Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

INLEDNING Storleksordningar Bakgrundskunskap Utmaningar och problem Möjliga lösningar Tillgången på ren, förnybar energi är en av mänsklighetens största.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "INLEDNING Storleksordningar Bakgrundskunskap Utmaningar och problem Möjliga lösningar Tillgången på ren, förnybar energi är en av mänsklighetens största."— Presentationens avskrift:

1 INLEDNING Storleksordningar Bakgrundskunskap Utmaningar och problem Möjliga lösningar Tillgången på ren, förnybar energi är en av mänsklighetens största utmaningar under det kommande århundradet. För att förstå utmaningen vi står inför krävs kunskap om de stora linjerna. För att förstå sammanhangen krävs kunskaper i bland annat fysik. För att prioritera rätta, krävs en känsla för de ingående storleks- ordningarna. Var står vi idag? Vilka är utmaningarna och vilka är de akuta problemen? Finns det lösningar på de problem vi står inför? Börja här tillväxt = energi prognos

2 Energi Energibärare Energiformer Energislag Primärenergi Energiprincipen Energikvalitet GRUNDLÄGGANDE TERMER OCH BEGREPP En fysikalisk storhet vilken uttrycker ett systems kapacitet att utföra arbete. Energi kan lagras eller transporteras i materia. Bensin, varmt vatten, uran är alla exempel på energibärare. Energi kan uppträda i olika former, så som rörelseenergi, potentiell energi, elektrisk energi, kemisk energi, strålningsenergi (ljus). Olika metoder att utvinna energi ur naturen, så som kol, olja, kärnenergi och vindenergi. Jordens primära energiresurser är kärnenergi, fossilenergi och flödande, förnybar energi. Energi kan omvandlas från en form till en annan, men aldrig skapas eller förstöras. I varje energiomvandling uppkommer alltid förluster (spillvärme). Man säger att energikvaliteten minskar när vi utnyttjar energin. I en bil omvandlas bensin med hög energikvalitet till värme med låg.

3 Kärnreaktioner Energiproduktion Bränslen Energiförbrukning Fusion (solen) Fission (kärnreaktor) Radioaktivitet (berggrunden) Kärnkraftverk Fossila bränslen Biobränslen Geotermisk värme Ångkraft Vind, vatten och solenergi Trafik Industri Elproduktion Värme Källa: (sökord: ”sähkö”)http://fi.wikipedia.org FRÅN ENERGIKÄLLOR TILL ENERGIFÖRBRUKNING Förnybara

4 JORDENS ENERGIFLÖDEN UTTRYCKTA I TERA-WATT Figuren hämtad från M.Areskoug (2006), Miljöfysik, Studentlitteratur, Lund

5 STORLEKSORDNINGEN PÅ OLIKA ENERGIKÄLLOR KällorEnergi (Joule) Uppskattade globala kolreserven (2005) 2,1x10 22 Uppskattade naturgas- reserven (2006) 6,5x10 21 Uppskattade råoljereserven (2003) 7,4x10 21 Världens årliga energiförbrukning (2005) 5x10 20 Finlands årliga energiförbrukning (2005) 1,4x10 18 Ett fat råolja (ca.159 l)6x10 9 Dagligt födointag (vuxen) 1x10 6 Tabellen är sammanställd från Wikipedia. Sökord: “orders of magnitude (energy)”. • Kol, olja och gas stod år 2003 för 86% av den globala primärenergiproduktionen • EIA:s uppskattning (www.eia.doe.gov)www.eia.doe.gov för hur länge kol, olje och gasreserverna räcker om förbrukningen hålls på 2002 års nivå: Olja 40 år Gas 70 år Kol 250 år

6 STORLEKSORDNINGEN PÅ OLIKA ENERGIFLÖDEN FlödenEffekt (Watt) Globala energiflödet från solen 1,7x10 17 Vindgenererade vågor på världens hav 9,0x10 16 Globala värmeflödet (luft och havsströmmar) 4,2x10 13 Globala förbränningen av fossila bränslen 1,0x10 13 Kärnkraftverk (Eleffekt/Olkiluoto) 1,7x10 9 Boeing 747 gasturbin6,0x10 7 Hårt arbetande vuxen5x10 2 Tabellen är sammanställd från V. Smil (1999), Energies, The MIT Press, Massachusetts.

