Verden over anvendes meget store ressourcer på at udvikle nye, miljørigtige energikilder som erstatning eller supplement til fossile energikilder.
Det er ikke mindst diskussionen om den menneskelige andel af udslip af drivhusgasser, der har øget interessen for at erstatte fossile brændsler med alternative energikilder, som også omfatter atomenergien.
1. figur viser en sammenligning mellem forskellige energikilders CO2-udslip.
De vedvarende (renewable, fornybare) energikilder dækker over en lang række forskellige energikilder, der ofte har sin baggrund i solenergi. Både vind- og vandenergi skyldes solenergien, der fordamper vand og får vinden til at blæse.
Bioenergi stammer fra planternes fotosyntese o.s.v.
Her skal kun omtales nogle få vedvarende energikilder, der anvendes til el-fremstilling.
Vandenergi udnytter vands bevægelsesenergi (kinetiske energi). Der er flere måder, det kan ske på. Man kan udnytte tidevandseffekterne, bølgeenergien og strømmende vands kinetiske energi.
Her skal kun kort omtales den el-energi, der udnyttes af strømmende vands kinetiske energi.
Der anvendes forskellige turbinetyper, afhængig af faldhøjden og dermed trykket.
For hver 10 m faldhøjde stiger vandtrykket med 1 atm.
Der er 2 hovedtyper af vandkraftanlæg:
1. De konventionelle hydroelektriske anlæg, hvor man udnytter energien i opstemmet vand eller anvender strømmende vands energi direkte.
2. Anlæg der virker begge veje - når der mangler strøm produceres el-energi - når strømmen er billig, sendes strømmen gennem turbinen, der så pumper vandet retur til reservoiret.
Man anvender anlægget som et energilager.
Hydroelektrisk energi producerer stort set samme mængde strøm som atomkraft på global plan ca. 17 %.
En del lande har så store naturlige forudsætninger for at udnytte vandkraften.
Vandkraftens andel af el-produktionen:
Norge - mere end 99 % - 150 TWh/år
New Zealand - ca. 75 %
Østrig - ca. 60 % - 30 TWh/år
Sverige - ca. 50 % - 80 TWh/år
Frankrig - ca. 15 % - 70 TWh/år
USA - ca. 9 %
Tasmanien ca.
Energiproduktion:
Hydroelektrisk energi står for ca. 97 % totalt af den vedvarende energi på global plan. Fordele:
Hydroelektrisk energi er kendetegnet ved meget store anlægsomkostninger, men lave omkostninger pr. produceret kWh.
Det er en af de mest fleksible energikilder, elproduktionen kan reguleres meget hurtigt, blot der er vand nok i reservoiret.
Det er ren energi, der ikke udleder kuldioxid eller efterlader affald. Ulemper
De store opstemninger kan bevirke store økologiske konsekvenser for det omgivende miljø. I Kina skal der flyttes omkring 2 mio. mennesker før Three Gorges - projektet er færdigt. Dette projekt har i øvrigt 2 formål - at fremskaffe el-energi og regulere Yangtze Kiang-floden
Nasser-søen har ansvaret for en stigning af lidelsen bilharziose, der skyldes en fladorm, som overføres med en ferskvandssnegl.
De store hydroelektriske anlæg er ifølge erfaringerne den mest risikobetonede energikilde mht. dødsulykker. Dæmningsbrud fører til katastrofer for de mennesker, der befinder sig nedenfor reservoiret. Listen viser nogle store ulykker med store vandkraftanlæg:
Morvi(India 1979) 30.000 døde
Vaiont(Italien, 1963) 2.118 døde, ca. 25.000 hjemløse (Ikke dæmningsbrud, men et klippestykke faldt i bassinet.)
L'Oros (Brasilien, 1960) 1.000 døde.
Gleno (Italien, 1923) 600 døde
St Francis (USA, 1928) 700 døde
Logan (USA, 1972) 450 døde
Malpasset (France, 1959) 423 døde
På trods af disse katastrofer sker der stadigvæk udbygning af vandkraften mange steder i verden - ikke mindst i Kina og Indien er flere projekter under bygning.
Turbinetyper - hydroelektrisk energi
Ved store faldhøjder og stort tryk og hastighed anvendes peltonturbiner, der består af en mængde specielt udformede skovlhjul, der kaster vandstrålen tilbage. Denne type har en meget høj effekttæthed - d.v.s. i forhold til vægten udvikles en meget stor effekt.
Når vandet har passeret turbinen er hastigheden nedsat væsentligt, hvorfor der skal være et stort rum til at aflede vandet.
