforinneværendeår.Enannenviktigkildetilstatistikkomfornybarenergier deninternasjonaletenketankenREN21somvirkeliggårnedidetaljenepådenallernyeste utviklingen(REN21,2022).Vikommertilåpresenteretallfrabeggedissekildenesom etsupplementtilIEAstall.

Nasjonalenergistatistikk:Norgesvassdrags-ogenergidirektorat(NVE)ervårhovedkildetilstatistikkomfornybarenergiiNorge.Desitterpåenenormmengdetallfra samletnorskelektrisitetsproduksjontilspesifikkedataomdetenkeltevann-,vind-og solkraftverk.Deharogsågodedatapåhvordanutviklingenvilværeiårenesom

Vår moderne verden har et enormt behov for tilgang på energi i form av elektrisitet, varme og drivstoff. Fossile energikilder, som har dominert til nå, er ikke bare skadelige for miljø og klima, de tar også slutt en gang. Derfor er fornybar energi veien fremover, men er den helt uten ulemper og utfordringer?

I denne læreboka får du en grunnleggende innføring i energisystemets oppbygning og en forståelse for de fysiske størrelsene og prinsippene som ligger til grunn for utvinning av energi fra ulike kilder. Hva innebærer det i praksis når vi skal gå fra fossilsamfunnet til fornybarsamfunnet?

Egne kapitler er viet til innføring i de fornybare energikildene vannkraft, vindkraft, bioenergi, solenergi, geotermisk energi og havenergi. Her går forfatterne inn på alt fra produksjon, bruk og potensiale, både nasjonalt og globalt, til hvordan du regner på effekt og energiproduksjon. Alle kapitlene har oppgaver med løsningsforslag.

Læreboka er skrevet for ingeniørstudenter og andre studenter som har valgt en utdanning der fornybar energi inngår.

ERLING HOLDEN er professor i fornybar energi ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU), og professor II ved Høgskulen på Vestlandet. JACOB JOSEPH LAMB er førsteamanuensis i bærekraftige energisystemer ved Institutt for energi- og prosessteknikk, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU). ANDRÉS OLIVARES er spesialist på solenergi og førsteamanuensis ved Institutt for maskin- og maritime studium ved Høgskulen på Vestlandet. Han jobber også som prosjektutvikler hos solenergiselskapet Endra. HABTAMU BAYERA MADESSA er førsteamanuensis ved Institutt for bygg- og energiteknikk ved OsloMet – Storbyuniversitetet.

ISBN 978-82-15-06565-6