Prof Peter M Haugan, Geofysisk institutt Peter.Haugan@uib.no

Transkript

1 Ny fornybar energi Del 1 Energikilder og bruk Del 1 09:15-10:00 Energikilder og bruk Del 2 10:15-11:00 Sol Del 3 11:15-12:00 Marin fornybar Prof Peter M Haugan, Geofysisk institutt Peter.Haugan@uib.no

2 fra Oslo til Stavanger, fra Oslo til Bergen og fra Oslo til Trondheim. I tillegg en fergefri ny E39 fra Stavanger til Trondheim og hurtigtog fra Oslo til Bergen. Bjørn Kjos har i løpet av ti år skapt et flyselskap Mini-seminar om ny fornybar energi som er i ferd med å bli verdens største billigflyselskap, så da må vel staten klare å bygge et par veier. Oljefondet er i dag på svimlende 7400 milliarder kroner. Disse prosjektene vil skape titusener av arbeidsplasser. Hakkene står klare, det Geofysisk institutt: er bare å ta fatt. EN TING SOM har skjedd i vårt nyrike land, er at politikerne med åpne øyne lar kommunale eiendommer som skoler forfalle eller stå tomme. I stedet for at kommunene gjeninnfører vaktmestre med ansvar for å holde eiendommene ved like, så lar de dem forfalle. Og hva har skjedd med alle svømmehallene rundt om som står uten en dråpe vann? Løsningen er at kommunene forpliktes til å ta vare på sine eiendommer, og til det trengs det arbeidskraft. Carl I. Hagen gråt tidligere krokodilletårer over hvor ille det står til i gamlehjemmene. Men med Frp i regjering blir bare mangelen på folk bare verre. Det trengs titusener av nye folk her. Det største forbundet i LO, Fagforbundet, med ca medlemmer sa for litt siden at de vil ta opp kampen for 6 timers dag. Det har tidligere vært forsøkt flere steder i landet med gode resultater, i Sverige utprøves det nå. Arbeidstiden er ikke blitt forkortet siden 1986, for 30 år siden. Dette er et riktig og viktig krav. Fraværet vil reduseres, folk vil kunne jobbe de da 1500 pasienter, tjener de Oseanografi, meteorologi, lengre, det er gunstig klimadynamikk, for familien og det kroner biogeokjemi uten å gjøre noe som helst. Jeg vil skape ny arbeidsplasser. er ikke misunnelig på noen, men er ikke Energi som tverrgående tema for alle forskningsgruppene dette sløseri? PÅ SIKT ER NATURLIGVIS det viktigste å skape Involvert i vannkraft, ny sol, virksomhet. hav-vind I TV-serien (forskningssenter «Okkupert» PENGENE FLOMMER. NORCOWE Nylig rapporterte siden 2009), er utgangspunktet at thorium overtar Riksrevisjonen at 100 milliarder i pensjoner bølger, tidevann, variable som energikilde fornybare etter olje. Hvorfor kilder ikke til el-systemet ikke regnskapsføres! Ledere i intensivere forskningen her. I det hele statsselskaper håver inn høye lønninger. Koordinerer energi-master som samarbeid mellom UiBMatNat og HiB siden 2012 Fornybare muligheter tatt bruke penger på forskning og gjøre det lettere for gründere. Vi har lagt oss til offentlige forordninger som er sjenerøse og helt unødvendige. Noen eksempler: Hva skal det være godt for at staten skal subsidiere folk som kjøper dyre leiligheter, dyre biler og båter ved at man får trukket rentene fra skatten? Milliardene ruller. Hadde det ikke holdt at vi fikk trukket renter fra en alminnelig leilighet eller hus. Og hvorfor skal folk med god lønn og god råd ha barnetrygd? Det er latterlig. Og et siste eksempel: Fastlegene får 427 kroner for hver pasient de har på et pasientkort. Har Anita Krohn