En omställning till förnybar energi (RE) har potentialen att påverka social rättvisa på många sätt. Många av de utmaningar som rör rättvisa inom energiövergången är inte inneboende i själva teknologin, utan handlar om de sociala och institutionella kontexterna för utveckling och implementering av förnybar energi. Val av skala, lokalisering och ägarstruktur spelar en betydande roll för hur rättvist och effektivt energiomställningen kan genomföras.

Ett av de mest diskuterade ämnena inom forskningen om energirättvisa är förnybar energis potential att förbättra tillgången till energi och lindra energi fattigdom. Begreppen "energitillgång" och "energifattigdom" används ofta i olika delar av världen – medan energitillgång ofta betonas i globala sydländer, används begreppet energifattigdom främst i globala nordländer. Trots skillnaderna handlar båda begreppen om bristen på tillgång till prisvärd energi, energiinfrastruktur eller båda delar.

Globalt sett är det främst människor i Sub-Saharan Afrika och Asien som saknar tillgång till prisvärda energitjänster. I dessa regioner har forskningen undersökt hur decentraliserade förnybara energikällor – särskilt sol- och vindkraft – kan bidra till att öka energiåtkomst för avlägsna landsbygdsområden. Brist på tillgång till energi är en form av distributiv orättvisa, eftersom energi är en grundläggande förutsättning för utveckling och mänskligt välbefinnande. Denna brist beror ofta på en kombination av inkomst- och bostadsrelaterade ojämlikheter, tillsammans med höga energipriser. Energifattigdom har visat sig vara korrelerad med bland annat Gini-koefficienten, som mäter ojämlikhet, och leder till dåliga boendeförhållanden, sämre hälsa, brist på möjlighet att röra sig, samt begränsad tillgång till kultur och rekreation (Bartiaux et al., 2018; 2019).

Ett annat viktigt tema inom energirättvisa är potentialen för förnybar energi att stödja samhällsledda energiinitiativ. Dessa initiativ, ofta organiserade som lokala kooperativ, innebär att samhällen gemensamt äger och driver energiövergångsprojekt som sol- eller vindkraftparker. De kan även innefatta aktiviteter som ägarskap av lokala elnätsdistributioner eller energikonsulttjänster. Genom sitt fokus på småskaliga, decentraliserade lösningar, och de lokala fördelarna med dessa projekt, har samhällsledda energiinitiativ potentialen att skapa rättvisa och hållbara energisystem. Kooperativens organisationsform, som garanterar alla medlemmar rösträtt och deltagande i beslutsprocesser, är särskilt gynnsam för att uppnå proceduriell och erkännandemässig rättvisa. Genom att ge invånarna en central roll i energiövergången kan dessa initiativ bidra till att skapa mer demokratiska och medborgardrivna energisystem (Forman, 2017).

Trots dessa möjligheter finns det också utmaningar. Forskningsrapporter har visat att utvecklingen av förnybara energiinfrastrukturer, liksom andra typer av infrastruktur, ofta leder till marginalisering och misstro av lokalsamhällen. I många fall, särskilt vid stora projekt som vindkraftsparker eller solkraftverk, hörs inte de mindre kraftfulla rösterna från landsbygds-, urfolks- eller minoritetssamhällen. Ett konkret exempel på detta är utvecklingen av stora solkraftparker i Indien, där småskaliga jordbrukare och boskapsskötare förlorade sina traditionella livsmedelssystem på grund av marknedskrävning (Yenneti et al., 2016). Detta fenomen finns även inom vindkraftsutveckling, som i fallet med Fosen halvön i Norge, där en stor vindkraftpark hotade renbetesrätten för den sydsamiska befolkningen, vilket försvårade deras kulturella överlevnad och försämrade deras levnadsvillkor (Otte et al., 2018).

