Fremtidens energiløsninger findes. Hvordan kommer vi i gang?
Vi skal have fart i sol- og vindenenergien i Danmark. Forsker forklarer, hvor vi står i forhold til de tre største udfordringer lige nu.
Klima_Vind_Energi

Det er nemt at skrue ned for produktionen fra sol og vind. Men det betyder, at man smider ’gratis’ energi væk, forklarer Per Nørgaard, Seniorudviklingsingeniør på DTU. (Foto: Shutterstock)

Det er nemt at skrue ned for produktionen fra sol og vind. Men det betyder, at man smider ’gratis’ energi væk, forklarer Per Nørgaard, Seniorudviklingsingeniør på DTU. (Foto: Shutterstock)

Det gamle slagord fra 1970’erne: »Hvad skal ind? Sol og vind!« holder stadig.

Vi – det danske samfund – ønsker at gøre os fri af de fossile brændsler, men vi ønsker ikke atomkraft.

Biomassen er en begrænset ressource, mens solkraft og vindkraft bliver stadig mere konkurrencedygtige.

Men både sol- og vindenergi indebærer samtidig en række udfordringer. Her vil jeg omtale tre af dem:

  1. ’Ikke i min baghave’-problematikken
  2. Hvad gør vi, når solen ikke skinner, og vinden ikke blæser
  3. Transportsektoren   

Solceller, vindmøller og kraft-varme-værker er synlige

Solceller, vindmøller og kraft-varme-værker er synlige

Sol- og vindkraft i stor skala vil nødvendigvis være synlige i landskabet.

Vindmøllerne skal stå i det åbne landskab, hvor vindforholdene er bedst, og jo større vindmøllerne er, desto billigere er energien fra møllerne.

Den billigste måde at lave solkraft i stor skala er ved store jordplacerede anlæg.

Moderne vindmøller støjer ikke, men de er synlige. Det samme gælder store jordplacerede solcelleanlæg – uanset om de producerer el eller varme. De store kraft-varme-anlæg på kul eller biomasse er også synlige.

LÆS OGSÅ: Derfor har vi brug for en moderne oprindelseshistorie

Det kan få mennesker, der bor tæt på de store energikilder, til at protestere over at skulle have en vindmølle eller et stort solcelleanlæg ’i deres baghave’.

Vi bliver nødt til at acceptere en vis synlighed, hvis vi vil have grøn energi. Man vi kan dog gøre noget ved ’baghave-problemet’.

Book et gratis foredrag om fremtidens energi

Per Nørgaard er med i 'Bestil en Forsker'-ordningen – en del af Forskningens Døgn – og kan til og med 29. marts bookes gratis til at holde et foredrag mellem 24.-30. april.

Det tilbud gælder også for de øvrige forskere i ordningen. 

Foredragets titel er: ’Helt elektrisk – fremtidens energiløsninger’. Book ham her.

Flyt møllerne og solanlæggene væk

Vi kan flytte anlæggene så langt væk, at vi ikke kan se dem: Vindmøllerne ud på havet og solcellerne ned i Sahara.

Problemet er bare, at begge løsninger gør energien cirka en halv gang dyrere.

Vi kan også placere anlæggene i industriområder eller langs transportkorridorer, hvor landskabet i forvejen er spoleret.

Eller vi kan forsøge at passe anlæggene bedre ind i landskabet, som for eksempel Middelgrund Vindmøllepark i Øresund eller bygningsintegrerede solceller.

Endelig kan man sørge for at naboerne til anlæggene er medejere – når man selv tjener penge på dem, bliver anlæggene pudsigt nok en hel del flottere.

LÆS OGSÅ: Døde hvaler fortæller om smitsomme sygdomme og forandringer i klima

Put solceller på bygningernes facader

Copenhagen International School i Nordhavn i København har man brugt solceller som beklædning af facaderne på bygningen – en beklædning, som på en gang beskytter facaden mod vind og vejr, er dekorativ og producerer energi.

Der er solceller på facaderne i alle retninger – også mod nord. Det betyder, at solcellerne har en høj produktion, fra solen står op til den går ned – stort set sammenfaldende med, hvornår skolen bruger strøm.

