IPCC og vedvarende energi

Sammendraget for Beslutningstagere, i den nyligt udkomne delrapport fra IPCC’s sjette statusrapport, indeholdt ikke så mange detaljer om, hvordan den storstilede grønne omstilling skal gennemføres i praksis. Kun fik vi at vide, at det skal gå meget stærkt, allerede i 2030 skal CO₂-udledningerne falde med omkring 40 procent i forhold til nu.

Som lovet må vi derfor en tur ind i hovedrapporten (selvom man ikke må) og se, hvad der står der.

Hovedrapporten starter med et ”Teknisk Sammendrag” som i en vis udstrækning blot er en gentagelse af punkterne i Sammendraget for Beslutningstagere. Her kan man læse, at fremtidens elforsyning ikke mere skal fokusere på at følge med forbruget, men at hovedfokus bliver at håndtere en svingende forsyning fra sol og vind. Det skal ske ved backup i form af energilagring (korttids og langtids), fleksibelt forbrug og så skal der satses på brint (s. TS-55).

Her henvises til kapitel 6, der viser sig at være det eneste (af 17), der behandler elforsyningen i detaljer.

I kapitel 6 lægges der ud med nogle ganske realistiske tal. Sol- og vindenergi steg med hhv. 170% og 70% i perioden 2015-2019. Det resulterede i, at andelen af den globale elforsyning for de to kilders vedkommende i 2019 var 5,5% for vind og 2,5% for sol, i alt 8%. I 2015 var det samlede bidrag på ca. 5%. Det betyder, at stigningen var ca. 0,8 % om året (s. 6-18).

Disse tal skal sammenholdes med ambitionen om en sænkning i CO₂-udledningerne på ca. 40 % inden 2030. Hvis elsektoren blot skal give en tilsvarende reduktion for sit eget vedkommende, vil det betyde, at andelen af sol og vind skal stige til de ca. 40 % på 8 år, eller med en hastighed i udbygningen, der er ca. fem gange større end den nuværende.

Videre hedder det, at priserne både på solceller og vindmøller er faldet drastisk siden år 2015 (s. 6-18).

Om batterier nævnes det, at de er blevet et væsentligt element i elforsyningen, med en samlet global kapacitet på 10 GW. Det tal skal sammenlignes med kapaciteten af vandkraft med pumper på ca. 160 GW (s. 6-19).

Der nævnes ikke noget om batteriernes kapacitet til at lagre strøm, men typisk er de nuværende storskala-batterier lagt ud til 4 timers drift på fuld effekt, hvilket ville betyde, at de 10 GW svarer til ca. 40 GWh – globalt. Til sammenligning er Danmarks elforbrug pr. time ca. 4 GWh, så hele Verdens batterikapacitet ville kun kunne hjælpe Danmark i 10 timer.

IPCC er godt klar over, at sol og vind fluktuerer meget, og derfor gentages budskabet om, at variationerne skal håndteres med en kombination af lagring af strøm, sammenkobling af elforsyningen mellem regioner og det ”fleksible forbrug”. Man drømmer om en digital styring af hele nettet, både på forsyningssiden og forbrugssiden (s. 6-48).

Som eksempel nævnes endnu en gang, at folks elbiler kan holde for. De kan sættes til at lade op, når der er overskud af strøm fra vindmøllerne og solcellerne, og de kan blive afladet igen i mangelsituationer – alt sammen helt uden at komme ud at køre (s. 6.49).

At bilernes samlede batterikapacitet vil være forsvindende lille, f.eks. i forbindelse med dækning af en nat med vindstille vejr, nævnes ikke nogen steder. Hvis Danmark havde de vedtagne 750.000 biler, og de i gennemsnit kunne bidrage med 30 kWh (højt sat), så får vi en kapacitet på 22,5 GWh, svarende til godt 5 timers elforbrug. Det rækker ingen vegne.

Ifølge rapporten kan brint komme til at spille en nøglerolle, den kan produceres, når der er overskudstrøm til rådighed, oplagres (f.eks. i underjordiske gaslagre) og konverteres tilbage til elektricitet, når vinden ikke blæser, og solen ikke skinner (s. 6.49).

