Ze verwarmen onze huizen, zet het koffiezetapparaat aan en houdt de fabrieken die onze kleding maken draaiende. Ze dienen als grondstof voor onze yoghurtbekers, ons naar het werk te vervoeren en eten naar de winkels te brengen. Fossiele brandstoffen - olie, steenkool en aardgas - zijn bij ons op elk gebied van ons leven.

Steenkool, een dicht opeengepakte fossiele brandstof, is een uitstekende energiedrager. Het nadeel is dat de verbrandingskratten koolstofdioxide, wat de impact heeft van het verwarmen van het klimaat. En naast onze verbranding van fossiele brandstoffen blazen we koolstof op, die honderden miljoenen jaren in de grond was gebonden, de atmosfeer in.

De ecologische crisis dwingt ons om ons af te vragen of we het zonder deze noodlottige partner kunnen stellen nu deze het vermogen van onze planeet om het hoofd te bieden, te boven gaat.

“Natuurlijk redden we het wel. Verschillende sectoren worden in verschillende snelheden fossielvrij:eerst elektriciteit, dan verwarmen en tenslotte transporteren, ", meent Aalto University Assistant Professor Annukka Santasalo-Aarnio. Ze doet onderzoek naar energieopslag en -conversie, d.w.z. de processen van het omzetten van energie van de ene vorm in de andere.

"Maar we zullen een revolutie moeten teweegbrengen in de manier waarop we energie produceren en consumeren."

Fossielvrij Finland leunt op windenergie

In Finland, meer dan 40 procent van de energie die wordt gebruikt voor elektriciteit, warmte, transport en industrie wordt opgewekt met fossiele brandstoffen en turf. Het is duidelijk dat het verbreken van deze band niet eenvoudig zal zijn.

De wereldwijde energietransitie is niettemin begonnen en Finland zou deze tot een succesvol einde kunnen brengen, stelt het onderzoeksproject Smart Energy Transition voor. Een multidisciplinaire groep onderzoekers heeft een fossielvrij Finland gemodelleerd in deze door Aalto geleide onderneming.

Er is niet één technologie, die alleen de plaats van fossiele brandstoffen zou kunnen innemen. In plaats daarvan, het geheel zal bestaan ​​uit stromen, zegt de projectleider, Professor Armi Temmes van de School of Business.

Volgens de modellen die door het project zijn gemaakt, 95 procent van de primaire energie van Finland zou kunnen worden opgewekt met behulp van bestaande technologieën op basis van wind, zonne energie, biomassa en kernenergie. In aanvulling, er zijn fossielvrije brandstoffen nodig voor zwaar transport en industrie, bijvoorbeeld.

Uitgangspunt is dat de samenleving geëlektrificeerd wordt met schoon geproduceerde stroom. Om dit te laten gebeuren, de capaciteit van wind- en zonne-energie zou meer dan vertienvoudigen omdat het niet langer mogelijk is om de duurzame benutting van biomassa substantieel te stimuleren, zegt Temmes in een verwijzing naar de berekeningen van het project.

In het koude mondiale noorden, de grootste verbruiker van huishoudelijke energie is verwarming, en stadsverwarmingssystemen zijn belangrijke gebruikers van kolen en aardgas. De Smart Energy Transition heeft gemodelleerd hoe een stad zo groot als Helsinki schoon gehouden kan worden.

Het model zegt dat fossiele brandstoffen grotendeels kunnen worden vervangen door wind- en zonne-energie aangedreven industriële en vastgoedspecifieke warmtepompen die warmte uit de grond halen, water en bronnen van restwarmte zoals industrie en gebouwen. De back-upstroom zou worden geleverd door een op biomassa gestookte warmtekrachtcentrale.

Elektriciteit en warmte zullen in het kielzog van de energietransitie nauwer aan elkaar worden gekoppeld, zegt Temmen.

Decentraliseren en veroveren

Fossiele brandstoffen hebben veel gedaan om ervoor te zorgen dat onze energieproductie stabiel blijft, gecentraliseerd en beheersbaar. Voeg gewoon meer brandstof toe aan het vuur wanneer elektriciteit en warmte nodig zijn.

In een gedecentraliseerd systeem dat steunt op wind- en zonne-energie, levering van elektriciteit fluctueert, die methoden nodig hebben om onevenwichtigheden in vraag en aanbod weg te werken.

We hebben al veel opties voor efficiënte energieopslag, zoals waterkracht, thermische opslag en batterijtechnologie, en er worden voortdurend nieuwe ontwikkeld. Maar opslag is geen goochelaarstruc, die hernieuwbare energie op zichzelf stabiel zou kunnen maken, dus we zullen ook het energieverbruik moeten reguleren, Annukka Santasalo-Aarnio wijst erop.