Vandet har endnu stor energi, der kan udnyttes af andre turbinetyper.
Peltonturbiner anvendes i mange størrelser og udformninger til mange formål.
Francis-turbinen
er konstrueret til mindre vandhastigheder og -tryk. Vandet ledes ind i en spiralformet kanal, der gradvis indsnævres. Samtidig stiger vandhastigheden.
Turbinerne i det store hydroelektriske anlæg i Itaipu er af denne type.
Francis-turbinen er den mest anvendte type i vandkraftanlæg. Kaplanturbinen anvendes ved store flow og ved lave faldhøjder.
Turbinens enkle konstruktion gør den anvendelig til mange formål.
Ved passende udformning af de enkelte vinger kan man sikre, at fisk passerer gennem turbinen uden at lide overlast.
Kaplanturbiner findes i alle mulige størrelser lige fra Megawatt-store til små ministørrelser.
Både Francis- og Kaplanturbinerne kan anvendes reversibelt - de kan pumpe vandet retur, hvis man tilfører strøm til turbinerne. De kan derfor anvendes i pumped storage systemer.
Pumped Storage
Ved anvendelse af reversible pumper kan man bruge at højtliggende vandbassin som energilager.
Ved at anvende overskud af el-energi til at pumpe vand tilbage til reservoiret og udnytte det i perioder med mangel på el-energi kan man på en simpel måde kompensere for det ujævne elforbrug.
Da elpriserne følger efterspørgselen kan der udmærket være en god økonomi i disse anlæg.
Der er mange anlæg rundt om i Verden. Globalt er pumped storage anlæg på ca. 90.000 MW, hvilket svarer til ca. 3 %.
Med store faldhøjder er tabene ved omsætningen ret små.
Figuren viser et sådan anlæg. På Hawaii er der f.eks. bygget et anlæg med et reservoir i en udslukt vulkankrater.
Til top
Store hydroelektriske anlæg.
(Large-Scale Hydro Power)
Kraftværk
Land
Byggeår
MW effekt
Højde m.
Produktion -GWh/år
Flod.
Three Gorge i Sanxia
Kina
2003-2011
22.500
101
8470/100.000
Yangtze Kiang
Itaipu
Brasilien/Paraguaya
1983
12.600
120
75.000
Rio Parana
Guri
Venezuela
1986
10.200
168
8.050
Rio Caroni
Tucurui
Brasilien
1984
8.400
2.100
Tocantins River
Grand Coulee
USA
1942
10.300
168
2.000
Columbia River
Sayano-Shushenskaya
Rusland
1978
6.400
246
2.060
Jennisej
Krasnojarsk
Rusland
1972
6000
119
2.040
Jenissej
Robert-Bourassa/La Grande 2
Canada
1979
5.616
La Grande River
Churchill Falls
Canada
1971
4.500
1.870
Churchill River
Bratsk
Rusland
1961
4.500
124
Angara
Ust -Khantaika
Rusland
1977
4.320
105
Angara
Cabora Bassa
Mozambique
1977
3.870
max. 157
2.1 (6.3)1)
Zambezi River
Gezhouba Dam
Kina
1988
3.115
47
1.700
Yangtze Kiang
Hoover Dam
Nevada, USA
1977
2.800
221
4 - 10
Colorado River
Eisernes Tor/Jernporten
Serbien
1970
1.800/ 2.300)1)
13.000
Donau
Aswan
Egypten
1977
2.100
111
1.000
Nilen
Kariba
Zimbabwe/Zambia
1977
1.600
128
Zambezi River
1)efter ombygning.
Three Gorge dæmningen - de 3 kløfters dæmning i Sanxia.
På billedet ses en model af anlægget, der fuldt udbygget får en kapacitet på 18.200 MW (18.2 GW). En senere beslutning om at tilføje yderligere 6 undersøiske turbiner øger kapaciteten til 22.400 MW.
Den kinesiske dæmning ved de 3 kløfter, Three Gorges Dam, ved Yangtzefloden Chang Jiang - Yangtze River - Kinas største flod (ca. 6330 km lang), begyndte i april 2003 at stemme vandet op til verdens største hydroelektriske kraftværk, ved de 3 slugters dæmning - Three Gorge - i Sanxia. (De 3 slugter er Xiling, Wu og Qutang slugten.)
Projekter er først og fremmest etableret for at sikre den ca. 15 mio. store befolkingen i det nedre område mod oversvømmelser.
Dæmningen er ca. 2.3 km bred og 185 m høj. I 2007 er vandstanden så høj at der kan passere 10.000 t containerskibe fra Shanghai til Chongqing.
