Global uppvärmning Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur

Global uppvärmning Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur
Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Global uppvärmning Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur Luleå tekniska universitet Landstingsfullmäktiges miljöseminarium Luleå den 8 mars 2007

Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08
Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Global uppvärmning Den globala uppvärmningen är ett vetenskapligt faktum Startade ca 1880 och 1999 var temperaturhöjningen ca 0.7oC dvs 0.7/ oC per år Orsaken omtvistad – tre förklaringar Växthuseffekten Variationer i solinstrålningen Termiska föroreningar Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Orsaker till global uppvärmning
Växthusförklaringen innebär att atmosfärens ökande CO2- halt höjer atmosfärens temperatur. Variationer i solens instrålning - ännu inget starkt fotfäste Termiska föroreningar – en koldioxidfri förklaring Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Global uppvärmning = termisk förorening?
Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Global uppvärmning = termisk förorening? En varm sommardag i Tokyo höjs lufttemperaturen 3oC pga luftkonditionering (heat islands). Mänsklig aktivitet i Tokyo motsvarar ca 140 W/m2 Motsvarande för Stockholm är ca 70 W/m2. Utslaget på Sveriges yta är värmeutsläppet 0.15 W/m2. dvs 2-3 ggr större än det geotermiska värmeflödet. ÄR DETTA GLOBAL UPPVÄRMNING? Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Principen är enkel…… ”Släpper man ut värme i ett rum blir det varmare” detta gäller även för det stora globala rummet… principen är inte kontroversiell utan självklar kritikerna menar att denna värmemängd är försumbar Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Global and Planetary Change Vol. 38. Issue

Miljöaktuellt. nov 2003 NK, 14 feb 2007 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Nyhetsinslag i radions P1 den 12 sep 2006 med Rickard Lundin, Lena Sommestad Professor Rickard Lundin (Svenska Institutet för Rymdfysik) ang. ”växthuseffekten” ”Det är ingen liten skara forskare som är av annan åsikt. Problemet är vilka som rätteligen skall betraktas som "klimatforskare". Glaciologer, hydrologer, solforskare, paleo-klimatologer, planetologer, och rymdvetenskapare hamnar utanför kategorin. Långa tidsserier av glaciologer och paleoklimatologer tagit fram ger en helt annan bild än den gängse mediadebatten. Skulle aldrig ha ställt upp i en debatt som denna om det inte vore för att jag har mitt på det torra och jag genom åren upplevt så mycken rädsla hos många forskare. Man hukar sig för att inte riskera sina ev. framtida forskningsanslag. De som inte ställer in sig i ledet och hyllar gängse uppfattningar hamnar lätt utan finansiering. Deras forskning betraktas som intressant, men ändå ovidkommande i sammanhanget”. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Globala medeltemperaturer
MARKYTA 7.9 8.4 8.9 9.4 9.9 1880 1920 1960 2000 Temperature (oC) HAVSYTA 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 1880 1920 1960 2000 Temperature (oC) MEDEL 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 1880 1920 1960 2000 Temperature (oC) Global medeltemperatur över mark, hav, och globalt medel Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Jordens energibalans Solinstrålning (kortvågig) 1368 W/m2 (342 W/m2) Reflekterande strålning 428 W/m2 (107 W/m2) (100 %) (30 %) (70 %) 940 W/m2 (235 W/m2) Utgående långvågig strålning Jorden - Area = 4ΠR2 - Tvärsnittsarea = ΠR2 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Jordens energibalans över en längre tidsperiod
Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Jordens energibalans över en längre tidsperiod Nettovärmeutstrålning (Geotermisk energi, mm.) Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