Traaseth i Innovasjon Norge tjener én million mer enn statsminister En får i dagens samfunn inntrykk av at de som har privilegier synes det er en menneskerett å være grisk. Erna Solberg. Samtidig betaler mange milliardærer og store internasjonale selskaper som Google og Coca-Cola omtrent ikke skatt. Norge kan fint finansiere vei- og jernbane bare ved å redusere lønnssløsing og la de rike betale skatt Alt dette er griskhet. En får i dagens samfunn inntrykk av at de som har privilegier synes det er en menneskerett å være grisk. Samfunnet må gå over fra å støtte privat grådighet til å satse med det felles beste. Kanskje det er det vi kan lære nå? Og det er såre lett å få det til. En trenger bare et kommunestyrevedtak om at rådmann går ned i lønn, og det kreves bare et stortingsvedtak for å redusere fastlegenes basistilskudd. ENERGI DAG RUNE OLSEN Rektor, UiB PETER M. HAUGAN Professor ved Geofysisk institutt, UiB BT-KOMMENTATOR Mikal Hem skriver i BT 13. januar om fornybare dilemmaer, og hevder blant annet om Universitetet i Bergen at «behovet for å fremstå som fornybar har ført til forsøk på å grønnvaske deler av universitetet virksomhet». Han sikter blant annet til den såkalte Akademiaavtalen mellom UiB og Statoil. Hem løfter også frem universitetenes utfordring med å utvikle treffsikre utdanningstilbud i en tid med omstilling i energisektoren. UiB tar vårt samfunnsansvar for å bidra aktivt til energiomstillingen svært alvorlig, og løfter klima og energio mstilling som en av tre prioriterte satsingsområder i vår nye langtidsstrategi. Når det gjelder akademiaavtalen, resulterte den nylig i en utlysning på åtte millioner Statoilkroner som skal fordeles på tverrfaglige prosjekter innen energiomstilling. SOL, VIND og vann gir i dag de største bidragene til global fornybar energiforsyning. UiB er med på denne utviklingen. Vi har også et aktivt fagmiljø ved UiB som leder spennende forskning på jordvarme (geotermi). Vi forsker også på bio-energi, bølger og tidevann og bredere energisystemforskning. I Bergen kan og vil UiB være et laboratorium for nye energispørsmål. Vi inviterer interne og eksterne samarbeidspartnere til å være med på forskning og utdanningstilbud, gjerne også etterutdanning. Mikael Hem har et poeng når han skriver om dilemmaet som oppstår når UiB skal utvikle fremtidsrettede utdanninger. Med rikelig vannkraft og stor virksomhet innen olje og gass, har Norge hittil i liten grad måttet omstille seg. Det finnes derfor få arbeidsplasser innen sol og vindenergi i Norge. Vi tror likevel at etterspørselen etter kandidater med energirelatert utdanning vil øke i volum. Den nye kompetansen som vil behøves er ikke bare spisskompetanse på hard teknologi, men også kompetanse på samspill mellom teknologi, miljø og mennesker. VI HAR I SAMARBEID med Høgskolen i Bergen utviklet en ny mastergrad i energi. Den har 20 studieplasser pr. år, fordelt på studieretningene energiteknologi og fornybar energi. Dette er en begynnelse som kan skaleres opp ved økt etterspørsel. Vi bygger også opp forskningsinnsatsen på koblingen mellom naturressurser og markeder i samarbeid med NHH, og utreder nye utdanningstilbud. Vi tror at både store energiselskaper, mindre leverandører og myndigheter vil få bruk for ny og annerledes kunnskap i fremtiden. Den skal vi levere. BT

