3.5 Energiproduksjon og miljø

Verdens energihunger

Hver eneste dag bruker du energi i et omfang som ville forbløffet dine oldeforeldre. Du lader mobilen, varmer huset, tar bussen til skolen, og spiser mat som har blitt fraktet hundrevis av kilometer. Men har du noen gang stoppet opp og tenkt over hvor all denne energien egentlig kommer fra, og hva den koster naturen?

Energikilder deles inn i to store grupper. Ikke-fornybare energikilder er ressurser som brukes opp og ikke kan erstattes innen overskuelig tid. Hit hører de fossile brennstoffene, altså olje, naturgass og kull, som ble dannet av døde planter og dyr over millioner av år. Kjernekraft basert på uran hører også hit, siden uranet til slutt tar slutt.

På den andre siden har vi fornybare energikilder som fornyer seg selv hele tiden: vannkraft som utnytter regnvannet som renner nedover fjellene, vindkraft som fanger vindens energi, solenergi som høster sollyset, bioenergi fra planter som vokser på kort tid, og geotermisk energi fra jordas indre varme.

I dette kapittelet skal vi se på hvordan disse energikildene fungerer, hva fordelene og ulempene er, og hva som kreves for at verden skal klare å skaffe nok energi uten å ødelegge klimaet.

Fossile brennstoff: Millioner av års solenergi

De fossile brennstoffene dekker i dag over 80 prosent av verdens energibehov. Det er en enorm avhengighet. Men hva er egentlig fossile brennstoff?

Forestill deg jorda for 300 millioner år siden. Enorme skoger og hav fullt av mikroorganismer fanget solenergi gjennom fotosyntese. Når disse organismene døde, sank de til bunnen av hav og sumper, ble dekket av sedimenter, og ble utsatt for enormt trykk og høye temperaturer over millioner av år. Resultatet? Olje, naturgass og kull, som egentlig er lagret solenergi fra en fjern fortid.

Olje er et flytende brennstoff som brukes til bensin, diesel og fyringsolje. Norge er en stor oljeprodusent. Naturgass er gassformig og brukes til oppvarming og elektrisitet. Den er litt renere enn olje og kull fordi den slipper ut mindre CO₂ per energienhet. Kull er fast, brukes mye til elektrisitetsproduksjon i Asia, og er det mest forurensende fossile brennstoffet.

Når vi brenner fossile brennstoff, skjer det en forbrenningsreaksjon. Karbon reagerer med oksygen og danner karbondioksid: C + O₂ gir CO₂. Metan i naturgass reagerer slik: CH₄ + 2O₂ gir CO₂ + 2H₂O. Resultatet er alltid CO₂ som slippes ut i atmosfæren, der den fungerer som drivhusgass og bidrar til global oppvarming. Kull slipper ut 820 gram CO₂ per kilowattime, olje 650 gram og naturgass 490 gram. Til sammenligning slipper vindkraft bare ut 11 gram per kilowattime.

Vannkraft: Norges stolthet

Norge er i en unik posisjon i verden. Over 95 prosent av all elektrisitet vi bruker kommer fra vannkraft. Det er ekstremt rent og ekstremt effektivt, og det skyldes at naturen har gitt oss perfekte forhold: mye nedbør, høye fjell og dype daler.

Prinsippet bak vannkraft er elegant i sin enkelhet. Vann samles i et magasin bak en demning, høyt oppe i fjellet. Vannet har potensiell energi fordi det er høyt oppe, og denne energien kan beregnes med formelen E = mgh, altså masse ganger tyngdeakselerasjon ganger høyde. Når vannet slippes nedover gjennom rør, omdannes den potensielle energien til kinetisk energi. Vannet treffer turbinblader som begynner å rotere, og turbinen driver en generator som produserer elektrisk energi.

Norge har over 1700 vannkraftverk, og teknologien er svært effektiv med en virkningsgrad på rundt 85 til 90 prosent. Til sammenligning har kullkraftverk bare 35 til 40 prosent. Vannkraftverkene kan også reguleres raskt etter behov, noe som gjør dem ideelle som grunnlast i strømnettet.

Men vannkraft er ikke uten ulemper. Demninger endrer elveløp og landskap, fisken kan ikke vandre fritt, og tørrlagte elvestrekninger mister sitt dyreliv. For å bøte på dette bygges det fisketrapper, og det stilles krav om minstevannføring. Likevel er vannkraft en av de reneste og mest pålitelige energikildene vi har.