Der er et kæmpe potentiale i at videreudvikle facadebeklædninger, som samtidig er solceller – ikke mindst for anvendelser langt fra ækvator (som i Danmark), hvor solhøjden er lav.

sol_vind_energi

 På Copenhagen International School bruger man solceller som beklædning af facaderne. (Foto: CIS)
 

Lad solcellerne følge solen

DTU undersøger vi for tiden en ny type landplaceret solcellepark, hvor solcellerne er opsat på lange, vandrette nord-syd gående akser, som drejer solcellerne i retning mod Solen hen over dagen (i modsætning til de traditionelle fastmonterede øst-vest gående rækker). Derudover bliver solcellerne også eksponeret fra bagsiden.

Rotationen af solcellerne fra øst mod vest i takt med Solens bevægelse over himlen giver øget produktion morgen og aften, hvor el-forbruget – og dermed værdien af produktionen – er størst.

LÆS OGSÅ: Da verden slog revner i mellemøsten

De nord-syd gående rækker betyder, at der skal være længere mellem rækkerne, så de ikke skygger for hinanden. Det gør det interessant at kombinere solcellefarmen med udnyttelse af jorden mellem solcellerækkerne til for eksempel fødevareproduktion. Tiden må vise, om det er en god idé.

Endelig betyder den dobbeltsidede eksponering af solcellerne, at refleksionen fra underlaget har betydning for produktionen. Vi laver derfor forsøg med forskellige underlag – sand, græs og korn.

Solenergi_Klima

DTU arbejder med en helt ny solcelleteknologi, hvor solcellerne er sat op på lange, vandrette nord-syd gående akser. (Foto: Peter Behrensdorff Poulsen, DTU)

 Hvad gør man, når der er overskyet og vindstille?

Vindmøllerne og solcellerne producerer, som vinden blæser, og solen skinner. Produktionen følger således ikke nødvendigvis forbruget.

Vindkraften og solkraften producerer elektricitet. I el-systemet vil der til enhver tid og i ethvert punkt være energibalance – ellers bryder systemet ned.

Denne balance kan opnås på mange forskellige måder:

  • Ved at skrue op og ned for produktion og forbrug
  • Ved at eksportere til eller importere fra naboområder
  • Ved at omsætte elektriciteten til anden energiform
  • Ved at lagre elektriciteten
Stort tema i gang


I en konstruktiv serie undersøger Videnskab.dk, hvordan mennesket kan redde verden, og hvordan vi hver især kan gøre en forskel hjemme fra sofaen.

Du kan få og give gode råd, debattere og være med i overvejelser om artikler i vores Facebook-gruppe Red Verden.

Vi kan skrue op og ned, men smider gratis energi væk

Det er nemt at skrue ned for produktionen fra sol og vind. Men det betyder, at man smider ’gratis’ energi væk.

Det er straks vanskeligere at skrue op for produktionen. Man kan dog køre produktionen fra anlæggene lidt under deres maksimale produktion, så man har mulighed for at regulere produktionen lidt op, når der er brug for det. Men igen smider man ’gratis’ energi væk.

Men selv om man smider ’gratis’ energi væk, kan det stadig være billigere end andre løsninger. På DTU udvikler vi metoder til at optimere design og drift af solkraften, vindkraften og el-systemet, så det giver størst værdi for alle dele.

Kraft-varme-værker kan regulere produktionen efter forbruget. Med sol og vind skal vi til at tænke modsat: At forsøge at regulere (en del af) forbruget efter produktionen. Der er vi ikke endnu.

LÆS OGSÅ: Grøn omstilling handler lige så meget om samfundet som om teknologi

Men der findes nogle lavt hængende frugter, hvor forbruget for eksempel let kan flyttes nogle timer i tid, uden at det går væsentligt ud over servicen. Opladning af elbiler og drift af varmepumper er blot to eksempler.

Det kræver detaljerede, opdaterede forudsigelser af både forbrugernes og el-systemets behov nogle timer frem i tid. Og det kræver, at alle, der skal bidrage, også får noget ud af det. Det forsker vi i på DTU.

Vi kan flytte energi fra et område til et andet

Det blæser, og solen skinner på forskellige tidspunkter på forskellige steder. Et stærkt el-net, der kan flytte energi rundt mellem områder, bidrager til at opretholde energibalancerne. Jo mere energi og jo længere energien kan flyttes, desto mere hjælper det.

Man snakker om super-grid på tværs af hele Europa og ned til Nordafrika (hvor de store solanlæg så skal stå). Men det er ikke gratis, og det vil sandsynligvis være temmelig synligt.