Vid sidan av detta finns även orättvisor knutna till den globala försörjningskedjan för de kritiska material som behövs för att tillverka RE-teknologi. Exempel på sådana material är kobolt, litium och sällsynta jordartsmetaller, som används i solpaneler, vindkraftverk och batterier för elbilar. Dessa material är ofta koncentrerade till ett fåtal länder i det globala syd, och utvinningen sker under förhållanden som ofta innebär allvarliga sociala och miljömässiga konsekvenser. I Kongo-Kinshasa, där en stor del av världens kobolt utvinns, arbetar människor ofta under farliga förhållanden i småskaliga gruvor utan skyddsutrustning, och kvinnor utför de tyngsta och farligaste arbetsuppgifterna (Sovacool et al., 2020).

Förutom de geopolitiska riskerna som är förknippade med ökade beroenden av dessa råmaterial, måste vi också förstå att de sociala och miljömässiga kostnaderna för utvinning av kritiska material för förnybar energi inte får ignoreras. Ökad efterfrågan på dessa material skapar inte bara en geopolitisk konkurrens utan kan också förvärra redan existerande ojämlikheter i det globala syd, där stora delar av världens befolkning påverkas negativt. Det är därför avgörande att överväga dessa sociala och etiska aspekter i den globala energiomställningen för att säkerställa att den inte reproducerar eller förstärker de orättvisor den försöker lösa.

Det är också viktigt att komma ihåg att den teknologiska övergången inte bara handlar om att implementera nya system eller teknologier, utan att hela samhällsstrukturer och maktförhållanden måste förändras för att uppnå en rättvis och hållbar energiomställning. Att ge samhällen möjlighet att ta aktiv del i energiövergången genom lokal ägande, deltagande och beslutanderätt är en viktig del i att säkerställa rättvisa för alla – inte bara för de som kan investera i eller dra nytta av dessa teknologier, utan även för de som historiskt har blivit marginaliserade eller osynliggjorda.

Hur kan politiska åtgärder minska efterfrågan på fossila bränslen och energiöverförbrukning?

De globala målen för en ren energiomställning kräver åtgärder som sträcker sig över flera nivåer, där de främsta fokuserar på att både öka tillgången till fossilfria energikällor och minska användningen av fossila bränslen. En central aspekt av detta arbete handlar om att implementera rätt politiska instrument för att åstadkomma en effektiv minskning av fossila bränslen. I denna diskussion identifieras två huvudkategorier av politiska åtgärder: de som fokuserar på att minska efterfrågan på fossila bränslen direkt och de som syftar till att minska det totala energibehovet genom förbättrad effektivitet och återvinning.

Den första gruppen åtgärder syftar till att direkt minska efterfrågan på fossila bränslen genom att exempelvis införa ekonomiska pålagor, som skatter på växthusgasutsläpp, eller genom striktare reglering av fossila bränslen. Målet här är att göra fossila bränslen mindre attraktiva genom att öka deras relativa kostnad jämfört med rena energikällor. Denna typ av politiska åtgärder har ofta varit i fokus i många länder, även om de inte alltid är populära bland allmänheten eller industrin. I teorin kan sådana pålagor variera från att sätta ett pris på växthusgasutsläpp, införa kvoter eller till och med helt förbjuda vissa fossila bränslen.

Ett vanligt instrument i denna kategori är koldioxidskatter. Principen bakom koldioxidskatter har funnits sedan början av 1900-talet, där ekonomer som Arthur Pigou betonade vikten av att skatta externa kostnader, som de negativa miljöeffekterna av föroreningar. Genom att sätta ett pris på koldioxidutsläpp gör man det mer kostsamt för företag och individer att fortsätta använda fossila bränslen, vilket i sin tur bör minska deras användning och uppmuntra till renare alternativ. En stor del av de medel som samlas in genom dessa skatter kan sedan återinvesteras i ansträngningar för att bekämpa klimatförändringar eller användas för att minska skatter för medborgarna. Men det har visat sig att sådana åtgärder inte alltid leder till den förväntade populariteten för de omställningar som krävs.