7 GLOBALA ENERGIFÖRSÖRJNINGEN FÖRDELAT ENLIGT KÄLLOR (2002) Grafen hämtade från G. Olah et al (2007), Bortom olja och gas, Industrilitteratur, Lidingö (rekommenderas). Bokens statistik kommer från International Energy Agency (www.iea.org), som är en obunden organisation som årligen publicerar mängder av intressant (och gratis) energistatistik.www.iea.org Förnybara källor (13,5%)

8 GLOBALA ANVÄNDNINGEN AV OLJA (2002) Grafen hämtade från G. Olah et al (2007), Bortom olja och gas, Industrilitteratur, Lidingö. (t.ex. kemisk industri)

9 Grafen tagen från energinindustrins hemsida (www.energia.fi/fi/ymparisto/ilmastonmuutos), vilkenwww.energia.fi/fi/ymparisto/ilmastonmuutos har en mycket överskådlig power-point presentation (på finska) som kan laddas ner gratis. FINLANDS ENERGIFÖRSÖRJNINGEN FÖRDELAT ENLIGT KÄLLOR (2007)

10 ENERGIFÖRBRUKNINGEN PER CAPITA ENLIGT LANDETS BNP Data från Internationella Valutafonden (2006), och International Energy Agency (2004), earthtreands.wri.org/searchable_db/results

11 PROGNOS FÖR DEN GLOBALA ENERGIFÖRBRUKNINGEN Befolkning ( x 10 9 ) Effekt per capita (kilo-Watt) Totala effekt- förbrukningen (Tera-Watt) År 1992 I-länder1,27,59,0 Utvecklingsländer4,11,14,5 Totalt5,313,5 År 2025 I-länder1,43,85,3 Utvecklingsländer6,82,215,0 Totalt8,220,3 Data hämtade från: Boyle, G. (ed.) (1996). Renewable energy. Oxford University Press, Oxford.

12 KOLETS KRETSLOPP UNDER ETT ÅR (GIVET I MILJARDER TON) Figuren hämtad från M.Areskoug (2006), Miljöfysik, Studentlitteratur, Lund. Boken innehåller en rad intressanta experiment. Rekommenderas. Lagrat

13 ÖKNINGEN AV KOLDIOXIDUTSLÄPPEN UNDER 1900-talet Grafen är hämtad från R. Muller (2008), “Physics for future presidents”, Norton, New York. Denna bok ger en mycket bra och översikt över fysiken bakom dagens nyhetsrubriker (terrorism, energi, kärnvapen, global uppvärmning, etc).

14 OLIKA BRÄNSLENS ENERGIINNEHÅLL PER KILOGRAM (Mega-Joule/kg) BränsleVärmevärde (MJ/kg) Stenkol33,3 Bensin42,5 Diesel43,0 Naturgas38,1 Väte120,1 Flytgas (propan)45,8 Torkad kodynga15,5 Torv20,9 Torkad ved (25% vatten) 13,4 Tabellen är sammanställd från Wikipedia. Sökord: “energy density”. På den sida hittar du värmevärden för en stor mängd olika bränslen. Värmevärde = frigjorda energin per kg bränsle vid förbränning

15 NÅGRA STORLEKSORDNINGAR FÖR ATT GE PERSPEKTIV • Bensin innehåller 15 gånger mer energi per kilogram än sprängämnet TNT • Kol är 20 gånger billigare än bensin, för samma mängd energi • Bensin innehåller ca gånger mer energi än ett batteri med samma vikt (faktorn blir ca. 100 gånger om man jämför med en datorackumulator) • Flytande väte ger 4,5 gånger mindre energi per liter än bensin Varför kol, olja och bensin? Energin från solen • Energiflödet från solen är ca. 1 kW/m 2 ~ 1700 km 2 Olkiluotoreaktor ~ 1 m 2 Elförbrukning i finskt hushåll (ej eluppvärmning) Batterier vs. elnätet • Energin från ett vanligt, icke-laddningsbart batteri kostar ca gånger mer än motsvarande energi från elnätet.

