Vi trenger energiløsninger for framtiden. I del 1 vil jeg presentere dagens mest brukte energikilder, og kort forklare hvorfor vi ikke lenger kan bruke disse. I del 2 vil jeg presentere noen få utvalgte energikilder som kan være energiløsninger for framtiden. Til slutt vil jeg komme med min egen mening, basert på det jeg har skrevet, om hva jeg mener er energiløsninger for framtiden.

 

Innledning

- Hvilke energikilder er det vi bruker i dag som vi ikke kan bruke i framtiden, og hvorfor kan vi ikke fortsette å bruke disse?

- Hvilke energiløsninger kan være aktuelle å bruke i framtiden? 

 

 Verdens energiforbruk er i meget stor grad basert på de fossile brenslene olje, gass og kull. Oljen har spilt en større og større rolle i verden, og den har gradvis tatt over som den domine­rende globale energiressursen. Ved hjelp av forskning har man kommet fram til at verdens oljeressurser vil være tomme i 2045, og det samme vil skje med gassressursene rundt år 2070. Kullressursene kan rekke i flere hundre år. Olje, gass og kull dekker til sammen 80 % av ver­dens energiforbruk. Uran, som brukes i kjernekraft (6,4 % av verdens energiforbruk), forventes også å vare i flere hundre år til.

 

(Kilde: IEA World Energy Outlook 2006)

 

Heldigvis blir det stadig utviklet ny teknologi som gjør det mulig å utnytte reserver som det tidligere ikke var mulig å bruke. Ny teknologi gjør det også mer lønnsomt for oljeselskapene å ta ut mer av de fossile brenslene som finnes i en forekomst enn de har gjort før. Men det er allikevel mange som mener at man ikke lenger kan stole på at ny teknologi kan fortsette å bevare de fossile brenslene. Samtidig som tilgangen på fossile brensler avtar, øker verdens behov for energi. Dette kommer hovedsaklig av at verdens populasjon hele tiden øker og at det blir produsert flere og flere biler og andre framkomstmidler som bruker fossile brensler. Vi trenger derfor nye måter og skaffe energi på; spørsmålet er hvilke.

 

Dette er selvsagt et stort og globalt problem, men det er en annen faktor man må ta med inn i bildet når man snakker om å finne nye energikilder, nemlig den globale oppvarmingen. De fleste forskerne på området, i tillegg til FNs klimapanel, mener at det er menneskers miljø-forurensning som har skylden for den globale oppvarmingen. Det er derfor viktig å finne energikilder som ikke forurenser miljøet og bidrar til å forsterke den globale oppvarmingen.

 

(Kina, verdens mest forurensende land)

 

Del 1: Dagens energikilder - De fossile brenslene

Døde planter og dyr som blir utsatt for et enormt trykk og ingen lufttilgang vil, etter flere millioner år, omdannes til olje, kull eller gass. Man kan derfor si at de fossile brenslene, via fotosyntesen, er omdannet solenergi. De regnes derimot ikke som fornyb­are energikilder ettersom denne pro­sessen går over så ekstremt lang tid. Olje, gass og kull er, som tidligere nevnt, de mest brukte energikildene i verden. Bildet under viser hvor man finner olje og naturgass, og bildet nedenfor viser en kullgruve, der kull blir utvinnet.

 

 

Olje

Olje består for det meste av karbon og hydrogen, men også små mengder oksygen, nitrogen og svovel. Den vanligste måten å få tak i olje på, er ved å bruke oljebrønner, som ligger over oljereservoarer. Oljen ligger i små porer i bergarten som utgjør reservoaret. I et slikt olje­reservoar er ca. 60-90 % fylt opp av olje, mens resten består av vann. For å få opp mest mulig av råoljen, må man injisere med enten vann eller gass. Hovedårsaken til at man injiserer er for å hindre at oljereservoaret kollapser under uttagningen av oljen.