Man forventer at reducere risikoen for oversvømmelser fra en gang hver 5. år til en gang hvert 100 år.
Ved opstemningen falder strømmens hastighed fra 4 m/s til 0.5 m/s. I forbindelse med en højere vandstand kan store containerskibe sejle fra Shanhaing til Chongqing, der ligger ca. 2400 km inde i landet.
Endelig benyttes dæmningen til elpoduktion.
Det er en gammel drøm, der herved er gået i opfyldelse. En afgørende faktor var at formand Mao (Mao Tse-Tung, Mao Zedong) fik interesse for projektet og svømmede over Yangtze-floden for at vise mennesket kunne beherske den.
Three Gorges 1. generator af i alt 26 er juli 2003 tilsluttet nettet. Generator nr. 13 blev tilsluttet i februar 2005.
I 2007 er der i alt tilsluttet 17 turbiner á 700 MW. Produktionen i 2006 var på 49.250 GWh.
I alt installeres 26 generatorer. Der kan senere udbygges med yderligere 6 stk. til i alt 22.4 MW i en speciel konstruktion.
Der regnes med en årlig produktion på ca. 85 TWh, det svarer til 20-30 gange den danske el-produktion.
Den største vandhøjde bliver på 185 m.o.h. med en maksimal faldhøjde på 113 m.
Selve vandreservoiret vil få en bredde på 2.3 km og en længde på 600 km.
28.000 mennesker har arbejdet på 3-holdsskift gennem en årrække.
I forbindelse med anlægget er bygget enorme sluseanlæg og elevatorer til sikring af flodtrafikken. Desuden foretages enorme investeringer i områdets infrastruktur der skulle sikre områdets udvikling.
Den samlede byggetid har været 17-18 år og koster omregnet til i omegnen af 150 mia. dkr.
1. juni 2003 lukkede man af for vandet, hvorved opstemningen tog sin start. Juli 2005 er vandet steget til ca. 150 m.o.h.
Billederne viser dels et luftfotos af anlægget - dels et nærbillede af spildvands-udløbet.
D. 13. sept. 2004 meddelte konsortiet bag projektet en beslutning om at Three Gorge projektet udvides med 6 turbiner via en underjordisk facilitet, så antallet stiger fra 26 til 32 stk. og den samlede kapacitet stiger fra 18.200 MW til 22.400 MW.
Anledninger ar den, at den samlede vandmængde overstiger forventningerne.
Arbejdet med installeringen af den 12. generator i Three Gorge-projektet er afsluttet nov. 2004. Den forventes i drift senere på måneden. Arbejdet med de næste 6 stk. generatorer påbegyndes i januar 2005.
Elproduktionen svarer til 25-30 gange det danske forbrug.
En tidligere rapport anslår, at 1 - 16 millioner mennesker skal flyttes for at gøre plads til store hydroelektrisk anlæg. I Kina er der for tiden meget store demonstrationer ved dæmningsbyggerierne. Den folkelige modstand har baggrund i de enorme tvangsforflytninger, som projektet medfører.
Minister for vandressurcer i Kina, Wang Shucheng, forudser at konstruktion af hydroelektriske anlæg vil toppe i Kina om 20 til 25 år. Mere end 80 % af vandreserverne i Kina er uudnyttede siger han.
Kina har planter om at udvide med yderligere 4 nye hydroelektriske stationer ved Jinshi-floden inden år 2020.
De 4 stationer vil tilsammen få en kapacitet på 38.500 MW. Omkostningerne vil udgøre ca. 24 mia. US-dollar.
En meget stor folkelig modstand har medført forsinkelser og måske opgives nogle af projekterne.
Kina har besluttet at bygge et nyt gigantisk anlæg ved Jinsha River.
Arbejdet med at opføre en 12.6 TWh hydroelektrisk station er begyndt.
Dæmningen opføres i Xiluodu Gorge mellem byen Yongshan i Yunnan provinsen og Leibo i Sichuan provinsen, 1.780 km. fra Shanghai. Der bliver bestykket med 1½8 turbiner á 700 MW, med en forventet årsproduktion på ca. 57 TWh, 15-20 gange Danmarks forbrug af elenergi. (Kilde: China Energy Daily News 17. 11. 2005)
Three Gorges Cruise - 14 sider med beskrivelse af projektet
P.t. Verdens største anlæg - Itaipu (Stenen, der synger) - mellem Brasilien og Paraguay.
25 % af Brasiliens elforbrug og 85 % af Paraguays totale el-behov dækkes af dette kraftværk.
