Svar och kommentarer till bokens uppgifter.

Transkript

1 Mats Areskoug & Per Eliasson: Energi för hållbar utveckling. Ett historiskt och naturvetenskapligt perspektiv. Svar och kommentarer till bokens uppgifter. Flera av uppgifterna är av diskussionskaraktär och kommenteras ej här. Kapitel 1. Människan och energin. 1. Energin till vegetabiliska och animaliska produkter kommer från solen. Från jorden kommer vatten och mineralämnen. När avfall förmultnar frigörs energi som värme. Denna energi kan inte återanvändas av växter de behöver energi i form av ljus för fotosyntesen. Författaren förväxlar materiens kratslopp men energins flöde. 2. Gurkorna tar upp koldioxid men vad händer sen? När gurkorna äts upp eller när de förmultnar frigörs lika mycket koldioxid som de tog upp. 3. Att växten ser grön ut innebär att den reflekterar den gröna delen av solljuset resten absorberar den och utnyttjar energin för fotosyntesen. 4. Ämnena kväve, fosfor, kalium m.fl. cirkulerar ungefär så som Linné skriver. De är absolut nödvändiga för livet. Men i mängd utgör de bara några få procent av materien i en växt eller ett djur. Den allra största delen består av vatten, som växterna får från jorden. Väte från vattnet och kol och syre från luftens koldioxid bygger upp alla organiska molekyler i växter och djur. Förutom vattnet går alltså kretsloppet till största delen genom luften, ej genom jorden. 5. I en skog i balans är tillväxten lika stor som bortfallet av träd som dör och förmultnar. Vid förmultningen upptas syre och avges koldioxid så att kretsloppet sluts. På lång sikt ger inte skogen något nettotillskott av syre. Kapitel 2. Födoenergi och muskelarbete. 1. För det första är idag tillförseln av kväve, fosfor och andra näringsämnen i form av handelsgödsel så mycket större än genom djurens gödsel, som var det viktigaste gödselmedlet på 1870-talet. Det gör att avkastningen av jorden blir så mycket större. För det andra så kan jordbearbetning och mekanisk ogräsbekämpning ske så mycket effektivare med hjälp av de maskiner som drivs med fossilt bränsle än med människors och dragdjurs muskelkraft. För det tredje har växt- och djurförädling resulterat i mer högavkastande både växtoch djurslag. Det är intressant att arean skulle kunna reduceras till hälften om allt producerades lokalt i Östegötland. Det betyder att en stor del av den energi som behövs går till långväga transporter av maten, ofta från andra sidan jorden. 2. Vilka samhällsförändringar kan ha påverkat sammansättningen av energiintaget? De finns fyra faktorer som förklarar förändringarna i energiintaget i kosten mellan 1870-talet och 1930-talet. För det första är det ökad animalieproduktion. Det blir lättare och billigare att föda upp djur och att producera mjölk än det varit tidigare samtidigt som priserna på spannmål minskar. Därför styr många lantbrukare över produktionen till kött, ägg och mejeriprodukter. 1

2 För det andra ökar inkomsterna och en allt större del av inkomsten läggs på dyrare och mer förädlade livsmedel med högre innehåll av protein och fett. För det tredje industrialiseras livsmedelsindustrin och förvaringsmöjligheterna i hemmen förbättras. Det innebär ett mer varierat kosthåll där färskvaror spelar en större roll än tidigare. Industrialisering och urbanisering gör att kosthållet förändras i riktning mot mer köpta och färdiga livsmedel när tiden för matlagning i hemmet minskar. Snabba och koncentrerade energigivare som socker, matfett och fett fläsk blir vanligare. Källa: Morell Mats: Kosthållets utveckling. I Agrarhistoria, red. Bengt M P Larsson, Mats Morell, Janken Myrdal Hur kan sammansättningen vara idag? Livmedelsverket undersöker regelbundet våra matvanor. Den senaste stora undersökningen gjordes i slutet av 1990-talet och kallas populärt för Riksmaten. Resultatet från denna och andra undersökningar och kommentarer till förändringarna finns på Livsmedelverkets hemsida. Här nedan redovisas resultatet från Riksmaten och de fyra kategorier som vi tidigare sett redovisade i boken (protein, fett, socker och andra kolhydrater). Dessutom särredovisas alkohol. Andel av energiintag Födoämne i procent Protein 16 Fett 34 Socker 9 Andra kolhydrater 38 Alkohol 3 Jämfört med 1930-talet har proteinintaget gått upp och sockerkonsumtionen gått ned. Den senaste undersökningen Livsmedelverket gjort var år 2003 på 4-åringar, barn i åk 2 och åk 5. Då var fördelningen i energiintag: Protein 15 %, fett 32 %, socker 13 %, andra kolhydrater 40 %. De aktuella uppgifterna har meddelats av nutritionist Heléne Enghardt Barbieri vid Livsmedelverket. Kapitel 3. Energibegrepp. 1. Omkörningen kräver att hastigheten och rörelseenergin ökar snabbt (se s ). Det innebär hög effekt, men eftersom omkörningen bara tar några sekunder blir energianvändningen inte särskilt hög välj sportbilen. Långfärden kräver mycket energi, som tillförs av bensinen. Då behövs full tank välj hundkojan. 2. Handdukstorkaren är igång ständigt. Låg effekt men lång tid kan kräva mycket energi. Torktumlaren är bara igång några timmar per vecka. Hög effekt men kort tid kan kräva mindre energi. 2

