Fagstoff

Jordas energiressurser

Publisert: 04.10.2010
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Energi regnes ofte som evnen til å utføre arbeid. Måleenheten for energi og arbeid er joule (J), der 1 J = 1 Nm. Ofte brukes også enheten elektronvolt (eV) [1 eV = 1,6 · 10-19 J] når vi arbeider på atom- eller molekylnivå, og kilowatt-timer (kWh) når vi snakker om strømforbruk, hvor 1 kWh = 3,6 MJ (millioner joule). (En vanlig norsk husholdning bruker ca. 25 000 kWh i elektrisk energi per år.)

Effekt (P) er arbeid dividert på tid

$$P = \frac{W}{t}$$

der W: arbeid, t: tid.

Måleenheten for effekt er watt (W), der

$$1 \mathrm{W} = 1 \frac{\mathrm{J}}{\mathrm{s}} = \frac{\mathrm{Nm}}{\mathrm{s}}$$


(En gammel måleenhet som ikke tilhører SI-systemet er hestekrefter (hk): 1 hk = 735,5 W.)

Tilgangen på og forbruk av energi bestemmer vår levestandard. I det følgende vil vi skille mellom forskjellige energiformer, men bare ressurser som det et lønnsomt å utnytte vil bli omtalt. Den følgende omtale er hva vi i dag vet, basert dagens teknisk-vitenskapelige nivå. Det kan fortsatt være betydelige ukjente resurser.

Fossile energikilder

Fotosyntesen i grønne planter har ført til en meget stor opphopning av organisk karbon i jordskorpa. Bare en liten del av dette karbonet har en så høy konsentrasjon at det er utnyttbart. Dessverre fører forbrenning av organisk materiale til store utslipp av drivhusgasser og aerosoler som påvirker vårt klima. Men også forbrenning av ved, avfall, etc. gir CO2 utslipp.

En vesentlig del – i dag er det omkring 80 % av verdens globale energiforbruk, blir i dag dekket fra fossilt brensel; dvs fra olje, gass og kull. Det tar millioner av år å danne fossilt brensel, noe som betyr at dette ikke er fornybare energikilder.

Fordi disse ressursene er begrenset blir det viktig å skaffe alternative energikilder. Vi har derfor laget en kort oversikt over alternative, fornybare energikilder.

Fornybare energikilder

Prinsipielt kan vi skille mellom tre hovedtyper av fornybare energiressurser som kan utnyttes, nemlig:

  1. Elektromagnetisk energi (stråling) fra sola.
  2. Termisk energi fra jordas indre.
  3. Gravitasjonsenergi fra månen, dvs. hovedsakelig tidevanns effekter.

Fordi den geotermiske energi er fortsatt meget begrenset i vårt land, vil den ikke bli videre diskutert her.

Solenergi

Utenfor jordas atmosfære er solenergien 1,74 · 1017 W. Ca. 30 % av denne energien reflekteres. Midlet over hele jordas overflate (5,1 · 1014 m), representerer dette en energitilførsel på ca. 240 W/m2. For økende geografisk bredde avtar energitilførelsen og ved Andøya, 67 grader, er det ca. 110 W/m2.

Direkte solenergi

Solenergien brukes direkte til å varme opp boliger og til å produsere elektrisitet eller andre energibærere, som for eksempel hydrogen. På ubebodde solrike områder innenfor ±30 grader fra ekvator kan solenergien utnyttes i stor skala. Om energien konverteres til elektrisk energi, vil dette representere en effekt av ca. 250 TW.

Et solcellepanel som mange i dag har på sine hytter vil maksimalt gi 60 W på en solrik sommerdag.

Tidevannsenergi

Tidevannsressursene på grunn av jordas vekselvirkning med månen er anslått til 3 TW, men sannsynligvis kan bare ca. 10 % av dette brukes som potensiell energiressurs.

Indirekte solenergi

Hittil har den indirekte utnyttelsen av solenergien til produksjon av mat og ved, vind og vannkraft dominert. Grovt regnet har man anslått solenergieffekten som tilføres jordbruksområder til ca. 2 · 1015 W. Ved en midlere virkningsgrad på ca. 0,05 % gir dette en energiutnyttelse på 1 TW.

Biomasse

Den årlige produksjon av biomasse ved fotosyntese representerer ca. 60 TW/år. Biomasse i form av brensel (trevirke, naturgjødsel eller avfall) eller omformet til alkohol og/eller gass utnyttes til energi. (Spesielt i utviklingsland er biomasse en meget viktig energiressurs.)

Vannkraft

Over jordas samlede landområder er den årlige nedbørsmengden ca. 1014 m3. Den globale ressursen som kan utnyttes til elektrisk kraftproduksjon har blitt anslått til 1,7 TW. De norske vannressursene utgjør ca 1 % av dette. Mer enn 99 % av den elektriske energi som brukes i Norge kommer fra vannkraft.

Vindenergi

Omkring 2 % av den innfallende solenergi omsettes til kinetisk energi i form av vind. En meget liten del av dette utnyttes til elektrisitetsproduksjon. Potensialet for utnyttelse av vindenergi er anslått til en effekt på omkring 6 TW.

En stor vindmølle med rotorblad på 60 meter kan maksimalt gi en årsproduksjon på et par GWh.

Bølgeenergi

Den bølgeenergi som transporteres mot jordas kyster er beregnet å representere en energifluks av størrelsesorden 2 TW. Sannsynligvis vil det være mulig å omforme ca. halvparten av dette til elektrisk energi.

Havstrømmer og havtermisk energi

Den kinetiske energi i jordas havstrømmer er beregnet til ca. 10 TW. I tillegg vil det i prinsipp være mulig å utnytte temperaturforskjellen mellom det varme overflatevannet og kalde havstrømmer på store dyp.

Varmepumper

En varmepumpe er et instrument som flytter varme fra et reservoar med lav temperatur til et rom med høyere temperatur. Reservoaret man henter varme fra kan være jord eller sjø, eller uteluften. Den er derfor ingen energikilde, men fordi effektfaktoren er mellom 2 og 4, betyr det at man sparer energi til oppvarmingen av boligen.

Sammendrag:

Fornybare energikilder bidrar med ca. 20 % av det totale energiforbruk i verden. Viktigst er biobrensel men elektrisitet fra vannkraftverk er også viktig. Energi fra sol, vind og andre fornybare kilder bidrar fortsatt lite, men de har et potensiale som er betydelig større enn det som utnyttes i dag.