Vinden blåser ikke på forespørsel. Sola skinner ikke konstant. Framtidens kraftsystemer må være i stand til å håndtere at vind og solinnstråling varierer og ikke lar seg regulere. Samtidig bør kraftsystemene helst være så klima- og miljøvennlige som mulig. Vår nye studie analyserer utslippskonsekvensene av å bruke store mengder fornybar kraft i Europa.

I studien tar vi utgangspunkt i scenarioer for hvordan ulike typer kraftverk, overføringsnett og andre komponenter kan settes sammen til helhetlige kraftsystemer. Vi gjør deretter livsløpsanalyser for å beregne de totale utslippene. Dette er analyser av utslipp som skjer under hele livsløpet (produksjon, bygging, bruk og avfallshåndtering) til komponentene og i relevante verdikjeder (for eksempel, utvinningen av materialer). Når bitene pusles sammen, får vi et bilde av utslippene til hele kraftsystemer i et livsløpsperspektiv, hvor variasjonene i produksjonen fra vind og sol er tatt hensyn til.

Tidligere analyser har vært ufullstendige

Resultater fra livsløpsanalyser blir hyppig brukt – også av FNs klimapanel – for å sammenligne utslippskonsekvensene av alternative måter å lage elektrisitet på. Resultatene sier imidlertid ingenting om hvordan kraftsystemer kan håndtere mye variabel elektrisitetsproduksjon.

Som samfunn kan vi håndtere variabilitetsproblemet på en rekke måter. Vi kan blant annet utvide eller forbedre overføringsnettet for å utnytte geografisk spredning, kombinere vind- og solkraft for å jevne ut svingninger, investere i energilagring som batterier eller pumpekraftverk, eller investere i overkapasitet fra fleksibel gasskraft, klar til bruk ved behov.

Eller, som tilfellet vil være i den virkelige verden: Vi kan kombinere mange tiltak. En realistisk analyse må fange opp samspillet mellom teknologiene som utgjør kraftsystemene, samt variasjoner over tid og fra sted til sted.

Utslippene undergraver ikke gevinstene

Vi kombinerer én datamodell for å simulere driften av kraftsystemer i år 2050 med en annen type datamodell for å gjøre livsløpsanalyser, under antagelser om framtidig teknologisk utvikling.

Studien er den første livsløpsanalysen av fullstendige kraftsystemer som tar hensyn til økt behov for energilagring og kraftoverføring, samt større tap, i scenarioer som domineres av variabel fornybar elektrisitet.

Våre funn: store fordeler

Vi finner store klimafordeler og mange andre utslippsreduserende fordeler av et skifte til fornybar energi. Omfattende bruk av variabel kraft fører til noe større tap og større behov for lagrings- og overføringskapasitet, og med dette følger utslipp, men disse er ikke store nok til å undergrave gevinstene når fornybar energi erstatter fossil energi.

Vindkraft forårsaker mindre utslipp enn solcellekraft, av to grunner. Den første er at materialene og komponentene som solcelleparker består av er mer forurensende å produsere, sammenlignet med materialene og komponentene til vindparker. Den andre grunnen er at kraftsystemer dominert av vindkraft behøver mindre energilagring enn systemer dominert av solcellekraft (dette har å gjøre med at vindkraft produserer mer elektrisitet per enhet kapasitet installert enn solcellekraft).

Funnene kan dempe bekymringen for at variabel vind- og solkraft vil medføre betydelige utilsiktede utslipp. Samtidig ser vi at selv med svært mye installert fornybar kapasitet, er det vanskelig å få bort fossile brensler helt. Dette kan være problematisk hvis elektrisitetsforsyningen skal omskapes for at vi skal nå 1,5-gradersmålet i Paris-avtalen. For da vil vi ikke tåle netto utslipp fra elektrisitet vesentlig større enn null.