 

Etter at oljen er blitt tatt opp kalles den råolje, og kan ikke brukes til noe. Før den kan bruke­s som for eksempel bensin eller fyringsolje, må den raffineres/destilleres i et destillasjons­tårn. Olje finnes i store mengder i Midtøsten men også i andre land i verden, deriblant Norge.

 

Naturgass

Naturgass inneholder også karbon, men har mer hydrogen enn olje. I tillegg finnes det store mengder metan, og meget små forekomster av svovel og tungmetaller i gass. Det finnes to typer gass: Våtgass og tørrgass. Den ubehandlede gassen som blir tatt ut fra gassfeltene kalles rikgass, og er en blanding mellom tørr- og våtgass. Våtgass består av forskjellige gasser som etan, propan, butan og nafta i forskjellige mengder, mens tørrgass hovedsakelig består av metan (60-95 %). Naturgass har to hovedanvendelser: Utnyttelse av energi og kjemisk om­dannelse av naturgass til andre produkter (deriblant metanol) som brukes som råstoff i andre produksjonsprosesser. Mesteparten av gassreservene i verden finnes i tidligere Sovjet-unionen og i Midtøsten.

 

Kull

Kull inneholder mer karbon enn hydrogen i forhold til olje og gass. I tillegg inneholder det svovel, oksygen og nitrogen. Kull blir utvinnet fra kullgruver både over og under bakken, og deles inn i tre grupper ut ifra hvor mye karbon den inneholder:

* Brunkull (65-80 % karbon) * Steinkull (80-90 % karbon) * Antrasitt (90-98 % karbon)

Kull er det mest brukte brenselet i varmekraft, som er den vanligste måten å produsere elektrisitet på.  

 

I tillegg til at de fossile brenslene ikke er fornybare energikilder, slipper de ut store mengder CO₂ når de forbrennes. Pga. disse to faktorene er ikke de fossile brenslene en energiløsning for framtiden.

 

Del 2: Energi i framtiden

Hvilke energiløsninger har vi for framtiden? For å finne løsningen på dette svaret, må vi finne løsninger som omfatter:

- Energikilder

- Lagring, transport og bruk av energien

 

Vi må i tillegg stille krav til en potensiell fremtidig energikilde:

1) Energikilden må vare lenge. Ved å bruke fornybare energikilder har vi en langvarig energi­løsning. Da vil også de ikke-fornybare energikildene vi har i dag vare lenger.

2) Energikilden må ikke være ødeleggende for verken det lokale eller det globale miljøet. Ved å bruke fossile brennstoffer som hovedenergikilde har vi forurenset miljøet og bidratt til å øke den globale oppvarmingen. En fremtidsorientert energikilde må ikke be­laste miljøet.

 

Man har hovedsakelig to muligheter når det gjelder å finne energiløsninger for fremtiden:

- Å bygge flere av eller forbedre dagens fornybare og miljøvennlige energikilder.

- Å finne nye måter å utnytte de fornybare og miljøvennlige energikildene på.

 

Solenergi

I løpet av 15 minutter mottar planeten Tellus (vår jordklode) nok energi fra sola til å gi oss nok strømforsyning i et helt år. Ettersom sola er en ren, miljøvennlig og fornybar energikilde kan solfangere være et godt alternativ for videre utnytting av solenergien. Kort sagt: Solfangere fanger opp strålingsenergien fra sola og gjør den om til varmeenergi. Energien den fanger opp lagres vanligvis i form av varmt vann. Vi har to typer solfangere: Flate og konsentriske.

Flate solfangere er den vanligste og mest brukte typen solfanger, og er en liten kasse som er dekket av glass. Både kassen og røret som vannet strømmer gjennom er malt svart, ettersom svart absor­berer sollyset. Vannet blir varmet opp av både den varme lufta inni boksen og den varme overflaten. En effektiv solfanger kan varme opp vannet til en temperatur på hele 90 grader.

 Konsentriske solfangere, for eksempel solovner, kan lage en mye høyere temperatur fra sollyset enn flate solfangere. I en konsentrisk solfanger blir sollyset samlet og reflektert mot et mye mindre område. På denne måten kan temperaturen komme opp i flere tusen grader.

