Hvad er alternativ energi?

Alternativ energi er en betegnelse, der både handler om at begrænse energiforbruget, ændre energisystemerne og skifte fra forbrug af kul, olie og gas til fornyelige energikilder eller energikilder, der ikke medfører udledning af drivhusgasser.

Derved kan man både begrænse den menneskeskabte globale opvarmning, formindske afhængigheden af importeret energi i de lande, der ikke er selvforsynende med olie, gas og kul og undgå den luftforurening, der følger af at forbrænde disse såkaldt fossile brændsler.

Luftforurening er især et problem i den tredje verdens voksende storbyer. Afhængigheden af importeret olie og gas er et voksende problem i hele verdensøkonomien, fordi stigende efterspørgsel i forhold til produktionen presser priserne op og giver muligheder for politisk pression.

Kan verdens energibehov dækkes uden at skade klimaet?

Det nuværende energiforbrug er hovedårsagen til den globale opvarmning. Et flertal af verdens lande - herunder samtlige økonomiske stormagter - er enige om, at den globale opvarmning bør begrænses til højst to grader i forhold til middeltemperaturen før den industrielle revolution. Dette mål kan kun nås, hvis CO₂-udledningerne falder kraftigt. (Se også Faktalink-artikler om Drivhusgasser og Klimaforandringer)

Samtidig er der et stigende behov for energi til at skabe materiel og menneskelig udvikling, bekæmpe fattigdom og tilfredsstille mangfoldige behov i en verden med voksende befolkning. Energiforbruget er stigende på næsten alle områder: produktion, byggeri, transport, byudvikling, elektrificering og voksende forbrug i det hele taget. Energiforbruget pr. indbygger er størst i de rige lande, men det stiger mest i de store udviklingslande, hvor flertallet af verdens befolkning lever. Hvert år tager Kina, hvad der svarer til 100 nye kraftværker i brug. De fleste af dem er kulfyrede, og udledningerne herfra bidrager derfor både til luftforurening og global opvarmning. 

Hvilke tekniske ændringer kræver overgangen til alternativ energi?

Teknisk består overgangen til alternativ energi af fire forandringer:

• at bekæmpe energispild
• at begrænse behovet for energi
• at anvende energien mere effektivt
• at skifte til alternative energikilder

Det er en fordel at gennemføre disse forandringer samtidig. Man får mest ud af den energi, man har til rådighed, hvis man bruger energien effektivt. Ofte kan det bedre betale sig at investere penge i energibesparelser end at investere i større energiforsyning. Jo dyrere de alternative energikilder er, jo bedre kan det betale sig at nøjes med så lavt et energiforbrug som muligt.

Af hensyn til økonomien kan man begynde med at ’plukke de lavest hængende frugter’, dvs. gennemføre de mest rentable energibesparelser og satse på de billigste alternative energikilder. 

Hvad skal der til for, at omstillingen kan realiseres?

Det er en krævende opgave at udbrede alternativerne på de år, der er til rådighed, før klimaforandringerne overskrider den faregrænse på to graders global opvarmning, som et flertal af verdens lande er enige om. Der kræves oplysning, uddannelse og forskning, forandring af adfærd, værdier og livsstil, politisk beslutsomhed, nye regler, standarder og støtteordninger, store investeringer, internationalt samarbejde og stærk vilje. Mange taler om en ’grøn revolution’. 

Hvad er energi?

Egentlig kan man hverken fremstille eller forbruge energi. Energiens sum er konstant. Men man kan samle og koncentrere energi. Og man kan omforme energi, så den bliver nyttig til bestemte formål.

Hvis man brænder kul, dannes der CO₂ og varme. Varmen kan hæve temperaturen og trykket i en kedel. Ud af et hul i kedlen kan man få en dampstråle. Med dampen kan man drive en turbine. Når turbinen drejer, kan den drive en generator. Så har man et elektricitetsværk. Varme omformes til tryk, tryk til bevægelse og bevægelse til strøm i ledninger, der bevæger sig gennem et magnetfelt. 

Hvor kommer energien fra?

