Wednesday, 4 March 2009

Det stora energipartyt?

Den verkligt radikala förändringen av vår energiförsörjning vore om vi skulle antingen tämja solen 50-100 gånger mer effektivt än vad vi gör idag eller om vi skulle kunna göra vår egen sol, dvs fusionsenergin. Redan dess lillebror kärnkraften har så många problem av säkerhetsmässig, ekonomisk och ekologiskt natur att tanken på att man skall göra någon ytterligare utveckling där känns skrämmande snarare än lockande. Men även om den inte hade alla dessa risker så ligger dess praktiska tillämpning långt fram i tiden. Dess förespråkare säger att det handlar om trettio till fyrtio år framåt i tiden innan tekniken kan finnas kommersiellt. Men de sade de redan på 1970-talet, och även om det finns skäl att vara kritisk till teknikskeptiker och domedagsprofeter – därför att de alltid har fel – så finns det lika goda skäl att vara kritisk till de vilka har en överdriven teknik-optimism.

Man pratar också om vätgas, och framför allt om vätgasbilar med bränsleceller som om det vore en självständig, outtömlig och helt ren energikälla. Men det är en total missuppfattning. Vätgas är en energibärare, precis som elektricitet. Men denna energibärare måste produceras någonstans. Det finns flera olika tekniker för att framställa vätgas: Det finns tre kommersiellt gångbara metoder för att framställa vätgas: med en petrokemisk process; genom förgasning av stenkol eller koks eller med elektrolys (sönderdelning av vatten). I de två första fallen används alltså fossila bränslen. I fallet med elektrolys används alltså en annan energibärare, elektricitet. Så man får gå tillbaks till framställningen av denna en elektricitet för att se var den verkliga energikällan är. I andra änden så skall vätgasen i bränslecellen omvandlas till elektricitet igen. Det kan se ut så här
Gas/olja/kol/solenergi/vindkraft/biogas - elektricitet - vätgas - elektricitet - elmotor Och i alla led så är det förluster, i en bränslecell kanske 50 procent . Det verkar mycket svårt att få den ekvationen att gå ihop. Däremot kan kanske vätgas vara användbart för lagring av överskottsel från solenergi eller vindkraft. I vilket fall som helst så tillhör också denna teknik framtiden och kan inte antas vara ett kommersiellt alternativ innan 2050, vilket inses även av teknikoptimister som McKinsey (McKinsey 2009).

Vindkraft och vågkraft bör sannerligen byggas ut och har en god potential. Biomassa kommer, oundvikligen, spela en stor roll framöver, dess största begränsning är konkurrensen om mark, inte i första hand med matproduktion, men med det vilda.

Nej det riktigt stora genombrottet kan bara vara solenergi:
Solen utstrålar årligen 3.5*1018 TWh varav hela 750 000 000 TWh når jordytan. Av detta omvandlas knappt 0.06 % i fotosyntesen, 0.5% till vindenergi, ca 47 % till värme i hav och luft och jordytan ,13% absorberas huvudsakligen av moln. Resten reflekteras i atmosfären och ut igen i rymden. Man kan säga att 70% går till att värma upp jordytan, oceaner och vattenavdunstning och 30% reflekteras direkt tillbaka till rymden. Ett par dagars solstrålning som når jorden motsvarar hela världens kända reserver av olja ,naturgas kol och uran. (Bayliss-Smith 1982).
Det finns i princip tre sorters solenergiteknik. Solfångare för att värma ett medium vilket används främst för uppvärmning av vatten för varmvatten eller byggnader, solceller för att generera elektricitet och koncentrerad solenergi (Concentrated Solar Power). Koncentrerad solenergi bygger på att man med speglar koncentrerar solenergin till en punkt, varvid mycket höga temperaturer uppstår vilka kan användas för att för att driva turbiner för att generera elektricitet. Det är sannolikt den tekniken som är mest intressant för riktigt storskalig elproduktion för solel, av sådan betydlese att den kan synas i statistiken. För närvarande är dock dess EROEI låg (Hall m.fl 2003).


Solinstrålningen har momentant upp till 1000 W effekt per kvm och innehåller drygt 1 000 kWh energi per kvm och år i Sverige. Solfångare genererar momentant upp till 700 W värme¬effekt per kvm och från 200 till 700 kWh värme per kvm och år och beroende på typ av system. Solceller genererar momen¬tant upp till 150 W eleffekt per kvm och från 50 till 150 kWh elenergi per kvm och år beroende på typ av system, och var de sitter. (Svensk solenergi 2009). Det kan vara intressant att ställa det i relation till energiproduktion från biomassa. Vanlig jordbruksproduktion producerar cirka 50 000 MJ/ha vilket motsvarar 1,4 KWh per m2 och år. Biomassa kan kanske producera cirka 5 KWh energi per kvm , 1 hektar vårskördad rörflen motsvarar ungefär 4 KWh per m2. Våra tekniska applikationer av solenergi är således mycket mer effektiva än fotosyntesen – om man bara räknar energiproduktion. Och det är kanske inte så konstigt eftersom den främsta bragden med fotosyntesen inte är att producera rå energi, men att producera och reproducera oerhört komplicerade bitar av genetisk information, kemiska substanser, i korthet liv och alla de livsuppehållande systemen. Här kan transformiteter inom emergianalysen (se sidan ???) ge ett mycket bättre perspektiv (och visa attt fotosyntesen är överlägsen alla våra försök att vara smart). Vår teknik och hjärna är mycket långt från att överhuvud taget kunna återskapa alla de under som naturen gör helt gratis, utan plan, utan kontroll åt oss.