På bildet over ser du en solfanger med speil plassert i en halvsirkel, og et rør i midten. De krumme speilene fokuserer solenergien mot røret, som inneholder vann eller et annet materiale som varmes opp. 

 

 

På bildet over ser du verdens største solovn, som ligger i Pyreneene i Frankrike. Denne gigantiske solfangeren med et samlingsareal på hele 2.800 km² kan gi temperaturer på opptil 3.800 grader.

 

Solfangere utnytter solenergien bedre enn de eldre og mer konvensjonelle solcellepanelene. Men det er noen ulemper ved solfangere. Man trenger veldig store anlegg for å kunne gi energi til for eksempel en hel by, og dette koster mye penger. I tillegg har ikke alle land gode nok forutsetninger når det gjelder solstrålingen til å kunne bruke solfangere i en større skala. Solfangere er nok mer aktuelt til bruk i boliger - for å varme opp vann - og hos u-land som har et varmt klima.

 

Vannkraft

Vannkraft har et stort utnyttelsespotensial, og det finnes flere forskjellige måter å utnytte vann for å få energi på. Den første maskinen som utnyttet energien i rennende vann var vannhjulet, som antas å ha blitt oppfunnet i Midtøsten for ca. 4000 år siden. Siden den gang har det selvfølgelig kommet nye og mer moderne kraftverk, og flere av disse kan være gode alternativer for framtidige energiløsninger. Her følger en kort beskrivelse av to av dem; Bølge- og tidevannskraftverk.

 

Bølgekraftverk omdanner bevegelsesenergien i bølgene til elektrisk energi. Det finnes flere forskjellige typer bølgekraftverk, men her vil jeg konsentrere meg om den mest moderne. Bølgekraftverket, som er utviklet av nordmannen Egil Andersen, plasseres ved kysten, der hvor bølgene er sterkest. Det baserer seg på å la bølgene skylle inn i tre forskjellige ”basseng”, som deretter driver flere løpehjul på en felles akse. Ved å bruke denne teknikken kan man utnytte flere bølgehøyder, og samtidig gjøre det lettere å kontrollere start- og stoppfeil på turbinen. Tester viser at kraftverket kan utnytte ca. 50 % av energien i bølgene.

 

Tidevannskraftverk

 

Bølgekraftverk (klikk på bildet for å se animasjon)

 

Tidevannskraftverk utnytter høydeforskjellen mellom flo (høyvann) og fjære (lavvann) i hav og fjorder. Høydeforskjellen varierer, men i Nord-Norge er gjennomsnittet ca. 3,5 meter. Denne høydeforskjellen mellom flo og fjære skaper tidevannsstrømmer på steder hvor tidevannet presses inn og ut gjennom smale åpninger. På noen steder er strømmene sterke nok til å drive turbiner. Selve turbinene og generatoren i tidevannskraftverket ligger under vann, men kan lett tas opp for vedlikehold, og kan flyttes uten større vanskeligheter. Kraftverket medfører heller ingen varige miljøkonsekvenser.

 

Videre utnytting av vannkraft kan være en god energiløsning for framtiden, ettersom de bruker fornybare energikilder og ikke forurenser miljøet. Begge disse kraftverkene er enda ikke fullt utviklet, og de kan derfor, om noen år, bli store energiforsynere til land som har mulighet til å bruke disse kraftverkene, hovedsakelig land som Portugal og Irland, men kanskje også i Norge i senere tid.

 

Atomkraft

Atomkraftverk (også kalt kjernekraftverk) står for ca. 6,4 % av verdens energiforbruk, og har blitt brukt siden 1951. Det er ikke direkte forurensende, og det finnes så mye uran i verden at atomkraft kan være en mulig energiløsning for framtiden. Men det er allikevel mange som er negative til atomkraft, og det er uenigheter om man skal fortsette å bruke atomkraft eller ei.

