Vissa språk på denna webbplats kan vara maskinöversatta och kan innehålla fel. Hjälp till att förbättra den Läs den engelska originaltexten
NASAs Mod-1 vindkraftverk på en kulle i Boone, North Carolina, 1979.
Det gröna initiativet

Energikällor jämförda

Varje kilowattimme har en dold historia: en gruva, en fabrik, en skorsten eller ett blad – jämför dem ärligt och bilden blir tydligare än debatten.

NASA Glenn Research Center

1979 satte NASA igång Mod-1, ett tvåbladigt vindkraftverk med en rotor på 61 meter i diameter, på ett berg i North Carolina. Det var ett av sin tids största vindkraftverk och ett av de första försöken att göra vindkraft till en seriös del av elnätet. Fyra decennier senare är vind- och solenergi de snabbast växande elkällorna på planeten. För att förstå varför, och vad de fortfarande inte kan göra, hjälper det att jämföra varje källa på samma villkor.

Hela livet, inte bara skorstenen

Ett kraftverks utsläpp stannar inte vid skorstenen. Stål och betong måste tillverkas, bränsle brytas och transporteras, och allt så småningom demonteras. Livscykelbedömningar lägger till allt detta per kilowattimme. IPCC:s granskning av hundratals sådana studier ger en tydlig rangordning: kol släpper ut omkring 820 gram CO2-ekvivalent per kilowattimme, gas ca 490, medan vind-, kärnkraft och vattenkraft är runt 10 till 25, och solenergi runt 40 till 50.

Säkerheten berättar en liknande historia. Räknar man dödsfall till följd av olyckor och luftföroreningar per enhet elektricitet är kol och olja de farligaste källorna, eftersom förbränningen fyller luften med partiklar. Vind, kärnkraft och solenergi är hundratals gånger säkrare.

820 gCO2-equivalent per kWh from coal, lifecycle median (IPCC AR5)
11 gCO2-equivalent per kWh from onshore wind (IPCC AR5)
24.6deaths per TWh from coal, against 0.04 for wind (Our World in Data)

Vad varje källa är bra på

  • Kol och gas kan slås på när det behövs, men bär de högsta utsläppen och föroreningarna. Gas emits about half as much CO2 as coal when burned, though methane leaks narrow the gap.
  • Kärnkraft Den är stabil med mycket låga utsläpp och ett litet fotavtryck på marken, den är dyr och långsam att bygga och avfallet måste hanteras under en mycket lång tid.
  • Vattenkraft Jorden är flexibel och koldioxidsnål, men dammar översvämmar dalgångar och förändrar floder.
  • Vind El är bland de billigaste nya elkällorna, den varierar med vädret och behöver utrymme, nät och i allt högre grad lagring.
  • Sol är billig, modulär och passar på tak från en by till en skyskrapa; den producerar ingenting på natten och mindre på vintern.

Det finns ingen perfekt källa. Det finns bara bättre och sämre blandningar, och vi väljer själva vilken blandning vi vill ha.

Den saknade biten: flexibilitet

Utmaningen med ett rent elsystem är inte att generera tillräckligt med energi i genomsnitt, utan att matcha utbud och efterfrågan varje sekund. Batterier, pumpad vattenkraft, starkare nät som delar kraft över regioner, efterfrågan som följer solen och vinden och fasta koldioxidsnåla källor fyller alla det gapet. Det är också därför vi forskar på modulär generation som kan sitta där kraften används, till exempel Fan Wall.

Slå riktmärket: en idéutlysning

Jämförelsen ovan har en tydlig lärdom: alla nya sätt att producera eller spara energi måste konkurrera med källor som redan är billiga och rena. På en byggnad är riktmärket en solpanel på taket. Det är en hög ribba, och det är just därför vi vill att fler människor ska tänka på det. Vår egen Fan Wall är en idé som vi testar öppet, inklusive var den misslyckas. Det är bara en idé. Den verkliga uppgiften är att hitta lösningar på de problem som återstår: kraftförsörjning nattetid och på vintern, värme för bostäder och industrier, överbefolkade tak och nät som behöver flexibilitet.

Vi vill gärna höra dina idéer. När en idé är väl argumenterad och klarar fysikkontrollerna nedan kan vi lägga fram den för personer som är intresserade av att finansiera tidig forskning. Det är en introduktion, inte ett löfte: ingen är garanterad finansiering och tidig forskning ger sällan avkastning. Vad vi kan lova är en seriös, offentlig läsning av siffrorna.

