Batterirevolutionen kräver resurser som inte finns
Stora batteriparker är centrala för den gröna omställningen. Men de kräver mycket mer material än vad världen kan få fram, enligt en geologisk rapport.
Skellefteås stolthet Northvolt gick i konkurs i våras och om ingen ny köpare hittas stoppas produktionen i batterifabriken i slutet av denna månad. Den enda kunden, lastbilstillverkaren Scania, avslutar då sina köp. Stora förväntningar har knutits till den nya battericellsindustrin, som många menar är avgörande för att klara klimatomställningen. Men frågan är om beslutsfattarna har räknat tillräckligt på alla aspekter av vad det innebär att ersätta stora delar av det fossilbaserade energisystemet med massproduktion av enorma battericeller för fordon och energilagring, huvudsakligen av litiumjontyp. Svaret, enligt en omfattande rapport från Finlands geologiska myndighet, är att det har de inte. Det man framför allt missat – eller möjligen undviker att tala om – är att de mängder material som krävs för omställningen ligger utom räckhåll.
Rapportförfattaren Simon Michaux har räknat på vad skiftet innebär för alla delar av energisystemet, från fordon och fartyg till elproduktion, uppvärmning och industriproduktion.
Rapporten utgår från prognoserna från Internationella energimyndigheten IEA och dess systerorgan för förnybar energi, Irena. Michaux gör bedömningen att nära 800 000 nya fossilfria kraftverk behöver byggas för att täcka hela världens behov av el fram till 2050, och den sol- och vindkraftsdominerade gröna energiteknik som finns i dag är betydligt mer materialintensiv än konventionell teknik. Ett centralt problem är att sol- och vindkraftverk inte levererar el kontinuerligt, som fossildrivna kraftverk, utan bara när det är soligt och blåsigt. Hur ska man säkra fossilfri buffertkraft, alltså tillfälligt lagrad energi, för att parera de naturliga och periodiska svackorna i leveransen från sol och vind? Och hur ska man upprätthålla stabiliteten i frekvensen, något som kräver en ständigt pågående finjustering av kraftproduktionen? En sådan stabil inmatning av el i nätet är svårare att åstadkomma med förnybart än med konventionell teknik. Dilemmat förvärras av att omställningen sker samtidigt med den snabba digitaliseringen av samhället. Allt styrs av datorer som dygnet runt behöver tillförsel av el som är stabil ned till miljondelen av en sekund. Vi vet alla vilka besvär fallerande datorsystem orsakar i dag. Det är inte helt klarlagt varför det förödande elavbrottet på Iberiska halvön i slutet av april blev så stort och höll på så länge, men en hypotes är att boven var Spaniens stora beroende av förnybar el.
De vanligaste metoderna för att lagra energi i kraftverk är vattenkraft där vattnet pumpas uppströms och lagras i dammar till det används samt lagring av vätgas. Enligt den finländska rapporten fungerar dessa bra för kortare tidsintervaller men inte för de långa bufferttider på flera veckor som krävs för att täcka upp för vind- och solenergins svackor, exempelvis på vintern i polnära områden som Norden.
Det är här stora banker av battericeller kommer in, säger de gröna policyskaparna. Michaux har räknat ut att det kommer att behövas 67 miljoner sådana banker. Dessa ska byggas med specifika metaller och mineraler. Räcker materialet? Nej. Enligt rapporten är nuvarande mineralutvinning plus uppskattade reserver – inklusive de på havets botten – inte i närheten av att räcka för att möta det väntade behovet av koppar, litium, nickel, kobolt, grafit och vanadium. Mänskligheten bröt 700 miljoner ton koppar under de fyra årtusendena från år 2000 före Kristus fram till 2020. För att möta behovet i energiomställningen skulle vi behöva utvinna lika mycket till under de närmaste 22 åren. De globala reserverna beräknas uppgå till 880 miljoner ton. När det gäller litium skulle det med nuvarande produktionstakt krävas 10 000 år av utvinning för att vi ska kunna bygga den första generationen batteribanker. Och för att bygga tillräckligt många batteribanker för att klara sex timmars buffertkraft – långt mindre än vad som behövs för att säkra en stabil elförsörjning – ryker 96,5 procent av världens reserver av nickel och 32,3 procent av koppartillgångarna. Det finns i dag helt enkelt ingen känd teknik för att lagra så stora mängder energi i flera veckor eller rentav månader, som rapporten rekommenderar.