Koldioxidprissättning är en av de mest använda metoderna för att uppnå en minskning av fossila bränslen. Denna metod är långt ifrån ny, och redan på 1970-talet föreslog William Nordhaus globala koldioxidskatter för att minska utsläppen. I USA har till exempel World Resources Institute länge förespråkat för införandet av koldioxidskatter. För att implementera dessa skatter krävs dock noggrant övervägande av hur höga skatterna ska vara, vilka industrier som ska omfattas och hur man ska mäta utsläppen för att sätta rätt nivå på skatterna.

Ett alternativ till koldioxidskatter är system för handel med utsläppsrätter, där regeringar sätter ett tak för totala utsläpp under en viss period. Företag tilldelas utsläppsrätter och måste köpa ytterligare rättigheter om de vill släppa ut mer koldioxid än de tilldelats. Detta skapar ett pris på koldioxid, men skillnaden från koldioxidskatter är att mängden utsläpp är direkt kontrollerad av politiska myndigheter. Ett exempel på ett sådant system är EU:s system för handel med utsläppsrätter (EU ETS), som har varit framgångsrikt, även om frågan om "läckage", där företag flyttar produktionen till länder med laxare miljöregler, fortfarande kvarstår.

I många fall föreslås även en mer direkt form av reglering, där staten sätter specifika utsläppsmål för företag och industrier. Denna typ av åtgärd kan vara mindre flexibel än marknadsbaserade lösningar som koldioxidskatter, men kan vara ett sätt att snabbt tvinga fram förändringar. Oavsett metod är den övergripande målsättningen att skapa ekonomiska incitament för att minska användningen av fossila bränslen och uppmuntra till en övergång till renare energikällor.

Den andra gruppen åtgärder fokuserar på att minska det totala energibehovet snarare än att minska efterfrågan på fossila bränslen enbart. Dessa åtgärder syftar till att minska energiåtgången genom effektivisering och återvinning. Ett exempel på detta är den EU-politik som syftar till att förbättra energieffektiviteten genom strängare krav på byggnormer, transporter och industriella processer. Teknologier som värmepumpar, som utnyttjar "spillvärme", är ett annat exempel på hur man kan minska energibehovet utan att direkt minska efterfrågan på fossila bränslen. Återvinning av värme, återanvändning av material och optimering av energianvändning är alla exempel på åtgärder som inte direkt berör fossilbränsleanvändning men som ändå bidrar till en övergripande minskning av energiförbrukningen.

Det är viktigt att förstå att dessa två typer av politiska åtgärder inte är ömsesidigt uteslutande. Effektiv användning av energi kan och bör samexistera med åtgärder för att minska efterfrågan på fossila bränslen. I vissa fall kan dessa metoder komplettera varandra och tillsammans skapa en mer hållbar och effektiv energiomställning.

För att åstadkomma en verklig förändring måste dock politiska åtgärder vara globalt koordinerade och genomföras på ett sätt som undviker "läckage" av utsläpp till länder med mer tillåtande regleringar. I det avseendet är internationell samordning och gemensamma regler för koldioxidprissättning en nödvändig förutsättning för att säkerställa att de nationella åtgärderna verkligen får genomslag. Den politiska vilja och det ekonomiska engagemang som krävs för att uppnå en global energiomställning är enormt, och utan rätta incitament och ett gemensamt ansvar kommer dessa mål att förbli svåra att uppnå.

Hur kan gamla energikällor som vattenkraft och geotermisk energi anpassas till framtiden?

Vattenkraft och geotermisk energi är två av de mest etablerade förnybara energikällorna, där vattenkraft är den mest använda. Dessa energikällor kräver ofta betydande investeringar och är vanligtvis resultatet av samarbeten mellan statliga aktörer och den privata sektorn. Det finns omfattande studier som fokuserar på dessa teknologiers utveckling och effekter på både miljö och samhälle. Trots deras långvariga användning står dessa sektorer inför flera utmaningar, både teknologiskt och socialt, som måste hanteras för att säkerställa deras hållbara framtid.

