Da klimaforhandlingene i Lima i Peru nylig ble avsluttet, hadde FNs 194 land blitt enige om hvordan de skal takle klimaendringene, noe som la grunnlaget for de store forhandlinger som er planlagt for Paris neste år.

Målet er å dempe verdens produksjon av klimagasser.

En framtid med lave utslipp av karbon er både praktisk mulig og vil bidra vesentlig til å redusere luftforurensningen, ifølge forskere ved program for industriell økologi ved NTNU.

Et internasjonalt forskerteam har utført den første store globale undersøkelsen for langsiktig energiproduksjon fra fornybare ressurser.  

Og det viser seg at gevinsten ved å gå over til fornybare energikilder er betydelig til tross for at det går med mye metall og råmaterialer for å lage solceller og vindmøller. I solcellene trengs det for eksempel kobber for å lede strømmen, og i vindmøllene går det med mye jern. Vindkraftanlegg trenger 6 til 14 ganger mer jern enn det som trengs i kraftproduksjon med fossilt brensel.

Gruvedrift for å utvinne metallene skaper forurensing. Det samme gjør den industrielle produksjonen for å lage delene til for eksempel en vindmølle.

Livssyklusen til fornybare energikilder

Men hvis hele verden hadde gått over til å få energi fra fornybare kilder frem til 2050, ville likevel hele prosessen med å utvinne metallene og lage installasjonene hatt liten negativ effekt på klimaet. I samme slengen hadde verdens befolkning fått renere luft, renere vann og bedre helse.

Det viser en studie hvor forskere har sett på hele livssyklusen til en rekke fornybare kilder. De har vurdert hvilken forurensning de fornybare kildene skaper – helt fra utvinningen av metaller til den industrielle produksjonen.

Da FNs klimapanel presenterte siste del av sin femte hovedrapport om klimaendringene i november, kom det klart fram at tiltak i energisektoren og det å redusere karbonutslippene, er blant klimatiltakene samfunnet kan gjøre.

Kan dekke verdens behov

– Det er mulig å dekke hele verdens behov for energi fra fornybare kilder. Det kan også doble tilgangen til elektrisitet innen 2050. Samtidig blir forurensingen av vann og luft redusert, sier Edgar Hertwich, professor i industriell økologi ved NTNU.

Et internasjonalt team under ledelse av Hertwich og doktorgradsstipendiat Thomas Gibon har utført den første store globale undersøkelsen for langsiktig energiproduksjon fra fornybare ressurser.

Frem til nå hadde vi lite kunnskap om miljøkonsekvensene av en global overgang til fornybar energi som vindkraft og solenergi, og om hvilke effekter denne overgangen kan ha på materialbehovet.

Har oversett sammenheng mellom ulike teknologier

– Dette er den første undersøkelsen som har satt sammen og vurdert enkeltteknologier i et verdensperspektiv og sett på iverksettelse av teknologi frem til 2050, der også miljøpåvirkningen er tatt med i vurderingen, sier Hertwich.

Forskerne ønsket å vite om en overgang til energisystemer med lavt karboninnhold øker eller reduserer andre typer forurensning.  

Tidligere forsøk har som regel bare sett på ulike enkeltdeler, som spesifikke forurensende stoffer, effekten på arealbruk eller behovet for råmaterialer som metaller og lignende. Tidligere undersøkelser har også oversett samhandlingen mellom forskjellige teknologier, forklarer forskerne.

Sol, vind, vann og gass

For å ta for seg disse manglene, utviklet Hertwich og hans kolleger en integrert vurderingsmodell for livssyklusen av alternative energikilder.

Undersøkelsen tok for seg termisk solenergi, fotoelektrisitet, vindkraft, vannkraft og gass- og kulldrevne kraftverk med karbonfangst og -lagring. Forskerne gikk også ut fra at produksjonseffektiviteten av viktige råmaterialer som for eksempel aluminium, kobber, nikkel, jern og stål vil bli bedre over tid.

De brukte to forskjellige energiscenarioer, utviklet av Det internasjonale energibyrået, for å vurdere ytelsen av den fornybare energien.  

To ulike scenarioer

Det første av disse er Baseline-scenarioet, der forskerne antok at den globale kraftproduksjonen vil øke med 134 prosent mellom 2007 og 2050, og der fossilt brensel ville opprettholde den høye andelen på to tredjedeler av den totale kraftproduksjonen. I dette scenarioet er kullbasert kraftproduksjon 149 prosent høyere i 2050 enn i 2007, og utgjør 44 prosent av all kraftproduksjon.

Det andre scenarioet, BLUE Map, antok at strømetterspørselen i 2050 vil være 13 prosent lavere enn i Baseline-scenarioet på grunn av økt energieffektivitet, og at kraftsektoren vil slippe ut mindre forurensende stoffer fra fossilt brensel ved å redusere bruken av disse og ta i bruk teknologier for karbonfangst og -lagring, i tillegg til økt bruk av fornybar energi.

Vind krever mer jern

Forskerne fant ut at lavkarbonteknologier krever et mye større forbruk av råmaterialer per kilowattime enn konvensjonelle kull- og gasskraftverk. For eksempel trenger fotoelektrisitetsanlegg 11 til 40 ganger mer kobber.

Forskerne ser disse materialbehovene som «overkommelige, men ikke uvesentlige». For eksempel vil mengden kobber som trengs for å bygge, drifte og vedlikeholde kraftverk mellom 2007 og 2050 i lavkarbonscenarioet kreve to år med den totale nåværende kobberproduksjonen.

Etterspørselen etter jern og stål vil øke med kun 10 prosent, mens etterspørselen etter aluminium vil synke. Endringen vil også redusere luftforurensningen og utvinningen av fossilt brensel.

Tydelige helsefordeler

– Målene for reduksjon av klimaendringer som følge av en slik energiproduksjon er oppnåelige, med en liten økning i etterspørselen etter for eksempel jern og sement. Det vil også redusere de nåværende utslippene av luftforurensende stoffer, sier Gibon.

Ifølge Hertwich er helsefordelene for mennesker tydelige.

– Å jobbe mot bedre miljøvilkår vil begrense påvirkningen på menneskers helse fra luftforurensende stoffer, mens å fortsette som vi gjør nå vil øke den, sier han.

Forskerteamet besto av forskere fra NTNU, University of California i Santa Barbara, National Renewable Energy Laboratory i Golden, Colorado, Utrecht University i Nederland, University of Concepion i Chile og Tsinghua University i Kina.

Referanse:

Integrated life cycle assessment of electricity supply scenarios confirms global environmental benefit of low-carbon technologies. Hertwich m.fl., Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States, 6. oktober 2014. Sammendrag.