På DTU undersøger vi, hvordan man bedst udnytter det eksisterende el-net, og hvordan man kan reducere behovet for at forstærke el-nettet gennem forskellige, koordinerede, lokale tiltag som tilsammen bidrager til bedre lokal energibalance: Fremtidens el-system.

Forskerzonen

Denne artikel er en del af Forskerzonen, som er stedet, hvor forskerne selv kommer direkte til orde.

Her skriver de om deres forskning og forskningsfelt, bringer relevant viden ind i den offentlige debat og formidler til et bredt publikum.

Forskerzonen er støttet af Lundbeckfonden.

Fra elektricitet til gas og varme

Elektricitet kan nemt og effektivt omsættes til andre energiformer, som for eksempel varme eller gas, og det kan gøres, når og hvor der er el-overskud.

Varme og gas er nemmere og billigere at lagre i større mængder og over længere tid end elektricitet.

Der er i dag eksempler i Danmark på varmelagre, som kan gemme varme fra sommerperioden til vinterperioden. Og der er i det danske naturgasnet underjordiske gaslagre, som rummer gas til mange måneders gasforbrug.

En af udfordringerne er at få god økonomi i dynamisk drift af små, distribuerede anlæg. Det forsker vi også i på DTU.

LÆS OGSÅ: Det skal vi gøre, hvis vi vil have cirkulær økonomi for fødevarer

Lagring af el: Den dyre løsning

Endelig kan elektriciteten gemmes som elektricitet i batterier i el-systemet. Det er dog stadig en meget dyr løsning.

Til gengæld giver batterier i el-systemet så mange styrings- og reguleringsmæssige fordele, at de vil komme i et vist omfang – ikke mindst til at forbedre forholdene i lavspændingsnettet, i takt med at der kommer flere elbiler, solceller og varmepumper.

EU har netop introduceret en større europæisk batteri forsknings- og udviklingsindsats, Battery 2030+, som skal bidrage til at sikre og opbygge viden om- og udvikling og produktion af batterier i EU. DTU er med.

Tung transport kan ikke køre på el

Der er så mange fordele forbundet med batteridrevne transportløsninger, at disse løsninger vil blive udviklet og blive konkurrencedygtige for en større og større del af transportsektoren inden for de næste årtier.

El-biler, el-tog og el-færger er der allerede, og små el-fly er lige på trapperne.

Men den tunge transport over større afstande, såsom fragtskibe og fly, udgør en særlig udfordring. Energitætheden i de fossile brændsler er mange gange højere end i batterier. Der bliver behov for syntetiske brændsler fremstillet ud fra vedvarende energi.

Syntetiske brændsler kan fremstilles på mange forskellige måder – men ingen af metoderne er særlig energieffektive.

Der er dog nye, lovende metoder på vej, hvor for eksempel solenergi bliver omsat direkte til syntetiske brændsler ved hjælp af avancerede katalysatorer, hvilket vi også forsker i på DTU. Dette forskningsområde er med i opløbet om at blive udnævnt til et af de tre nye flagskibs-forskningsområder i EU.

luftfart klima elektriske fly Norge foregangsland Tesla Gigafactory batteri Lithium-ion batterier selvstyrende førerløse sikkerhed turboprop energi passager kyllingmarker korte landingsbaner grønt valg klimaskurk CO2 udslip emission piloter udvikling inno

NASA er i gang med at udvikle elektriske fly baseret på skroget af det italienske Tecnam P2006T. Fordelen med at bruge et velkendt skrog er, at ydeevnen kan sammenlignes direkte. (Illustration: NASA Langley/Advanced Concepts Lab, AMA, Inc.)

Vi kan blive uafhængige af fossile brændsler – hvis vi virkelig vil

Danmark (og mange andre lande) har et mål om at blive helt uafhængige af fossile brændsler inden for få årtier. Det er en stor udfordring. Vi er i Danmark i dag kun en tredjedel af vejen, og udfordringen vokser, efterhånden som vi nærmer os målet.

Vi når ikke i mål med en enkelt teknologi – kun med en kombination af mange tiltag. Det er altså ikke enten/eller, men både/og.

Vi har (næsten) de nødvendige teknologier og løsninger. De nye løsninger vil naturligvis være dyrere i en overgangsperiode, indtil de bliver tilstrækkelig modne. Og der er ikke nødvendigvis tale om raketvidenskab.

Det er mest et spørgsmål om vilje.