3 Master i energi To studieretninger: Energiteknologi og fornybar energi To års studium, start hvert år i august, søknadsfrist 15. april Opptakskrav: bachelor i matemaakk, naturfag eller ingeniør pluss spesielle krav Al matemaakk og termodynamikk. Mulige tema for mastergrad (søknad og opptak 2015): Energiteknologi Termiske maskiner ElkraN Solceller System for rørsle-energi BaQerier Sikkerhet i energiproduksjon Energimaterialer Fornybar energi Vindenergi Havenergi Geotermisk energi Global energi og klima-utvikling Miljøkonsekvenser av fornybar energi Nedbør, snøsmelang og vannkran Solenergi Energi-analyse og opamering Bioenergi

4 Energi er nøkkelen til CO 2 - og klima-utfordringen (Mackay, 2009)

5 Viktig for klima at utslipp blir nær null i Men i praksis for energi: Energisikkerhet Lokal forurensing Forbruker-oppførsel Kostnader Finansieringsmuligheter Andre politikkområder minst like viktig som klimapolitikk. (Figure from Lars Boelen. Assumptions : after 2012 decline of CO 2 emissions of 0,5% per year, and 1/12 of CO 2 budget available for all our children s children)

6 disse sektorene går til oppvarming av rom og vann, og nedgangen skyldes at 2014 var et varmt år. Vi ser også at energibruken til transportformål ble redusert i 2014 sammenlignet med Energibruk 2013 (Figur 2). Bensinforbruket i Norge falt med 5 prosent, noe som blant annet henger sammen med at andelen dieselbiler, el-biler og hybrider har økt. TWh Energi brukt som råstoff Husholdninger, tjenesteyting m.v. Industri Transport Figur 2: Energibruk per sektor. Kilde: SSB [2].

7 Forskjellige typer energi og energibruk Primær energi Energi til oppvarming og avkjøling Energi til transport Energi i form av elektrisitet Nyttbar energi til formålet/energitjenesten Merk at gitt energi- behov kan reduseres hvis samme energi-tjeneste kan leveres med mindre primærenergi.

8 Utvikling i kilder til primærenergi Chapter 1 Energy Primer EJ New renewables Nuclear Hydropower Gas Oil Coal Biomass Microchip Nuclear energy WWW Internet Steam engine Electric motor Gasoline engine Vacuum tube Commercial aviation Television Figure 1.9 History of world primary energy use, by Source (in EJ). Source: updated from Nakicenovic et al., 1998 and Grubler, 2008.

9 Utvikling i kilder til primærenergi Figure 1.9 History of world primary energy use, by Source (in EJ). Source: updated from Nakicenovic et al., 1998 and Grubler, Percent of PE (GEA standard) Biomass Coal Oil Gas Hydro Nuclear New Renewables

10 of the energy sector and energy end use and services. The energy sector includes energy ustive and the links shown between stages are not fixed ; for example, natural gas can eration. Cirka Source: 1/3 adapted av primærenergien from Nakicenovic et al., blir 1996b til. energitjenester Energy Examples 144 EJ Primary Conversion 496 EJ Crude oil Refinery Coal Power Plant Secondary 352 EJ Gasoline Electricity 22 EJ Distribution Truck Grid 161 EJ Final End use 330 EJ Gasoline Car Electricity Light Bulb 169 EJ Useful Services 169 EJ Kinetic Passenger-km Radiant Light 496 EJ Waste and rejected energy

11 Ekstrem sløsing: 1-3 % av energi i kull blir nyttig lys Chapter 1 Energy Primer Coal (Primary energy) Electricity (Secondary energy) Electricity (Final energy) Light radiation (Useful energy) Illumination (Energy services) Power generation Distribution Lightbulb Idle Transmission Wiring Lampshade Figure 1.13 Illustrative example of the compound First-Law efficiency of an entire energy chain to provide the energy service of illumination. Index: primary energy entering system = 100%.

12 Kilder til global energibruk

13 Kilder til global elektrisitetsbruk

14 solar radiation TW gravitation of Sun and Moon 5 TW Atmosphere TW heating by absorption 1000 TW atmospheric circulation biotic productivity 63 TW generation of waves 27 TW salination of seawater 1 TW tidal mixing wind-driven circulation wave power tidal power Interior Earth current power < 1 TW 13 TW thermohaline circulation desalination continental runoff OTEC osmotic power hydro power geothermal plate tectonics 152 TW biotic productivity wind power solar power electric energy bio fuels continental uplift mantle convection < 50 TW earthquakes 17 TW radioactive decay Seminar Series autumn semester 2011 cooling Geophysical Institute, and secular University of Bergen, P.M. Haugan < 50 TW SPHERIC 63 TW atmospheric electricity water cycle Land Ocean 3 TW Renewable Energies < 1 TW 560 TW

15 Former av fornybar energi Sol er opprinnelsen til all fornybar energi unntatt jordvarme og tidevann. Vind og vannkraft er andre trinn i energi-hierarkiet siden de er drevet av jordoverflatens varmebudsjett. Bølger er tredje trinn siden bølger skapes av vind. Biomasse, havtemperaturgradient (Ocean Thermal Energy Conversion), saltgradient (osmose) og havstrøm/tidevann, er andre former for fornybar energi. Geotermi (jordvarme) er i prinsippet ikke fullt fornybart, men ressursen er så stor at den betraktes som evigvarende. (k = 10 3, M = 10 6, G = 10 9, T = 10 12, P = 10 15, E = )

16 Solenergi = ganger verdens forbruk

17 Teknisk potensiale for fornybar energi er langt over bruk (IPCC SRREN, 2011)

18 Vind og sol tilsammen større kapasitet enn kjernekraft

19 Nye fornybare kilders andel av ny energiforsyning øker raskt Non-hydro renewable power generabon change as a % of global power generabon change (net) "Non-hydro renewable power as a % of global power generabon Andel ny Andel total GEA, 2012.

