Her er fremtidens energi

Fra Illustrert Vitenskap 7. oktober 2018.

Av Rolf Haugaard Nielsen.

Jordas indre, menneskekroppen og verdenshavene. Her skal klodens energiforsyning komme fra i fremtiden, når fossilt brensel som kull, olje og naturgass blir forlatt.

Verdens energiforbruk har steget med 50 prosent de siste 20 årene – og utviklingen fortsetter.
I dag bruker klodens om lag sju milliarder mennesker en energimengde som svarer til mer enn 14 milliarder tonn olje i året. Bare en sjuendel kommer fra fornybar energi og atomkraft. Over 80 prosent produseres fortsatt ved å brenne kull, olje og naturgass.
Kloden har brukt millioner av år på å danne lagrene av de fossile brennstoffene, mens vi brenner dem opp på et geologisk øyeblikk. Energiselskapet BP mener at det er nok kull under bakken til å dekke verdens forbruk i 153 år, mens de kjente oljereservene rekker til 50 år.
Derfor må vi finne nye energikilder slik at det fortsatt kan være strøm i lyspæra når vi skrur på lyset om 100 år.
Og rundt om i verden er forskere og ingeniører allerede i gang med å knekke koden for hvor fremtidens energi skal komme fra.

# DE GRØNNE

Vindmøller vokser raskt

På 1980-tallet begynte vindindustrien en systematisk byggevirksomhet. Den gang var vindmøllene 15 meter høye og hadde en kapasitet på 55 kW.
Med perfekt vind kunne hver mølle produsere strøm til at en kaffemaskin var i bruk i ti minutter om dagen i et år. I 2017 åpnet en havvindpark i England med verdens største vindmøller.
Tuppen på vingen rager 187 meter opp over havets overflate, og vindmøllen har en kapasitet på 8 MW.
Én omdreining av rotoren produserer nok strøm til å dekke forbruket til en familie i et døgn.

SÅ LANGT HAR VI KOMMET:
Vind dekker i dag 3 prosent

av verdens strømforbruk –

det kan bli 33 prosent i 2050.
FORDELER: Havet har plass til enorme vindmølleparker som kan utnytte den stabile vinden på havet.

ULEMPER: På land plager møllene sine menneskelige naboer med støy.

Hus blir selvforsynte

Verdens raskest voksende energiteknologi er solceller. Veksten skjer ikke bare i form av enorme anlegg som bygges i verdens ørkener.
Bedrifter utvikler takstein, vinduer, fliser og murstein som fungerer som solceller og kan dekke hele huset. Med et stort batteri kan disse solcellene forsyne en hel husstand med energi.

Tidevannskraft tappes

11,5 kvadratkilometer inndemning og 16 turbiner skal gjøre Swansea Bay i England om til et kraftverk.
Ved høyvann strømmer vannet inn, og når vannstanden faller 7–9 meter ved fjære, kan vannet bare trekke seg tilbake gjennom turbinene.
Anlegget skal produsere strøm til 155 000 hjem.

Jordas indre damper av varme

Bird Street i London fikk i 2017 det første strømproduserende fortauet i verden. Under fugene mellom flisene i fortauet sitter såkalte piezoelektriske generatorer, som konverterer trykket fra føttene til strøm.
Elektrisiteten oppstår ved at det mekaniske presset på flisene skaper et elektrisk felt i det piezoelektriske materialet og driver en strøm av elektroner gjennom generatorene.
Strømmen lagres i batterier som gir fra seg energi til gatelyktene om kvelden.
Hvis fortauene legges i alle storbyer, kan mange millioner trampende føtter produsere energi nok til all belysning i metropolene.

SÅ LANGT ER VI KOMMET: I dag blir teknologien bare brukt i ett enkelt fortau.
FORDELER: Energien fra fotgjengerne blir utnyttet i stedet for å gå til spille.
ULEMPER: Teknologien er dyrere enn et vanlig fortau.