3 3. En effekt- och energimätare som man kopplar in mellan vägguttaget och en apparat kan man köpa för cirka hundra kronor i elaffärer. Med hjälp av den kan man få bättre grepp om sin elanvändning och sina möjligheter att spara. Kapitel 4. Energi till vad? Energitjänster. 1. Förslag till mätmetod: kolla hur lång tid det tar att fylla ett litermått eller en 10-liters spann när kranen eller duschen rinner normalt. Kolla hur lång tid en disk eller en dusch tar. Använd tabell 4.1 på s. 85 för att beräkna energibehovet. Kapitel 5. Energi för hållbar utveckling. 1. Åtminstone målen 1-7, och har direkta kopplingar till energiutvinning och energianvändning. Kapitel 6. Växthuseffekten. 1. Medan träden växer upp binder de kol och minskar i princip atmosfärens halt av koldioxid. Förr eller senare dör träden och förmultnar eller bränns. Då återgår allt kol till koldioxid som återgår till atmosfären. 4. Atmosfären har naturligt en halt av vattenånga, som fylls på genom avdunstning från hav och mark och som minskas genom kondensation i dimma och moln. Atmosfärens halt av vattenånga bestäms därför inte i första hand av våra utsläpp. Vätska och ånga står i en balans som regleras av bl.a. temperaturen. En ökad temperatur (t.ex. genom en ökad växthuseffekt) kan medföra ökad luftfuktighet, som i sin tur kan öka växthuseffekten. Kapitel 7. UV-strålning och ozonskikt. 2. För ozonnedbrytning krävs UV-strålning. Ozonhålet uppstår först när solen återvänder efter polarnatten. Kapitel 8. Radioaktivitet och joniserande strålning. 1. Alfa- och betastrålning avger sin energi successivt när partiklarna bromsas in. Gammastrålning däremot avger all sin energi på en gång, då fotonen överlämnar sin energi till en elektron. Gammastrålning som passerar rakt igenom kroppen har alltså inte avlämnat någon energi och har därmed inte lämnat några som helst spår efter sig. Man kan likna situationen vid att ljus som passerar en fönsterruta inte påverkar fönstret. De gammafotoner som stoppas avger sin energi till elektroner, som i sin tur avger sin energi genom att jonisera den omgivande kroppsmaterien medan elektronen bromsas in. 2. Utnyttja texten om strålskydd, samt texten om reaktorsäkerhet på s

