Det Globala Energisystemet

Transkript

1 Det Globala Energisystemet Sommarkurs, Föreläsning 8: Energi i samhället Ångströmlaboratoriet, Uppsala, Mikael Höök, teknologie doktor Globala Energisystem, Uppsala Universitet

2 Vad var egentligen energi igen? Energi är förmågan att utföra arbete och därigenom påverka sin omgivning Energi krävs för att göra precis allt mellan himmel och jorden här i världen Transporter, matproduktion, tillverkning, komfort

3 Energi och ekonomi Energi utför arbete Utan arbete blir det inte mycket till ekonomi 1 fat olja motsvarar timmar mänskligt tungt kroppsarbete Eller ~12 personer som arbetar heltid ett helt år Olja kan utvinnas för så lite som 1 dollar/fat I praktiken gratis energi!!!

4 En liter bensin En liter bensin motsvarar den energi som krävs för att lyfta en Volvo-bil till toppen av Eiffeltornet Skulle du lyfta en bil till Eiffeltornets topp för 15 kr? Olja är extremt billigt i förhållande till arbetet den ger

5 Oljeslavar 50 liter bensin motsvarar 1000 personers dagsverke 85 miljoner fat per dag motsvarar omkring 233 miljarder människors arbete under ett år

6 Energikostnaden 1 fat bensin (=159 liter) innehåller 6.12 GJ and kostar runt 100 dollar (640 kr) Bensin är den billigaste vätskan man ka köpa i USA 300 kg kol motsvarar ett fat olja och kostar kring 18 dollar 156 kubikmeter natur gas ger samma energimängd som ett fat olja och kostar kring 40 dollar

7 Fossil energi är extremt billigt Jämfört med kostnaden för muskelarbete är fossil energi oerhört billigt Det är inte konstigt att maskiner som drevs med fossil energi enkelt konkurrerade ut tungt kroppsarbete vid den industriella revolutionen Än idag ger billig fossil energi oss förmågan att uträtta vad som tidigare skulle ha krävs miljoner eller miljarder människors slitgöra

8 Energi driver världen Sattelitbild över världens energikonsumtion

9 BNP-densiteten

10 Energi i ekonomin? Där det används mycket energi genereras mycket ekonomiskt värde Kanske inte så konstigt? Arbete brukar ju ge pengar Hur ser det ut i mer detalj då? Vilka sektorer använder mest energi?

11 Energianvändning per sektor

12 Oljeanvändningen per sektor

13 Gasanvändning per sektor

14 Kolanvändning per sektor

15 Elanvändning per sektor

16 Industrin i detalj

17 Energin inom industrin

18 Metallindustrin Stålverk och metallproduktion kräver mycket energi Speciellt aluminium Smältning, pressning, rullning, härdning, rostning, elektrolysering med mera Många energiintensiva processteg för att få fram önskade legeringar

19 Kemisk industri Stora mängder energi krävs för att värma kemikalier och få dem att reagera med varandra Haber-Bosch (ammoniak) Bunsen (svavelsyra) Hydrogenering (vätetillskott) Cumene (ger fenol & aceton)

20 Papper/pappersmassa För pappersindustrin är i regel elkostnaden större än kostnaden för träråvara Dra ut träfibrerna på kemisk eller mekanisk väg Pappersbruk Pappersmassa

21 Ballast Grus, sand, krossberg och dylikt används i stora mängder för vägkonstruktion, utfyllning, dränering och i betongtillverkning I Sverige kör varannan lastbil ballast Allt detta utvinns och transporteras av dieseldrivna maskiner

22 Effektivisering Industrin har ständigt förbättrat sin teknik och gjort stora effektiviseringar Men det finns gränser för vad ny teknik kan leverera och man kan aldrig komma under de fysikaliska gränserna för vilken energi som krävs Att värma ett kilo vatten kostar alltid 4.18 kj eller mer där effektiva tekniker behöver mindre extraenergi än dåliga

23 Effektivitetsvinster

24 Transporter Mycket viktig del i samhället då nästan allt transporteras långa sträckor, speciellt inom den globaliserade ekonomin