En annan lösning som lyfts fram i policykretsar är cirkularitet. Återvinning. Men det kräver att det finns något att återvinna. Över 80 procent av all energiproduktion i världen sker idag med hjälp av olja, gas och kol. Lejonparten av den fossilfria industriella infrastrukturen är alltså inte byggd. ”Vad som ännu inte utvunnits och ännu inte byggts kan inte återvinnas”, konstaterar Simon Michaux.
Det ovan sagda betyder inte att en omställning till ett fossilfritt energisystem är omöjligt. Lokalt och regionalt är det redan verklighet på sina håll. Men det betyder att för världen som helhet ser det omöjligt ut, om:
- man utgår från antagandena om framtida energislag och befintliga omställningsplaner,
- man utgår från känd kunskap och teknik och
- det nuvarande industriella ekosystemet ska överleva.
De befintliga strategiska planerna för att fasa ut fossila bränslen ”är inte praktiskt genomförbara för åtta miljarder människor”, skriver Michaux. Planerna möter ”alltför många utmaningar på makronivån och logistiska flaskhalsar i metallförsörjningen för att vara görliga”. Om planerna ska ha en chans, enligt rapporten, måste helt nya typer av kraftfulla batterier utan de metaller som används i dag snabbt uppfinnas. Helst också ny elteknik som klarar stora variationer i kraftleverans, spänning, strömstyrka och frekvens.
Toppbild: Effektbolagets batteripark i Kristianstad med 16 MW kapacitet. Parken kan bland annat användas för att stabilisera elnätet och består av 108 batteriskåp med vardera 4000 litiumceller.
***
Läs även: Första motorn som går av sig själv
Skellefteås stolthet Northvolt gick i konkurs i våras och om ingen ny köpare hittas stoppas produktionen i batterifabriken i slutet av denna månad. Den enda kunden, lastbilstillverkaren Scania, avslutar då sina köp. Stora förväntningar har knutits till den nya battericellsindustrin, som många menar är avgörande för att klara klimatomställningen. Men frågan är om beslutsfattarna har räknat tillräckligt på alla aspekter av vad det innebär att ersätta stora delar av det fossilbaserade energisystemet med massproduktion av enorma battericeller för fordon och energilagring, huvudsakligen av litiumjontyp. Svaret, enligt en omfattande rapport från Finlands geologiska myndighet, är att det har de inte. Det man framför allt missat – eller möjligen undviker att tala om – är att de mängder material som krävs för omställningen ligger utom räckhåll.
Rapportförfattaren Simon Michaux har räknat på vad skiftet innebär för alla delar av energisystemet, från fordon och fartyg till elproduktion, uppvärmning och industriproduktion.
Rapporten utgår från prognoserna från Internationella energimyndigheten IEA och dess systerorgan för förnybar energi, Irena. Michaux gör bedömningen att nära 800 000 nya fossilfria kraftverk behöver byggas för att täcka hela världens behov av el fram till 2050, och den sol- och vindkraftsdominerade gröna energiteknik som finns i dag är betydligt mer materialintensiv än konventionell teknik. Ett centralt problem är att sol- och vindkraftverk inte levererar el kontinuerligt, som fossildrivna kraftverk, utan bara när det är soligt och blåsigt. Hur ska man säkra fossilfri buffertkraft, alltså tillfälligt lagrad energi, för att parera de naturliga och periodiska svackorna i leveransen från sol och vind? Och hur ska man upprätthålla stabiliteten i frekvensen, något som kräver en ständigt pågående finjustering av kraftproduktionen? En sådan stabil inmatning av el i nätet är svårare att åstadkomma med förnybart än med konventionell teknik. Dilemmat förvärras av att omställningen sker samtidigt med den snabba digitaliseringen av samhället. Allt styrs av datorer som dygnet runt behöver tillförsel av el som är stabil ned till miljondelen av en sekund. Vi vet alla vilka besvär fallerande datorsystem orsakar i dag. Det är inte helt klarlagt varför det förödande elavbrottet på Iberiska halvön i slutet av april blev så stort och höll på så länge, men en hypotes är att boven var Spaniens stora beroende av förnybar el.