Både vattenkraft och geotermisk energi bygger på grundläggande fysikaliska principer som är lämpliga för att omvandla potentiell energi till elektricitet. För vattenkraft är de huvudsakliga variablerna höjdskillnad, vattnets hastighet, flödesvolymen samt den totala omvandlingseffektiviteten. Dessa faktorer är starkt beroende av geografiska förhållanden, och medan teknologin bakom omvandlingen är mycket effektiv, så kvarstår begränsningar relaterade till den geografiska tillgången på dessa resurser. I vissa fall, som vid små vattenkraftverk som arbetar under låga höjdskillnader, kan effektiviteten vara långt ifrån den teoretiska maximimnivån.

Den traditionella vattenkraftteknologin fokuserar på att utnyttja förändringar i den potentiella energin som uppstår genom höjdskillnader i vattenflödet, till exempel genom dammar. Det finns dock också system som utnyttjar förändringar i vattnets kinetiska energi, det vill säga dess hastighet, utan att använda sig av en höjdskillnad. Dessa teknologier, som kallas marina hydrokinetiska system, erbjuder nya möjligheter, särskilt för områden där traditionell vattenkraft inte är möjlig.

Geotermisk energi, å andra sidan, bygger på att utnyttja värme från jordens inre för att producera energi. Detta kan göras genom direkt användning för uppvärmning av byggnader eller genom att driva värmepumpar. Geotermiska kraftverk använder denna värme för att producera elektricitet. Trots att teknologin för geotermisk energi är mindre allmänt utbredd än vattenkraft, så har den potential att växa, särskilt med utvecklingen av avancerade geotermiska system som förbättrar effektiviteten och gör det möjligt att utnyttja geotermisk energi i nya geografiska områden.

Både vattenkraft och geotermisk energi har sina miljömässiga och sociala utmaningar. För vattenkraft handlar det ofta om stora infrastrukturprojekt som kräver byggandet av dammar och vattenreservoarer, vilket kan leda till skador på ekosystem och lokalsamhällen. För geotermisk energi är problemen mer relaterade till att hantera borrningens påverkan på lokala miljöer och säkerställa att resurserna utnyttjas på ett hållbart sätt utan att orsaka långsiktig skada på geotermiska fält.

En annan viktig aspekt som ofta diskuteras är de sociala och ekonomiska konsekvenserna. Vattenkraftens påverkan på lokalsamhällen kan vara allvarlig, särskilt när det gäller förflyttning av människor, förlorade markrättigheter och förlorade ekonomiska möjligheter i de områden som drabbas av dammbyggen. Här är det också viktigt att tänka på de rättigheter som ursprungsbefolkningar har till de markområden där energiprojekten genomförs. Dessa frågor blir mer centrala när vi diskuterar en hållbar utveckling av dessa sektorer, och det krävs noggranna avvägningar mellan de ekonomiska fördelarna och de sociala kostnaderna.

Framöver kommer både vattenkraft och geotermisk energi att behöva anpassa sig för att stå emot konkurrens från andra förnybara energikällor som sol- och vindkraft. Samtidigt är det viktigt att förstå att de tekniska framstegen inom geotermisk energi, såsom utvecklingen av förbättrade geotermiska system (EGS) och hybridteknologier som kombinerar sol- och geotermisk energi, kan förändra landskapet och ge dessa energikällor en ny möjlighet att växa. Här är det viktigt att påpeka att det fortfarande finns stora osäkerheter kring de ekonomiska och operationella aspekterna av dessa nya teknologier, vilket gör att många projekt fortfarande är beroende av offentligt stöd för att komma igång.

