Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur Luleå tekniska universitet Landstingsfullmäktiges miljöseminarium Luleå den 8 mars 2007 Global uppvärmning.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur Luleå tekniska universitet Landstingsfullmäktiges miljöseminarium Luleå den 8 mars 2007 Global uppvärmning."— Presentationens avskrift:

1 Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur Luleå tekniska universitet Landstingsfullmäktiges miljöseminarium Luleå den 8 mars 2007 Global uppvärmning

2 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Global uppvärmning Den globala uppvärmningen är ett vetenskapligt faktum Den globala uppvärmningen är ett vetenskapligt faktum Startade ca 1880 och 1999 var temperaturhöjningen ca 0.7 o C Startade ca 1880 och 1999 var temperaturhöjningen ca 0.7 o C dvs 0.7/ o C per år Orsaken omtvistad – tre förklaringar Orsaken omtvistad – tre förklaringar –Växthuseffekten –Variationer i solinstrålningen –Termiska föroreningar

3 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Orsaker till global uppvärmning Växthusförklaringen innebär att atmosfärens ökande CO 2 - halt höjer atmosfärens temperatur. Variationer i solens instrålning - ännu inget starkt fotfäste Termiska föroreningar – en koldioxidfri förklaring

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

5 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

6 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Global and Planetary Change Vol. 38. Issue

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

8 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 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”. Nyhetsinslag i radions P1 den 12 sep 2006 med Rickard Lundin, Lena Sommestad

9 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Globala medeltemperaturer Global medeltemperatur över mark, hav, och globalt medel MARKYTA Temperature ( o C) HAVSYTA Temperature ( o C) MEDEL Temperature ( o C)

10 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Jordens energibalans Solinstrålning (kortvågig) 1368 W/m 2 (342 W/m 2 ) Reflekterande strålning 428 W/m 2 (107 W/m 2 ) 940 W/m 2 (235 W/m 2 ) Utgående långvågig strålning Jorden - Area = 4ΠR 2 - Tvärsnittsarea = ΠR 2 (100 %) (30 %) (70 %)

11 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Nettovärmeutstrålning (Geotermisk energi, mm.) Jordens energibalans över en längre tidsperiod

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

13 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Nettovärmeutstrålning (Geotermisk energi. mm.) Jordens energibalans över en längre tidsperiod T s = Jordytans medeltemperatur År 1880: 13.6 o CÅr 1880: 13.6 o C År 1999: 14.3 o CÅr 1999: 14.3 o C T e = Jordens effektiva medeltemperatur (-18.8 o C)

14 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Jordens energibalans All solenergi som når Jorden återstrålas till rymden All solenergi som når Jorden återstrålas till rymden Jorden får inget nettovärmetillskott från Solen Energibalansen för Jorden år 1880 (medeltemperatur = 13.6 o C) Energibalansen för Jorden år 1880 (medeltemperatur = 13.6 o C) Nettovärmeutflödet = geotermiska flödet från Jordens inre Nettovärmeutflödet = geotermiska flödet från Jordens inre Energibalansen för Jorden år 1999 (medeltemperatur = 14.3 o C) Energibalansen för Jorden år 1999 (medeltemperatur = 14.3 o C) Nettovärmeutflödet är högre än geotermiska flödet Det måste ha tillkommit en ytterligare nettovärmekälla Det måste ha tillkommit en ytterligare nettovärmekälla

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

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

17 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Värmeutsläpp från kärnkraftverk

18 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Jordens nettovärmekällor (utslaget över hela jordytan) Geotermiskt värmeflöde W/m 2 Geotermiskt värmeflöde W/m 2 Global energiförbrukning (fossilt + kärnkraft) W/m 2 Global energiförbrukning (fossilt + kärnkraft) W/m 2 All nettovärme0.088 W/m 2 Jorden var i jämvikt år 1880 Jorden var i jämvikt år nettoutstrålning = W/m 2 (geotermiskt värmeflöde) Jorden åter i jämvikt i framtiden då Jorden åter i jämvikt i framtiden då - nettoutstrålning = W/m 2 (all nettovärme) Termisk förorening Naturlig värme

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

20 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Global uppvärmning Global temperaturökning. i dag och i framtiden

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

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

23 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Global v ä rmelagring dvs global uppv ä rmning, 1880 – 1999 Värmelagring: 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 TOTALT75,8100,0 Genom att betrakta global uppvärmning i energitermer kan dess omfattning beräknas, kvantifieras, och förstås.