Energien kommer fra Solen. Stenkul stammer nemlig fra planter, der groede for millioner af år siden. Planter bruger energien i sollys til at fremstille sukkerstoffer (kulhydrater) af CO₂ og vand. Energi fra solen bliver derved lagret i planter (og i al biomasse, som stammer fra planter) i form af kulstof, bundet til ilt og brint.

En del af fortidens planterester blev aflejret og begravet i Jordens undergrund. I tidens løb blev de omdannet til stenkul, som kan graves op, deraf betegnelsen fossilt brændsel (af latin fossilis, gravet op). Olie og naturgas er også fossile brændsler. De består af kulbrinter, som er dannet ud fra alger, der groede i en fjern fortid.

Også nutidens planter henter energi fra Solen og optager CO₂. Desuden bliver Jorden hver dag opvarmet af Solen. Luften sættes i bevægelse, og vindene skaber bølger. Vand fordamper og stiger til vejrs, hvor det føres med vinden, afkøles og falder ned som regn eller sne. Noget af sneen bliver til is. Regnvand og smeltevand samler sig til søer og vandløb.

Alle disse former for energi kan mennesker gøre brug af. Sollys, solvarme, biomasse, vandkraft, vindkraft og bølgekraft kan bruges som energikilder. Andre mulige energikilder er tidevand, varme fra Jordens indre og energi, der er bundet i selve Jordens masse (atomkraft og fusionsenergi). 

Hvor bliver energien af?

Energien kan omformes på talrige måder. På olieraffinaderier bliver råolie til brændstoffer, der egner sig til hvert sit formål: kedler og oliefyr, maskiner, biler og fly. Elektricitet kan bruges til endnu flere formål. Den omformes igen og igen i elektronik og computere. Den driver store og små elmotorer, som skaber bevægelsesenergi til næsten ethvert formål. Pumper, ventilatorer og kompressorer kan levere tryk, køling og opvarmning.

Men der er en hage ved det: Ved hver omformning mister man noget energi. Det er en naturlov, at energi med høj intensitet forfalder til energi med lavere intensitet og ender til sidst som spredt varme. Høj spænding bliver til lav spænding, fjernsynet afgiver varme, varmt vand bliver lunkent. Vi kan forsinke det med en termokande. Men vi kan ikke få vandet varmt igen uden at tilføre ny energi. 

Hvorfor er forbruget af fossile brændsler steget?

Menneskehedens energihistorie begynder med ilden. Helt frem til den industrielle revolution i 1700-tallet blev de fleste opgaver klaret med muskelkraft og brænde, foder til trækdyr, vind i sejl samt vandmøller, vindmøller og olie til lamper.

Efter middelalderen i Europa blev der mangel på brænde til de voksende byer og den begyndende industri. Vandmøller løste en del af problemet, men træhugst og skovrydning lagde hele landsdele øde, f.eks. på Bornholm og i Nordjylland i 1600-1700-tallet.

Dampmaskinens opfindelse i 1769 satte gang i hjulene, og man begyndte at bruge kul i stor stil. Forbruget af kul i fabrikker, lokomotiver, skibe, gasværker og byggeri voksede hastigt op gennem 1800-tallet, hvor industrialiseringen bredte sig i Europa og Nordamerika.

I 1900-tallet steg forbruget af olie på grund af massefremstilling af biler med motorer, der bruger benzin eller diesel som brændstof. Olien, som også blev kaldt ’det sorte guld’, var en praktisk og billig energikilde, anvendelig til mange formål. Samtidig blev der brugt mere og mere kul til opvarmning, elværker, gasværker og industri, nu i alle verdensdele.

Fra Anden Verdenskrig og frem voksede forbruget af olie og kul endnu stærkere, og naturgas blev for alvor taget i brug som energikilde.

Hvor kan man spare energi?

Megen energi går til spilde uden at gøre nytte. For eksempel i lamper, der lyser, når ingen er til stede og apparater, der står tændt, når ingen bruger dem. Eller motorer, der er dårligt vedligeholdt. Eller bål på gulvet i en fattig hytte, hvor familien kunne nøjes med mindre brænde, hvis den havde en lille ovn.

