Fremtidens energimiks

Fra å i åreveis bli sett på som en nokså traust infrastruktur- og forsyningsbransje der lite egendelig endret seg fra år til år, og til og med tiår til tiår, har teknologiinnovasjon og endrede rammebetingelser gjort energi til et samfunnsområde der mye er i endring og den politiske oppmerksomheten er høy.

Det skyldes flere ting som skjer samtidig. Dels handler det om ambisiøse mål i klimapolitikken som krever at energi må produseres uten utslipp og der det investeres i vind, sol og kjernekraft. Dels handler det om at det grønne skiftet øker etterspørselen etter energi, og spesielt elektrisitet, for å drive batterifabrukker, produksjon av ammoniakk og grønn hydrogen, karbonfangst og lagring, produksjon av utslippfrie materialer og mye annet som tilhører det grønne skiftet. 

Energibransjen spiller en helt sentral rolle i å få komplekse klimaregnestykker til å gå opp. Og for å lykkes må også krevende økonomiske regnestykker gå opp, både for stater, for kunder og for leverandører av energi til en mer fornybar fremtid. Men hva skal man egentlig satse på av energikilder og energibærere som er bærekraftige både miljømessig og økonomisk? At elektristet vil spille en vikigere rolle på flere områder er det liten tvil om, men hva er det beste måten å produsere all denne elektrisiteten?

Eksponentiell vekst

Dette er utgangspunktet for en forside, lederartikkel og spesialrapport i The Economist tidligere i sommer der de argumenterer for at solenergiens eksponentielle veksttakt er det som gir de klart største mulighetene fremover. I lederartikkelen beskriver The Economist det slik:

"To call solar power’s rise exponential is not hyperbole, but a statement of fact. Installed solar capacity doubles roughly every three years, and so grows ten-fold each decade. Such sustained growth is seldom seen in anything that matters. That makes it hard for people to get their heads round what is going on. When it was a tenth of its current size ten years ago, solar power was still seen as marginal even by experts who knew how fast it had grown. The next ten-fold increase will be equivalent to multiplying the world’s entire fleet of nuclear reactors by eight in less than the time it typically takes to build just a single one of them".

Som i it-hardwareindustrien (for eksempel dataprosessorer, harddisker, minnebrikker og mobil nettverksteknologi) er det denne eksponentielle vekste, eller "læringskurven", der man med regelmessige mellomrom dobler effekten og halverer kostnader, som muliggjør effektivisering og prisfall, som igjen muliggjør innovasjon på en rekke områder fordi det som tidligere var dyrt plutsetlig blir mye billigere. Men med en kraft som også gjør det vanskelig å spå hva som kommer, fordi hjernene våre sliter med rive seg løs fra å tenke lineær vekst, der ting legger på seg litt mer og litt mer hvert år, og i stedet forstå konsekvensene av eksponentell vekst, der ting går veldig sakte i begynnelsen, men etter hvert som doblingene legges oppå hverandre, blir noe veldig stort. Noe The Economist beskriver slik;

"Solar cells will in all likelihood be the single biggest source of electrical power on the planet by the mid 2030s. By the 2040s they may be the largest source not just of electricity but of all energy. On current trends, the all-in cost of the electricity they produce promises to be less than half as expensive as the cheapest available today. This will not stop climate change, but could slow it a lot faster."

Men, er ikke dette for godt til å være sant? Er det ikke slik at det alltid vil være noen barrierer og noen hindringer som vil komme i veien som kommer i veien for denne kombinasjonen av volumvekst og konstnadsreduksjoner litt lengre nede i veien? Ingenting kan vokse inn i evigheten, slik for eksempel kull- og oljeindustrien har opplevd tidligere?.I første omgang har slike historiske omstillinger, overgangen fra biomasse til kull, fra kull til olje og fra olje til gass, ført til mer og billigere energi, men på et tidspunkt blir det knapphet på de billigste ressursene og kostnadene øker fordi det å finne og utvinne de nye ressurserene er dyrere.

Kraftig inveseringsvekst

Essayet "Sun machines - solar, an energy source that gets cheaper and cheaper, is going to be huge" tar en grundigere analyse av hvorfor elektrisitet produsert med solceller på viktige områder er annerledes enn elektrisitet produsert med hydrokarboner. Selvfølgelig kan ikke eksponentiell vekst fortsette inn i det uendelige. Det vil alltid være slik at etterspørsselssiden legger begrensninger på veksten. Men forutsetningene på tilbudssiden er annerledes når det gjelder solenergi, med færre barrierer for videre skalering, i følge The Economist.

Artikkelen tar for seg teknologien bak solceller og panelene, det å omgjøre lys til elektrisitet. Hvilke råmaterialer og ressuser som kreves i verdikjeden, og økonomien i det hele. I dag er det slik at solceller produserer omkring 1600 TWh som er omkring 6 prosent av verdens elektrisitetsproduksjon og 1 prosent av verdens primærenergibruk. Det er jo i seg selv ganske imponerende med tanke på at det ikke er så lenge siden solenerrgi var helt marginalt i enegisystemet, men det mest imponerende er veksttakten.