120 m fald forsyner 29 Francis-turbiner á 715 MW med vandkraft. Produktionen er omkring 79 TWh årligt = 20-25 gange Danmarks forbrug Aswan dæmningen i Egypten danner Nasser-søen, et område på 6000 km² en vandmængde på ca. 162 km³
Opstemningen har forværret den alvorlige lidelse bilharziose som tidligere anført.
Kariba - dæmningen tæmmer Zambezifloden i Afrika. Søen indeholder ca. 160 mia. m³ vand og er en af verdens største vandreservoirer. Hoover Dam i Nevada - tidligere Boulder Dam- er opkaldt efter en amerikansk præsident.
Dæmningen er en af verdens største med et fald på 223 m.
Et billede af Hoover-Dam anlægget ses på billedet til højre. Grand Coulee med den tilhørende vandreservoir - Frank Roosevelt-søen - tæmmer Colorado-floden. Bygningsværket svarer til ca. 4 gange Cheops-pyramiden.
Værket er opgraderet og er nu blandt verdens største anlæg.
De mindre anlæg opdeles i : Small Scale Hydro Power
som har stor lokal interesse til mange formål.
Det er en meget gammel idé at udnytte vindens energi.
Da vindens energi stiger med 3.potens af vindens hastighed og vindens hastighed stiger med højden over jordens overflade, er det vigtigt, at en vindmølle er placeret så højt som muligt og er placeret i egne, hvor vinden blæser kraftigt.
Vindenergien udnyttelse her i landet var først og fremmest begrundet i at undgå atomkraftens indførelse. Begge energikilder er reelt alternativer til fossil energi.
Energiindholdet i cylinder luft med en radius på 1 m og med en længde på 10 m har en kinetisk energi ved vindhastigheden 10 m/s:
0,5 * (10 m/s)²x 1² x ¶ x 1.25 kg /m³ luft = 196 Joule
Ved en fordobling af hastigheden er luftens masse fordoblet, hvilket forklarer at energien stiger med 3. potens.
Interessen for vindmøller til elproduktion samler sig om de såkaldte hurtigløbere, som kan være 1-2 eller 3-bladede.
En vindmølle kan teoretisk udnytte 59 % af vindens energi, så er vindhastigheden ved at passere møllevingerne reduceret til 1/3. Herved vil luftsøjlen bag ved møllen fylde ca. 1.7 gange mere i diameter p.g.a. den lavere hastighed.(Betz' lov).
I praksis udnyttes meget mindre end de teoretiske 59 %. Med diverse tab ved turbulens, gnidningsmodstand, energiomsætning og det forhold, at en vindmølle kun producerer strøm mellem ca. 4 m/s og 20-25 m/s, udnyttes i praksis her i landet omkring 20-25 % af vindens totale energi - lidt mere ved de havbaserede anlæg.
Den største årsag til den danske succes på verdensplan skyldes oprettelse af en prøvestation, der blev placeret på Risø, hvor det var politisk vilje til at drosle de nukleare aktiviteter ned.
Prøvestationen fik til opgave at certificere vindmøllerne, der var en betingelse for at ejeren af få tilskud til el-produktionen.
Det gav kun plads for seriøse konstruktører, der med hjemmemarkedet som basis i løbet af et kort åremål blev verdens største eksportør af vindmøller.
Vindmøllens aksel trækker en generator via et gear, der sætter generatorakselens omdrejninger op til et passende stort omdrejningstal, så generatoren fungerer bedst muligt.
Til de mindre, netbaserede anlæg anvendes oftest den såkaldte asynkrone motor, der fungerer som generator når omdrejningstallet overstiger synkronhastigheden (50 Hz). Denne type magnetiseres af el-nettet, hvorved man opnår at der produceres elektrisk strøm med samme frekvens og fasevinkel som el-nettet. Nettet fastlåser vingernes omløbshastighed så de svarer til netfrekvensen. Overskudsproduktion fra vindmøllen kan derfor ledes ind på el-nettet uden større problemer.
Magnetiseringsgraden varierer i takt med vindens tryk på vingerne og sørger for, at vingerne altid har en hastighed som svarer til nettets frekvens - jo stærkere vinden blæser, des større modstand yder generatoren.
Ulempen ved denne generatortype er, at den ikke producerer el-energi, hvis der er strømsvigt på el-nettet.
Store vindmøller anvender ofte en generatortype, der ikke er netstyret. Strømmens frekvens svinger i takt med vingernes omløbstal. Skal en eventuel overskudsstrøm ledes ind på el-nettet, må den først ensrettes og derefter bringes til at svinge i takt med el-nettet via en vekselretter.