De vanligaste metoderna för att lagra energi i kraftverk är vattenkraft där vattnet pumpas uppströms och lagras i dammar till det används samt lagring av vätgas. Enligt den finländska rapporten fungerar dessa bra för kortare tidsintervaller men inte för de långa bufferttider på flera veckor som krävs för att täcka upp för vind- och solenergins svackor, exempelvis på vintern i polnära områden som Norden.
Det är här stora banker av battericeller kommer in, säger de gröna policyskaparna. Michaux har räknat ut att det kommer att behövas 67 miljoner sådana banker. Dessa ska byggas med specifika metaller och mineraler. Räcker materialet? Nej. Enligt rapporten är nuvarande mineralutvinning plus uppskattade reserver – inklusive de på havets botten – inte i närheten av att räcka för att möta det väntade behovet av koppar, litium, nickel, kobolt, grafit och vanadium. Mänskligheten bröt 700 miljoner ton koppar under de fyra årtusendena från år 2000 före Kristus fram till 2020. För att möta behovet i energiomställningen skulle vi behöva utvinna lika mycket till under de närmaste 22 åren. De globala reserverna beräknas uppgå till 880 miljoner ton. När det gäller litium skulle det med nuvarande produktionstakt krävas 10 000 år av utvinning för att vi ska kunna bygga den första generationen batteribanker. Och för att bygga tillräckligt många batteribanker för att klara sex timmars buffertkraft – långt mindre än vad som behövs för att säkra en stabil elförsörjning – ryker 96,5 procent av världens reserver av nickel och 32,3 procent av koppartillgångarna. Det finns i dag helt enkelt ingen känd teknik för att lagra så stora mängder energi i flera veckor eller rentav månader, som rapporten rekommenderar.
En annan lösning som lyfts fram i policykretsar är cirkularitet. Återvinning. Men det kräver att det finns något att återvinna. Över 80 procent av all energiproduktion i världen sker idag med hjälp av olja, gas och kol. Lejonparten av den fossilfria industriella infrastrukturen är alltså inte byggd. ”Vad som ännu inte utvunnits och ännu inte byggts kan inte återvinnas”, konstaterar Simon Michaux.
Det ovan sagda betyder inte att en omställning till ett fossilfritt energisystem är omöjligt. Lokalt och regionalt är det redan verklighet på sina håll. Men det betyder att för världen som helhet ser det omöjligt ut, om:
- man utgår från antagandena om framtida energislag och befintliga omställningsplaner,
- man utgår från känd kunskap och teknik och
- det nuvarande industriella ekosystemet ska överleva.
De befintliga strategiska planerna för att fasa ut fossila bränslen ”är inte praktiskt genomförbara för åtta miljarder människor”, skriver Michaux. Planerna möter ”alltför många utmaningar på makronivån och logistiska flaskhalsar i metallförsörjningen för att vara görliga”. Om planerna ska ha en chans, enligt rapporten, måste helt nya typer av kraftfulla batterier utan de metaller som används i dag snabbt uppfinnas. Helst också ny elteknik som klarar stora variationer i kraftleverans, spänning, strömstyrka och frekvens.
Toppbild: Effektbolagets batteripark i Kristianstad med 16 MW kapacitet. Parken kan bland annat användas för att stabilisera elnätet och består av 108 batteriskåp med vardera 4000 litiumceller.
***
Läs även: Första motorn som går av sig själv
