Topp 5 kommersiella förnybara energikällor

Förnybar energi är bra för företagen

2020 har utan tvekan varit ett år av nyheter. Men visste du att det också var ett år med oöverträffade framgångar inom branschen för ren energi?
För första gången överträffade produktionen av förnybar energi inte bara den koleldade energiproduktionen utan placerade sig också stadigt som det billigaste, storskaliga, beprövade energialternativet som finns tillgängligt.
Investeringsfonder för företags- och miljöinvesteringar samt investeringar i miljö, sociala frågor och styrning (ESG) drev fram en stor del av denna tillväxt. Som ett bevis på att förnybar energi är bra för affärer ökade företagens energiköpsavtal kraftigt, medan offentliga företags åtaganden, som RE100, att övergå till 100 % förnybar energi också överträffade marknaden.
Vad gör en energikälla förnybar och varför är de så populära?

Vad är förnybar energi?

Det finns två nyckelfaktorer som gör energi förnybar. För det första genereras den från naturresurser som lätt förnyas. För det andra ger förnybar energi också upphov till få eller inga utsläpp av växthusgaser.
Många människor tänker på förnybar energi som något nytt. I själva verket är den energi som finns tillgänglig genom naturresurser något som mänskligheten har förlitat sig på sedan man lärde sig att laga mat på en vedeld, segla till nya platser med hjälp av vindkraft eller driva de första fabrikerna med vattenhjul.

Förnybar energi är det billigaste energialternativet

Pengar talar. Och det sägs att förnybar energi, genom att utnyttja en mängd olika källor, ofta är det billigaste energialternativet – även utan statliga subventioner.
Internationella byrån för förnybar energi (IRENA) släppte en rapport i maj 2020 som visar att kostnaden för solceller i stor skala – den mest utbredda, mångsidiga och kostnadseffektiva tekniken för solpaneler som finns på marknaden i dag – eller solcellskraft har sjunkit med 82 % sedan 2010. Under samma tidsperiod minskade kostnaderna för land- och havsbaserad vindkraft med 39 % respektive 29 %.
Så avkarbonisering av energisektorn är inte bara genomförbar, den är överkomlig – vilket förklarar varför förnybar energi ersätter fossila bränslen. Enligt U.S. Energy Administration utgjorde förnybar energi mer än 17 % av den amerikanska energimixen 2019 – nästan dubbelt så mycket som andelen på 9 % år 2000. Konservativa prognoser visar att vi kan överstiga 30 % under de kommande 10 åren, till 2030.
De fem största kommersiella förnybara energikällorna, rangordnade efter marknadsandel och tillväxt, är:

1. Vind
2. Vattenkraft
3. Solkraft
4. Geotermisk
5. Embrytande &Emissionsförstärkare

#1: Vindkraft

”Ännu är vinden en otyglad och ohävdad kraft, och det är mycket möjligt att en av de största upptäckter som kommer att göras i framtiden kommer att vara att tämja och utnyttja den.”
– Abraham Lincoln
I sin rapport 2019 Wind Powers America Report identifierar American Wind Energy Association vindkraft som USA:s främsta förnybara, utsläppsfria energikälla.
Vindenergin står för 7 procent av all el i USA med nästan 60 000 storskaliga vindkraftverk som är i drift i 41 delstater och två territorier – kolla in vindkartan över USA för att se var el produceras nära dig. Vindkraft omfattar el som produceras från anläggningar på land (t.ex. 350 MW Frontier II i Oklahoma och 182 MW Maryneal i Texas), massiva torn till havs och mindre turbiner som placeras på och mellan kommersiella fastigheter. År 2020 förutspår Energy Information Administration att vindkraft kommer att bli den främsta produktionskällan och stå för 44 % av all ny elproduktionskapacitet.
Det är inte förvånande att vindkraftsproduktion rankas som nummer ett med tanke på att mänsklighetens användning av vindkraft går tillbaka så långt tillbaka som till de första segelfartygen, någon gång mellan 3 000 och 1 500 f.Kr. Vindkvarnarna i Nashtifan i Iran, som har varit i drift i över 1 000 år, hör till världens äldsta, och de har stått emot vindar på upp till 74 miles i timmen. Vare sig den används som kraft för transporter eller omvandlas till mekanisk energi för att pumpa vatten, mala säd eller driva ångmaskiner, är vindenergi ren, riklig och tillgänglig över hela världen.
Vad är nästa steg för vinden? Genom stora framsteg när det gäller prestanda på land och skapandet av massiva vindkraftstorn till havs är det största turbinen för närvarande över 722 fot hög och genererar individuellt 9,5 MW el. Framtida turbiner kan bli ännu högre, luftburna och inkludera militärklassade drakar till mikrogeneratorer som fungerar i svaga vindmiljöer och till och med blåslösa turbiner.

