Framtidens energi

Globalt består dagens energisystem till största delen av fossila energislag, trots att den förnybara energin byggs ut snabbt. Några få procent av Saharaöknens yta skulle teoretiskt räcka för att, med solinstrålningen som källa, producera lika mycket energi som vi människor använder totalt på jordklotet. 

Också i Sverige har vi goda förutsättningar för ett helt förnybart energisystem. Sverige är ett stort land med redan utbyggd vattenkraft och bra vindlägen. Dessutom finns det en stor potential för solel, trots det kallare klimatet.

Trots att det har pratats om förnybar energi länge är det först på senare år som utbyggnaden av förnybara energikällor verkligen har tagit fart på många håll i världen. Tekniken har utvecklats och blivit billigare, samtidigt har politiska mål för förnybar energi antagits i många länder.

I dagens globala energisystem produceras el framför allt i stora anläggningar – som kolkraftverk, vattenkraftverk eller kärnkraftverk – och sedan distribueras elen till alla genom ett elnät.

Allt eftersom den förnybara elproduktionen byggs ut blir energisystemet mindre centraliserat, eftersom mindre anläggningar byggs på fler ställen. Vindkraftparker kan byggas utspridda i länder – på land och till havs – och solpaneler kan sättas upp på hustak för eget bruk eller för att mata in i elnätet. Det här gör också att solelen är särskilt värdefull när det gäller att öka tillgången till elektricitet i länder med mindre utbyggda elnät. 

Idag saknar fortfarande över 700 miljoner människor tillgång till elektricitet. Detta är något som ska åtgärdas inom Agenda 2030 och de globala målen för hållbar utveckling. Här kan omställningen till förnybart bidra. I länder som idag saknar utbyggda elnät kan småskalig förnybar el ge människor tillgång till energi snabbare, lättare och billigare än konventionella energislag som kol och olja. Precis som många länder inte har byggt något fast telefonnät, utan gått rakt på mobiltelefoni, kan de hoppa över fossila bränslen och kärnkraft och gå rakt på framtidens energislag.  

Även ett helt förnybart energisystem kan se väldigt olika ut beroende på vilka energikällor som finns tillgängliga och hur systemet är uppbyggt. På blåsiga Irland står vindkraft redan idag för närmare 40 procent av den totala elproduktionen medan solelen byggs ut i snabb takt i soliga Portugal. På avlägsna öar i Stilla havet behöver man vara självförsörjande på energi, medan länder i Europa kan dela med sig av energi när man har överskott via elnätet. 

El kan transporteras långa sträckor i transmissionsnätet och kan därmed produceras på en plats för att sedan användas på en annan.

Tack vare elnätet kan alltså el transporteras från en plats när det blåser väldigt mycket och från en annan när det är väldigt soligt. Ett väl utbyggt transmissionsnät bidrar alltså till att utbyggnaden av förnybar elproduktion är möjlig. Samtidigt finns det en rörelse som pratar om att klippa sladden till elnätet och bli självförsörjande på energi genom att ha egen småskalig solel, vindkraft, bioenergi och egna batterier som kan lagra elen. 

Att vara självförsörjande på energi är för många en tilltalande tanke. Samtidigt måste alla då bygga stora mängder reserver, energiproduktion och lager för att säkerställa att de alltid har el och värme, vilket gör det väldigt ineffektivt på platser där elnätet redan är utbyggt. Det redan färdigbyggda elnätet har potential att användas som delningsplattform vilket är ett argument för att fortsätta vara uppkopplad. Genom elnätet blir det möjligt att köpa och sälja överskott av el. På platser utan redan utbyggt elnät kan däremot självförsörjande anläggningar vara en effektiv lösning.

El kan inte lagras i elnätet, utan det måste alltid finnas en balans i systemet. Det innebär till exempel att när en lampa tänds, måste det precis samtidigt rinna vatten genom ett vattenkraftverk, en vindpust blåsa förbi ett vindkraftverk eller solen lysa på en solcell. 

När världen nu styr om mot helt förnybara energisystem kommer vår elproduktion att följa tillgången i flödande energikällor som sol och vind allt mer. Den el som levereras till samhället kommer att vara mer variabel. Samtidigt gör det att priset på el är lågt när det finns gott om energi från sol och vind, och högre när det är molnigt och vindstilla.

I framtiden kommer hela energisystemet att behöva vara mer flexibelt och vi behöver ha smarta elnät som kan anpassa sig till olika situationer. Mer flexibilitet kan skapas på flera olika sätt. 

Flexibel produktion: Kraftverk som har en lagrad resurs och kan producera el när det passar dem utgör en flexibel resurs i energisystemet. Exempel är vattenkraftverk som sparar vatten i ett magasin, eller biokraft som har lager av biobränslen. Eftersom elpriserna blir högre när det inte blåser och solen inte skiner är det dessutom mer lönsamt för dem att spara på sina resurser och producera sin el vid just dessa tillfällen. Att bygga ny elproduktion är ofta dyrt så att blanda flexibel produktion med andra billigare flexibla resurser kan vara bra. I dagens elsystem är det framför allt produktionen som står för flexibiliteten.

Flexibel användning: En annan lösning är att användarna av el blir mer flexibla och använder mer el vid rätt tidpunkter. Till exempel kan elkunder passa på att värma upp varmvatten, ladda elbilen och köra elkrävande industriprocesser när det blåser mycket och solen skiner. Många av de här processerna kan vara helt automatiska så att användaren kan tänka på annat. Om du som användaren köper smarta apparater och godkänner att de är flexibla kan de själva eller via din elhandlare styras till att köpa el när elen är som billigast. Potentialen för flexibel användning ökar kraftigt allt eftersom elen används i nya tillämpningar – till exempel elbilar och vätgasproduktion till industrin.