”Global” energibalans Utgående strålning = lampans effekt En 25 W lampa medför en viss konstant temperatur på globens yta Två 25 W lampor ger en högre yttemperatur Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Jordens energibalans över en längre tidsperiod
Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Jordens energibalans över en längre tidsperiod Te= Jordens effektiva medeltemperatur (-18.8oC) Nettovärmeutstrålning (Geotermisk energi. mm.) Ts = Jordytans medeltemperatur År 1880: 13.6oC År 1999: 14.3oC Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Jordens energibalans All solenergi som når Jorden återstrålas till rymden Jorden får inget nettovärmetillskott från Solen Energibalansen för Jorden år 1880 (medeltemperatur = 13.6oC) Nettovärmeutflödet = geotermiska flödet från Jordens inre Energibalansen för Jorden år 1999 (medeltemperatur = 14.3oC) Nettovärmeutflödet är högre än geotermiska flödet Det måste ha tillkommit en ytterligare nettovärmekälla Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Jordens nettovärmekällor
Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Jordens nettovärmekällor Termodynamikens lagar säger oss att: Energi kan inte skapas eller förstöras utan bara omvandlas All använd energi (el. olja etc.) blir slutligen till värme Användning förnyelsebar energi medför inget värmetillskott till Jorden, eftersom denna energi finns redan här Användning av fossila bränslen + kärnkraft = värmetillskott Detta värmetillskottet måste leda till global uppvärmning! Frågan är bara i vilken grad? Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Jordens nettovärmekällor Icke-naturlig nettovärme Energiförbrukning Kol, Olja, Gas Kärnkraft Biobränsle > tillväxt Kärnvapentester, bomber Naturlig nettovärme Geotermisk energi Vulkanutbrott Jordbävningar Meteoritnedfall Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Värmeutsläpp från kärnkraftverk Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Jordens nettovärmekällor (utslaget över hela jordytan)
Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Jordens nettovärmekällor (utslaget över hela jordytan) Naturlig värme Termisk förorening Geotermiskt värmeflöde W/m2 Global energiförbrukning (fossilt + kärnkraft) W/m2 All nettovärme W/m2 Jorden var i jämvikt år 1880 - nettoutstrålning = W/m2 (geotermiskt värmeflöde) Jorden åter i jämvikt i framtiden då - nettoutstrålning = W/m2 (all nettovärme) Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Jordens utstrålning Utstrålning: År 1880 = geotermiska flödet År 1999 = geotermiska flödet + ca 1/3 av våra värmeutsläpp Således blir 2/3 av våra värmeutsläpp kvar på Jorden Temperaturen kommer därför att öka tills temperaturen blir så hög att all nettovärme strålar ut. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Global uppvärmning Global temperaturökning. i dag och i framtiden Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Sammanfattning Innan den globala uppvärmningen (~1880) Medeltemperatur = 13.6oC Nettoutstrålning = geotermiskt värmeflöde (naturlig nettovärme) Sedan 1880 har fossila bränslen och kärnkraft tillkommit: Icke naturliga nettovärmeutsläpp Jordens medeltemperatur har ökat till 14.3oC. År 1999: Nettoutstrålning = geotermiskt värmeflöde + 1/3 av våra termiska föroreningar FRAMTIDEN: Jordens temperatur måste öka ytterligare 1.8oC för att åter komma i termisk balans. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Fortsatt forskning – var finns värmen?
Nettovärmeutsläpp Vatten Restvärme = global uppvärmning Luft Mark Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Global värmelagring dvs global uppvärmning, 1880 – 1999
1014.kWh % Mark (uppvärmning) 23,9 31,5 Luft (uppvärmning) 5,0 6,6 Hav (uppvärmning) 21,6 28,5 Smältning av landis 16,8 22,2 Smältning av havsis 8,5 11,2 TOTALT 75,8 100,0 Genom att betrakta global uppvärmning i energitermer kan dess omfattning beräknas, kvantifieras, och förstås. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Globala värmeutsläpp, 1880 - 1999
Värmekälla: 1014.kWh % Energianvändning1 34,7 83,6 Vulkanutbrott2 3,9 9,5 Jordbävningar2 2,7 6,5 Meteoritnedslag - Kärnvapentester 0,1 0,2 Krig TOTALT 41,5 100,0 1/ Endast kommersiell energianvändning, fossilt + kärnkraft 2/ Endast riktigt stora jordbävningar och vulkanutbrott finns med Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Global värmelagring – globala värmeutsläpp, 1880-1999
1014 kWh % Global värmelagring Luft, mark och vatten 75,8 100,0 Globala värmeutsläpp Nettovärme 41,5 54,7 Saknad värme 34,3 45,3 TOTALT 100.0 - Detta betyder att 55% av den globala uppvärmningen beror på värmeutsläpp - Varifrån kommer den saknade värmen? - Hur stor är den icke-kommersiella energianvändningen? Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Exempel på icke-kommersiell energianvändning
Fackling av gas Bränder i kolgruvor Torvbränder Olja för annat än energi (t.ex. plasttillverkning) Vedeldning> tillväxten Det finns högst sannolikt ytterligare nettovärmekällor!! Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Gasfackling Ca 20 länder står för 85% av facklingen