Solvärmepaneler för varmvatten är redan nu kommersiellt lönsamma, jämfört med annan teknik för varmvatten och uppvärmning, men har stora begränsningar och behöver antingen kombineras med andra energiformer eller kostsamma lagringssystem. Alternativt så accepterar man att det inte finns varmvatten när solen inte skiner, något som är verklighet på många turistorter idag om man söker sig till de enklare inkvarteringarna. Direkt solel är fortfarande dyrt. Driftskostnaderna är mycket låga så det är investeringskostnader och anläggningens livslängd som är avgörande. Tekniken har egentligen två huvudsakliga användningsområden idag: 1) för mobil utrustning eller annan utrustning som är långt ifrån något fast nät. 2) för elektricitet i länder där man har god solinstrålning, ett dåligt utbyggt elnät och mycket låg förbrukning per capita, se exempel från Grameen Shakti

Grameen Shakti är en avknoppning från Grameen Bank, vars mikrokrediter till fattiga gav Nobels fredspris förra året. Hittills har företaget installerat 120.000 paneler i 31.000 byar på landsbygden i Bangladesh.- I det fattiga och folkrika Bangladesh saknar 60 procent av landets 150 miljoner invånare tillgång till elström. På landsbygden har bara en av fem el i bostaden. - Folk är beroende av fotogen, som är farligt både för människor och miljön. Varje dag när kvinnorna lagar mat andas de in ohälsosamma ångor. Genom att ersätta fotogen med förnybar energi från solceller är mycket vunnet, säger Dipal Barua. Solcellespanelerna är dyra i inköp, men sedan är strömmen gratis. Solljus är inget problem i Banglades, som har 340 soldagar om året. Själva panelen håller i minst 20 år medan batteriet måste bytas efter fem år. För att köpa en solcellspanel för knappt två tusen kronor tar familjerna i regel ett treårigt mikrolån. Räntan är låg, Grameen Shakti är ett icke vinstdrivande företag. - De flesta har inga problem att betala, Familjerna slipper dyn dyra utgiften för fotogen och ganska snabbt blir solcellspanelen lönsam, säger Dipal Barua.- (DN 2007)
Man bör också ställa frågan om hur mycket energi och resurser som går åt för att tillverka solceller. Enligt USAs Solar Energy Technologies Program så behöver en solcell gå i cirka 2 år innan den har producerat lika mycket energi som det gått åt för att tillverka den. USAs Solar Energy Technologies Program beräknar att solceller och CSP både kommer vara konkurrenskraftiga vid år 2015 (EERE 2009). Den helt avgörande frågan för om de är så kallat konkurrenskraftiga är oljepriset utveckling. Det kan också finna frågor om de mineraler som behövs för solenergipaneler, men jag antar – i gott samförstånd med teknikoptimisterna – att vi kommer hitta lösningar där.


Vi får heller inte glömma bort att solenergi inte flödar jämnt, det finns mulna dagar och det finns nätter. För uppvärmning kan man lagra den. För användning av mindre mängder el kan man lagra den i batterier, men det är helt utan betydelse för den storskaliga energiproduktionen, lagring i form av vätgas som framställs av elektrolys är annan möjlighet. Där finns också andra möjligheter att lagra el energi, men alla krångliga och dyra (t.ex. pumpa vatten i dammar). Ett annat alternativ är rymdbaserad solenergi där paneler ligger utanför jordens skugga. Man skulle också kunna tänka sig ett globalt system där energi produktionen följer jordens rotation och sprids till de delar där det är natt. Men dessa lösningar ligger mycket långt fram i tiden. Det betyder att solenergi inte kan vara den allena saliggörande tekniken som gör oss energioberoende på mycket länge.
Det stora energipartyt har ganska långt kvar innan det bli verklighet. Vissa skickar redan ut inbjudningar till det tio år fram i tiden. Men dessa har skickats ut redan i många år. Det är möjligt att vi hamnar där någon gång, men tekniken är inte där ännu. Inte heller är vårt samhälle redo för det. En teknik där energin blir mer eller mindre gratis, såsom information är det idag, har ju säkert mycket stor påverkan på hela samhället, inte minst på t.ex. klimatet. Med dagens mönster, skulle använda energin till mer resursslöseri, till att ta ännu större del av jorden i direkt anspråk för vägar, gruvor, matproduktion osv. Med det sätt som vi använder planeten på för närvarande så är obegränsad tillgång på mycket billig energi ett större hot än en möjlighet. Man kan lite paradoxalt säga att det är först när vi utformat ett samhälle som inte behöver all denna billiga energi som vi kommer kunna bemästra den.

1 comment :

Harald Cederlund said...

En riktigt tänkvärd fundering det där - folk tenderar att tro att det finns energikällor som vi kan använda helt utan konsekvenser. Men några sådana energikällor känner åtminstone inte jag till - det mesta går bra i liten skala, men när man ska ha energi till några miljarder människor blir det betydligt svårare.