20 Swansons-law.png (PNG-bilde, piksler) Prisen på solceller faller med 20% for hver dobling

21 eduction Results in Increased Deployment in Wind, Solar, LED Bulbs and EV Batteries 1 Ruth and Kroposki, NREL hqp://dx.doi.org/ /j.tej

22 Utvikling av vindkraft

23 Ny elektrisk kraft. EU 2009 & 2011 ** Source: EWEA

24 Global Energy Assessment Toward a Sustainable Future Key Findings Summary for Policymakers Technical Summary Ca. 300 forfattere og 200 vitenskapelige reviewere fra hele verden har brukt 6 år på å produsere en rapport på nesten 2000 sider. Arbeidet er utført på lignende måte som FNs klimapanel (IPCC). Hovedtema: Undersøke hva som skal til for å oppnå politisk vedtatte mål for: Klima (2-gradersmålet) Helse (luftkvalitet inne og ute) Tilgang til elektrisitet for alle Energisikkerhet (mindre avhengighet av import)

25 effective. The GEA explored 60 possible transformation pathways and found that 41 of them satisfy all the GEA goals simultaneously for the same level of economic development and demographic changes, including three groups of illustrative pathways that represent alternative evolutions of the energy system toward sustainable futures. 3 The pathways imply radically changed ways in which humanity uses energy, ranging from much more energy-efficient houses, mobility, products, and industrial processes to a different mix of energy supply with a much larger proportion of renewable energy and fossil advanced fossil fuel technologies (see Figure SPM-3 ). Noen fremtidsscenarier for total energi innenfor 2C EJ Other renewables Hydro Nuclear Gas Oil Coal Biomass GEA - Efficiency GEA Mix GEA - Supply GEA - Eff iciency GEA Mix GEA - Supply Figure SPM-3. Development of primary energy to 2008 and in the three illustrative GEA pathways for the years 2030 and Source: based on Figures TS-24 and 17.13, Chapter 17. For further details of the GEA pathways see the interactive web-based GEA scenario database hosted by IIASA:

26 Noen konklusjoner fra GEA Det er mulig samtidig å nå 2-graders klimamålet, målsetninger om tilgang til elektrisitet for alle innen 2030, forsvarlig inne- og ute-miljø i henhold til WHOstandarder, og økt energi-sikkerhet (redusert avhengighet av import av energi-bærere, særlig olje). For å få dette til kan det bli behov for omkring en dobling av dagens investeringsnivå i energi-sektoren på ca. 2% av brutto nasjonalprodukt (BNP), men innsatsen vil være nede igjen under 2% av BNP i 2050.

27 Noen flere konklusjoner fra GEA Det blir betydelig rimeligere å oppnå målene om bedret helse, tilgang til elektrisitet og energisikkerhet dersom energi-forsyningen avkarboniseres i tråd med klima-målsetningen. Energi-effektivisering og vekt på utvikling av teknologi for energi-tjenester har stort potensiale for å redusere behovet for primær-energi. Det klart formålstjenlig å rette mest innsats både innen FoU og markedstiltak mot etterspørsel-siden heller enn forsyningssiden. I scenarier med vekt på energi-effektivisering er det fullt mulig å klare seg uten både kjernekraft og CO 2 - fangst og lagring i 2050.

28 agai, Shonali Pachauri, Keywan Riahi (2011) (Og nå kan det gjøres med solceller f.eks. Sunbell) Summaries Summary for Policym Dekning med elkraft til befolkningen i noen land 100 USA Mexico Mauritius China Brazil Thailand India UK Egypt South Africa Percentage population with electricity access Figure SPM-9. Historical experience with household electrification in select countries. Source: Chapter 19.