Sammenkoblingen af regioner behøver ikke kun at være med elektriske kabler, der kan også blive tale om udveksling af energibærere som brint, eller måske mere realistisk: Ammoniak, fremstillet ud fra brint og luftens kvælstof (s. 6.50).

I et større afsnit om energilagre nævnes der en lang række muligheder, heriblandt de mere eksotiske som trykluftlagre eller svinghjul. Af realistiske muligheder er der vel kun vandkraftlagre med pumper, batterier og så brint eller Power to X, hvor de to sidstnævnte har meget store tab ved konverteringen frem og tilbage mellem brændstof og strøm (s. 6-52).

På forbrugssiden skal der også ydes bidrag. Vi skal acceptere at vores køleskabe og vaskemaskiner bliver slukket, når der er mangel på strøm. Generelt skal vi i vores adfærd spare på energien (lavere rumtemperatur og kolde bade) og spise mere klimavenlig mad (s. 6-64).

Kapitlet kommer senere ind på nogle flere detaljer vedrørende Power to X. Her nævnes det, at omkostningerne ved fremstillingen er meget høje. Brint fremstillet ved elektrolyse koster således 5-7 US$ pr. kg, hvor produktion på basis af naturgas giver en tilsvarende pris på 1,3-1,5 dollars. Hvis CO₂ kan fås til en billig penge, ville det resultere i en pris på dieselolie på ca. 10 danske kroner pr. liter. Sidstnævnte pris er måske ikke helt prohibitiv, men hvis man i stedet kigger på omkostningerne pr. sparet ton CO₂, bliver de omkring 900-1400 US$ eller op i mod 10.000 kr. (s. 6-89).

Det er jo noget mere, end hvad Klimarådet jonglerer med.

Hvis vi skal holde den globale temperaturstigning nede på et sikkert niveau, skal CO₂-fri energikilder i 2050 stå for 74-82 % af hele energiforsyningen, hvis målet er 1,5 grader celsius, eller 55-68 % hvis vi kan ”nøjes” med 2 graders stigning. Det er store tal, i dag udgør den CO₂-frie del af forsyningen under 20 % (s. 6-103).

Med i den ”CO₂-frie” forsyning er jo biomasse, vandkraft og atomkraft. Vind og sol udgør kun en meget lille del, men det er jo dem, der er udset til at bære hovedparten af stigningen frem til 2050.

I 2019 blev der investeret i alt ca. 1940 milliarder US$ i energiforsyningen, heraf udgjorde kul, olie og gas 990 mia., sol og vind 340 mia., atomkraft 40 mia., elnet og transmission 270 mia. samt effektiviseringer hos forbrugerne 270 mia. $. Det skønnes, at der skal investeres 2100-4100 mia. $ hvert år i årene 2016-2050, hvis vi skal holde os under 2 graders temperaturstigning, og 2400-4700 mia. $/år ved de 1,5 grader (s. 6-110).

De tal forekommer umiddelbart noget optimistiske, hvis vi inkluderer energilagring, brint og ”smarte” løsninger af enhver art.

Det slår læseren, at alt dette er temmelig ukonkret. Hvordan vil man overhovedet få energisystemer baseret på voldsomt svingende vind og sol til at fungere? Vi har her på siden vist adskillige analyser for Danmarks vedkommende, og resultatet er altid, at behovet for backup bliver meget stort, hvilket f.eks. fører til helt prohibitivt dyre batteriløsninger.

Her kan man jo så kaste sig over den righoldige litteraturliste, der følger med kapitel 6. Listen alene fylder 88 tætskrevne sider. En forsker, der flere gange citeres, er en Goran Strbac, der slår sine folder på Imperial College i England.

En af de artikler, der citeres flere gange, er Strbac et al. 2020. Den kan downloades i sin helhed og viser sig at være en sammenfatning af litteraturen på området. En meget righoldig litteratur, der kigger på energisystemer og sammenligner forskellige kombinationer af sol og vind med diverse backup.