En annan viktig faktor är kostnaderna. För båda teknologierna, men särskilt för geotermisk energi, är det fortfarande svårt att exakt förutse kostnader och potential för långsiktig drift och expansion. För att säkerställa en framgångsrik övergång till förnybara energikällor måste länder och företag inte bara beakta de tekniska och ekonomiska faktorerna, utan också noggrant utvärdera de miljömässiga och sociala konsekvenserna av dessa projekt.

Hur kan geotermisk energi utvecklas för att möta framtidens energiutmaningar?

Andra områden inom utvecklingen rör snabbare borrningsmetoder med hjälp av mud motors, förlängd livslängd på borrhammare, framsteg inom informationssystem och mjukvaruplattformar för design och analys, samt design av bärbara riggar, bland många andra (Thorhallson, 2006). Arbetsvätskor för både kraftcykler och geotermiska brunnsoperationer har sett betydande framsteg på senare tid. Vatten är den vanligaste arbetsvätskan i geotermiska reservoarer, men det är även möjligt att använda CO₂ som arbetsvätska för injektion och värmetransport till kraftcykeln, ofta en organisk Rankinecykel (ORC), vilket är intressant då geotermiska reservoarer erbjuder möjligheter för sequestration av denna växthusgas (Wang et al., 2019; Schifflechner et al., 2020). Användningen av CO₂ är särskilt intressant i HDR-system som kräver utveckling av EGS. Beroende på plats kan vatten vara en olämplig arbetsvätska på grund av tillgångsproblem eller risken för kontaminering av vattentabeller. Det finns även andra intressanta potentiella konfigurationer för användning av CO₂ som innebär att man ersätter ORC med en Brayton-cykel som använder superkritisk CO₂ som arbetsvätska. Denna värms upp genom en kombination av den geotermiska reservoaren och koncentrerad solenergi för att uppnå lämpliga driftförhållanden för Brayton-cykeln. I denna typ av konfiguration kan en del av CO₂ även sequestreras permanent i den geotermiska reservoaren (Qiao et al., 2020).

Hybridkraftsystem kombinerade med geotermisk energi erbjuder ytterligare möjligheter för att öka marknadsvärdet och potentialen hos geotermiska resurser. I en sådan konfiguration kan geotermiska värmepumpar användas för att förse en del av energin som krävs för att driva en panna i en typisk Rankinecykel för elproduktion, exempelvis en driven av naturgas. På detta sätt minskas naturgasförbrukningen samtidigt som den förnybara komponenten i elproduktionen ökar (Chen et al., 2020). Andra kombinerade värme- och kraftkonfigurationer (CHP) med geotermisk energi är möjliga för att bättre utnyttja lågtemperaturreservoirer. Dessa används i kombination för elproduktion och direkta fjärrvärmeapplikationer. Grundidén är att hitta optimala konfigurationer för elproduktion med ORC samtidigt som fjärrvärmebehovet tillgodoses genom att undersöka alternativ i serie och parallellt mellan de två applikationerna. Till exempel kan man använda den geotermiska resursen genom fjärrvärmeslingan först för en viss nivå av förvärmning, följt av ORC för elproduktion och slutligen tillbaka till fjärrvärmeslingan innan återinjektion (Erdeweghe et al., 2018). Det finns ett generellt intresse för CHP i förnybara energikällor och teknologier för att öka produktionen, minska miljöpåverkan och minska användningen av fossilbaserad elproduktion (Bagherian & Mehranzamir, 2020).

Slutligen är avancerade ORC-designs för geotermisk elproduktion ett aktivt utvecklingsområde. Det största fokuset ligger på att öka effektiviteten hos dessa cykler genom att optimera deras drift och designen av avancerade arbetsvätskor. Nya arkitekturer för att kombinera ORC med CHP-operationer utforskas också (Eyerer et al., 2020).