Vägbeskrivningar värda att utforska

Dessa är utgångspunkter med verklig fysik bakom dem, var och en med gränsen en idé måste respektera.

  • Solpaneler som gör två jobb. Fasader, bullerskydd, parkeringstak och kanalskydd som producerar el samtidigt som de skuggar eller skyddar något annat. Hybrid-PV-värmepaneler tillför värme: ungefär 100 till 700 kWh värme per kvadratmeter och år utöver elen (IEA SHC Task 60, 2020). Gränsen är själva solljuset: i bästa fall ca 1 kW per kvadratmeter.
  • Gårdar och reservoarer som också skördar solljus. Agrovoltaiska system har modellerats för att få 35 till 73 procent mer från samma mark än separata grödor och paneler (Dupraz et al., 2011). Flytande solenergi på 30 procent av lämpliga reservoarer skulle kunna producera cirka 9400 TWh per år, ungefär en tredjedel av dagens världselektrikum, och minska avdunstningen (Jin et al., 2023).
  • Värme, inte bara el. Värme står för ungefär hälften av världens slutliga energianvändning (IEA, Renewables 2019). Sand- och stenvärmebatterier lagrar billig vind- och solenergi i veckor; en 100 MWh-enhet började värma den finska staden Borgå år 2025 (Polar Night Energy). Markvärmepumpar levererar ungefär fyra enheter värme för varje enhet elektricitet (IEA, 2022). Slöseri med värme från fabriker, avlopp och datacenter är fortfarande vanligt (Forman et al., 2016).
  • Vatten som redan rör sig. Tidvattenströmmar kan förutsägas årtionden framåt; MeyGen-anläggningen i Skottland passerar 50 GWh år 2023. Vågor, floder, bevattningskanaler och tryckreducerande ventiler i vattenledningar bär alla energi, vanligtvis bara kilowatt per plats, vilket är anledningen till att billiga standardkonstruktioner betyder mer än rekordbrytande sådana.
  • Högre vindar. Vindkraften växer med kuben av vindhastigheten och vindarna några hundra meter upp är starkare och jämnare. Energidrakar är försöket att nå dem; Googles Makani stängdes 2020 efter tretton år, medan mindre företag fortsätter testa. En bra idé här måste förklara tillförlitlighet, inte bara kraft.
  • Använda energi vid rätt tidpunkt. Att byta när vi värmer vatten, laddar bilar och kyler byggnader är det billigaste “kraftverket” av alla: bara USA har cirka 200 GW kostnadseffektiv flexibel efterfrågan år 2030 (Brattle, 2019). Idéer om programvara, tariffer och enkla hushållsapparater räknas också som energiidéer.

Vad en stark idébrev innehåller

  1. Problemet den löser, och för vem: ett stadstak, en gård, en fabrik, en by utan nät.
  2. Fysikkontrollen. Hur många watt per kvadratmeter, eller per ton, eller per liter vatten? Hur många kWh per år? En snabb jämförelse med riktmärket ovan sparar alla tid; David MacKays Hållbar energi utan varm luft är en gratis guide till att göra detta ärligt.
  3. Kostnaden per kWh, även som ett grovt intervall, och vad skulle behöva bli billigare för att det ska vinna.
  4. Vad skulle behöva vara sant, och det billigaste experiment som kan visa att det inte är.
  5. Vem det kan skada, från vilda djur till grannar, och hur du skulle veta.

En bra idé behöver inte vara rätt. Det måste vara testabart, och ärligt om vad som skulle bevisa det fel.

Hur du kan hjälpa till

  • Byt din leverantör till en tariff för förnybar energi eller ett gemenskapsprogram för energi, om sådana finns.
  • Använd kraft när den är ren. Kör tvättmaskiner och ladda fordon när det finns gott om vind- och solkraft. Många nät publicerar koldioxidintensiteten i realtid.
  • Sätt paneler på tak. Hus, skolor, stormarknader och parkeringsplatser är färdiga solcellsplatser; fråga ditt kommunfullmäktige och din arbetsgivare.
  • Spara innan du genererar. Isolering och effektiva apparater minskar räkningarna och utsläppen samtidigt.
  • Fråga din elleverantör och din regering om livscykelutsläppen för den kraft du köper. Fråga efter siffrorna.
  • Skicka oss en energiidé. Använd bidragsformuläret, välj Gröna initiativet och beskriv din idé med de fem punkterna ovan. Ingenjörer, studenter och utvecklare är också välkomna att granska andras idéer på contribution board.

Källor och vidare läsning