Måske ligger fremtiden i at anvende vindanlæg uden gear. Det arbejdes der med i udlandet, men har ikke større interesse her i landet. På længere sigt vil det måske berøve Danmark sin nuværende førerposition på markedet.
Vindenergien i elforsyningen
Ifølge en ældre undersøgelse, foretaget af Akademiet for de tekniske Videnskaber, har vist, at der uden tekniske problemer kan indgå op til 10 % af elforsyningen fra vindkraft uden problemer - ved større andele vil visse problemer stige i takt med vindkraftens andel.
Det ene problem er overløb - d.v.s. der produceres mere el-energi, end der aftages. el-energi kan ikke lagres i nettet, det skal bruges i samme øjeblik, det produceres.
Overløb sker især om vinteren når det blæser meget. Så er den bundne el-produktion fra kraftvarmeværkerne størst. Hvis man ikke kan skaffe sig af med overskudsproduktionen af el til eksport, kan det blive nødvendigt af koble vindmøllerne af nettet.
Hvis vindenergiens andel bliver af en vis størrelsesorden, vil kraftværkerne have visse vanskeligheder ved at kompensere for den såkaldte reaktive effekt.
I Danmark er vindkraftens andel beregnet til ca. 15 % af vort forbrug. Ved udbygningen af anlægget ved Horns Rev bliver andelen større.
I det tal er der ikke korrigeret for overløb eller tab i energi for den del af el-energien, der ikke afsættes lokalt, men transporteres lange strækninger via højspændingsnettet.
Den mere korrekte beregningsmetode, hvor man anvender besparelse på fossil brændsel ved vindkraften, anvendes ikke.
En teknisk løsning på overløbsproblemet er nødvendig, hvis andelen af vindenergi skal øges væsentligt.
Danske forbrugere betaler en overpris for el fra vindkraften. I regnestykket skal vindmøllernes produktion godskrives den CO2-gevinst som vindenergien bidrager med i positiv retning. Det økonomiske Råds Formandskab - DØF - har udarbejdet en rapport, der viser at vindkraften har kostet de danske skatteydere et 2-cifret milliardbeløb. Et tal, der dog bestrides af vindmølletilhængere. Her skal der ikke tages stilling til denne diskussion med politiske overtoner, der kan henvises til diskussionen i bladet Naturlig Energi, hvor vismandsrapporten har været udsat for kritik - en kritik som DØE dog afviser.
Vindenergien har et stort potentiale, men vil dens andel spiller kun en marginal rolle i den globale elforsyning.
Udviklingen el-produktionen af vind- og atomenergien 1990 - 2003 i USA.
Vindenergien er steget ca. 75 % - atomenergien ca. 25 % i perioden
Man kan også udlede af figuren, at der i USA er et stort potentiale for udbygning af vindenergien. Når det ikke er sket skyldes det sikkert, at vindenergien ikke kan klare sig på markedsvilkår, men behøver støtte. Det er de politske forhold, der bestemmer udbygningen Til top
Solceller - photovoltic energi
Den største anvendelse for solenergi er til opvarmning. I de varme perioder kan solen levere et stort bidrag til især rumopvarmning.
Solens stråler kan desuden anvendes til at producere el-energi. Det kan ske på flere måder:
I et solkraftværk kan man via et system af computerstyrede spejle samle solenergien fra en større flade til et mindre, hvor varmeenergien bruges til at producere damp, der driver en turbogenerator.
Billedet viser en principskitse af et sådan anlæg.
Parabolanlæg fokuserer solstrålerne via en parabol. Et stort anlæg i Frankrig anvendes til at frembringe høje temperaturer til forskningsformål.
I solceller kan solenergien anvendes til at producere strøm direkte.
Da der er tale om jævnstrøm. skal den igennem en vekselretter inden den kan ledes ind i det eksisterende el-net.
Solenergien kan udnyttes indirekte til bioenergi, hvor fotosyntesen samler energien til plantetørstof, der så siden forbrændes.
Fotosyntesen udnytter kun en lille del af den samlede stråling - omkring 2 %.
En undtagelse er nogle plantegrupper, der har en højere udnyttelse. Det gælder bl.a. sukkerrør, der udnytter omkring 8 % af sollysets energi.
Der er 2 problemer med udnyttelse af solenergi. Dels er den meget tynd, dels varierer energien meget i løbet af døgnet - og med året.
Det største solindfald sker i de ækvatoriale egne, hvor solstrålerne falder lodret ind - ved 45 º falder indstrålingen til det halve, da samme energi skal fordeles på den dobbelte flade.