I rige lande med højt forbrug er der store muligheder for at spare energi ved at ændre adfærd og regler. Mange energibesparelser betaler sig tilmed økonomisk, og en del af dem giver bedre livskvalitet. Det er billigt og sundt at cykle til arbejde. Det er sundt at spise groft og grønt i stedet for kød og fedt, og det giver energibesparelser, fordi der bruges meget mere energi til at producere kød end grøntsager og korn. Det er gratis at slukke lyset og skrue ned for varmen og at vaske sit tøj ved lave temperaturer. Hvis man køber energisparepærer eller lysdioder, energi-effektive køleskabe, fjernsyn og computere, kan man spare penge i det lange løb. Endnu mere kan man spare ved at isolere husene godt og køre fornuftigt i effektive biler. Kommuner kan spare energi til belysning, bygninger og kommunale værker. Mange virksomheder er i gang med energispareprogrammer, som betaler sig.

Andre energibesparelser kræver, at man træffer sine valg: Hvor meget vil man købe, hvor meget smider man væk? Hvor tit vil man rejse med fly? Skal man have hundrede lyskæder tændt til jul? Er al den farvestrålende emballage nødvendig? Behøver indkøbscenteret at bruge så meget energi til lækker belysning og opvarmning og kølediske? Kan man bruge andre materialer i stedet for de mest energikrævende, som f. eks. aluminium, stål og cement? (Se også Faktalink-artiklen om Drivhusgasser). 

Hvor kan man udnytte energien bedre?

Endnu mere energi kan undværes ved en samlet indsats i verdens virksomheder og lande. Teknisk set kan man skære ned på energiforbruget ved at udnytte små energiforskelle i stedet for store (f.eks. fjernvarmevand med lavere temperatur), bevare energi, nyttiggøre overskydende energi, undgå omformninger af energi og anvende de mest effektive teknologier. Der findes mange alternativer, men deres udvikling og udbredelse har været hæmmet, så længe forsyningen med fossil energi var billig og rigelig, for så havde producenter og forbrugere af energi ingen økonomiske tilskyndelser til at ændre på tingenes tilstand - og bevidstheden om de problemer, der følger med det store forbrug af fossile brændsler var heller ikke særlig veludviklet. Men tingene har ændret sig, og mange forventer en rivende udvikling af alternativ energiteknologi i de kommende år, med stigende effektivitet og faldende priser.

Mulighederne er særligt store i boliger og andre bygninger. Nye bygninger kan konstrueres, så de næsten ikke behøver energi udefra. Ældre bygninger kan renoveres, så energibehovet falder til en lille brøkdel af det nuværende. Men det kræver, at man tænker energiforbruget ind som en væsentlig faktor, når man bygger nyt og bygger om. Myndighederne støtter især denne udvikling i Østrig, Tyskland og Japan, både med økonomiske tilskud og skærpede krav til bygningers energiforbrug.

Transport bruger megen energi, især i byområder. Konkurrencen om energi-effektive biler er gået hårdt ud over de store amerikanske bilfabrikker, Chrysler, Ford og General Motors. Hvis man samler byudviklingen i stedet for at sprede den og sørger for god adgang til fælles transportmidler af høj kvalitet og gode forhold for cyklister, vil flere mennesker vælge at køre mindre i bil. Det viser erfaringer fra Østrig og Holland, men også fra Odense og København. Derved kan man spare endnu mere energi og desuden sundhedsudgifter og udgifter til at bygge og vedligeholde motorveje. I Japan kører hurtigtoget Shinkansen de 550 kilometer mellem Tokyo og Osaka på 2½ time. Der er 3-12 minutter mellem hvert tog, og togene transporterer så mange mennesker, at det svarer til en motorvej med 16 spor i hver retning, hvis de alle kørte i hver sin bil. Tilsvarende løsninger i andre lande ville betyde færre biler på vejene - og dermed mindre afbrænding af fossile brændsler.

Selv om mange virksomheder er begyndt at fokusere på energiforbruget og forsøge at reducere det, bruger industrien stadigvæk meget energi. De mest energitunge og forurenende processer bliver ofte flyttet til Kina og andre vækstlande, men det flytter jo kun energiforbruget og forureningen, det reducerer ikke den globale udledning af CO₂ eller det globale energiforbrug.