Artiklen rummer en illustration som appetitvækker (fig. 1), og den viser jo netop situationen i al sin gru, når man har mange vindmøller og solceller. Når man trækker deres bidrag fra forbruget, står man tilbage med et behov for understøttelse af elforsyningen, der må være enhver kraftværksoperatørs mareridt.

Desværre er alle de efterfølgende løsninger baseret på modeller. Det har vi set før, man indsætter en masse antagelser i en computermodel og får så resultaterne ud, typisk i form af en gennemsnitspris pr. kWh. Man kan så sammenligne de forskellige kombinationer med hinanden og nå frem til, hvad der er billigst. Tilsvarende kan modellerne også give et bud på de nødvendige investeringer. Det bemærkelsesværdige er altid, at man når frem til lave priser til backup, også når der er en stor andel af sol og vind. Det er resultater, der givetvis ligger meget langt fra realiteternes verden. Den fejl, der tilsyneladende begås, er en grov undervurdering af de store udsving i sol og vinds produktion fra årstid til årstid og forekomsten af langvarige perioder med meget lidt sol og vind. Her ser det ud til, at modellernes ophav lægger meget optimistiske forudsætninger ind.

Sjovt nok slutter Strbac et al. af med endnu et par illustrationer, der afspejler den virkelige verden (fig. 2 og 3), hvor man ser, hvordan et fremtidigt elsystem kunne klare en uges variabel vindenergi. Fig. 2 er uden kernekraft, og man ser en uge, hvor der i det første døgn er en del vind, derefter tre døgn med vindstille og så et par blæsende dage. Den producerede vindenergi svinger i takt hermed, og variationen er enorm. Den skal resten af systemet så opfange, og det bliver bl.a. ved hjælp af lagret brint og store mængder af biomasse. Man bemærker, at i den pgl. uge bliver der brugt meget store mængder af brint, og kun produceret en lille smule i et par dage. Der skulle altså være et meget stort brintlager klar inden ugens start.

Selv brint og biomasse er ikke nok til at kompensere for den manglende vind, og så svinger man med tryllestaven og importerer resten af strømmen. Det gør jo arbejdet med energimodellerne meget lettere, at man altid til sidst kan få det til at gå op med noget import, eller evt. eksport. Men hvad nu hvis nabolandene også er ramt af vindstille, og ikke har noget at eksportere?

Fig. 3 viser den samme uge, men her er der satset på kernekraft, der konstant leverer 40 GW, dvs. mellem 1/4 og 1/2 af forbruget. Derved falder behovet for brint meget betydeligt – forudsat at man stadigvæk kan importere de samme mængder strøm i dag 2-4.

Fig. 2 og 3 viser også, at reguleringsmulighederne ved “smarte” løsninger og indgreb i folks opladning af elbiler kun spiller en meget lille rolle i balanceringen af forbrug og produktion. Til gengæld fremgår det klart, at man kunne fordoble kernekraftkapaciteten uden problemer, forbruget ligger konstant over de 80 GW, og så nærmer vi os en situation, hvor der ikke er så meget brug for vindmøller mere.

Kernekraft nævnes rundt omkring i IPCC’s rapport, men den er ikke udset til at spille nogen større rolle i bestræbelserne på at nå klimamålene.

Konklusion

IPCC’s 3000 sider lange rapport må alt i alt siges at være af begrænset værdi. Ved at hænge sig op på de kogende klimamodellers 1,5- og 2-graders grænser kommer rapporten omgående ud i nogle scenarier for den fremtidige energiforsyning, der fordrer helt urealistiske omlægninger. Alt for meget, alt for hurtigt og i betydeligt omfang baseret på teknologi, vi ikke har endnu. At holde fast i sådanne løsningsforslag gør ingen nytte, især når vi ved, at store lande som Kina, Indien og det afrikanske kontinent slet ikke vil spille med.

Vores bedste håb er nok, at klimaforandringerne ikke bliver så slemme, som IPCC forudsiger, og det gør de givetvis heller ikke.