Dit betekent dat, in de toekomst, we zullen meer moeten letten op hoe we elektriciteit verbruiken. Dit is waar technologie te hulp schiet:intelligente elektriciteitsnetten en gebouwautomatisering zullen een belangrijke rol spelen bij het balanceren van vraag en aanbod.

Er ontstaat een nauw gecoördineerd teamspel tussen energie en constructie. Gebouwen krijgen hun eigen zonne-energiesystemen en warmtepompen. Ze regelen hun eigen verbruik met, bijvoorbeeld, slimme verwarmingssystemen en zal energie opslaan in warmwatercondensatoren en geothermische warmtebronnen. Energiezuinige constructie voorkomt warmteverlies, zegt Armi Temmes.

Broeikasgassen teruggewonnen en opgeslagen

Ons op olie gebaseerde transportsysteem is aan een grondige opknapbeurt toe. Elektrische auto's, openbaar vervoer en nieuwe vervoersdiensten zullen alternatieven bieden voor het rijden met uw eigen benzine- of dieselauto, maar kan het probleem van zwaar transport en vliegreizen niet oplossen.

"Het is onwaarschijnlijk dat transport zijn afhankelijkheid van fossiele vloeibare brandstoffen kan overwinnen, aangezien koolstof een onovertroffen energiedrager is. Het is, echter, een andere vraag of koolstof wordt gewonnen uit fossiele brandstoffen of door het recyclen van de koolstofdioxide die al in de atmosfeer aanwezig is, ' zegt Annukka Santasalo-Aarnio.

De ontwikkeling van fossielvrije transportbrandstoffen heeft de afgelopen jaren een enorme sprong voorwaarts gemaakt. Het Finse Neste brengt nu hernieuwbare diesel en vliegkerosine op de markt die tot 90 procent minder uitstoot hebben dan traditionele brandstoffen, en het onderzoeksteam van Santasalo-Aarnio maakt deel uit van het Neste Digifuel-project dat tot doel heeft hernieuwbare aardolie te ontwikkelen.

"Voor nu, alle nieuwe brandstoffen moeten nog concurreren met goedkope olie."

synthetische brandstoffen, die kan worden vervaardigd met hernieuwbare energie en vrij van emissies met behulp van waterstof gewonnen uit water en kooldioxide uit de lucht, worden beschouwd als de volgende stap in transportbrandstoffen.

Een vloeibare brandstof zou compatibel zijn met de huidige motortechnologie en infrastructuur voor brandstofdistributie. Synthetische brandstoffen zijn ook een veelbelovende oplossing voor elektriciteitsopslag en zouden olie kunnen vervangen als grondstof voor de chemische industrie.

Deze worden bestudeerd door de groep van Santasalo-Aarnio, te.

"De Finse industrie is momenteel erg geïnteresseerd in dit onderwerp. Business Finland leidt een poging om een ​​industrieel ecosysteem op te bouwen waaraan Finse universiteiten en grote bedrijven deelnemen."

Technologie is een hulpmiddel, geen oplossing

We hebben dringend alternatieve manieren nodig om huizen te verwarmen, schone elektriciteit opwekken voor koffiezetapparaten en mensen en goederen van plaats naar plaats vervoeren.

Het inschatten van ons energieverbruik is even belangrijk.

"Beginnen met, we moeten onnodig verbruik verminderen. De industrie en de transporten die door haar leveringen worden veroorzaakt, zijn een van de grootste energievreters, " zegt Annukka Santasalo-Aarnio.

Maar een schoon energiesysteem kan niet worden gebouwd met technologie alleen, het zal een grote systeemverandering vereisen, Armi Temmes merkt op. Veranderingen in de markten, zakelijke activiteit, belasting- en subsidiebeleid en bedrijfsmodellen nodig zullen zijn.

"Bijvoorbeeld, we moeten onmiddellijk beginnen met het ontmantelen van fiscale obstakels die de overgang naar hernieuwbare energie belemmeren, ’ zegt Temmes.

De energietransitie heeft nu al zichtbaar effect op de markten. De kosten van windparken, zonnepanelen, batterijen, warmtepompen en energiebesparende technologieën zijn aanzienlijk verminderd. Er zijn nieuwe soorten vervoersdiensten en intelligente systemen beschikbaar om het energieverbruik van huishoudens te reguleren.

"Nieuwe energieoplossingen vereisen de samenwerking van vele sectoren van de industrie en een wereldwijde schaal. Aan de andere kant, ze bieden een enorm zakelijk potentieel, ' zegt Santasalo-Aarnio.

De energietransitie geeft iedereen de kans om afscheid te nemen van fossiele brandstoffen.

“Klimaatangst wordt geassocieerd met een gevoel van machteloosheid om dingen te veranderen. Je eigen zonnepaneel of warmtepomp geeft een gevoel van controle en een concrete manier om door je eigen handelen bij te dragen aan de strijd tegen klimaatverandering, ' zegt Armi Temmes.