Potentialet for solenergi til el-fremstilling:
er i størrelsesordenen :
I Nordeuropa ca. 1000 KWh/m²
I Spanien ca. 1600 KWh/m²
I Sahara ca. 2500 KWh/m²
En solcelle udnytter ca. 15 % af solenergien til el-energi.
I Spanien vil det svare til ca. 240 kWh/år
Et solcellekraftværk, der skal kunne producere el-energi af samme størrelse som et 1000 MW nukleart anlæg - en årlig produktion på ca. 7-8 TWh, vil fylde et areal på ca. 30 km².
Anlægsomkostningerne er omkring 10 gange større end ved et a-kraftværk.
Det skal desuden opføres store lagringssystemer med olie, smeltet salt, brintfremstilling til anvendelse i brændselsceller el. lign. for at kompensere for ujævn el-produktion.
Hvert led i denne lagringsproces vil forbruge energi.
Solceller kan ikke konkurrere med andre energikilder, men det bliver nødvendigt på et eller andet tidspunkt i fremtiden at udvikle denne energiform ganske betydeligt.
I øjeblikket anvendes solceller til flere specielle formål. Det kan være el-fremstilling i u-lande, på fjerntbeliggende steder etc. I Danmark forsynes et fyr på Anholt med el-energi.
Ved fotosyntesen udnyttes solens energi af planternes klorofyl til at omdanne vand og kuldioxid til glukose i plantecellen, der via biologiske processer omdannes videre til kulhydrater, fedtstoffer og protein, der er fundamenter i planternes tørstof.
Til processen skal foruden vand og kuldioxid også være forskellige mineralstoffer tilstede.
Planterne kan kun udnytte en lille del af spektrets bølgelængder.
Uden for atmosfæren er solenergien ca. 1350 Watt/m². Kun ca. 75 % af strålingen når jordens overflade, d.v.s. max. 1000 W/m²
Hvor meget energi der falder på 1 m² i gennemsnit afhænger af mange ting - men stedets geografiske bredde er langt den væsentligste. Jo mere skråt solens stråler falder på overfladen, des større areal skal energien fordeles på.
Energiudnyttelsen reduceres omtrentligt for vore kulturplanter:
Kun lys i bølgelængder 400 -700 nanometer udnyttes - ca. 50 %
Max. lysabsorption : 80 %
Produktionseffektivitet: 20 %
Respirationstab : 50 %
Udnyttelse af nettoproduktion: 50 %
Maksimal udbytte af globalstrålingen er således ca.
0.5 * 0.8 * 0.2 * 0.5 * 0.5 = 2 % . I praksis regnes med mellem 1 - 2 % udnyttelse.
Nogle planter udnytter solenergien langt bedre end andre. Det drejer sig bl.a. om de såkaldte C4-planter såsom Rødalger. Sukkerrør har en udnyttelse på ca. 8 %, hvilket gør at sukkerrør har en meget voldsom vækst, som man kan se med det blotte øje.
Et beregning viser, at hvis Danmarks energiforbrug skulle dækkes af skove, skulle der et areal til på 5 - 8 gange Danmarks totale areal for at dække dette behov - og så er de ekstra energiomkostninger ved tilberedning og distribution ikke medregnet.
Forudsætninger:
Træ's brændværdi ca. 2300 kWh/m³
Danmarks energiforbrug, oliebaseret ca. 200 * 109 kWh/år
Nyttevirkning ved olieafbrænding ca. 80 %
Nyttevirkning ved forbrænding af træ ca. 60 %
Globalstråling ca. 1000 kWh/år
Regnestykket kan kun bruges til at vurdere størrelsesforholdet, da bioenergi jo kun kan betegnes som en supplerende energikilde, der lokalt kan levere et kærkomment bidrag. Det gælder således træflis, halm, biomasse fra affald til biogasformål, udnyttelse af planter på arealer, der ikke dyrkes til landbrugsformål etc.
På figuren vises Danmarks energiproduktion af vedvarende energi i år 2001.
Det blev til 94 petajoule - medregnes importerede træpiller kom vi op på 95.7 PJ.
Den overvejende del af bioenergien stammer fra afbrænding af halm, affald, flis m.v.
De vedvarende energikilder giver anledning til udslip af NOx, der er af noget mindre omfang end fra olie og kul - det svarer stort set til emissionerne fra naturgas.
Halm og træflis bidrager med et beskedent svovludslip.
Der dannes en mindre mængde cancerogene stoffer, der som regel ikke medtages i de energiøkonomiske beregninger.
