Top 5 kommercielle vedvarende energikilder

Udvarende energi er godt for erhvervslivet

202020 har utvivlsomt været et år med mange nyskabelser. Men vidste du, at det også markerede et år med hidtil usete succeser i industrien for ren energi?
For første gang overhalede produktionen af vedvarende energi ikke blot den kulfyrede energiproduktion, men placerede sig også solidt som den billigste, i stor skala, dokumenterede energimulighed.
Investeringsfonde for virksomheder og miljømæssige, sociale og styringsmæssige investeringer (ESG-fonde) har været drivkraften bag en stor del af denne vækst. Som bevis på, at vedvarende energi er godt for forretningen, steg virksomhedernes elkøbsaftaler (PPA’er) kraftigt, mens offentlige virksomheders forpligtelser, såsom RE100, til at skifte til 100 % vedvarende energi også overhalede markedet.
Hvad gør en energikilde vedvarende, og hvorfor er de så populære?

Hvad er vedvarende energi?

Der er to nøglefaktorer, der gør energi vedvarende. For det første genereres den fra naturressourcer, der let genopbygges. For det andet skaber vedvarende energi også få eller ingen drivhusgasemissioner (GHG’er).
Mange mennesker tænker på vedvarende energi som noget nyt. I virkeligheden er den energi, der er tilgængelig via naturressourcerne, noget, som menneskeheden har stolet på, siden man lærte at lave mad på et træbål, sejle til nye steder med vindens kraft eller drive de første fabrikker med vandhjul.

Udvarende energi er den billigste energimulighed

Penge taler. Og det siges, at ved at udnytte en række forskellige kilder er vedvarende energi ofte den billigste energimulighed – selv uden statstilskud.
Det Internationale Agentur for Vedvarende Energi (IRENA) offentliggjorde i maj 2020 en rapport, der viser, at omkostningerne for solcelleanlæg i stor skala – den mest udbredte, alsidige og omkostningseffektive solcelleteknologi på markedet i dag – eller solcelleenergi er faldet 82 % siden 2010. I samme periode faldt omkostningerne for vindmøller på land og på havet med henholdsvis 39 % og 29 %.
Så dekarbonisering af energisektoren kan ikke kun lade sig gøre, den er også overkommelig – hvilket forklarer, hvorfor vedvarende energi erstatter fossile brændstoffer. Ifølge U.S. Energy Administration udgjorde vedvarende energi mere end 17 % af USA’s energimix i 2019 – næsten dobbelt så meget som andelen på 9 % i 2000. Konservative prognoser viser, at vi kan overstige 30 % inden for de næste 10 år, i 2030.
De fem største kommercielle vedvarende energikilder, rangeret efter markedsandel og vækst, er:

1. Vind
2. Vandkraft
3. Solkraft
4. Solvarme
5. Geotermisk
6. Emerging & Emissionsforstærkere

#1: Vindenergi

“Vinden er endnu en utæmmet og uhæmmet kraft; og en af de største opdagelser, der muligvis vil blive gjort i fremtiden, vil være at tæmme og udnytte den.”
– Abraham Lincoln
I sin 2019 Wind Powers America Report identificerer American Wind Energy Association vindenergi som USA’s førende vedvarende energikilde uden emissioner.
Vindenergi leverer 7 % af al amerikansk elektricitet med næsten 60.000 store vindmøller i drift i 41 stater og to territorier – se vindkortet over USA for at se, hvor der produceres elektricitet i nærheden af dig. Vindenergi omfatter elektricitet, der produceres fra anlæg på land (f.eks. Frontier II på 350 MW i Oklahoma og Maryneal på 182 MW i Texas), massive tårne på havet og mindre møller placeret på og mellem kommercielle ejendomme. I 2020 forudser Energy Information Administration, at vindkraft vil blive den førende produktionskilde og udgøre 44 % af al ny elproduktionskapacitet.
Det er ikke overraskende, at vindkraftproduktion er nr. 1, da menneskehedens brug af vind som energikilde går så langt tilbage som de første sejlskibe, engang mellem 3000 og 1500 f.Kr. Vindmøllerne i Nashtifan i Iran, der har været i drift i over 1.000 år, er blandt de ældste i verden og har modstået vindstød på op til 74 miles i timen. Uanset om vindenergi anvendes som transportkraft eller omdannes til mekanisk energi til at pumpe vand, male korn eller drive dampmaskiner, er vindenergi ren, rigelig og tilgængelig i hele verden.
Hvad er det næste for vindenergi? Gennem store fremskridt inden for ydeevne på land og skabelse af massive vindmølletårne til havs er den største vindmølle i øjeblikket over 722 fod høj og genererer individuelt 9,5 MW elektricitet. Fremtidens vindmøller kan blive endnu højere, luftbårne og omfatte drager af militær kvalitet til mikrogeneratorer, der fungerer i miljøer med lav vindstyrke, og endda turbiner uden blade.