Praxis i tidig oljeproduktion – ingen gasmarknad Afrikas gasfackling motsvarar 50% dess energianvändning Saudiarabien - 38 miljard m3 (1980) till 0,12 miljard m3 (2004) Problemets omfattning - Världsbanken ger ut The News Flare Global fackling (2700 miljarder m3) = kWh Facklingen har minskat kraftigt under senare år -> Den har gett stora värmeutsläpp sedan 1880. GROV UPPSKATTNING: Totalt ca kWh sedan 1880? Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Var förekommer gasfackling?
Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Var förekommer gasfackling? Europe: 3 bcm CIS: bcm Middle East: 30 bcm North America: 12-17 bcm Asia: 7-20 bcm Africa: > 45 bcm Central and South America: 10 bcm Let me first turn to the issue of how much is being flared and where. I should mention that we in our report in most cases to not distinguish between venting and flaring. Unfortunately there does not exist separate statistical records of venting. They are normally reported together with data for flaring. The most comprehensive and authoritative statistical source for flaring is probably from Cedigaz. Their 2000 survey report a level of flaring of about 100 bcm, but data are lacking for some important countries, most notably Russia and China. Our estimate, based partly on another survey conducted as part of this Initiative, is that global flaring is in the area from 100 to 130 bcm. The wide range in this estimate reflect the great uncertainty with the numbers. Comment on the regions FSU: Russia official figure 2.6 bcm, IHS Energy Group provided an estimate 10 times higher than that (which is quoted in our report) but has since revised it down to 11.5 bcm For China the IHSn in our report is 12 bcm but now being lowered 3.2 bcm Then during the course of our work and based on a queries we made the Energy Information Administartion in DOE/US found errors in their statistics and lowered their figure from 7.7 bcm to 2.8 bcm. In a may it is good news with all these reductions in flaring records, but it is also discomforting to see that there is so much uncertainty about the scale of flaring We can already here see an obvious area were joint efforts are required. I will shortly come back to why it is important to put efforts in improving the statistics. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Bränder i kolgruvor och kolfält
100-tals kolbränder pågår runt om i världen Underjordsbränder - svåra att lokalisera och släcka Några av de äldsta och största finns i Kina, USA, och Indien Den första branden i Indien startade för snart 100 år sedan - har nu spritt sig till 70 kolgruvor I Kina brinner varje år 200 million ton kol ( kWh) - vilket motsvarar ca 20% av USAs årliga kolförbrukning GROV UPPSKATTNING: Totalt ca kWh sedan 1880? Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Bränder i kolgruvor och kolfält
Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Torvbränder Torvbränder kan också brinna under århundraden
1997 motsvarade CO2-utsläppen från torvbränder bara i Indonesien 40% av all global fossil förbränning Fler än 100 torvbränder i Kalimantan and East Sumatra fortsätter att brinna sedan 1997 Utan närmare studier är slutsatsen att dessa bränder bidrar till de globala värmeutsläppen i samma utsträckning som gasfackling och kolbränder. GROV UPPSKATTNING: Totalt ca kWh sedan 1880? Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Ytterligare värmekällor
Olja för plasttillverkning finns inte med i kommersiell energi Då plasten förr eller senare eldas frigörs värme Även eldning av förnyelsebara värmekällor bidrar om de förbrukas i högre takt än de återbildas. - Om det finns mindre skogsmassa idag än 1880 har även detta medfört ett nettovärmetillskott till Jorden GROV UPPSKATTNING? Totalt ca kWh sedan 1880? En fransk student vid LTU försöker f.n. hjälpa mig att uppskatta icke-kommersiell energianvändning. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Slutsatser Kommersiell energi-användning Kommersiell + grovt skattad icke-kommersiell energianvändning Förklarar 55% av den globala uppvärmningen Förklarar 82% av den globala uppvärmningen Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Vad gör vi nu då? Minska CO2 -utsläpp ? Lagra CO2 under mark? Bygga ut kärnkraften? Kraftverk i rymden? Alla dessa åtgärder minskar CO2-utsläppen men minskar inte utsläppen av värme! Kärnkraft och rymdkraft resulterar båda i nettovärmeproduktion! Den enda framkomliga vägen är effektivare energianvändning samt att utnyttja förnyelsebar energi. Med förnyelsebar energi kan Jordens energibalans inte störas. ? NEJ! Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Förnyelsebar energi Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur
Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Förnyelsebar energi Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur Luleå tekniska universitet Landstingsfullmäktiges miljöseminarium Luleå den 8 mars 2007

