Er worden opkomende energietechnologieën geïdentificeerd die een snelle ontwikkeling nodig hebben om hun levensvatbaarheid als investering op de lange termijn te testen.
Het doel is om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. De energiesector is de grootste veroorzaker van deze uitstoot en staat centraal in de inspanningen met een breed scala aan technologieën om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen.
Kerntechnologieën zoals wind- en zonne-energie worden nu op grote schaal gecommercialiseerd, maar nieuwe technologieën voor schone energie zijn voortdurend in ontwikkeling en in opkomst. Gezien de verplichtingen om te voldoen aan het Klimaatakkoord van Parijs en de druk om deze technologieën op de markt te brengen, is de vraag welke van de opkomende technologieën de focus op R&D nodig hebben om hun investeringspotentieel op de lange termijn te bepalen.
Met dit in gedachten heeft het Technology Executive Committee van het Raamverdrag van de Verenigde Naties inzake klimaatverandering (UNFCCC) zes opkomende technologieën geïdentificeerd die waarschijnlijk voordelen op wereldwijde schaal zullen opleveren. Deze technologieën moeten zo snel mogelijk op de markt worden gebracht.
Deze zijn als volgt.
Technologieën voor primaire energievoorziening
Drijvende zonne-energie is geen nieuwe technologie, maar volledig gecommercialiseerde, hoog technologische gereedheidstechnologieën worden op nieuwe manieren gecombineerd, aldus de commissie. Een voorbeeld hiervan zijn afgemeerde platbodems en zonne-energiesystemen, inclusief panelen, transmissie en omvormers.
Er worden twee soorten mogelijkheden aangegeven: wanneer het drijvende zonneveld op zichzelf staat en wanneer het wordt omgebouwd tot of gebouwd met een waterkrachtcentrale als hybride. Drijvende zonne-energie kan ook worden ontworpen voor tracking, tegen beperkte meerkosten maar met een extra energiewinst tot 25%.
Drijvende windenergie biedt de mogelijkheid om windenergiebronnen te benutten die zich in veel dieper water bevinden dan vaste offshore windtorens, die zich doorgaans in water van 50 meter of minder bevinden, en in gebieden met een diepe zeebodem dicht bij de kust. De grootste uitdaging is het verankeringssysteem, waarvoor in twee hoofdtypen wordt geïnvesteerd: afzinkbaar of verankerd aan de zeebodem, en beide hebben voor- en nadelen.
Volgens het comité bevinden drijvende windenergiesystemen zich op verschillende niveaus van technologische gereedheid, waarbij drijvende turbines met een horizontale as geavanceerder zijn dan turbines met een verticale as.
Ondersteunende technologieën
Groene waterstof is een actueel thema met mogelijkheden voor toepassing in verwarming, de industrie en als brandstof. De manier waarop waterstof wordt geproduceerd, is echter cruciaal voor de impact op de emissies, aldus de TEC.
De kosten zijn afhankelijk van twee factoren: die van de elektriciteit en, nog belangrijker, die van de elektrolysers, die door schaalvoordelen gedreven moeten worden.
Volgens het Comité komen er batterijen van de volgende generatie op voor opslag achter de meter en op grote schaal, zoals vaste-stof lithium-metaal. Deze bieden grote, niet-marginale verbeteringen ten opzichte van bestaande batterijtechnologie op het gebied van energiedichtheid, duurzaamheid en veiligheid van de batterij. Tegelijkertijd maken ze snellere oplaadtijden mogelijk.
Als de productie succesvol kan worden opgeschaald, kan het gebruik ervan een transformatieve werking hebben, met name voor de automobielmarkt. Het zou namelijk de ontwikkeling van elektrische voertuigen mogelijk kunnen maken, met batterijen die een levensduur en actieradius hebben die vergelijkbaar zijn met die van de huidige, traditionele voertuigen.
Volgens het Comité kan thermische energieopslag voor verwarming of koeling worden gerealiseerd met veel verschillende materialen met verschillende thermische capaciteiten en kosten. De grootste bijdrage zal waarschijnlijk liggen in gebouwen en lichte industrie.
Residentiële thermische energiesystemen kunnen een zeer grote impact hebben in koude, streken met een lage luchtvochtigheid waar warmtepompen minder effectief zijn. Een ander belangrijk gebied voor toekomstig onderzoek is de ‘koudeketen’ van ontwikkelingslanden en pas geïndustrialiseerde landen.
Warmtepompen zijn een gevestigde technologie, maar er vinden ook voortdurend innovaties plaats op het gebied van bijvoorbeeld verbeterde koelmiddelen, compressoren, warmtewisselaars en regelsystemen om de prestaties en efficiëntie te verbeteren.
Uit onderzoeken blijkt keer op keer dat warmtepompen, aangedreven door elektriciteit uit broeikasgassen, een belangrijke strategie vormen voor de verwarming- en koelingsbehoeften, aldus het Comité.
Andere opkomende technologieën
Andere technologieën die worden besproken, zijn windenergie via de lucht en systemen voor de omzetting van mariene golfslag-, getijden- en oceaanthermische energie. Deze kunnen van cruciaal belang zijn voor de inspanningen van sommige landen of subregio's, maar zolang de technische en zakelijke uitdagingen niet zijn overwonnen, is het onwaarschijnlijk dat ze voordelen op wereldschaal opleveren, aldus het Comité.
Een andere interessante opkomende technologie is bio-energie met CO2-afvang en -opslag, die net voorbij de demonstratiefase is en nu op weg is naar beperkte commerciële toepassing. Vanwege de relatief hoge kosten in vergelijking met andere mitigatieopties, zou de acceptatie voornamelijk moeten worden aangestuurd door klimaatbeleidsinitiatieven, met een brede toepassing in de praktijk, mogelijk met een mix van verschillende brandstoftypen, CCS-benaderingen en doelindustrieën.
—Door Jonathan Spencer Jones
Plaatsingstijd: 14-01-2022