 

Et atomkraftverk består av en eller flere atomreaktorer som produserer elektrisk energi. Atomreaktorene skaper varme gjennom fisjonering (spalting) av atomkjerner. Varmen koker opp vann, og vanndampen driver en generator som produserer elektrisitet. Uran-235 er det mest brukte grunnstoffet i atomkraftverk, men noen atomkraftverk bruker i tillegg plutonium eller U-238. Vi skiller mellom to ulike atomreaktorer: Termiske atomreaktorer, hvor fisjonen skjer ved hjelp av nøytroner som beveger seg relativt tregt, og hurtige atomreaktorer, der kjedereaksjonen foregår ved hjelp av nøytroner som beveger seg veldig raskt.

 

Fisjonsprosessen:

    

Et nøytron + U-235 ~> 2 spaltningsprodukter + 3n + energi

 

 

Et U-235-atom blir tilsatt et nøytron og spaltes så til to nye atomer. Disse atomene sender ut tre nye nøytroner, som treffer hver sitt U-235-atom. Kjedereaksjonen er i gang.

 

Atomkraftverk kan produsere voldsomme mengder energi, men selv om den ikke er direkte miljøforurensende, er det flere ulemper ved å bruke atomkraft:

- Når brenselet i atomreaktoren blir spaltet og brutt ned, avgir det mindre og mindre energi. Det må til slutt byttes ut med nytt brensel. Dette ”oppbrukte” brenselet blir så resirkulert, og brukt om igjen. Men det oppstår også en del farlig radioaktivt avfall i form av kjemikalier. Noen av disse radioaktive stoffene har en halveringstid på hundretusener av år, og er svært skadelige for mennesker. Disse blir lagret i tykke rør på havbunnen

- En atomreaktor i atomkraftverket i Tsjernobyl, Ukraina, eksploderte i 1986 i forbindelse med nedsmelting av reaktoren, og enorme mengder radioaktivitet ble sluppet ut i atmos-færen. Dette hadde mange negative konsekvenser for mennesker overalt i verden. Men med dagens teknologi på området er det meget lite sannsynlig at dette vil skje igjen.

- Atomkraftverk brukes til å utvikle atombomber, som er det mest skadelige våpenet hittil oppfunnet.

- Det er i tillegg svært dyrt å bygge atomkraftverk.

 

 

Tross alle ulempene ved atomkraft, er det en viktig energikilde for mange land, spesielt Russland, Kina og USA. Det blir også innen atomkraft stadig utviklet ny teknologi for å minske det radioaktive avfallet som blir igjen. Men ettersom det er en begrenset mengde uran i verden, er ikke atomkraft en fornybar energiløsning, selv om vi har nok uran til å bruke atomkraft i flere hundre år.

 

Lagring, transport og bruk av energi

Det er tre krav vi må stille til framtidige energibærere:

- De må være rene, dvs. at de ikke forurenser når energien blir omformet og brukt.

- De må gjøre det mulig å frakte og lagre energien på en praktisk og trygg måte.

- Tap av høyverdig energi (f.eks. energi) må være minst mulig.

 

Det er tre energibærere som utmerker seg for bruk i framtiden: Elektrisitet, varme og hydrogen.

 

Elektrisitet som energibærer: Elektrisitet er energi i høyverdig form, og den gir ingen utslipp når den blir brukt. Men lagringen er fortsatt et problem; til mindre mengder energi fungerer batterier bra, men når energimengden blir større må batteriene være store og mange. Det forskes stadig på nye måter å lagre elektrisk energi på.

 

Varme som energibærer: Varme er energi i lavverdig form. Når brukeren trenger varme, kan det overføres overskuddsvarme fra for eksempel industriprosessorer. Fra fjernvarme-anlegg (anlegg basert på transport av energi i form av vann) sendes varmt vann til brukeren gjennom røranlegg. I solfangere blir varmeenergi fra solstrålingen fraktet direkte til brukeren uten å bli omformet.