Vindkraft, solenergi og kjernekraft

Vindkraft er en raskt voksende energikilde. Vind treffer store rotorblader som roterer og driver en generator. Kinetisk energi fra vinden omdannes til rotasjonsenergi og deretter til elektrisk energi. Vindkraft har ingen CO₂-utslipp under drift og er fornybar, men produksjonen er ustabil fordi den avhenger av at det blåser. Vindturbiner kan også påvirke fugler og flaggermus, og endrer landskapet visuelt. I Norge har vindkraften vært kontroversielt, spesielt på grunn av naturinngrep og påvirkning på reinsdrift.

Solenergi utnytter sollyset på to måter. Solceller omdanner lys direkte til elektrisitet gjennom den fotovoltaiske effekten, mens solfangere bruker solen til å varme opp vann. Solenergi er uuttømmelig og stille, uten noen utslipp under drift. Ulempen er at den bare fungerer om dagen og er avhengig av vær. I Norge er solinnstrålingen begrenset, spesielt om vinteren, men antall private hus med solceller øker stadig.

Kjernekraft produserer energi gjennom fisjon, altså splitting av uranatomer. Når et uranatom splittes, frigjøres enorm varme som brukes til å koke vann, drive turbiner og produsere elektrisitet. Kjernekraft har ingen CO₂-utslipp under drift og svært høy energitetthet, bare ett kilo uran gir like mye energi som 20 000 kilo kull. Men radioaktivt avfall er farlig i tusenvis av år, og ulykker som Tsjernobyl og Fukushima viser at risikoen er reell. Frankrike får 70 prosent av sin elektrisitet fra kjernekraft, mens Norge ikke har noen kjernekraftverk.

Energiframtiden: Hva må til?

Verden står overfor en av de største utfordringene i menneskehetens historie: hvordan skal vi produsere nok energi til en voksende befolkning, samtidig som vi kutter klimagassutslippene drastisk? Svaret ligger i en kombinasjon av tiltak.

For det første må vi gjennomføre en overgang til fornybar energi. Fossile brennstoff må fases ut og erstattes av sol, vind og vannkraft. For det andre trenger vi energieffektivisering. Bedre isolasjon i hus, mer effektive apparater og smartere bruk av strøm kan redusere behovet enormt. For det tredje må vi utvikle energilagring som batterier og hydrogenproduksjon, slik at vi kan lagre overskuddsenergien fra dager med mye sol og vind til bruk på dager uten. Og for det fjerde trenger vi elektrifisering av transport og industri, altså at biler, ferger og fabrikker drives av elektrisitet i stedet for fossil energi.

Ingen enkelt energikilde er perfekt, og framtidens løsning vil trolig være en energimiks: vannkraft som stabil grunnlast, vindkraft når det blåser, solenergi om dagen, bioenergi som backup, og batterier for lagring. I Norges tilfelle er situasjonen spesiell fordi vi er både vannkraftnasjon og olje- og gassnasjon. Vi har ren energi hjemme, men eksporterer fossil energi som bidrar til klimagassutslipp i andre land.

Hva kan du gjøre? Spar energi ved å slå av lys og apparater. Gå, sykl eller ta kollektiv transport. Velg energieffektive produkter. Og del kunnskapen din om energi og klima med andre.

Oppsummering

I dette kapittelet har vi sett på hvordan verden skaffer seg energi og hva det koster miljøet. Energikilder deles i fornybare (sol, vind, vann, bioenergi, geotermisk) som fornyer seg naturlig, og ikke-fornybare (fossile brennstoff og kjernekraft) som brukes opp.

Fossile brennstoff dekker over 80 prosent av verdens energibehov, men slipper ut store mengder CO₂ ved forbrenning. Kull er verst med 820 gram CO₂ per kilowattime, naturgass minst forurensende blant de fossile med 490 gram. Til sammenligning slipper vindkraft bare ut 11 gram.

Vannkraft er Norges store styrke, med over 95 prosent av elektrisiteten fra over 1700 kraftverk. Virkningsgraden er svært høy, rundt 85 til 90 prosent. Vindkraft og solenergi vokser raskt, men er ustabile. Kjernekraft er pålitelig og CO₂-fri, men har utfordringer med radioaktivt avfall og sikkerhet.

Framtidens energiløsning er en kombinasjon: fornybar energi, energieffektivisering, energilagring (batterier og hydrogen) og elektrifisering. Norge står i et spesielt dilemma som både vannkraftnasjon og olje- og gassnasjon. Alle energikilder har fordeler og ulemper, og den beste løsningen er en energimiks der ulike kilder utfyller hverandre.