#2: Vattenkraft

”Vatten är för mig, det måste jag erkänna, ett fenomen som ständigt väcker nya känslor av förundran så ofta som jag betraktar det.”
– Michael Faraday, 1853 Uppfinnare av den första elektriska generatorn.
Nummer 2 (tidigare nummer 1 tills vindkraft överträffade den 2020) är livets givare: vatten och dess alternativ för energiproduktion, vattenkraft. Enligt National Hydropower Association stod den energi som produceras av rörligt vatten – floder, bäckar och havsströmmar – för 7 % av den totala elproduktionen.

Vattenkraft är en av de äldsta energikällorna på planeten. Jordbrukare i antikens Grekland använde rörligt vatten för att få turbiner att snurra och utföra uppgifter som att mala spannmål. Under den industriella revolutionen i USA tillhandahöll vattenkraften den mekaniska energi som krävdes för att tillverka textilier och annan utrustning. År 1882 byggdes USA:s första vattenkraftverk i Appleton, Wis., som drev belysning för ett pappersbruk och flera bostäder. Ett av landets största kommersiella energiholdingbolag, Duke Energy (moderbolag till Duke Energy Renewables), inledde sin verksamhet som ett vattenkraftbolag år 1900. Företaget fortsätter att äga och driva 31 vattenkraftverk och två anläggningar för pumpad vattenkraftslagring.
I dag tillhandahåller 2 500 dammar i 41 delstater och två territorier 78 gigawatt (GW) konventionell vattenkraft och 22 GW pumpad vattenkraftslagring. Som jämförelse finns det mer än 80 000 dammar i hela landet som inte producerar el. Även om inte alla dessa dammar är lämpliga för elproduktion, visar en studie från det amerikanska energidepartementet att om man lägger till elproduktionskapacitet till bara 100 av dessa dammar kan man potentiellt lägga till upp till 8 GW ny förnybar kapacitet – tillräckligt med energi för att försörja cirka 3,2 miljoner hushåll och öka storleken på den befintliga konventionella vattenkraftsflottan med 10 %.
Som alla andra energiproduktionskällor som skapats av människor har vattenkraften både bra och dåliga sidor. Den välkända negativa påverkan på fisk och naturliga ekosystem gör att många äldre dammar rivs. Ett framsteg är möjligheten att kombinera vattenkraft som energilagring för att arbeta tillsammans med solenergi när solen inte skiner och/eller vinden när luften är stilla. Hybridproduktion av förnybar energi diskuteras mer i nummer 5 på vår lista.

#3: Solenergi

”Jag skulle satsa på solen och solenergi. Vilken kraftkälla! Jag hoppas att vi inte behöver vänta tills oljan och kolet tar slut innan vi tar itu med det. Jag önskar att jag hade fler år kvar!”
– Thomas Edison
Solen är en annan naturlig energikälla som avger tillräckligt med energi varje sekund för att tillgodose det globala energibehovet i över två timmar. Det är därför inte förvånande att solenergiproduktion, t.ex. solceller, är en av de snabbast växande kommersiella förnybara energikällorna.
Solenergiproduktion fungerar överallt där solen skiner och åtta amerikanska delstater genererar redan över 5 % av sin el från solenergi. Kalifornien leder med cirka 19 % och i North Carolina, där Duke Energy Renewables har sitt huvudkontor, kommer 6 % av energin från solenergi. Den amerikanska solcellsmarknaden förväntas nå 3 miljoner installationer år 2021 och 4 miljoner installationer år 2023.

Att utnyttja solen för att få energi har en gammal historia som sträcker sig så långt tillbaka som till år 7 f.Kr. då människorna först använde den för att tända eldar. De första solcellerna i kisel som kunde omvandla tillräckligt mycket av solens energi till ström för att driva elektrisk utrustning utvecklades 1954 av Daryl Chapin, Calvin Fuller och Gerald Pearson i Bell Labs. Världens längsta solcellsanläggning, Solar Energy Generating Systems (SEGS), började producera solel i kommersiell skala på 1980-talet i Mojaveöknen.
I dag sträcker sig solelproduktionen från ultralätta och bärbara solcellsladdare som lämpar sig för ryggsäcksresor till storskaliga solcellsoperationer som Amazons största solcellstak i Colorado och från solel på universitet och skolor till projekt i stor skala för samhällsnyttiga anläggningar som Holstein Solar-projektet på 200 MW i Texas. Forskare uppskattar att vi med alla framsteg inom solenergitekniken skulle kunna uppnå en 700-procentig förbättring av energiproduktionen till 2050 (eller tidigare).