LÆS OGSÅ: Fosfor har gjort hverdagen lettere og slået tusindvis ihjel

Der er rigeligt at tage fat på

Vi er dog nødt til også at indrette os helt anderledes, hvis vi skal blive uafhængige af de fossile brændsler.

Vi skal starte med at tænke i energitjenester (for eksempel indeklima, mobilitet) – i stedet for energi (for eksempel varme, transport) – og satse på løsninger, som bruger mindre energi.

  • Vi skal isolere vore bygninger bedre og integrere solceller i klimaskærmen.

  • Vi skal mindske persontransportarbejdet ved at mindske afstanden mellem de daglige gøremål – helst så meget, at man kan cykle.

  • Vi skal mindske godstransportarbejdet ved i højere grad at anvende lokalt producerede varer.

  • Vi skal gøre den tunge transport mere energieffektiv.

  • Vi skal producere og benytte fødevarer, som kræver mindre energi

  • Vi skal have mere cirkulær økonomi (for eksempel sparer genanvendt aluminium 90 procent af energiforbruget).

Vi energiforskere bliver vist ikke arbejdsløse lige foreløbigt...

Bestil gratis forskerforedrag til Forskningens Døgn

Forskerzonen har bragt en del artikler skrevet af forskere, der til og med 29. marts kan bookes gratis under Forskningens Døgn 24-30 april. Artiklerne er alle indenfor samme emne som foredragene.

Herunder linker vi til de foredrag, der kan bookes samt forskernes relaterede artikler. For overblikkets skyld har vi delt dem op i kategorierne naturvidenskab, krop & sundhed samt kultur & samfund.

Husk: Alle kan bestille en forsker.

Naturvidenskab

Peter Laursen ’Galakser – Universets byggesten’ – læs artiklen Big Bang – en øjenvidneberetning samt se videoen ’5 ting, du skal vide om galakser’.

Erik Skov Rasmussen med foredraget ’Da Nildeltaet lå på tværs af Jylland’ – læs artiklen ’Vilde floder og et jysk Nildelta: Tag med på rejse til fortidens Danmark

Andreas Hougaard Laustsen med foredraget ’Slangebid og modgift’ – læs artiklerne ’Vi har brug for en modgift, der virker mod bid fra flere slangearter’ og ’Derfor har vi brug for moderne modgifte mod slangebid

Mette S. Herskin med foredraget ’Hvad ved vi om smerter hos dyr, og betyder det noget for os?’ Læs artiklen ’Hvordan studerer vi dyrs smerter?

Martin Høj med foredraget ’Fremtidens bio-brændstoffer til lands, til vands og i luften’ – læs artiklen ’Fra biomasse til benzin på den mest effektive måde

Bertil F. Dorch med foredraget ’Magnetiske stjerner – fra Solen til Betelgeuse’ – læs artiklen ’Vil kæmpestjerne Betelgeuse forårsage dommedag?

Magnus Kjærgaard med foredraget ’Hukommelsens molekyler’ – læs artiklen ’Det sker i hjernen, når vi skaber minder’

Rune W. Berg med foredraget ’Hjerneforskningen i dag: Hvor er vi, og hvad er de største udfordringer?’ – læs artiklen ’Hjernen balancerer konstant på line

Kurt Buchmann med foredraget ’Parasitter i fisk – er de farlige?’ Læs artiklerne ’Bør vi være bange for parasitter i fisk’ og ’Er lakselusen en trussel for danske laks og havørreder?

Tue Hassenkam ’På sporet af det første liv på Jorden’ – hør podcasten ’På jagt efter livets byggeklodser i stjernestøv

Jeppe Brage Christensen ’Partikelterapi: Danmarks nye kræftbehandling’ – læs artiklen ’Partikelterapi: Fysikkens bidrag til en mere skånsom kræftbehandling

Niels Jakob Søe Loft med foredraget ’Hvad er kvantemekanik’ – læs artiklen ’På jagt efter computerens næste kvantespring

Aage Kristian Olsen Alstrup med foredraget ’Forsøgsdyr i Danmark: Hvad bruger vi dem til?’ – læs artiklen ’Hvad bruger forskere forsøgsdyr til?