Brændselsceller kan omdanne kemisk energi direkte til elektricitet ved at forene brint og ilt til vand. I principper sker det på samme måde som i et element (batteri).
2 H + O => H20
Brint kan udvindes fra vand, hvilket dog kræver megen energi. Der kan anvendes metan - naturgas, samt en del andre kulbrinter med et stort brintindhold.
Processen er miljøvenlig, da dens affaldsstof er vand. Ved anvendelse af kulbrinter dannes lidt kuldioxid.
Brændstofcellen består af en elektrolyt og nogle elektroder i et specielt design.
I modsætning til et batteri skal en brændselscelle ikke oplades, det producerer el-energi sålænge der tilføres ilt og brint.
Hver celle producerer en spænding på ca. 1 Volt. Da flere celler kan forbindes både i serie så man får den spænding, man ønsker.
Der forskes meget i forskellige typer brændselsceller. Nogle typer brændselsceller kræver ren brint mens andre også kan drives af metanol (træsprit) eller metan (naturgas).
PEM (Proton Exchange Membrane) brændselsceller arbejder ved lavere temperaturer - 70-100 °C - og er lette at regulere. PEM kræver ren brint for at fungere.
De vil egne sig til udstyr, der kræver en hurtig start, f.eks. køretøjer og elektriske apparater. Cellen er velegnet til mindre anlæg og forventes på længere sigt at blive ret billig.
PEM-cellerne bliver nu støttet også støttet fra det offentlige, efter at man tidligere havde satset mest op SOFC-cellen.
SOFC - Solid Oxide - brændselscellen er en af de nyeste typer, som mange forsker i - ikke mindst har Risø sammen med Haldor Topsøe udviklet et lovende koncept.
Den anvender elektroder af ZrO2 doteret med ytterbiumoxid.
Det tyske Siemens firma har årelang erfaring med denne type, og sammen med Westinghouse har de et hybridanlæg på 220 kW kørende i USA.
Typen anvender et keramisk materiale i stedet for en flydende elektrolyt, som i de andre typer.
SOFC-cellen er en højtemperatur-brændselscelle, der arbejder ved temperaturer omkring 700 - 1000°C. Typen er den mest effektive, idet nyttevirkning ved el-produktion er i omegnen af 60 %.
Denne type tåler ikke stop i produktionen, hvorfor den har størst interesse i de større anlæg, hvor der arbejdes med en høj benyttelsestid.
PAFC Phosphoric Acid brændselsceller anvendes på hospitaler, kontorer, skoler, busser og tog.
AFC - Alkaline har med stort held været anvendt af i diverse rumfartsprogrammer, hvor NASA har en stor erfaring. Typen er meget dyr at fremstille og kan ikke forventes almindelig udbredt.
MCFC - Molten Carbonate -typen har en høj udnyttelsesgrad. Der er store forventninger til denne type, som arbejder i store fuldskalaforsøg i USA. Den anvender en elektrolyt af K-Li-carbonat. Arbejdstemperatur ca. 650 °C:
DMFC - Direct Methanol Fuel Cells - er en ret ny type, der minder om PEM-typen.
Typen kan adskille brint og kulstoffet i metanol og metan, der således kan anvendes som brændstof.
Bilproducenter vil satse på brændselsceller til eldrevne biler i stedet for at anvende batterier, der trods store forskningsmæssige ressourcer har skuffet.
De første el-drevne biler med en passende stor aktionsradius er fremstillet, og kører som demonstrationsmodeller. Hvornår de ses på gaden, er et spørgsmål om at få prisen på brændselsceller ned.
Prisen er p.t. i nærheden af ca. 200.000 kr./kW mod solcellers pris på ca. 60.000 kr./kW.
Der spås brændselsceller en meget stor fremtid som energikilde i spektret fra biltelefoner og transportable PC-anlæg til stationære kraftværker. Der regnes med en fremtidig energiudnyttelse på 80-90 %.
Kort oversigt
Type - forkortelse
AFC
PAFC
SPFC
MCFC
SOFC
Type navn
Alkalisk
Fosforsyre
Polymer
Carbonat smelte
Fast-oxid
Brændsel
Højren brint
CO-fri brint
Ren brint
Brint, Kulilte, Metan
Brint, Kulilte, Metan
Elektrolyt
Kaliumhydroxid
Fosforsyre
Polymer
Saltsmelte
Keramik
Temperatur gr C
100
200
100
650
850-1000
Effektivitet % eludbytte
40
40
40
60
60
Anvendelse
Rumfart/militær
Kraftvarme ca. 200 kW
Rumfart - biler
Kraftvarme MW anlæg
Kraftvarme kW-MW anlæg
Man må dog huske på, at man ikke får noget forærende. Ved fremstilling af brint ud fra vand skal der fortsat anvendes store energimængder, og ved anvendelse af naturgas er det jo fossil energi, der anvendes.