#2: Vandkraft

“Vand er for mig, indrømmer jeg, et fænomen, som hele tiden vækker nye følelser af forundring, så ofte som jeg ser det.”
– Michael Faraday, 1853 Opfinder af den første elektriske generator.
Nummer 2 (tidligere nummer 1, indtil vinden overhalede den i 2020) er livgiveren: vand og dets alternativ til energiproduktion, vandkraft. Ifølge National Hydropower Association tegner energi produceret af vand i bevægelse – floder, vandløb og havets tidevand – sig for 7 % af den samlede elproduktion.
Vandkraft er en af de ældste energikilder på planeten. Landmænd i det gamle Grækenland brugte vand i bevægelse til at dreje turbiner og udføre opgaver som at male korn. Under den industrielle revolution i USA leverede vandkraft den mekaniske energi, der var nødvendig for at fremstille tekstiler og andet udstyr. Og i 1882 blev USA’s første vandkraftværk opført i Appleton, Wis., som forsynede en papirfabrik og flere hjem med strøm til belysning. Et af landets største kommercielle energiholdingselskaber, Duke Energy (moderselskab for Duke Energy Renewables), begyndte sin virksomhed som et vandkraftværk i 1900. Selskabet ejer og driver fortsat 31 vandkraftværker og to vandkraftværker med pumpelagring.

I dag leverer 2.500 dæmninger i 41 stater og to territorier 78 gigawatt (GW) konventionel vandkraft og 22 GW vandkraft med pumpelagring. Til sammenligning er der mere end 80.000 dæmninger i hele landet, som ikke producerer elektricitet. Selv om ikke alle disse dæmninger er egnede til elproduktion, viser en undersøgelse fra det amerikanske energiministerium, at hvis man tilføjer elproduktionskapacitet til blot 100 af disse dæmninger, kan man potentielt tilføje op til 8 GW ny vedvarende kapacitet – nok strøm til at forsyne ca. 3,2 millioner hjem og øge størrelsen af den eksisterende konventionelle vandkraftflåde med 10 %.
Som enhver anden energiproduktionskilde, der er skabt af mennesker, har vandkraft gode og dårlige sider. Den velkendte negative indvirkning på fisk og naturlige økosystemer får mange ældre dæmninger til at blive revet ned. Et fremskridt er potentialet til at kombinere vandkraft som energilagring, der kan fungere sammen med solenergi, når solen ikke skinner og/eller vindenergi, når luften er stille. Hybrid vedvarende energiproduktion diskuteres mere i nummer 5 på vores liste.

#3: Solenergi

“Jeg ville satse på solen og solenergi. Sikke en energikilde! Jeg håber ikke, at vi skal vente på, at olie og kul slipper op, før vi tager fat på det. Jeg ville ønske, at jeg havde flere år tilbage!”
– Thomas Edison
Solen er en anden naturlig energikilde, der udsender nok energi hvert sekund til at dække det globale energibehov i over to timer. Det er derfor ikke overraskende, at solenergiproduktion, som f.eks. solcelleanlæg, er en af de hurtigst voksende kommercielle vedvarende energikilder.
Solenergiproduktion fungerer overalt, hvor solen skinner, og otte amerikanske stater genererer allerede over 5 % af deres elektricitet fra solenergi. Californien fører an med ca. 19 %, og i North Carolina, hvor Duke Energy Renewables har hovedkvarter, kommer 6 % af energien fra solenergi. Det amerikanske solcellemarked forventes at nå op på 3 millioner installationer i 2021 og 4 millioner installationer i 2023.
Den gamle historie med at udnytte solen til at producere strøm går helt tilbage til 7 år f.Kr., hvor menneskene først brugte den til at tænde bål. De første silicium-pv- og solceller, der var i stand til at omdanne nok af solens energi til strøm til at drive elektrisk udstyr i dagligdagen, blev udviklet i 1954 af Daryl Chapin, Calvin Fuller og Gerald Pearson i Bell Labs. Verdens længst fungerende solcelleanlæg, Solar Energy Generating Systems (SEGS), begyndte at producere solceller i kommerciel skala i 1980’erne i Mojave-ørkenen.

I dag spænder solcelleproduktionen fra ultralette og bærbare solcelleopladere, der er velegnede til rygsækrejser, til store solcelleanlæg som Amazons største solcelletage i Colorado og fra solceller på universiteter og skoler til projekter i forsyningsskala som Holstein Solar-projektet på 200 MW i Texas. Forskere anslår, at vi med alle fremskridtene inden for solcelleteknologier kan opnå en forbedring af energiproduktionen på 700 % inden 2050 (eller tidligere).”

