Smarte energisystemer kan mindske
CO2-udledningen betragteligt

Vi kan mindske CO2-udledningen med 22 mio. tons ved at digitalisere og integrere forskellige energiformer. Ny DTU-rapport viser vejen.

Vindkraft og solenergi. Det er nogle af de vedvarende energikilder, der kan tage kampen op med fossil energi - eller er tæt på at kunne gøre det. Samtidig er de rygraden i fremtidens energisystem, der dækker over et omkostningseffektivt, bæredygtigt og sikkert energisystem, hvor vedvarende energiproduktion, infrastrukturer og energiforbrug er integreret og koordineret gennem energitjenester, aktive brugere og teknologier.

Frem til 2030 forventes verdens lande at øge investeringerne i nye, smarte energiløsninger baseret på vedvarende energikilder til 13.500 milliarder US-dollars for at leve op til deres løfte i Paris-aftalen om at reducere udledningen af drivhusgasser. Investeringen svarer til prisen på lige godt 2.200 Storebæltsbroer i 2019-priser. Målet i Danmark er at reducere CO2-udledningen med 70 pct. inden 2030.

En ny rapport fra DTU med input fra en række brancheforeninger viser, at man kan mindske Danmarks CO2-udledning med 22 mio. tons ved at fokusere på seks konkrete områder, der tegner sig for betydelige andele af energiforbruget: Elbiler, bygninger, vand, fjernvarme, el og gas samt industriprocesser.

Til sammenligning mangler vi at reducere udledningen med 29,4 mio. tons i forhold til den CO2-udledning , der var i 2017, hvis vi skal nå målet i 2030. Med andre ord er det bestemt ikke kun marginale CO2 -reduktioner, der står på spil.

Nytænkning

For at nå 2030-målet er det nødvendigt at reducere CO2 inden for områder, man normalt ikke tænker på som en del af energisektoren. Det er bl.a. transport, bygninger, processer i industri - inklusive landbrug og datacentre – men det kan også være inden for f.eks. vandbehandling og -distribution.

Endelig vil det være nødvendigt i højere grad end hidtil at anvende såkaldte Power-to-X-teknologier, der kan omdanne strøm fra vedvarende energikilder til brint, ammoniak, metanol eller lignende brændstoffer til brug i blandt andet transportsektoren.

Udfordringen

Udfordringen bliver at udvikle et energisystem, der er bæredygtigt og sikkert og uden for store omkostninger.

Vind og sol er i sagens natur ikke stabile energikilder. Så for at skabe balance mellem produktion og forbrug i et energisystem baseret på vedvarende energi er der brug for digitaliserede energisystemer og nye teknologier, der f.eks. kan være styret af kunstig intelligens.

1 Elbiler

Elbiler behøver ikke kun være strømforbrugende, de kan også være strømforsynende. Elbilens batteri kan nemlig udnyttes til at lagre strøm, der afleveres til elnettet, når bilen kobles på.

For at integrere elbiler til elnettet må man koble transport- og energisektor sammen. Og hvis man vil omlægge en større andel af transportsektoren til el, skal elnettet opfylde nye krav.

Også busser, lastbiler, tog, fly og færger kan elektrificeres.

2 Bygninger

Bygninger har potentiale til at udgøre et lager for termisk energi og kan således være med til at regulere de indbyggede varme- og kølesystemer. I nybyggeri kan det føres ud i livet med eksisterende teknologier som f.eks. varmeforsyningsanlæg med reguleringsmuligheder, fjernstyrede termostater i de enkelte rum og fjernaflæste varmemålere.

Men langt de fleste bygninger er allerede bygget, og det vil kræve en stor indsats at opgradere dem med ny teknologi.

3 Fjernvarme

Ved at installere store varmepumper kan fjernvarmesektoren være med til at skabe fleksibilitet i elsystemet. Varmepumperne konverterer effektivt el til varme – under forudsætning af, at der er adgang til en varmekilde.

Når der er meget vind i energisystemet og dermed overskud af vind-genereret elektricitet, kan varmepumperne startes og forbruge den overskydende el. Tilsvarende kan de lukkes ned, når der kun er lidt vindproduceret strøm. Fjernvarmen fungerer således som et lager for overskydende el i energisystemet. Og det er et lager med en betydelig kapacitet.

4 El og gas

Gasnettet udgør en vigtig del af den danske energiinfrastruktur. I fremtiden vil nettet kunne anvendes til at lagre og transportere biogas. Ligeledes vil det kunne opbevare brint produceret i elektrolyseanlæg, hvor vind- eller solenergi bruges til at spalte vand til brint og ilt.

Brinten kan siden anvendes som brændstof, eventuelt efter en opgradering. På den måde kan man koble el-, gas- og transportsektor sammen.

5 Industriens processer

Den energi, som industrien anvender, udgør en væsentlig del af energisystemet, både nationalt og internationalt. En stor del af energien bliver brugt i termiske processer til opvarmning og køling.

Industriens varmebehov til procesvarme kan elektrificeres ved at udnytte varmepumper og direkte elvarme samt andre teknologier som f.eks. mikrobølger eller induktion. Det vil gøre det muligt at integrere vedvarende energi i langt højere grad.

6 Vand

Rent drikkevand og håndtering af spildevand er vigtige opgaver for vores samfund. Moderne anlæg til at håndtere spildevand og rent vand er i høj grad koblet på internettet, og det vil derfor - med passende aftaler og ikke mindst rammebetingelser - være relativt let også på dette område at udnytte i en grøn energiproduktion.

Håndteringen af vand repræsenterer oplagte muligheder for gennem digitale løsninger at tilvejebringe den fleksibilitet, der betyder, at vi kan integrere endnu mere vind- og solenergi i energisystemet.

Et rensningsanlæg producerer desuden biogas, som kan bruges til at fremstille el og varme, når der er mangel på vind- eller solenergi, og faktisk producerer moderne rensningsanlæg væsentlig mere energi, end de bruger. 

Foto: Colourbox; Julian Hochgesang, unsplash; Jed Owen, unsplash; Kate Chenkova, unsplash; Krisztian Tabori, unsplash; Master Wen, unsplash; Crystal Kwok, unsplash; Andrew Malone, Flickr. Grafik: Marianne Rom Andersen, DTU.