I følge The Economist er det i dag solenergi det investeres mest i av ulike typer elektrisitetsproduksjon, USD 500 milliarder i året. Det er på nivå med investeringene i oppstrøms olje- og gassvirksomhet. Og den installerte kapasiteten dobles hvert tredje år, noe som gjør at elektrisitet produsert med solenergi vil passere kjernekraft i 2026, vindkraft i 2027, vannkraft i 2028, gasskraft i 2030 og kullkraft i 2032. The Economist skriver:

"Buying and installing solar panels is currently the largest single category of investment in electricity generation, according to the International Energy Agency (iea), an intergovernmental think-tank: it expects $500bn this year, not far short of the sum being put into upstream oil and gas. Installed capacity is doubling every three years. According to the International Solar Energy Society, solar power is on track to generate more electricity than all the world’s nuclear power plants in 2026, than its wind turbines in 2027, than its dams in 2028, its gas-fired power plants in 2030 and its coal-fired ones in 2032. In an iea scenario which provides net-zero carbon-dioxide emissions by the middle of the century, solar energy becomes humankind’s largest source of primary energy—not just electricity—by the 2040s"

Denne kostnadsutviklingen gjør at investeringer i solenergi ikke lenger trenger verken subsidier eller klimapolitiske begrunnelser for å bli gjennomført, det er rett og slett billigst og mest lønnsomt i veldig mange tilfeller. The Economist er svært optimistiske i artikkelen, ikke bare på solenergiens vegne men også når det gjelder påvirkningen på verdens energibalanse mer generelt. De mener at verden vil kunne styre i retning av et stort overskudd av fornybar energi i årene som kommer, og der for eksempel produksjon av grønn hydrogen i stor skala ved hjelp av elektrolyse fremstår som som et realitistisk alternativ. Det samme gjelder andre grønne prosessindustrier som trenger mer elektrisitet.

Flaskehalser som kan forsinke

Er det så noen hindringer og flaskehalser som kan komme i veien for å lykkes, på samme måte som med kull, olje og gass, som er ikke-fornybare ressurser som ikke kan vokse i det uendelige? Solenergi har, i følge The Economist, ikke slike utfordriner på samme måte. Solstråler er tilgjengelige for alle, selv om noen områder naturligvis er langt mer solrike enn andre. Arealkonflikter kan det bli, men det mangler egentlig ikke landarealer i verden med mye sol og lite folk. Og den viktigste råvaren man trenger for å produsere solcecllepaneler er silisum, et av verdens vanligste grunnstoffer, som finnes i sand og stein og brukes til å produsere blant annet glass, sement, databrikker, fiberoptiske kabler - og solceller. Vi kommer ikke til å gå tomme for silisium i verden, og det er heller ikke slik at den bare finnes noen få steder.

Det som er den mest kritiske flaskehalsen for overgangen til et nullutslippssamfunn basert på solenergi er, i følge The Economist, at elektrisiteten ikke produseres der etterspørselen er størst , verken i geografi eller i tid. Det vil typisk være et overskudd av solenergi i varme og solrike områder, for eksempel i sør-Europa og sørlige deler av USA, og størst etterspørel etter elektrisitet i kalde og gjerne sky- og nedbørsrike områder, som i Nord-Europa og nordlige deler av USA. Det krever store investeringer i strømnett og nett som tåler større svingninger i mengden elektrisitet som kan mates inn i nettet, 

Ubalanse mellom produksjon og etterspørsel i tid handler om at etterspørselen etter elektisitet er høyest på tider av dagen og tider av året der det produseres minst solenergi. Solenergi har verken den kontinuerlige produksjonsprofilen til et gasskraftverk eller kjernekraftverk, eller den fleksbiliteten som ligger i vannkraft, der produksjonen kan skrus opp og ned i takt med etterspørselen. Solenergi produsereres når solen skinner, og fordi elektrisitet i utgangspunktet er ferskvare, den brukes samtdig som den produseres, så skaper det behov for en overkapasitet som kan dekke etterspørselen når solen ikke skinner eller vinden ikke blåser. Men dette gjør også at det vil være en nær sammeneheng mellom veksten i solenerginæringen og veksten i batterisystemer for langring av dette overskuddet. Jo større, bedre og billigere batterier, jo mindre behov er det for overproduksjon og risiko for negative strømpriser i perioder. The Economist skriver at:

"Batteries and other storage technologies allow arbitrage across time rather than space; energy generated at midday, when grid prices are low, can be sold back when the Sun sets and prices are higher. What is more, batteries, like solar cells, are mass producible and targets of Chinese industrial policy. As a result they are moving down an experience curve even steeper than solar’s. The Rocky Mountain Institute, a think-tank, calculates that the cost of a kilowatt-hour of battery storage has fallen by 99% over the past 30 years."

I tillegg til disse drøftingene av hva et slikt globalt solenergioverskudd vil gi av muligehter, er det også et par andre artikler i denne gjennomgangen. En om Kinas gigantiske satsing på å subsidiere seg til å bli dominerende i solenergiverdikjeden, med stor overkapasitet og markedsturbulens som konsekvens. Og en egen artikkel om hvordan privat sektor driver en energirevolusjon i Afrika basert på investeringer i solenergi. Det er mye spennende på gang, muliggjort av en teknologi som lenge har vært sett på som morsom, men litt marginal, men som for lengst er blitt en teknologi som kan dominere energibransjen i årene som kommer.