29 THE SOLUTIONS PROJECT: CALIFORNIA Transition to 100% wind, water, and solar (WWS) for all purposes (electricity, transportation, heating/cooling, industry) Vind, vann og sol Residential rooftop PV 10% Solar PV plants 15% CSP plants 15% Onshore wind 25% Offshore wind 10% % Commercial/govt rooftop PV 15% 204,800 Wave devices 0.5% Geothermal 5% Hydroelectric 4% Tidal turbines 0.5% 544,300 Bedre enn GEA - RealisBske planer for stater i USA (Jacobson, Stanford): - 100% fornybart i 2050 uten tap av velstand - typisk 50 % redusert bruk av primærenergi på grunn av avkarbonisering og elektrifisering - Ingen kostnadsøkning - Unngår økt energibehov Bl avkjøling - Reduserer helsekostnader knyqet Bl klimaendringer

30 Europa - sol, vind og vann? Norsk vannkraft er totalt 25 GW, 125 TWh/år og utgjør 50% av europeisk lagringskapasitet innen vannkraft. Slide 30 / 5-Feb-16

31 Utvikling i Europa mot % fornybar FIGURE 4: Within this context, EDF R&D constructed a detai System operators, national and EU level politics, regulations, taxation

32 For renewable technologies (specifically, solar PV and onshore wind), the change relative EGC 2010 is in the opposite direction. This can be seen most clearly in the LCOE values for sol IEA har gode Alstandsdata fra land og energiselskap PV, where, despite a larger number of data points in EGC 2015, 8 there are both a smaller range LCOE values and a very significant decline in costs. Onshore wind LCOEs are also noticeably lower EGC 2015, though the difference is much less pronounced. 9 IEA rapport (2015) basert på data for 181 anlegg i 22 land: Figure ES.4: EGC 2010 and EGC 2015 LCOE ranges for solar and wind technologies (at 10% discount rate) Median LCOE (USD/MWh) EGC 2010 EGC 2015 EGC 2010 EGC 2015 Solar PV (all technologies) Onshore wind * EGC 2010 results have been converted to USD 2013 values for comparison.

33 Sol og vind billigere. Gass, kull og kjernekra_ blir dyrere Figure ES.3: EGC 2010 and EGC 2015 LCOE ranges for baseload technologies (at 10% discount rate) Median LCOE (USD/MWh) EGC 2010 EGC 2015 EGC 2010 EGC 2015 EGC 2010 EGC 2015 CCGT Coal Nuclear GC 2010 results have been converted to USD 2013 values for comparison.

34 Arbeidsplasser innen fornybar i Tyskland Renewables create more jobs than conventional energy does Employment in Germany in renewable and conventional energy sectors, Source: BMU, BMWI 400,000 Employees 200,000 Jobs in renewables Jobs in coal mining and conventional Jobs and 0 wealth distribution will the transition be socially sustainable? fuels Ownership structures, 2005 profits and 2008 discount rates 2011 (finance) decide.

35 Energiproduksjon eid av lokale gupper The question is not scientific urgency or funding support to transition, but how the transition will be: fast/slow, just/unjust, socially acceptable?

36 ett karikert kan vi kalle dette systemet for «Sovjet» det er Nye fornybare, ren lokal kraft nveis, monopolistisk, langsomt, sentralisert.

37 Noen punkter til oppsummering I mange land bør bruk av tradisjonell biomasse reduseres på grunn av problem med luftkvalitet. Vannkraft er største fornybare kilde til elektrisitet i dag, men kan max dobles globalt. Av nye fornybare er sol og vind de klart største, i rask vekst med redusert kostnad og stort potensiale. Jordvarme, bølger og tidevann har tekniske utfordringer. Moderne biobrensel forventes å komme etter hvert. Distribuert energiproduksjon, styrt forbruk, batteri og energilagringsteknologi blir mer og mer viktig i tillegg til å utvikle de fornybare energikildene. Stort potensiale for mer effektiv energibruk i bygninger og transport få mer energitjenester fra produsert primærenergi.

38 Referanser og kilder til mer informasjon David Mackay, Sustainable energy without the hot air. Kan lastes ned gratis fra IPCC, Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation. Kan lastes ned gratis fra GEA, 201.: Global Energy Assessment - Toward a Sustainable Future. Kan lastes ned gratis fra REN21 IRENA Energi og klima (Norsk klimastiftelse)