Can we get 100% of our energy from renewable sources? New article gathers the evidence to address the sceptics

Professor Christian Breyer: "There are no scientific roadblocks on the way to 100% renewable future"

 

Can we get 100% of our energy from renewable sources? New article gathers the evidence to address the sceptics 

Is there enough space for all the wind turbines and solar panels to provide all our energy needs? What happens when the sun doesn't shine and the wind doesn't blow? Won't renewables destabilise the grid and cause blackouts?

In a review paper last year in the high-ranking journal Renewable and Sustainable Energy Reviews, Master of Science Benjamin Heard and colleagues presented their case against 100% renewable electricity systems. They doubted the feasibility of many of the recent scenarios for high shares of renewable energy, questioning everything from whether renewables-based systems can survive extreme weather events with low sun and low wind, to the ability to keep the grid stable with so much variable generation.

Now scientists have hit back with their response to the points raised by Heard and colleagues. The researchers from the Karlsruhe Institute of Technology, the South African Council for Scientific and Industrial Research, Lappeenranta University of Technology, Delft University of Technology and Aalborg University have analysed hundreds of studies from across the scientific literature to answer each of the apparent issues. They demonstrate that there are no roadblocks on the way to a 100% renewable future.

"While several of the issues raised by the Heard paper are important, you have to realise that there are technical solutions to all the points they raised, using today's technology," says the lead author of the response, Dr. Tom Brown of the Karlsruhe Institute of Technology.

"Furthermore, these solutions are absolutely affordable, especially given the sinking costs of wind and solar power," says Professor Christian Breyer of Lappeenranta University of Technology, who co-authored the response.

Brown cites the worst-case solution of hydrogen or synthetic gas produced with renewable electricity for times when imports, hydroelectricity, batteries, and other storage fail to bridge the gap during low wind and solar periods during the winter. For maintaining stability there is a series of technical solutions, from rotating grid stabilisers to newer electronics-based solutions. The scientists have collected examples of best practice by grid operators from across the world, from Denmark to Tasmania.

Furthermore, these solutions are absolutely affordable, especially given the sinking costs of wind and solar power.

The response by the scientists has now appeared in the same journal as the original article by Heard and colleagues.

"There are some persistent myths that 100% renewable systems are not possible," says Professor Brian Vad Mathiesen of Aalborg University, who is a co-author of the response.

"Our contribution deals with these myths one-by-one, using all the latest research. Now let's get back to the business of modelling low-cost scenarios to eliminate fossil fuels from our energy system, so we can tackle the climate and health challenges they pose."

 

For more information, please contact:

Tom Brown, Young Investigator Group Leader, Karlsruhe Institute of Technology | tom.brown@kit.edu

Kornelis Blok, Professor, Delft University of Technology | k.blok@tudelft.nl

Christian Breyer, Professor, Lappeenranta University of Technology | christian.breyer@lut.fi | @ChristianOnRE

Brian Vad Mathiesen, Professor, Aalborg University | bvm@plan.aau.dk

The research papers for further information:

T.W. Brown, T. Bischof-Niemz, K. Blok, C. Breyer, H. Lund, B.V. Mathiesen, "Response to ‘Burden of proof: A comprehensive review of the feasibility of 100% renewable-electricity systems'," Renewable and Sustainable Energy Reviews, DOI:10.1016/j.rser.2018.04.113, 2018.

https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.04.113

B.P. Heard, B.W. Brook, T.M.L. Wigley, C.J.A. Bradshaw, "Burden of proof: A comprehensive review of the feasibility of 100% renewable-electricity systems," Renewable and Sustainable Energy Reviews, DOI:10.1016/j.rser.2017.03.114, 2017.

https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.114

Read more about renewables:

Fully Renewable Electricity Worldwide is Feasible and More Cost-Effective than the Existing System
Published 14.11.2017

Iran and Middle East could adopt fully renewable electricity systems
Published



 

 

Können wir 100% unserer Energie aus erneuerbaren Quellen beziehen? Neuer Artikel fasst Stand der globalen Energiesystemforschung zusammen und räumt mit allen gängigen Vorbehalten auf

Gibt es überhaupt genug Platz für all die Windkraft- und Solaranlagen, um unseren gesamten Energiebedarf zu decken? Was passiert, wenn die Sonne nicht scheint und der Wind nicht weht? Werden erneuerbare Energien das Stromnetz destabilisieren und regelmäßig zu Stromausfällen beitragen?

Dies sind nur einige der Zweifel, die häufig gegen die Energiewende angeführt werden, durchaus auch im wissenschaftlichen Diskurs: Im vergangenen Jahr erschien in der renommierten Zeitschrift Renewable and Sustainable Energy Reviews der Artikel "Burden of proof: A comprehensive review of the feasibility of 100% renewable-electricity systems" In diesem Beitrag stellen die Autoren aus Australien um Benjamin Heard nicht nur die technische Machbarkeit einer Energieversorgung mit 100% erneuerbaren Energien in Frage, sondern ziehen auch die Glaubwürdigkeit der wissenschaftlichen Arbeit vieler Energiesystemforscher in Frage, die ein solches Szenario für möglich halten. In Folge wurde der Artikel von zahlreichen Medienhäuern und Blogs aufgegriffen, wobei nicht nur die Argumente des Artikels reproduziert werden, sondern in einigen Fällen auch die Notwendigkeit einer zentralen Energieversorgung mit Atomstrom zur Netzstabilisierung behauptet wird.