#4 Geotermisk

“I den gamle økonomi blev energi produceret ved at brænde noget … Den nye energiøkonomi udnytter energien i vinden, energien fra solen og varmen fra selve jorden.”
– Lester R. Brown
Geotermisk energi (varmen fra jorden) er nummer 4 på vores liste over de bedste kommercielle vedvarende energikilder. Varmt vand findes naturligt ved forskellige temperaturer og i forskellige dybder under jordens overflade. Der kan bores meget dybe brønde på en kilometer eller mere i disse underjordiske reservoirer for at udnytte og bringe dampen op til overfladen til brug i en række forskellige applikationer, herunder elproduktion, opvarmning og køling og andre direkte anvendelser. I USA er de fleste geotermiske reservoirer placeret i de vestlige stater. Den største gruppe af geotermiske kraftværker i verden ligger ved The Geysers, et geotermisk felt i det nordlige Californien, der også bruger genvundet spildevand som en ekstra vandkilde.
Det første geotermiske kraftværk, der ligger i Toscana i Italien, blev taget i brug i 1904. Det producerede blot 10 kilowatt elektricitet, hvilket var nok til at drive fem pærer. En stor fordel ved geotermisk energi er, at den ikke kræver noget brændstof, hvilket gør den immun over for udsving i brændstofpriserne. Kapitalomkostningerne – primært omkostningerne til boringer – er dog ofte høje. Der er også en høj finansiel risiko forbundet med at lokalisere levedygtige geotermiske ressourcer.
Fremtiden for geotermisk energi kan ligge i dens biprodukter – især det værdifulde mineral lithium. Litium er en vigtig komponent i store batteriteknologier, der anvendes i energilagringssystemer og elektriske køretøjer. For at skabe nye kilder til det eftertragtede mineral finansierer staten Californien et lithiumudvindingsprojekt for at skabe et rentabelt, emissionsfrit biprodukt fra den eksisterende geotermiske energiproduktion.

#5 Nye vedvarende energikilder & Emissionsreduktioner

“Hvis du vil finde universets hemmeligheder, skal du tænke i energi-, frekvens- og vibrationstermer.”
– Nikola Tesla

Nummer 5 på vores liste omfatter nye vedvarende energiteknologier samt innovationer, der i sig selv ikke strengt taget genererer energi. I stedet øger de andre vedvarende energiressourcer. De “boostere”, som vi kalder dem, handler om at overvinde den intermitterende karakter af vedvarende energikilder som vind- og solenergi og sænke omkostningerne og emissionerne.

Den vedvarende energis boostere omfatter:

• Energilagring – Ved at opsamle energi produceret på et tidspunkt og lagre den til brug på et andet, anses energilagring for at være et afgørende middel til at sikre, at nye energikilder ikke går til spilde (f.eks, begrænsning af vind- og solenergi, når der er for meget energi på nettet) og er til rådighed, når kilderne ikke producerer (f.eks. om natten, når solpaneler ikke opfanger energi fra solen). Batterioplagringssystemer (BESS) er langt det hurtigst voksende og mest udbredte energilagringssystem, der øger energibestandigheden og giver betydelige omkostningsbesparelser, når de kombineres med sol- og vindprojekter. Eksempel: 36 MW Notrees Battery Storage Project, USA’s største batterilagringsprojekt ved en vindmøllepark. Andre energilagringssystemer er vandkraft med pumpelagring (PSH) og energilagring ved tyngdekraft, som er et mekanisk system, der er på vej frem, og som man vil se meget mere af i fremtiden.
• Brændselsceller og grøn brint – Brændselsceller fungerer som batterier, men de løber ikke tør eller skal genoplades. De producerer elektricitet og varme, så længe der tilføres brændstof. I dag er dette brændstof typisk brint, der fremstilles ved elektrolyse af vand ved hjælp af fossile brændstoffer. For at opnå emissionsfrihed kan en variant af brændstofkilden kaldet “grøn brint” fremstilles ved den samme elektrolyseproces, men den drives af vind- og/eller solkraft uden emissioner. Brændselsceller anvendes til at levere grundlaststrøm på stedet.
• Energieffektivitet – Efterhånden som bygninger, køretøjer og apparater bliver mere effektive, bruges der mindre energi, eller der er behov for at producere mindre energi. Jo mindre energi der bruges, jo mindre produktion er der behov for. Hvis der sikres et højt niveau af energieffektivitet, vil behovet for alle energiproduktionskilder blive mindre.
• Elektrificering – Dette er omdannelse af en maskine eller et system til elektrisk energi. Fra opvarmning og køling af bygninger til biler, busser, lastbiler, skibe og luftfartøjer: Elektrificering flytter energibehovet over på renere energikilder og bidrager til hurtigere at opnå netto-nul-emissioner. Mange peger på, at fremtiden for energi er dekarbonisering og elektrificering af køretøjer. Det betyder alt fra elcykler til enorme 45-tons dumper- og minevogne, der er lige så store som en treetagers kontorbygning.