Passasjerer varmer opp bygning

250 000 reisende går hver dag gjennom Sentralstasjonens hall i Stockholm.
Varmestrålingen fra kroppene til de travle togpassasjerene fjernes via ventilasjonssystemet, som er koblet til en varmeveksler.
Her overføres varmen til vann, som gjennom en rørledning ledes inn i varmeanlegget på en 13 etasjer høy kontorbygning ved stasjonen.

Systemet reduserer bygningens varmeutgifter med 20 prosent.

STATUS I DAG: Kroppsvarme driver bare noen få systemer i verden.
FORDELER: Metoden er billig, og varmen fra de reisende blir brukt i stedet for å bli sendt ut i lufta, der den går til spille.
ULEMPER: Produksjonen kan ikke erstatte annen oppvarming fullt ut.

Storbyens støy sørger for lys i gatelyktene

En skyskraper dekket av små hår kan fange opp støyen i storbyen og konvertere lydbølgene til strøm.
Midt i et vidt forgrenet nettverk av motorveier står den 100 meter høye skyskraperen Soundscraper. Lyden av alle bildekkene som ruller over asfalten, er øredøvende – men støyen er snadder for bygningen.
Den er dekket av 84 000 flimmerhår som gjør om bevegelsen i lydbølgene i lufta til strøm.
Soundscraper er fortsatt bare oppført på arkitektenes tegnepapir, der høyhuset deltok i skyskraperkonkurransen til et arkitekturmagasin i 2013.
Men hvis den hårete bygningen blir bygd ved en tungt trafikkert motorvei eller midt i en støyende storby, kan bråket fra omgivelsene omsettes til en ytelse på 150 MW, noe som svarer til kapasiteten til 20 av dagens største vindmøller.
Teknologien kan dekke ti prosent av forbruket til gatebelysningen i en storby som Los Angeles.

STATUS I DAG: Bygningen eksisterer inntil videre bare på ingeniørenes tegnebrett.
FORDELER: Strømproduserende skyskrapere kan uten problemer bygges i storbyer, i motsetning til for eksempel gigantiske vindmølleparker.
ULEMPER: Bygningen må stå et sted der det er mye bråk, og må derfor lydisoleres kraftig.

# DE FRAMTIDIGE

Framtidens samfunn drives av hydrogen

Dagens fossile samfunn er primært drevet av olje, kull og gass. Men i framtiden vil energien til forbrukerne komme via hydrogen.
Når grønne energikilder overtar strømproduksjonen i framtiden, blir forsyningen ustabil: Når vinden blåser og sola skinner fra en skyfri himmel, vil vindmøller og solceller kunne produsere mye mer strøm enn samfunnet bruker.
I dag har vi ikke batterikapasitet til å lagre strøm til dager der det er vindstille og overskyet, men hydrogen kan lagre energien til det er behov for den. Strømmen spalter vann til oksygen og hydrogen, som lagres på store tanker.
Strømmen frigis igjen når brenselceller omsetter det lagrede hydrogenet til vann ved å tilføre oksygen.

STATUS I DAG: Flere deler av systemet er utviklet, som lagringsmetoder, biler, varme og brenselceller.
FORDELER: Prosessen forurenser ikke, siden den bare slipper ut rent vann.
ULEMPER: I dag er det for store energitap når strøm omsettes til hydrogen og tilbake igjen. Nye metoder kan redusere problemet

Kjernekraft forlater uran

Fusjonsenergi er energiforskernes hellige gral: Metoden kan gi nesten uendelige mengder energi fordi den bruker tungt hydrogen fra havvann.

I 2025 er fusjonsreaktoren ITER klar til forsøk der tungt hydrogen og supertungt hydrogen smelter sammen ved 200 millioner grader og frigir ti ganger mer energi enn den bruker.

Vil du ha mer fysikk? Med et abonnement på Illustrert Vitenskap blir du veiledet trygt gjennom fysikernes fascinerende verden – fra de minste elementærpartikler til de tyngste sorte hull. Bestill i dag, så svarer vi med med et knalltilbud:

Et sett lekre trådløse høretelefoner fra Vinyl Tech
To utgaver av Illustrert Vitenskap

Og du får faktisk hele pakken til beskjedne 59,50 kroner – du sparer 507 kroner.

Spikers Corner

Søk i denne bloggen