Store energitab finder sted i energiforsyningen. De fleste af verdens kraftværker udnytter mindre end en tredjedel af energien i de brændsler, man bruger. På Avedøreværket i København kan man, ifølge DONG Energy, som ejer værket, nå op på 44 procent i selve elektricitetsproduktionen i kraft af tekniske forbedringer af forbrændingsprocessen mv. Når udnyttelsen af rest-varmen til fjernvarme regnes med, kan man nå helt op på 94 procent i alt.

Hvad gør man, når vinden ikke blæser?

Vindmøler i Ebeltoft Færgehavn.
Foto: Jesper Nørgaard Sørensen/Polfoto

Når man sænker forbruget ved at spare på energien og bruger den effektivt, kan man dække det resterende behov for forsyning med energi ved hjælp af fornyelige energikilder. Men ingen af disse alternative kilder kan stå alene. Det samlede energisystem skal ændres, så man får størst nytte af dem.

Den danske vindmølleindustri har vist, at en alternativ energikilde kan udvikles og blive konkurrencedygtig, hvis den får støtte i begyndelsen. Men vinden blæser ikke altid, når der er mest behov for elektricitet. Dette problem kan løses ved at supplere vindkraft med andre energikilder og ved at flytte noget af elforbruget til tidspunkter, hvor der er overskud af strøm. For eksempel kan man programmere vaskemaskiner og opvaskemaskiner, varmepumper, køleanlæg og forskellige processer i industrien til at køre mest på de tidspunkter, hvor elektriciteten er rigelig og billig. Endnu flere vindmøller kan indpasses i energisystemet, hvis man bruger overskydende strøm til at oplade batterier til elbiler om natten. 

Hvad egner vandkraft og biomasse sig bedst til?

Vandkraft er en ren og stabil energikilde. Det er oplagt at benytte de eksisterende vandkraftværker som supplement til vindkraft. Mulighederne for at bygge flere store vandkraftværker uden at komme i konflikt med naturhensyn og lokalsamfund er dog begrænsede. Det har man både set i Nordnorge, hvor der var konflikt mellem samernes kultur og byggeriet af en ny stor dæmning med kunstig sø, og i Kina, hvor mange mennesker blev tvangsforflyttet ved byggeriet af et stort vandkraftværk på Yangtse-floden ved ’de tre slugter’.

Biomasse - alt organisk materiale - kan også bruges som en fleksibel energikilde. Brænde, træflis og træpiller anvendes i stort og småt, fra el- og varmeværker til parcelhuse. De er CO₂-neutrale energikilder, så længe man sørger for, at nye træer vokser op. Man kan også bruge planterester fra landbruget som energikilde eller dyrke afgrøder, der er beregnet til brændsel, f.eks. pil og elefantgræs.

Som alternativ til benzin og diesel kan man bruge sprit (ethanol) eller planteolie. Hvis man laver sprit af korn og majs, har det dog vist sig at gå ud over verdens fødevareforsyning. Og hvis man rydder regnskov for at dyrke oliepalmer, bliver den samlede CO₂-udledning større i stedet for mindre. Derimod kan man med fordel lave sprit af planterester, der bliver til overs når man producerer foder, korn og grøntsager.

Biogas kan erstatte naturgas og bruges både til biler, boliger, industri og kraftvarmeværker. Det kan laves af gylle, planterester og organisk affald. Det kan også udvindes fra lossepladser. 

Er solenergi og brændselsceller fremtiden?

Solenergi kan udnyttes til opvarmning ved hjælp af solfangere. Det er en enkel og velprøvet teknologi, som nu er ved at få stor udbredelse i Kina.

Solceller laver sollys til strøm. Det er en ren og sikker energikilde med mange anvendelsesmuligheder. Solceller er dyre, men teknologien er i hastig udvikling, og priserne falder. Det største tekniske problem er, at man ikke kan gemme strøm fra de lyse timer, til det bliver mørkt. Den mest almindelige løsning i dag er at oplade et batteri. Måske vil man i fremtiden snarere lave brint til brændselsceller af den overskydende strøm fra solceller, vindmøller og andre alternative energikilder.