Förnyelsebar energi - solenergi i någon form
Motorbränsle alkoholer (etanol), bio-oljor.. Elektricitet solceller, vindkraft, vågkraft, biobränsle.. Värme/kyla solfångare, spillvärme, naturlig värme/kyla i mark, luft och vatten Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Naturliga energikällor för värme och kyla
Sommarvärme Luft Ytvatten Sol Mark Grundvatten Vinterkyla Luft Ytvatten Snö och is Mark Grundvatten För ett storskaligt utnyttjande av förnyelsebar energi krävs att energin kan lagras tills den behövs (korttids- och långtidslagring)! Tekniken finns - stora energilager byggs oftast under mark Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Markens temperatur VINTERTID Marken är varmare än lufttemperaturen SOMMARTIM Marken är kallare än lufttemperaturen Detta beror på att värme/kyla passivt lagras in mellan säsongerna. Markens medeltemperatur är ungefär lika med årsmedel i luft. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Skillnad mellan högsta och lägsta månadsmedeltemperatur
Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Borrhål i berg för kyla och värme
Bergvärme för typiskt småhus Borrdjup: ca m Borrhålsdiameter: ca 110 mm Värmefaktor: 3-4 Uttag: kWh varav ca ¼ är drivenergi till värmepump. Inv. kostnad ca: kr Avkastning: 10% Ca installationer i Sverige tank för varmvatten värmepump golvvärmesystem för lågtemperaturuppvärmning Borrhåls- värmeväxlare Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Hur vanligt är bergvärme/bergkyla?
Det finns ca 1.2 miljoner borrhålssystem för värme och kyla i världen Hälften i USA och hälften i Europa, varav hälften i Sverige Det finns alltså bergvärmebrunnar i Sverige – ökning ca /år FoU vid LTU och LTH har starkt medverkat till denna utveckling Sveriges totala energibehov för uppvärmning och kylning är ca 100 TWh År 2000 kom ca 15% av denna energi från borrhålssystem År 2010 beräknas borrhålssystemens stå för 27% av all uppvärmning dvs 20% av all uppvärmning sker med förnyelsebar energi Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