 

Hydrogen som energibærer: Hydrogen gir ikke annet utslipp enn rent vann når den brukes, og er derfor en ren energibærer. Men det er vanskelig å transportere og lagre hydrogen, ettersom den er en gass ved normal temperatur. En løsning på dette problemet kan være å lagre hydrogen i metallhybrider. Metallhybrider dannes ved at hydrogen reagerer med enkelte metaller i pulverform. Noen mer spesielle metallhybrider kan ta opp hydrogen uten større vanskeligheter, og frigi den igjen når den varmes opp.

 

Energi i framtiden - Norge

Norge har en lang kystlinje, og derfor stor mulighet for videre utbygging av forskjellige kraftverk med vann som energikilde. Det har vært forsøk med bølgekraft i Norge tidligere, men de har ikke ført til noen permanente løsninger. Norge har et permanent tidevannskraftverk i Hammerfest i Finnmark, og videre utnytting og utbygging av dette kan være en energiløsning for Norge. Også generell utbygging av tradisjonelle vannkraftverk eller vindmøller kan være et reelt alternativ for energiproduksjon i Norge.

 

Men selv om Norge har et stort potensial innen vannkraft, har vi også betydelige ressurser av thorium. Thorium er et alternativ istedenfor uran innen atomkraft, og Norge har muligens mellom 15 og 25 % av verdens thoriumforekomster. Avfallet fra uran er farligere enn avfallet fra thorium, og førstnevnte har også lengre halveringstid. Thorium kan virkelig være en framtidsløsning for både Norge og flere andre land med betydelige thoriumforekomster.

 

Avslutning

Verden trenger energiløsninger for framtiden. Vi kan ikke lenger bruke de fossile brenslene som hovedkilder for vårt energiforbruk. Vi trenger flere og nye kraftverk, og kanskje er solfangere, bølgekraftverk, tidevannskraftverk eller atomkraftverk den nye energiløsningen. Det vil bare fremtiden vise.

 

Når det gjelder energibærere er nok elektrisk energi den mest brukte og den vanligste formen, men det er godt mulig at hydrogen som energibærer er en framtidig løsning på lagrings og transportproblemet. Det er forskning som må til; kanskje er hydrogen hovedenergibæreren om ikke mange år.

 

Selv mener jeg at atomkraftverk ikke er så farlig som folk vil ha det til. Jeg mener at man burde satse på atomkraftverk som en midlertidig løsning helt til vi kan basere mesteparten av energiforbruket på fornybare energikilder. Men samtidig mener jeg det er viktig å satse i større grad på vannkraft enn det er blitt gjort tidligere. Bare 2,2 % av verdens energiforbruk kommer fra vannkraft. Jeg tror og mener at vannkraft har et mye større potensial enn vi til nå har dratt nytte av.

 

Jeg tror Norge vil ha god nytte av å basere mer av energiproduksjonen på thorium, selv om det er en relativt ukjent energikilde. Norge er et rikt land, og jeg mener det ville hvert en investering å satse på thorium som en framtidig energiløsning for Norge.

 

 

Kilder

- Senit vg1 har vært min hovedkilde

- Bøkene ”Solenergi” og ”Atomkraft” av Ian Graham

- http://www.nrpa.no/index.asp?strurl=//applications/system/publish/view/showObject.asp?infoobjectid=1000182

- http://www.npd.no/NR/rdonlyres/682855C8-D739-4850-BC74-891126/0/Kap4_Ressrapp2005.pdf

- http://www.energifakta.no/documents/Energi/Ressurser/fossil.htm

- http://www.eis.no/index.php?option=com_content&task=view&id=40&Itemid=110

- http://www.eis.no/index.php?option=com_content&task=view&id=51&Itemid=115

- http://www.eis.no/index.php?option=com_content&task=view&id=50&Itemid=115

- http://www.arkitekturnytt.no/2007/09/robust-konsept-for-blgekraft.html

- http://www.tu.no/nyheter/miljo/article37905.ece

- Bildene har jeg funnet via Google, og skannet inn fra bøkene.