4 Kapitel 11. Att utnyttja solenergi. 1. Flera faktorer bidrar till större energiutbyte i rymden. Energi är lika med effekt gånger tid. I rymden kan solcellerna vara ständigt solbelysta. De kan dessutom vara ständigt riktade så att solstrålningen faller in vinkelrätt. Dessutom slipper man instrålningsförluster i moln. Kapitel 12. Solvärme. 1. Ganska mycket ljus reflekteras från glas och absorbatoryta. 2. Man bör maximera instrålningen: söderläge, cirka 45 graders lutning, inga skuggande träd eller byggnader, se till att glasytan är ren. Man bör minimera värmeförlusterna: Placera gärna solfångaren med baksidan direkt mot tak eller vägg, undvik blåsiga lägen. Kapitel 14. Värme från luft, mark och vatten. 1. Några alternativ som värmekälla är uteluft, mark, sjövatten, grundvatten, ventilationsfrånluft, avloppsvatten. Eftersom värmepumpen ger högre värmefaktor då värmekällan håller högre temperatur är uteluft vintertid sämre än mark, sjövatten och grundvatten, som i sin tur är sämre än ventilationsfrånluft och avloppsvatten. Installationen är betydligt enklare och billigare om man tar värme fån uteluften jämfört med t.ex.mark och sjövärme. En nackdel med uteluftvärmepumpen är att den kräver en fläkt som blåser uteluften genom förångaren, vilket kan ge buller. 2. Det blir varmare. Värme transporteras från förångaren i innerdelen av kylskåpet till kondensorn på baksidan. Eftersom kylskåpet står öppet blandas kall och varm luft. Men kompressorn drivs med elenergi, som omvandlas till värme som också avges på baksidan. Alltså ett nettotillskott av värme, motsvarande kompressorns elförbrukning. 3. Frysen tvingas jobba hårdare för att sänka temperaturen på vattnet. Termostaten i frysen kör igång kompressorn (som annars bara kör då och då för att upprätthålla konstant temperatur i frysen). Värme som avges från det nedkylda vattnet plus värme från elenergin till kompressorn avges på frysens baksida. Du värmer alltså köket extra med frysen den fungerar som värmepump med vattnet som värmekälla. Kapitel 15. Vattenenergi och vindenergi. 2. En utsträckt arm är cirka 0,7 meter lång en tiotusendel av 7 kilometer. I samma skala blir vindkraftverken 11 millimeter höga som bredden på ett finger. Kapitel 16. Bioenergi. 2. Förbränning ger möjlighet att återvinna energin i avfallet till värmeverk som ger fjärrvärme eller vilket blir allt vanligare till kraftvärmeverk som ger både värme och el. Giftiga ämnen kan spridas från skorstenarna, men det finns effektiva reningsmetoder för stora anläggningar. Återanvändbart eller återvinningsbart material som tidningspapper bör sorteras för sig och utnyttjas så långt möjligt. Kompostering kan ge metangas som kan utnyttjas som bränsle i värmeverk eller som fordonsbränsle. 4

5 Kapitel 17. Kärnenergi. 4. I bridreaktorn omvandlas uran-238 till plutonium-239 med hjälp av neutroner från klyvningen av uran-235. Energin som finns lagrad i plutoniumkärnan kan utvinnas genom att plutonium-239 går att klyva på samma sätt som uran-235. Detta strider inte mot energiprincipen. Det finns ungefär lika mycket energi lagrad i en kärna av uran- 238 som i en plutonium-239. Skillnaden är bara att det inte går att få uran-238 att klyvas i en konventionell reaktor. Kapitel 18. Energikvalitet och energihushållning. 2. Vid acceleration omvandlas kemisk energi av hög kvalitet i bensin till rörelseenergi av högsta kvalitet plus spillvärme. Förlusterna till spillvärme har man även då man kör i konstant hastighet, så accelerationen innebär inget extra slöseri med energikvalitet, ej heller med energikvantitet. Vid inbromsning omvandlas rörelseenergi av högsta kvalitet till oanvändbar spillvärme i bromsarna. Inbromsningen medför alltså störst kvalitetsförlust all användbar energi blir oanvändbar. Vid acceleration går det åt mer bensin, vid inbromsning drar motorn ingen bensin alls. Det ser alltså ut som acceleration är den process som innebär slöseri med energikvantitet. Men så är det inte om man ser ett steg längre än till den bensin som rinner in i motorn. Vid acceleration omvandlas den extra energin till extra rörelseenergi (hastigheten blir ju större), som bilen kan rulla vidare på om man t.ex. släpper gasen. Vid inbromsning däremot gör man sig av med den rörelseenergi som bilen hade. Det är alltså inbromsningen som innebär slöseri även med energikvantitet. 3. Se tabell på nästa sida. 5

6 Åtgärd Byta från elvärme till solfångare Byta från elvärme till värmepump Byta från oljeeldning till biobränsle Sätta tätningslister i fönstren Minskat behov av energikvantitet Mindre behov av köpt energi (el) Konsekvens Minskat behov av energikvalitet (lägre kvalitetsfaktor) Delvis; värme från mark etc. har låg kvalitet Övergång från ändligt till förnybart energislag Delvis Sänka innetemperaturen 2 o C Byta från biobränsle till solfångare Byta från bensinbil till elbil Tvärtom, högre kvalitetsfaktor för el än för bensin Byta från stor bil till mindre Byta från bensinbil till etanolbil Åka tåg i stället för bil Tvärtom, högre kvalitetsfaktor för el än för bensin Tvätta i 40 o C istället för 60 o C Torka tvätt utomhus i stället för i torktumlare Byta från glödlampor till lysrörslampor Äta morötter i stället för Troligen tomaterna kräver tomater växthusvärme och Byta från elvärme till solfångare Mindre behov av köpt energi (el) transporter Båda är förnybara Beror på var elen kommer ifrån Beror på var elen till tåget kommer ifrån Beror på var elen kommer ifrån 6