Aage Kristian Olsen Alstrup med foredraget 'Undersøgelse af nulevende og forhistoriske hvaler' - læs artiklen 'Døde hvaler fortæller om smitsomme sygdomme og forandringer i klima'

Philip Hallenborg med foredraget 'Det uhyggelige DNA' - læs artiklen 'DNA's vilde perspektiver: Menneskeorganer dyrket i grise kan afhjælpe fremtidens sygdomme'

Per Nørgaard med foredraget 'Helt elektrisk – fremtidens energiløsninger' - læs artiklen 'Fremtidens energiløsninger findes. Hvordan kommer vi i gang?

Krop og Sundhed

Suresh Rattan med foredraget ’Age and ageing’ – læs artiklen ‘Den optimale levealder er 45 år

Jørgen T. Lauridsen med foredraget ’Ulighed i sundhed’ – læs artiklen ’Hvorfor har Danmark så stor social ulighed i sundhed?

Jens Høyriis Nielsen med foredraget ’Fedme og diabetes: Blot et spørgsmål om livsstil?’ Læs artiklerne ’Du bliver, hvad din mor og far har spist’ og ’Hvordan bekæmper vi bedst type 2-diabetes?

Morten Arendt Vils Rasmussen med foredraget ’Sådan kan kemometri bruges til at spotte brystkræft’ – læs artiklen ’Kemometri kan hjælpe med at spotte brystkræft, falsk olivenolie og allergikere

Hanne Irene Jensen med foredraget ’Hvornår er det tid til at sige stop?’ – læs artiklen ’Hvornår skal vi sige ja til døden og nej tak til behandling?

Bente Jensen med foredraget ’Daginstitutioner som mønsterbrydere’ – læs artiklen: ’Sådan skaber vi mønsterbrydere allerede i børnehaven

Boye Jensen med foredraget ’COX i kulissen: Når smertestillende lægemidler bliver sundhedsskadelige’ – læs artiklen ’Kredsløbet kan tage skade af mild smertestillende medicin

Ida Høgstedt Danquah med foredraget ’’Take a Stand!’ – reduktion af siddetid på kontorarbejdspladsen’ – læs artiklen Lille indsats hjælper mod smerter i skuldre og nakke

Jens Lykkesfeldt med foredraget ’C-vitamins betydning for sundhed og sygdom’ – læs artiklen ’Holder C-vitaminer dine blodkar sunde?

Henrik Lauridsens med foredraget  'Hvad kan hvidblodede antarktiske isfisk lære os om sygdomme i nethinden?' - læs artiklen 'Antarktiske isfisk kan lære os om sygdomme i nethinden'

Line Hagner Nielsen med foredraget 'Piller på størrelse med et sandkorn og diagnostik på en DVD-afspiller’  - læs artiklen 'Undgå stikket – vaccinepille på størrelse med et sandkorn kan være fremtiden'

Kultur & Samfund

Henrik Toft Jensen med foredraget 'Demografisk udvikling og bosætningsmønstre i Region Sjælland og Region Hovedstaden'. Læs artiklen 'Danmarks demografi: Færre fødes, færre dør'.

Anne Katrine de Hemmer Gudme med foredraget ’Himmelsk Føde og Forbuden Frugt: Mad og Drikke i Bibelen’ – læs artiklen ’Hvad ville Jesus spise? Guddommeligt inspirerede kogebøger er en ny trend

Jes Henningsen med foredraget ’Hvor lang tid varer et sekund’ – læs artiklen ’Tiden går – eller gør den?

Stefan K. Sløk-Madsen med foredraget ’Hvorfor koster varer, hvad de koster?’– læs artiklen ’Monopoler er gode

Jorid Sørli med foredraget ’Fabriksarbejdere i København fik tykke knogler af at arbejde med næsten opbrugt mineral’ – læs artiklen med samme titel her

Carsten Humlebæk med foredraget ’Er det bare Catalonien, der er gået i selvsving eller er det faktisk hele Spanien?’ – læs artiklen ’Er en løsning i sigte i Catalonien?

Michael Møller med foredraget ’Privatøkonomi’ – læs artiklen ’Vores egne svagheder koster os mange penge

Peter G. Harboe med foredraget ’Hvad er det egentlig projektledere slås med?’ Læs artiklen ’Sådan undgår du, at læring fra projekter går tabt

Birgitte Egeskov Jensen foredraget ’Kina - en velfærdsstat?’ Læs artiklen 'Kinas nye sociale pointsystem er et spil om medborgerskab'

... Eller følg os på Facebook, Twitter eller Instagram.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.