Det er mulig å dekke hele verdens behov for energi fra fornybare kilder. Det vil også kunne doble den tilgangen til elektrisitet innen 2050. Samtidig blir forurensningen av vann og luft blir redusert.

Dobler tilgangen til elektrisitet

Det må mye jern til for å lage en vindmølle. Det skaper forurensning. Men hvis hele verden kun fikk energi fra fornybare kilder, ville det likevel blitt grønnere og med dobbelt så stor tilgang til elektrisitet.

Det kreves en god del metaller og råmaterialer for å lage solceller og vindmøller. I solcellene trengs det kobber for å lede strømmen, i vindmøllene går det med mye jern. Vindkraftanlegg trenger 6–14 ganger mer jern enn det som er behovet i kraftproduksjon med fossilt brensel som kull og gass.

Grønn energi skaper også forurensing som gruvedrift for å utvinne metallene, og industri for å lage delene til for eksempel en vindmølle.

Edgar Hertwich. Photo: NTNU

Hvis hele verden hadde gått over til å få energi fra fornybare kilder frem til 2050, ville hele prosessen med å utvinne metallene og lage installasjonene, hatt liten negativ effekt på klimaet, sier professor Edgar Hertwich ved NTNU.

Hvor miljøvennlig er egentlig de fornybare energikildene?

Svaret er at de er så grønne som man kan forvente.

 Liten negativ effekt på klimaet

Hvis hele verden hadde gått over til å få energi fra fornybare kilder frem til 2050, ville hele prosessen med å utvinne metallene og lage installasjonene, hatt liten negativ effekt på klimaet. I samme slengen hadde verdens befolkning fått renere luft, renere vann og bedre helse.

Det viser en studie hvor forskere har sett på hele livssyklusen til en rekke fornybare kilder. De har vurdert hvilken forurensning de fornybare kildene skaper – helt fra utvinningen av metaller til den industrielle produksjonen.

 Kan dekke hele verdens behov

– Det er mulig å dekke hele verdens behov for energi fra fornybare kilder. Det vil også kunne doble den tilgangen til elektrisitet innen 2050. Samtidig blir forurensingen av vann og luft blir redusert, sier Edgar Hertwich, professor i industriell økologi ved NTNU.

Et internasjonalt team under ledelse av Hertwich og doktorgradsstipendiat Thomas Gibon fra NTNU har utført den første store globale undersøkelsen for langsiktig energiproduksjon fra fornybare ressurser. Det finnes frem til nå lite kunnskap om miljøkonsekvensene av en global overgang til fornybar energi som vindkraft og solenergi, og om hvilke effekter denne overgangen kan ha på materialbehovet.

 Den første helhetlige undersøkelsen

– Dette er den første undersøkelsen som har satt sammen og vurdert individuelle teknologier i et verdensperspektiv og sett på implementeringen av teknologi frem til 2050, der også miljøpåvirkningen er tatt med i vurderingen, sier Hertwich.

Forskerne ønsket å vite om en overgang til energisystemer med lavt karboninnhold øker eller reduserer andre typer forurensning.

Tidligere forsøk på å besvare dette spørsmålet har som regel kun sett på ulike enkeltdeler, som spesifikke forurensende stoffer, effekten på arealbruk eller behovet for råmaterialer som metaller og lignende. Tidligere undersøkelser har også oversett samhandlingen mellom forskjellige teknologier, forklarer forskerne.

En rekke kilder med i undersøkelsen

For å ta for seg disse manglene, utviklet Hertwich og hans kolleger en integrert vurderingsmodell for livssyklusen.

Undersøkelsen tok for seg termisk solenergi, fotoelektrisitet, vindkraft, vannkraft og gass- og kulldrevne kraftverk med karbonfangst og -lagring. Forskerne gikk også ut fra at produksjonseffektiviteten av viktige råmaterialer som for eksempel aluminium, kobber, nikkel, jern og stål vil bli bedre over tid.

De brukte to forskjellige energiscenarioer, utviklet av Det internasjonale energibyrået, for å vurdere ytelsen av den fornybare energien.

To ulike scenarioer

Det første av disse var Baseline-scenarioet, der man antok at den globale kraftproduksjonen ville øke med 134 % mellom 2007 og 2050, og der fossilt brensel ville opprettholde den høye andelen på to tredjedeler av den totale kraftproduksjonen. I dette scenarioet er kullbasert kraftproduksjon 149 % høyere i 2050 enn i 2007, og utgjør 44 % av all kraftproduksjon.

Det andre scenarioet, BLUE Map, antok at strømetterspørselen i 2050 vil være 13 % lavere enn i Baseline-scenarioet på grunn av økt energieffektivitet, og at kraftsektoren vil slippe ut mindre forurensende stoffer fra fossilt brensel ved å redusere bruken av disse og ta i bruk teknologier for karbonfangst og -lagring, i tillegg til økt bruk av fornybar energi.

 Vind krever mer jern

Forskerne fant ut at lavkarbonteknologier kan kreve et mye større forbruk av råmaterialer per kilowattime produsert enn konvensjonelle kull- og gasskraftverk. For eksempel trenger fotoelektrisitetsanlegg 11–40 ganger mer kobber.

Forskerne ser disse materialbehovene som «overkommelige, men ikke uvesentlige». For eksempel vil mengden kobber som trengs for å bygge, drifte og vedlikeholde kraftverk mellom 2007 og 2050 i lavkarbonscenarioet kreve kun to år med den totale nåværende kobberproduksjonen.

Etterspørselen etter jern og stål vil øke med kun 10 prosent, mens etterspørselen etter aluminium vil synke. Endringen vil også redusere luftforurensningen og utvinningen av fossilt brensel.

Tydelige helsefordeler

– Målene for reduksjon av klimaendringer som følge av en slik energiproduksjon er oppnåelige, med en liten økning i etterspørselen etter for eksempel jern og sement, og vil redusere de nåværende utslippene av luftforurensende stoffer, sier Gibon.

Ifølge Hertwich er helsefordelene for mennesker tydelige.

– Å jobbe mot bedre miljøvilkår vil begrense påvirkningen på menneskers helse fra luftforurensende stoffer, mens å fortsette som vi gjør nå vil øke den, sier han.

Forskerteamet besto av forskere fra NTNU; University of California i Santa Barbara; National Renewable Energy Laboratory i Golden, Colorado; Utrecht University i Nederland; University of Concepion i Chile; og Tsinghua University i Kina.

Artikkelen:
Integrated life cycle assessment of electricity supply scenarios confirms global environmental benefit of low-carbon technologies. Hertwich m.fl., Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States, 6. oktober 2014.