Nun haben Energiesystem-Forscher eine Replik mit dem Titel "Response to ‘Burden of proof: A comprehensive review of the feasibility of 100% renewable-electricity systems" in derselben Fachzeitschrift veröffentlicht. Die Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), des südafrikanischen Council for Scientific and Industrial Research (CSIR), der Lappeenranta University of Technology, der Delft University of Technology und der Aalborg University haben Hunderte von Studien aus der wissenschaftlichen Literatur analysiert und zusammengeführt, um jedes der im ursprünglichen Artikel genannten Argumente systematisch zu widerlegen. Sie zeigen, dass es weder fundamentale technische noch ökonomische Barrieren auf dem Weg zu einer 100% erneuerbaren Zukunft gibt.

"Während einige der vom Heard-Papier aufgeworfenen Fragestellungen durchaus relevant sind, ist es wichtig festzuhalten, dass es für alle Punkte Lösungen auf Basis heute verfügbarer Technologien gibt", sagt der Hauptautor der Replik, Dr. Tom Brown. Brown leitet eine Forschungsgruppe am Institut für Automation und angewandte Informatik am KIT, in der das Design der Energiesysteme der Zukunft modelliert wird.

"Darüber hinaus sind diese technischen Lösungen absolut erschwinglich, insbesondere angesichts der durch die sinkenden Kosten für Wind- und Solarenergie freiwerdenden Einsparungen bei der Primärenergieerzeugung", sagt Co-Autor Professor Christian Breyer von der Lappeenranta University of Technology.

Die sogenannte kalte Dunkelflaute – längere windstille Phasen im Winter bei gleichzeitig hohem kältebedingten Strombedarf – kann laut Brown durch Importe, Wasserkraft, Biogas und -masse, Batterien und andere Speicher überbrückt werden. Sollten all diese auf Zuruf abrufbaren Stromquellen nicht ausreichen, so kann im schlimmsten Fall mit überschüssigem Wind- und Sonnenstrom Wasserstoff oder synthetisches Gas erzeugt werden, welches dann bei Bedarf rückverstromt wird.

Zur Aufrechterhaltung der Netzstabilität in einem von Wind- und Sonnenstrom dominierten System gibt es eine Reihe von technischen Lösungen, von rotierenden Stabilisatoren bis hin zu neueren elektronischen Lösungen. Die Wissenschaftler haben Best-Practice-Beispiele hierfür von Netzbetreibern aus der ganzen Welt, von Dänemark bis Tasmanien, gesammelt.

"Es gibt einige hartnäckige Mythen, dass 100% erneuerbare Energiesysteme technisch nicht möglich seien", sagt Professor Brian Vad Mathiesen von der Universität Aalborg, der ein Co-Autor der Replik ist.

"Unser Beitrag behandelt diese Mythen, einen nach dem anderen, unter Verwendung des neuesten Stands der Forschung. Wir sollten nun zu den eigentlich wichtigen Themen zurückkehren: der Modellierung der kostengünstigsten Erneuerbaren-Entwicklungspfade, um fossile Brennstoffe aus unserem Energiesystem zu eliminieren, damit wir die Herausforderungen für Klima und Gesundheit bewältigen können."

Für weitergehende Informationen:

Tom Brown, Young Investigator Group Leader, Karlsruhe Institute of Technology

tom.brown@kit.edu

Kornelis Blok, Professor, Delft University of Technology

k.blok@tudelft.nl

Christian Breyer, Professor, Lappeenranta University of Technology

christian.breyer@lut.fi

Brian Vad Mathiesen, Professor, Aalborg University

bvm@plan.aau.dk

 

Die wissenschaftlichen Artikel:

T.W. Brown, T. Bischof-Niemz, K. Blok, C. Breyer, H. Lund, B.V. Mathiesen, "Response to ‘Burden of proof: A comprehensive review of the feasibility of 100% renewable-electricity systems'," Renewable and Sustainable Energy Reviews, DOI:10.1016/j.rser.2018.04.113, 2018.

https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.04.113

B.P. Heard, B.W. Brook, T.M.L. Wigley, C.J.A. Bradshaw, "Burden of proof: A comprehensive review of the feasibility of 100% renewable-electricity systems," Renewable and Sustainable Energy Reviews, DOI:10.1016/j.rser.2017.03.114, 2017.

https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.114

 

¿Podemos cubrir el 100% de nuestra demanda con energías renovables? Un nuevo artículo recoge las pruebas para dirigirse a los escépticos

Est-il possible d'obtenir 100% de notre énergie à partir de sources renouvelables ? Un nouvel article rassemble les preuves pour répondre aux sceptiques