24 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Globala värmeutsläpp, Värmekälla: kWh %  Energianvändning 1 34,7 83,6  Vulkanutbrott 2 3,9 9,5  Jordbävningar 2 2,7 6,5  Meteoritnedslag - -  Kärnvapentester 0,1 0,2  Krig 0,10,2 TOTALT41,5100,0 1/ Endast kommersiell energianvändning, fossilt + kärnkraft 2/ Endast riktigt stora jordbävningar och vulkanutbrott finns med

25 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Global värmelagring – globala värmeutsläpp, kWh % Global värmelagring  Luft, mark och vatten 75,8100,0 Globala värmeutsläpp  Nettovärme 41,554,7  Saknad värme 34,345,3 TOTALT75, Detta betyder att 55% av den globala uppvärmningen beror på värmeutsläpp - Varifrån kommer den saknade värmen? - Hur stor är den icke-kommersiella energianvändningen?

26 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!!

27 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 m 3 (1980) till 0,12 miljard m 3 (2004)  Problemets omfattning - Världsbanken ger ut The News Flare  Global fackling (2700 miljarder m 3 ) = kWh  Facklingen har minskat kraftigt under senare år -> Den har gett stora värmeutsläpp sedan GROV UPPSKATTNING: Totalt ca kWh sedan 1880?

28 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Var förekommer gasfackling? Europe: 3 bcm Central and South America: 10 bcm North America: bcm Middle East: 30 bcm CIS: bcm Asia: 7-20 bcm Africa: > 45 bcm

29 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Br ä nder i kolgruvor och kolf ä lt  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?

30 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Br ä nder i kolgruvor och kolf ä lt

31 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Torvbr ä nder  Torvbränder kan också brinna under århundraden  1997 motsvarade CO 2 -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?

32 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Ytterligare v ä rmek ä llor  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.

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

34 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Vad g ö r vi nu d å ? Minska CO 2 -utsläpp ? Lagra CO 2 under mark? Bygga ut kärnkraften? Kraftverk i rymden? Alla dessa åtgärder minskar CO 2 -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!

35 Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur Lule å tekniska universitet Landstingsfullm ä ktiges milj ö seminarium Lule å den 8 mars 2007 Förnyelsebar energi

36 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 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

37 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Naturliga energikällor för värme och kyla 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 Vinterkyla Luft Ytvatten Snö och is Mark Grundvatten Sommarvärme Luft Ytvatten Sol Mark Grundvatten

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

39 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Skillnad mellan högsta och lägsta månadsmedeltemperatur

40 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

41 Borrhål i berg för kyla och värme tank för varmvatten värmepump golvvärmesystem för lågtemperaturuppvärmning Borrhåls- värmeväxlare 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

42 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

43 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, VÄRMELAGER LULEÅ Världens första - byggdes i Luleå Var i drift mellan SSABs spillvärme via fjärrvärmenätet Borrhål: 120 st á 65 m Volym: m 3 Årligt värmeuttag: ca 2000 MWh Lagringstemperatur: max 82C Uttagstemperatur: 65-35C

44 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 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.

45 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Därlingen Schweiz

46 Hybrid system - Boreholes with summer recharge from lake Näsby Parks Slott, Stockholm

47 Heat load from buildings ( m 2 ) marked in yellow Boreholes Water intake Water outlet Näsby Parks Slott, Stockholm

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

49 Heating load Chemistry IKDC

50 Cooling load Chemistry IKDC Architecture

51 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Building area : m 2 Energy wells :180 wells, 200 m deep Central heating and cooling station District heating and cooling Energy storage (wells) Housing flats Office building Radisson Hotel University Avantor-Nydalen, Oslo

52 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Anneberg: solvärme - säsongslagring - uppvärmning

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

54 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Värmepumpar för bostadshus ÅrAntal system (st) Total kapacitet (MW) Värme produktion (TWh/år) Energi- besparing (TWh/år) CO 2 -reduktion (1000 ton/år) EHPA 2001 Energibesparing är missvisande! Bör kallas förnyelsebar energi!

55 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Komfortkyla

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

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

58 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Snölagringsmetoder

59 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Snölagring/kylning Vinter 2 Kyllast Sommar

60 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Snölager

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

62 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium,

63 Snökanon Snöproduktion: ca 100 m 3 /h Lufttemperatur: < -2 o C Verkningsgrad: 1: ( 1 kWh drivenergi ger 100 – 200 kWh kyla)

64 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Sundsvalls snölager, m 3 (2002)

65 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Kylkostnad

66 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Ännu lönsammare med ökande energipriser 28

67 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 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. m 3 snö –Stockholm 1-3 milj. m 3 snö/år –Japan, Kanada –Wiens flygplats. Studenter vid LTU deltar i projektet; ca 0,5 milj m 3 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. Potential Snölager

68 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, Volym: m 3 Kyla: 6000 MWh Anl.kostn. 50 MSEK Kyleffekt: valfri Betald fyllning Smältförlust ca 1-2% Bör anslutas till fjärrkyla 1 års pay-off tid! Bergrumslager för snö

69 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


Ladda ner ppt "Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur Luleå tekniska universitet Landstingsfullmäktiges miljöseminarium Luleå den 8 mars 2007 Global uppvärmning."

Liknande presentationer


Google-annonser