Lagring: Ett tredje sätt är att lagra elen. Hittills har det varit svårt att lagra el och det har inneburit stora förluster av el. Det innebär att man inte kunnat få ut lika mycket el som man stoppat in i lagringssystemet. Tekniker för att lagra el i batterier är nu under stark utveckling. Redan idag går det att ladda elbilen på dagen när solen skiner, så att elen lagras i bilbatteriet tills vi kör hem på kvällen. Ett annat exempel är att göra vätgas till industrin eller fjärrvärme när det finns överskott på billig el från sol och vind. 

Genom att kombinera olika flexibla resurser med energieffektivisering och förnybar energi är det möjligt att nå helt förnybara energisystem. Det är en stor förändring att gå från dagens globala energisystem som till största del består av fossil energi till ett helt förnybart energisystem, men det är en förändring som redan påbörjats och är möjlig med den kunskap vi har idag.  

Redan nu finns massor av förnybara energislag, som har kommit långt i sin tekniska utveckling och som kan konkurrera ut fossila energislag. Teknik för att fånga och lagra förnybar energi kan ändå bli bättre, effektivare och användas på nya sätt. 

Mycket forskning pågår kring nya sätt att utnyttja solen, vinden, vattnet och biomassan. Vad sägs om helt genomskinliga solceller som kan användas som fönsterglas? Eller solceller baserade på nanoteknik eller grafen, som gör dem så tunna och lätta att de går att bygga in i vad som helst? 

Nya hållbara källor till bioenergi är också något som det satsas både forskning och utveckling kring, eftersom biobränslen från skogsbruket och jordbruket kanske inte räcker till framtida behov. Exempelvis kan odling av alger ses som lovande, odlingen kan ske både i tankar och i hav och sjöar. Därtill forskas det mycket på utveckling av lager, smarta elnät och annan flexibilitet. 

Det finns också de som tror att fusionskraft kan bli en lönsam energikälla i framtiden. Fusion är energikällan som får solen att lysa. Fusion är ett slags kärnkraft som bygger på en kärnreaktion, men här utvinns energi genom att två lätta atomkärnor slås samman i hög hastighet. 

Fördelen med fusionskraft som energikälla är att den kan ge oss nästan obegränsade mängder energi under en lång tid framöver. Den medför inte heller samma risker som dagens kärnkraft som bygger på fission, alltså att energi utvinns genom att atomkärnor delas. Det stora problemet med fusion är att det krävs väldigt höga temperaturer för att få processen att fungera - ungefär hundra miljoner grader – vilket kräver stora mängder energi in i processen och ställer stora krav på materialen. Än så länge har forskarna inte lyckats bygga en fusionsreaktor som ger mer energi än den behöver. Frågan är om tekniken kommer att bli tillräckligt billig i framtiden. 

Det forskas också på nya former av kärnkraft, den så kallade fjärde generationens kärnkraft. Denna skulle kunna förse samhället med energi under mycket lång tid eftersom den kan använda dagens kärnavfall som bränsle. Även om detta är en fördel, finns fortfarande nackdelar jämfört med förnybart. Olycksrisken finns kvar, även om den är betydligt mindre, och radioaktivt avfall bildas som måste förvaras säkert i 500–1 000 år. 

Hur framtidens energisystem utvecklas beror mycket på vad politikerna beslutar och hur företag och privatpersoner väljer att investera. Storskaliga energilösningar tar lång tid att bygga och när ett system väl är byggt är det svårt och dyrt att ändra på det. Om de som fattar besluten inte tänker rätt från början, och saknar en helhetsbild av energisystemet, riskerar det att leda till inlåsningseffekter. Det kan till exempel vara onödigt att bygga flexibel produktion som kan täcka upp när det exempelvis inte blåser, om det istället går att få till en flexibel användning för mindre pengar – till exempel om elbilar laddas nattetid eller industrin producerar vätgas när det blåser mycket.

Mycket av den svenska elproduktionen kommer att behöva bytas ut inom de närmsta 20-30 åren. Det gäller både gamla kärnkraftverk och många vindkraftsparker. Nya planer behövs snart eftersom det kan ta mer än tio år att bygga stora elledningar och kraftverk. Men det är svårt att veta hur energisystemet kommer att utvecklas. När kärnkraften började byggas ut på 70-talet trodde utredare att elanvändningen skulle vara 500 TWh i Sverige år 2000. I själva verket var den inte mer än 140 TWh. Det är helt enkelt svårt att veta vad som händer i framtiden. 

Vårt elbehov kommer att öka. Till exempel kommer fler bilar att gå på el i framtiden för att vi inte vill använda olja och bensin. Dessutom behöver industrin mer el när de ska ställa om från fossila bränslen. Samtidigt är det fler industrier som väljer att lokalisera sig i Sverige just för att vi har stor tillgång på fossilfri el, vilket också gör att användningen ökar. Då är det bra om vi kan spara hellre än att bara bygga ny elproduktion.  

Energieffektivisering är en avgörande pusselbit för omställningen från fossil energi. Eftersom all energianvändning påverkar miljön är det enda hållbara att använda förnybar energi och samtidigt minska vår energianvändning, så att den förnybara energin räcker till alla. Energieffektivisering kan ske både genom tekniska lösningar, som att installera en värmepump i ett hus som tidigare värmdes upp direkt med el, och genom beteendeförändringar, som mindre bilkörande i städer.

Faktabladet är granskat av Naturskyddsföreningens avdelning för klimat och juridik. Senaste granskning: januari 2023.