VÄRMELAGER LULEÅ Världens första - byggdes i Luleå Var i drift mellan SSABs spillvärme via fjärrvärmenätet Borrhål: 120 st á 65 m Volym: m3 Årligt värmeuttag: ca 2000 MWh Lagringstemperatur: max 82C Uttagstemperatur: 65-35C Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Därlingen Schweiz Sommar: värme från bro (väg) lagras i borrhålssystem Vinter: värmen håller vägen isfri Teknik kan användas för att hålla flygplatser snö- och isfria. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Därlingen Schweiz Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Hybrid system - Boreholes with summer recharge from lake
Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Näsby Parks Slott, Stockholm Hybrid system - Boreholes with summer recharge from lake

Heat load from buildings (18.000 m2) marked in yellow
Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Näsby Parks Slott, Stockholm Boreholes Water intake Water outlet Heat load from buildings ( m2) marked in yellow

Chemistry Department, Lund
IKDC Architecture Energy store 165 boreholes Energy balance by combining buildings with different load profiles Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Heating load Chemistry IKDC

Cooling load Architecture Chemistry IKDC

Avantor-Nydalen, Oslo University Radisson Hotel Office building
Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Avantor-Nydalen, Oslo University Radisson Hotel Office building Energy storage (wells) Housing flats Building area : m2 Energy wells :180 wells, 200 m deep Central heating and cooling station District heating and cooling Europas største energilager med fjellbrønner Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Anneberg: solvärme - säsongslagring - uppvärmning Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Utveckling värmepumpssystem för bostadshus (EHPA 2000)
Sveriges totala uppvärmningsbehov är ca 100 TWh Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Värmepumpar för bostadshus
EHPA 2001 År Antal system (st) Total kapacitet (MW) Värme produktion (TWh/år) Energi-besparing CO2-reduktion (1000 ton/år) 2000 2.500 15 10 4.000 2010 4.500 27 18 7.200 Energibesparing är missvisande! Bör kallas förnyelsebar energi! Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Komfortkyla Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Is och snö - värdefull förnyelsebar resurs Konventionell kylningskostnad ca 1 kr/kWh 1 ton 0°C is/snö  1 ton 6°C water = 100 kWh Snöns värde = 100 kr/ton Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

SNOW and ICE Natural snow Natural ice Artificial ice/snow Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Snölagringsmetoder Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 5

Prof. Bo Nordell, LTU Arena jordens resurser Snölagring/kylning Vinter Kyllast Sommar Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2

Snölager Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Sundsvalls snölager (nov 1999) Längd: 140 m Bredd: 60 m Djup: ca 2 m Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Snökanon Snöproduktion: ca 100 m3/h Lufttemperatur: < -2oC Verkningsgrad: 1: (1 kWh drivenergi ger 100 – 200 kWh kyla) Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Sundsvalls snölager, m3 (2002) Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Kylkostnad Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Ännu lönsammare med ökande energipriser Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 28

Potential Snölager LTU utformade Sundsvallslagret - världens första snölager (på mark) i stor skala. Efter 5 år är Sundsvallslagret kylkostnad lägre än för konv. kylning Stor potential i stora delar av Europa St. Petersburg – årlig snötransport 20 milj. m3 snö Stockholm 1-3 milj. m3 snö/år Japan, Kanada Wiens flygplats. Studenter vid LTU deltar i projektet; ca 0,5 milj m3 snö/år motsv. ca MWh kyla; Kylningsbehov: MWh; Kyleffekt 31 MW. Mycket gynnsamma förutsättningar. SnowPower AB, ett nybildat företag i Luleå gör f.n. flera förstudier för snölagring Plannja Hardtech; kontinuerlig processkylning (älvvatten/snö) Sunderby sjukhus, kylning av sjukhuset under sommaren. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Bergrumslager för snö Volym: m3 Kyla: 6000 MWh Anl.kostn. 50 MSEK Kyleffekt: valfri Betald fyllning Smältförlust ca 1-2% Bör anslutas till fjärrkyla 1 års pay-off tid! Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Sammanfattning Naturvärme och Naturkyla förnyelsebar energi som ger Lönsamma och miljöfrämjande lösningar Oftast krävs någon form av lagring - passiv eller aktiv Av världens markvärmepumpar finns hälften i USA och hälften i Europa, varav hälften finns i Sverige. Tekniken är tillförlitlig, ”förlåtande” Enastående potential Naturvärme/naturkyla bör alltid övervägas vid uppvärmning/kylning Norrbotten har synnerligen bra förutsättningar för naturenergi. Snökyla har en enorm potential – snöns värde 100 kr/ton! Det finns plats för många nya idéer och användningsområden Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

Global uppvärmning Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur

Liknande presentationer

En presentation över ämnet: "Global uppvärmning Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur"— Presentationens avskrift:

Liknande presentationer

Om projektet

Kontakta oss

Logga in

Logga in via sociala nätverk:

Global uppvärmning Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur

Liknande presentationer

En presentation över ämnet: "Global uppvärmning Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur"— Presentationens avskrift:

Liknande presentationer

Om projektet

Kontakta oss