Brændselsceller er en lovende teknologi. Hvis man tilfører brint og ilt til en brændselscelle, får man elektricitet og rent vand ud. I princippet kan man også gøre det modsatte: tilføre strøm og vand og få brint og ilt ud. Hvis teknologien videreudvikles, og prisen falder, har man en helt ren og meget fleksibel energiforsyning, f.eks. til biler og andre transportmidler. Der er ingen CO₂-udledning, hvis brinten fremstilles af vand ved hjælp af strøm fra solceller eller vindmøller. Det store tekniske problem er at lagre brinten. I dag opbevarer man brint i tryktanke. Det kræver megen energi at fremstille og sammenpresse brinten, og der er risiko for eksplosion. Hvis det lykkes at finde en metode til at lagre brint uden højtryk, f.eks. i nanorør, kan denne teknologi få et hurtigt gennembrud.

Geotermisk energi er varme fra Jordens indre. I Island, hvor der er mange varme kilder, anvendes den i stor stil. Men der findes varme i undergrunden mange andre steder. For eksempel er et forsøgsanlæg i drift på Vestamager, hvor man pumper varmt vand op fra 2,6 kilometers dybde og overfører varmen til fjernvarmevand.

Bølge- tidevandsenergi er under udvikling. Endnu er det dog svært at afgøre, hvornår disse energikilder kan blive kommercielt konkurrencedygtige. 

Hvordan passer atomkraft og CO2-lagring til et alternativt energisystem?

Atomkraft er også et alternativ til fossile brændsler. Energikilden er uran, der udvindes af malm og bearbejdes til brændselsstave. Når urankernerne spaltes i en reaktor, frigives der energi ved meget høj temperatur. Det er svært og dyrt at lukke ned for produktionen på et atomkraftværk og starte den igen. Teknologien egner sig derfor bedst til at producere en fast mængde elektricitet i døgndrift. Denne egenskab er vanskelig at kombinere med en strategi, der tilstræber lavt og variabelt forbrug og anvendelse af varierende energikilder.

Atomkraft er en langsigtet investering med store anlægsomkostninger, og der er modstand imod den i mange lande på grund af risikoen for radioaktive udslip, hvis der sker en ulykke, risikoen for spredning af atomvåben-teknologi og risikoen for at man ikke kan finde en helt sikker metode til at opbevare det radioaktive affald. Det tager mindst 5-7 år at bygge et atomkraftværk, og man regner med levetider mellem 25 og 60 år. De seneste erfaringer fra Finland tyder på, at prisen for moderne atomkraftværker er høj, både i forhold til traditionelle elværker og alternativer som vind og biomasse.

En anden teknologi i stor skala er opsamling af CO₂ og lagring af det i undergrunden. Teknologien kræver, at man bruger ekstra energi på at adskille CO₂ fra røg og vanddamp, presse den sammen til væske og pumpe den ned i undergrunden på et sted, hvor man er overbevist om, at den kan lagres uden risiko for at den siver tilbage til atmosfæren. Mange energiselskaber er i gang med at udvikle denne teknologi, herunder danske DONG Energy og svenske Vattenfall, som optimistisk forventer, at de første kommercielt rentable anlæg kan tages i brug i år 2020.

Hvad er fremtidsperspektiverne for alternativ energi?

De energivalg, der træffes i dag, har stor betydning for fremtiden, både på grund af klimaforandringerne og fordi energiinvesteringer har lang levetid. Man skrotter ikke lige et elværk, et højhus eller en motorvej, fordi man fortryder, at man ikke valgte en alternativ energiløsning.

Vaner og økonomi er de største forhindringer for at vælge alternativ lav-energi. Mange mener dog, at omkostningerne er små i forhold til fordelene. Alternativ energi kræver store investeringer i begyndelsen, men giver til gengæld besparelser og større sikkerhed og tryghed og bedre miljø på længere sigt, siger de.

Danmark, som længe har investeret penge i at udvikle alternativ energi, står til at vinde på en global omstilling. I 2008 voksede eksporten af energiteknologi fire gange så stærkt som eksporten af andre danske varer, og vejer nu dobbelt så meget i den samlede eksport, som den gjorde for ti år siden. 

I udviklingslande med stort energibehov er det svært at finde penge til ekstra investeringer i alternativ energi, selv om der ofte er store muligheder for energi-effektivisering. Derfor tales der meget om behovet for, at de rige lande, der har hovedansvaret for udledningen af CO₂ indtil nu, støtter overførelse af alternativ teknologi til udviklingslandene.