#4 Geotermisk

”I den gamla ekonomin producerades energi genom att man förbrände något … Den nya energiekonomin utnyttjar energin i vinden, energin från solen och värmen från själva jorden.”
– Lester R. Brown
Geotermisk energi (värmen från jorden) är nummer 4 på vår lista över de bästa kommersiella förnybara energikällorna. Varmt vatten finns naturligt vid varierande temperaturer och djup under jordytan. Mycket djupa brunnar på en mil eller mer kan borras i dessa underjordiska reservoarer för att ta ut och föra upp ångan till ytan för användning i en mängd olika tillämpningar, inklusive elproduktion, uppvärmning och kylning och andra direkta användningsområden. I USA finns de flesta geotermiska reservoarer i de västra delstaterna. Den största gruppen av geotermiska kraftverk i världen finns vid The Geysers, ett geotermiskt fält i norra Kalifornien som också använder återvunnet avloppsvatten som en extra vattenkälla.
Det första geotermiska kraftverket som låg i Toscana i Italien togs i drift 1904. Det genererade endast 10 kilowatt elektricitet, tillräckligt för att driva fem glödlampor. En stor fördel med geotermisk kraft är att den inte kräver något bränsle, vilket gör den immun mot fluktuationer i bränslekostnaderna. Kapitalkostnaderna – främst kostnaden för borrning – tenderar dock att vara höga. Det finns också en hög finansiell risk förknippad med att lokalisera livskraftiga geotermiska resurser.
Framtiden för geotermisk energi kan ligga i dess biprodukter – närmare bestämt i det värdefulla mineralet litium. Litium är en kritisk komponent i storskalig batteriteknik som används i energilagringssystem och elfordon. För att skapa nya källor för det eftertraktade mineralet finansierar delstaten Kalifornien ett projekt för utvinning av litium för att skapa en lönsam, utsläppsfri biprodukt från befintlig geotermisk energiproduktion.

#5 Nya förnybara energikällor & Utsläppsminskare

”Om du vill hitta universums hemligheter, tänk i termer av energi, frekvens och vibrationer.”
– Nikola Tesla
Nummer 5 på vår lista omfattar ny teknik för förnybar energi samt innovationer som i sig själva inte genererar energi i egentlig mening. I stället ökar de andra förnybara energiresurser. Dessa ”boosters”, som vi kallar dem, handlar om att övervinna den intermittenta karaktären hos förnybara energikällor som vind- och solkraft och sänka kostnaderna och utsläppen.

Ansvar för förnybar energi inkluderar:

• Energilagring – Genom att fånga upp energi som produceras vid en viss tidpunkt och lagra den för att använda den vid en annan tidpunkt, ses energilagring som ett viktigt sätt att se till att nya energikällor inte går till spillo (t.ex, begränsning av vind- och solkraft när det finns för mycket energi på nätet) och är tillgängliga när källorna inte producerar (t.ex. på natten när solpaneler inte fångar upp energi från solen). Batterilagringssystem (BESS) är den överlägset snabbast växande och mest utbredda energilagringsformen, som bidrar till energibeständighet och betydande kostnadsbesparingar när de kombineras med sol- och vindkraftsprojekt. Exempel: 36 MW Notrees Battery Storage Project, USA:s största batterilagringsprojekt vid en vindkraftspark. Andra energilagringssystem är vattenkraft med pumpad lagring (PSH) och energilagring genom gravitation, som är ett snabbt framväxande mekaniskt system som vi kommer att få se mycket mer av i framtiden.
• Bränsleceller och grön vätgas – Bränsleceller fungerar som batterier, men de går inte sönder och behöver inte laddas upp. De producerar el och värme så länge bränsle tillförs. I dag är det bränslet vanligtvis vätgas som framställs genom elektrolys av vatten med hjälp av fossila bränslen. För att uppnå utsläppsfrihet skapas en variant av bränslekälla som kallas ”grön vätgas” genom samma elektrolysprocess, men den drivs av vind- och/eller solkraft utan utsläpp. Bränsleceller används för att leverera baskraft på plats.
• Energieffektivitet – När byggnader, fordon och apparater blir effektivare används mindre energi eller behöver produceras. Ju mindre energi som används, desto mindre produktion behövs. Om man säkerställer höga nivåer av energieffektivitet minskar behovet av alla energikällor.
• Elektrifiering – Detta är omvandlingen av en maskin eller ett system till elektrisk kraft. Från uppvärmning och kylning av byggnader till bilar, bussar, lastbilar, fartyg och flygplan – elektrifiering flyttar energibehovet till renare energikällor och bidrar till att snabbare uppnå nettonollutsläpp. Många pekar på att energins framtid är en avkarbonisering och elektrifiering av fordon. Det innebär allt från elcyklar till enorma, 45 ton tunga dump- och gruvbilar som är lika stora som ett trevåningshus.