16 VAD KAN ERSÄTTA BENSIN? För samma vikt så ger bensin cirka • 2 gånger mer energi än kol • 2 gånger mer energi än metanol • 1,5 gånger mer energi än etanol • 1,1 gånger mer energi än butanol Bättre än bensin (för samma vikt) • Naturgas innehåller 1,3 gånger mer energi • Vätgas innehåller 2,6 gånger mer energi • Fission av uran ger 2 miljoner gånger mer energi • Fusion av väte ger 6 miljoner gånger mer energi

17 NÅGRA (OROANDE) FAKTA OM KOL Bildkälla: Wikipedia. Sökord “Greenhouse gas”. Kol och olja bidrar mest till koldioxid- utsläppen • Kol är den billigaste och mest lättillgängliga energikällan • Kol producerar mest koldioxid per producerad kilowatt-timme energi av alla bränslen • Kina har kolreserver som räcker mer än 100 år till, även med deras förutspådda tillväxt • För tillfället bygger Kina ut sin kolkapacitet med 1 Giga-Watt per vecka ( ≈ Olkiluoto/vecka). Statistik från International Energy Agency (www.iea.org)www.iea.org

18 TÄNKBARA LÖSNINGAR OCH DERAS PROBLEM (IDAG) Väte: Elbilar: Fusion: • Trots att väte innehåller nästan 3 gånger mer energi per viktenhet jämfört med bensin, så ger samma volym vätgas ca. 3 gånger mindre energi krävs 3 gånger större bränsle- volym för samma körsträcka (flytande väte löser inte detta problem). • För att tillverka vätgas genom elektrolys av vatten, krävs något mer energi än bränslet sedan ger ut (andra metoder finns dock). • Dagens bästa, laddningsbara batterier lagrar endast 1% av energin som finns i bensin med samma vikt. • Bra batterier är dyra och måste ersättas efter ca. 700 uppladdningar • De flesta experter är överens om att ingen kommersiell fusionsreaktor kommer att tas i bruk inom de närmsta 20 åren Utvärderingen av framtida energilösningar är hämtad från R. Muller (2008), “Physics for future presidents”, Norton, New York.

19 Återvinning: Solenergi: • Dagens relativt dyra solceller är en möjlig lösning för rika (soldränkta) länder. För länder som Indien och Kina, där pressen på markanvändningen är stor och kol mycket billigare, verkar dagens solteknologi inte vara någon lösning. • Att låta t.ex. bakterier bryta ner papper och plast löser inte koldioxidproblemet, eftersom bakterierna frigör koldioxid i processen. • Att plantera träd hjälper inte eftersom samma koldioxid- mängd frigörs igen när trädet bränns eller förmultnar*. Perspektiv. Ett 1 Giga-Watts kolkraftverk producerar ca. 1 ton koldioxid var tredje sekund. Med världens ca kraftverk av av denna typ, innebär det 1000 ton koldioxid var tredje sekund. Ett stort träd tar upp i storleksordningen 10 kg CO 2 per år. *För en mängd andra metoder att fånga in koldioxid se Wikipedia, sökord “carbon capture and storage”.


Ladda ner ppt "INLEDNING Storleksordningar Bakgrundskunskap Utmaningar och problem Möjliga lösningar Tillgången på ren, förnybar energi är en av mänsklighetens största."

Liknande presentationer


Google-annonser