Framväxande energitekniker identifieras som behöver snabb utveckling för att testa deras långsiktiga investeringslönsamhet.
Målet är att minska utsläppen av växthusgaser och kraftsektorn, som den största bidragsgivaren, står i centrum för insatserna med det breda utbudet av tekniker för minskade koldioxidutsläpp som den erbjuder.
Kärntekniker som vind- och solenergi är nu allmänt kommersialiserade, men nya rena energitekniker är ständigt under utveckling och framväxer. Med tanke på åtagandena att uppfylla Parisavtalet och pressen att få ut tekniken är frågan vilka av de framväxande som behöver FoU-fokus för att avgöra sin långsiktiga investeringspotential.
Med detta i åtanke har FN:s ramkonvention om klimatförändringar (UNFCCC) tekniska verkställande kommitté identifierat sex nya tekniker som sannolikt kommer att ge fördelar på global skala, och som måste lanseras så snart som möjligt.
Dessa är följande.
Primär energiförsörjningsteknik
Flytande solceller är inte en ny teknik, men fullt kommersialiserade tekniker på högteknologisk beredskapsnivå kombineras på nya sätt, säger kommittén. Ett exempel är förtöjda flatbottnade båtar och solcellssystem, inklusive paneler, transmission och växelriktare.
Två klasser av möjligheter indikeras, dvs. när det flytande solfältet är fristående och när det eftermonteras till eller byggs med en vattenkraftanläggning som en hybrid. Flytande solenergi kan också utformas för spårning till en begränsad merkostnad men med upp till 25 % ytterligare energivinst.
Flytande vindkraft erbjuder potential att utnyttja vindkraftresurser som finns i mycket djupare vatten än fasta havsbaserade vindkrafttorn, som vanligtvis ligger på 50 meters djup eller mindre, och i regioner med djuphavsbotten nära kusten. Den största utmaningen är förankringssystemet, där två huvudsakliga designtyper investeras i, antingen nedsänkbara eller förankrade i havsbotten, och båda har för- och nackdelar.
Kommittén säger att flytande vindkraftskonstruktioner befinner sig på olika tekniska beredskapsnivåer, där flytande horisontellaxlade turbiner är mer avancerade än vertikalaxlade turbiner.
Möjliggörande teknologier
Grön vätgas är ett mycket aktuellt ämne med möjligheter att användas för uppvärmning, inom industrin och som bränsle. Hur vätgasen tillverkas är dock avgörande för dess utsläppspåverkan, konstaterar TEC.
Kostnaderna är beroende av två faktorer – elektriciteten och, mer kritiskt, elektrolysörerna, vilka bör drivas av skalfördelar.
Nästa generations batterier för lagring bakom mätaren och i stor skala, såsom litiummetall i fast tillstånd, dyker upp och erbjuder stora, icke-marginella förbättringar jämfört med befintlig batteriteknik när det gäller energitäthet, batterihållbarhet och säkerhet, samtidigt som de möjliggör snabbare laddningstider, säger kommittén.
Om produktionen framgångsrikt kan skalas upp kan deras användning vara omvälvande, särskilt för fordonsmarknaden, eftersom det potentiellt möjliggör utvecklingen av elfordon med batterier med livslängder och räckvidder jämförbara med dagens traditionella fordon.
Termisk energilagring för uppvärmning eller kylning kan levereras med många olika material med olika termisk kapacitet och kostnader, där dess största bidrag sannolikt kommer att komma inom byggnader och lätt industri, enligt kommittén.
Bostäders värmeenergisystem skulle kunna ha mycket stor inverkan i kalla regioner med låg luftfuktighet där värmepumpar är mindre effektiva, medan ett annat viktigt område för framtida forskning är ”kylkedjor” i utvecklingsländer och nyligen industrialiserade länder.
Värmepumpar är en väletablerad teknik, men också en där innovationer fortsätter att göras inom områden som förbättrade köldmedier, kompressorer, värmeväxlare och styrsystem för att ge prestanda- och effektivitetsvinster.
Studier visar konsekvent att värmepumpar, drivna med el med låga växthusgasutsläpp, är en kärnstrategi för uppvärmnings- och kylbehov, säger kommittén.
Andra framväxande teknologier
Andra tekniker som granskats är luftburen vindkraft och system för omvandling av termisk energi från marina vågor, tidvatten och hav, vilka kan vara avgörande för vissa länders eller delregioners ansträngningar, men som sannolikt inte kommer att ge fördelar på global nivå innan de tekniska och affärsmässiga utmaningarna har övervunnits, kommenterar kommittén.
Ytterligare en framväxande teknik av intresse är bioenergi med koldioxidavskiljning och -lagring, som precis har gått förbi demonstrationsstadiet mot begränsad kommersiell spridning. På grund av relativt höga kostnader jämfört med andra alternativ för minskning av utsläppen skulle spridningen huvudsakligen behöva drivas av klimatpolitiska initiativ, med en utbredd spridning i verkligheten som potentiellt kan involvera en blandning av olika bränsletyper, CCS-metoder och målindustrier.
—Av Jonathan Spencer Jones
Publiceringstid: 14 januari 2022