I diskussionen kring klimatförändringar och deras avhjälpning fortsätter dessa frågor att vara högsta prioritet för majoriteten av världens länder. Många nationer driver initiativ för att minska utsläpp och främja användningen av förnybara energikällor. De kommande 30 åren kan världen se ett betydande skifte mot mer hållbara metoder för kraftgenerering och distribution – den så kallade energiomställningen. Förväntningar finns att vattenkraft och geotermisk elproduktion kommer att fortsätta spela en betydande roll i denna energiomställning. Det är troligt att geotermisk energi kommer att ha en högre tillväxttakt än vattenkraft, även om den senare är ett mer etablerat och större område. Andelen förnybar energi i kraftsektorn fortsätter att växa, med uppskattningsvis 29 % av energin som kommer från förnybara källor 2021 (IEA, 2020d). Figuren som visas i referensen visar uppskattningar av den nuvarande globala energiportföljens fördelning och det förväntade skiftet fram till 2050. Den största tillväxten sker inom sol- och vindenergi med ett uppskattat sammanlagt bidrag på omkring 56 % 2050 (Gielen et al., 2019). Som tidigare nämnts är LCOE (Levelized Cost of Energy) för sol- och vindkraft snabbt på väg att närma sig LCOE för både geotermisk och vattenkraft.

Det är troligt att valet mellan dessa fyra förnybara energikällor under energiomställningen kommer att baseras på lokala tillgångar och förmågan för lokala regioner eller investerare, inklusive statliga aktörer, att säkerställa utveckling och byggkapital. För vattenkraftens del verkar framtiden mer osäker än för geotermisk energi vad gäller utveckling av nya projekt. De nuvarande vattenkraftverken och de som är under utveckling kommer att fortsätta att operera på lång sikt, men utvecklingen av nya anläggningar är osäker på grund av otydligheter kring kapitalinvesteringar, miljömässiga och socioekonomiska konsekvenser. Vattenkraftens bidrag till energiportföljen förväntas förbli ganska konstant, med en nedåtgående trend på lång sikt. I fråga om hållbarhet finns det flera aspekter som påverkar vattenkraft mer än geotermisk energi. GHG-utsläpp, främst CO₂ och CH₄, kan variera avsevärt beroende på geografisk plats. Översvämningar i områden med hög biomassainnehåll kan producera växthusgaser som är jämförbara med kolkraftverk under nedbrytning av den översvämmade biomassan (Fearnside, 2016), utöver CO₂ från betongen som används vid byggandet av dammarna.

I kontrast till vattenkraftens påverkan, är det för geotermisk energi betydligt lättare att utveckla projekt med lägre fotavtryck och utan allvarliga utmaningar vid nedmontering. Geotermiska installationer är mycket mindre än vattenkraftverk och de geotermiska ytanläggningarna medför inte betydande problem vid avvecklingen av anläggningarna vid slutet av deras livslängd. Geotermisk energi har stora potentialer, men utvecklingen har varit långsam, och den har främst varit koncentrerad till geografiska områden nära den geotermiska "eldringen" runt Stilla havet där det är relativt lätt att komma åt geotermiska reservoarer. EGS (Enhanced Geothermal Systems) har ett stort energipotential i många delar av världen, men tekniskt-ekonomiskt genomförbara teknologier är inte än allmänt tillgängliga för kommersiell elproduktion. Fortsatta forskning och utveckling inom geotermisk energi visar på potentialen att skapa mer attraktiva lösningar inom den närmaste framtiden.

Hur påverkar mänsklig verksamhet och bosättningar vattenkvaliteten?
Hur reaktionära och fundamentalistiska rörelser bevarar sitt inflytande genom konflikt och identitet
Hur man säkerställer korrekt återställning och replikering i PostgreSQL
Hur påverkar magnetiskt kvantiserade strukturer densitetsfunktion för tillstånd?
Hur kan vi utvärdera kärl- och vaskulär ålder för anti-aging?