Til bioenergi regnes alle planteprodukter. I Danmark udnyttes adskillige til både opvarmning og til el-fremstilling ved afbrænding i kraftværker:
Halm, Korn
Træflis - er dels et affaldsprodukt - dels plantes træer med det formål at fremstille træflis.
Træpiller - dansk fremstillet og import.
Biogas.
Affaldsforbrænding
I almindelighed omtales bioenergi som CO2-neutralt. Det gøres så ofte, at det efterhånden er almindelig accepteret som en fastslået kendsgerning.
Postulatet bygger på den forudsætning, at der bindes samme mængder kuldioxid i de planter, som der frigøres ved forbrændingen af plantetørstoffet.
Selv med denne forudsætning er det ikke rigtigt at bruge betegnelsen "CO2-neutralt".
Der medgår en ikke uvæsentlig mængde fossil energi til dyrkning, høst, jordbehandling, procesbehandling og transport af produktet. Der medgår en ikke ubetydelig del af fossil energi til frembringelse af olie og naturgas.
En anden og overset forskel vises her med et eksempel i halm:
Når halm brændes af i et halmfyr eller kraftværk vil den dannede, varme CO2 sendes højt op i atmosfæren gennem skorstenen og blandes op i de højere liggende luftlag. Det sker hele året, men især i de perioder, hvor der ikke er plantevækst. Den dannede mængde kuldioxid vil ikke medføre et merudbytte i plantevæksten.
Når halm formulder på marken, sker det ved en mikrobiologisk proces, hvor der dannes CO2, der deponeres i jordens porer. Det sker i takt med planternes vækst.
Når kuldioxiden siver op gennem porerne vil den let optages gennem planternes spalteåbninger, der hovedsagelig er placeret på undersiden af bladene, idet planternes forsyning af kulstof hovedsagelig sker fra mineraliseringsprocesserne i jordbunden - en noget mindre del stammer fra luftens almindelige indhold af kuldioxid.
Den biologiske omsætning eller mineralisering af organisk stof medfører en lidt bedre plantevækst med en tilsvarende større binding af kulstof end ved afbrændingen.
Når halmen anvendes til energiformål fjernes der næringsstoffer fra marken. De skal erstattes af næringsstoffer, der har haft et forbrug af fossil energi til fremstilling og til transport.
De vedvarende energikilder er ikke CO2-neutrale, men forbruget må betegnes som ret beskedent i forhold til andre energikilder.
På samme måde er det forkert at påstå, at brug af atomkraft ikke medfører forbrug af fossil energi.
Der medgår en ikke ubetydelig del til minedrift, transport, oparbejdning m.v.
Set i forhold til den samlede energiproduktion er det en ret lille mængde, men totalt drejer det sig om store mængder.
Til bund 
Til hovedside
Ved anvendelse af reversible pumper kan man bruge at højtliggende vandbassin som energilager.
På billedet ses en model af anlægget, der fuldt udbygget får en kapacitet på 18.200 MW (18.2 GW). En senere beslutning om at tilføje yderligere 6 undersøiske turbiner øger kapaciteten til 22.400 MW.
Den kinesiske dæmning ved de 3 kløfter, Three Gorges Dam, ved Yangtzefloden Chang Jiang - Yangtze River - Kinas største flod (ca. 6330 km lang), begyndte i april 2003 at stemme vandet op til verdens største hydroelektriske kraftværk, ved de 3 slugters dæmning - Three Gorge - i Sanxia. (De 3 slugter er Xiling, Wu og Qutang slugten.)
Projekter er først og fremmest etableret for at sikre den ca. 15 mio. store befolkingen i det nedre område mod oversvømmelser. 
P.t. Verdens største anlæg - Itaipu (Stenen, der synger) - mellem Brasilien og Paraguay.
Interessen for vindmøller til elproduktion samler sig om de såkaldte hurtigløbere, som kan være 1-2 eller 3-bladede.
I et solkraftværk kan man via et system af computerstyrede spejle samle solenergien fra en større flade til et mindre, hvor varmeenergien bruges til at producere damp, der driver en turbogenerator.
En solcelle udnytter ca. 15 % af solenergien til el-energi.
På figuren vises Danmarks energiproduktion af vedvarende energi i år 2001.
Til top