Tillkommande teknik för förnybar energi som bör bevakas är bland annat:

• Tidvattenenergi – En förnybar kraftkälla som hämtas från havets ebb och flod. I sin enklaste form roterar turbiner under havsytan när tidvattnet stiger och sjunker för att producera elektricitet som sedan matas tillbaka till kusten via undervattenskablar. Tidvattenenergi produceras också genom stora konstruktioner som byggs över en flod, vanligtvis nära dess mynning där den möter havet, så kallade fördämningar. Eftersom vi ännu inte har kommit fram till hur vi ska begränsa de negativa effekterna på känsliga ekosystem i havet och på stränderna, och eftersom kostnaderna fortfarande är höga, finns det i USA inga kraftverk för produktion av tidvattenkraft i stor skala. Men framgångarna i Asien och intresset för att kombinera dem med avsaltningsanläggningar för att skapa drickbart sötvatten från havsvatten kan ändra på detta inom en inte alltför avlägsen framtid.
• Biogas – Biogas produceras genom anaerob bakteriell nedbrytning av animaliskt och vegetabiliskt avfall. Detta skiljer sig från biomassa/biobränslen, som vissa kallar förnybara eftersom bränslen som trä och sockerrör förnyas, men som utelämnades från denna lista eftersom de för närvarande betraktas som bränslekällor med höga utsläpp. Bakterier är inte kräsna. Dessa mikroorganismer äter jordbruksavfall, gödsel, kommunalt avfall, avloppsvatten, grönt avfall eller matavfall. Den biogas som bildas är metan, även kallad naturgas, som sedan förbränns eller bränns för att generera elektricitet. Ett exempel är Duke Energy som samarbetar med mejerier i sitt område för att leda metan från gödsel genom sina naturgasledningar till produktionsanläggningar. Amerikanska storstäder som Connecticut satsar också mycket tid och investeringar på att kombinera sol-, vind- och biogas på soptippar och andra ”brownfield”-områden för att tillhandahålla en konsekvent källa till energiproduktion.
• Strålningsenergi – Som energi som överförs i vågrörelser, särskilt elektromagnetiska vågrörelser (t.ex. magneter plus rörelse), kan denna naturliga energiform samlas in direkt från miljön eller utvinnas ur vanlig elektricitet genom den metod som kallas fraktionering. En av de tidigaste trådlösa telefonerna som byggde på strålningsenergi uppfanns av Nikola Tesla redan 1916. I dag kan 99 % av kostnaden för vanlig el sparas genom användning av strålningsenergi. Det finns ett antal piloter av självgående apparater som utnyttjar strålningsenergi. Inget kraftverk behövs. Den ultimata förnybara energin är den som sker i själva apparaten. Håll ögonen öppna!
• Framtida förnybara energikällor – I laboratorier runt om i världen utforskas många innovationer. Vissa, som bränsle från luft och exponentiella förbättringar av solcellskapaciteten, ser mycket lovande ut. Det återstår att se vilka framtida förnybara energikällor som uppnår den skala, säkerhet och tillförlitlighet som krävs för att driva en värld med stora elbehov.

Vilken förnybar energikälla är bäst för dig?

Även i osäkra tider fortsätter efterfrågan på ren energi att öka. Den verkligt goda nyheten är att förnybar energi under det senaste decenniet har tagit steget ut ur kategorin ”alternativ energi” och in i huvudfåran genom att vara mycket prisvärd, alltmer tillförlitlig och allmänt tillgänglig för en bred publik. Det ska bli roligt att jämföra listorna år 2030 med vad de främsta förnybara energikällorna är år 2020. Vi ser fram emot att göra en uppdatering för er då!

Om Duke Energy Renewables

Att lära sig grunderna om förnybar energi, inklusive de viktigaste typerna av förnybar energi, är steg ett i utvecklingen av hållbara energilösningar för ditt företag. Att få den informationen från en pålitlig källa med ett track record när det gäller att tillhandahålla tjänster och lösningar för förnybar energi är lika viktigt.
Vi är Duke Energy Renewables och vi arbetar med hållbarhetsexperter på stora företag som The Home Depot, Sprint och Ball Corporation för att integrera hållbara lösningar i deras verksamhet för att åstadkomma energibesparingar och rikta in sig på koldioxidminskningsmål. Vi är experter på att vägleda dig till energibesparingar, energioberoende och vi är här för att hjälpa dig.