Den nye teknologi til vedvarende energi, som man bør holde øje med, omfatter:

• Tidevandsenergi – En vedvarende energikilde, der hentes fra havets ebbe og flod. I sin enkleste form roterer turbiner under havets overflade, når tidevandet stiger og falder, for at producere elektricitet, som derefter ledes tilbage til kysten via undervandskabler. Tidevandsenergi produceres også ved hjælp af store strukturer, der bygges på tværs af en flod, normalt nær dens udmunding, hvor den møder havet, og som kaldes dæmninger. Da vi endnu ikke har fundet ud af, hvordan vi kan begrænse de negative virkninger på følsomme hav- og strandøkosystemer, og da omkostningerne fortsat er høje, findes der i USA ingen tidevandsenergianlæg i stor skala. Men succes i Asien og interessen for at kombinere det med afsaltningsanlæg for at skabe drikkeligt ferskvand fra havvand kan ændre dette i en ikke så fjern fremtid.
• Biogas – Biogas produceres ved anaerob bakteriel nedbrydning af animalsk og vegetabilsk affald. Dette adskiller sig fra biomasse/biobrændstoffer, som nogle kalder vedvarende, fordi brændsler som træ eller sukkerrør regenereres, men som ikke er medtaget på denne liste, da de i øjeblikket betragtes som brændselskilder med “høje emissioner”. Bakterier er ikke kræsne spisere. Disse mikroorganismer æder landbrugsaffald, gødning, kommunalt affald, spildevand, grønt affald eller madaffald. Den resulterende biogas er metan, også kaldet naturgas, som derefter forbrændes eller afbrændes for at generere elektricitet. Et eksempel er Duke Energy, der samarbejder med mejerier i sine forsyningsområder om at lede metan fra gødning gennem sine naturgasrørledninger til produktionsanlæg. Amerikanske hovedstæder som Connecticut investerer også meget tid og penge i at kombinere sol-, vind- og biogas på affaldsdepoter og andre “forladte” områder for at skabe en ensartet kilde til energiproduktion.
• Strålingsenergi – Som energi, der overføres i bølgebevægelse, især elektromagnetisk bølgebevægelse (f.eks. magneter plus bevægelse), kan denne naturlige energiform indsamles direkte fra miljøet eller udvindes fra almindelig elektricitet ved hjælp af den metode, der kaldes fraktionering. En af de tidligste trådløse telefoner, der var baseret på strålingsenergi, blev opfundet af Nikola Tesla tilbage i 1916. I dag kan man spare 99 % af prisen på almindelig elektricitet ved at bruge strålingsenergi. Der findes en række piloter af selvkørende apparater, der udnytter strålingsenergi. Der kræves intet kraftværk. Den ultimative vedvarende energi er den, der sker i selve apparatet. Hold øje!
• Fremtidige vedvarende energikilder – I laboratorier rundt om i verden udforskes der mange innovationer. Nogle, som f.eks. brændstof fra luft og eksponentielle forbedringer af solcellekapaciteten, ser yderst lovende ud. Det er endnu uvist, hvilke fremtidige vedvarende energikilder der opnår den skala, sikkerhed og pålidelighed, der er nødvendig for at forsyne en verden med et stort behov for elektricitet.

Hvilken vedvarende energikilde er bedst for dig?

Selv i usikre tider fortsætter efterspørgslen efter ren energi med at vokse. Den virkelig gode nyhed er, at innovation inden for vedvarende energi i løbet af det seneste årti er trådt ud af kategorien “alternativ energi” og ind i mainstream ved at være meget overkommelig, i stigende grad pålidelig og generelt tilgængelig for et bredt publikum. Det bliver sjovt at sammenligne listerne i 2030 med listen over de førende vedvarende energikilder i 2020. Vi glæder os til at lave en opdatering til dig til den tid!

Om Duke Energy Renewables

At lære det grundlæggende om vedvarende energi, herunder de vigtigste typer af vedvarende energi, er første skridt i udviklingen af bæredygtige energiløsninger for din virksomhed. Det er lige så vigtigt at få disse oplysninger fra en pålidelig kilde med en track record med hensyn til at levere tjenester og løsninger inden for vedvarende energi.
Vi er Duke Energy Renewables, og vi arbejder sammen med bæredygtighedseksperter i store virksomheder som The Home Depot, Sprint og Ball Corporation for at integrere bæredygtige løsninger i deres aktiviteter for at opnå energibesparelser og målrette kulstofreduktionsmål. Vi er eksperter i at vejlede dig til energibesparelser og energiuafhængighed, og vi er her for at hjælpe.