25 Transportsektorn Mer än 95% av all energi inom transportsektorn kommer från olja och oljeprodukter Resten är främst elektriska tåg Bensin, diesel och jetbränsle är de vanligaste drivmedlen Fartyg använder diesel eller eldningsolja

26 Vad levererar raffinaderierna? Källa: Nygren et al (2009) Aviation fuel and future oil production scenarios. Energy Policy, Volume 37, Issue 10, October 2009, Pages

27 Situationen i USA Lätta lastbilar växer snabbt door-to-door-leveranser

28 Utvecklad transport Bil/lastbil utgör det mesta av transporterna i i-länderna Vägtransporterna ökar för varje år

29 Outvecklad transport Andra länder har andra lösningar Ofta petroleum-effektiva

30 Kommersiell sektor

31 Bostadssektorn

32 Uppvärmning kräver mycket energi Teknologi gör det möjligt att bo bekvämt i kalla klimat om man bara har energi Norra Europa, Ryssland och Nordamerika konsumerar stora mängder värme (speciellt vintertid)

33 Uppvärmning av hem Naturgas Oljepannor Ved/pelletspannor Fjärrvärme Direktverkande el Värmepumpar Solvärme Lågenergihus Oljepanna för en villa

34 Effektiv uppvärmning Uppvärmning konsumerar mycket av en byggnads energi Effektiva uppvärmningssystem och låga värmeförluster kan skapa enorma energibesparingar i byggnader Energieffektiva byggnader är ett väldigt outvecklat område

35 Jordbruk

36 Jordbrukets energiförbrukning

37 Den gröna revolutionen Mellan 1950 och 1984, då den gröna revolutionen transformerade jordbruket världen över, ökade spannmålsproduktionen med 250% Detta är en enorm ökning av den tillgängliga matmängden för samhället Denna nya energimängd kom inte från ökad solinstrålning eller ökad mängd jordbruksmark

38 Agrikemikalier Drivkraften bakom den gröna revolutionen kom från fossil energi Kvävegödning (från naturgas via Haber-Bosch) Pesticider, fungicider, insekticider och syntetiska tillväxthormoner (görs från olja) Fossildriven konstbevattning och otaliga jordbruksmaskiner

39 Mekaniserat jordbruk

40 Energi & jordbruket För varje kalori mat vi äter så har 3-4 kalorier fossil energi sprayats på fälten som gödning Den gröna revolutionen och den snabba befolkningstillväxten efter 1950-talet är ett resultat av att göda jordbruksmarkerna med petrokemikalier Jordbruk har ändrats mer under de senaste 50 åren än under de föregående 2000 åren

41 Spannmålsproduktionen

42 Att föda världen Mekaniserat jordbruk med syntetiska gödningsmedel ger mat för omkring 3000 persons/km 2 Avancerat ekologiskt jordbruk med naturliga gödningsmedel ger mat för omkring 200 persons/km 2 Utan fossil energi kan det bli svårt att mätta alla munnar Källa: Emanuelsson et al (2002), Det skånska kulturlandskapet

43 Livskvalité och Energi En hög levnadsstandard kräver hög energiförbrukning Kylning av mat, klimatkontroll, elektricitet, sjukvård, belysning och mycket annat som gör livet lättare att leva kräver mycket energi Produktion av medicin, överskott av mat, fri transport av varor och personer går bara med överskott på energi

44 Energianvändning och HDI

45 Annan påverkan Förutom direkt användning påverkar energin samhället via flera andra mekanismer 1. Energipolitik 2. Energisäkerhet 3. Utsläpp och föroreningar

46 Energipolitik Som vi tidigare såg är energikostnaden viktig för många industriella processer Energiintensiv industri flyttar till platser där energin är billig Flertalet svenska industrier har förlagt eller hotat om att förlägga produktionen till andra länder som ett resultat av höga energipriser

47 Billig energi ger fler jobb Genom att hålla låga energipriser kan man ofta skapa eller behålla jobb inom sitt land Låga priser på drivmedel och energi efterfrågas ofta av väljare som inte vill få för dyra räkningar för att leva Billig energi är viktigt för att behålla sin industri Subsidier till kolbrytning i England och Tyskland Subsidier till bränslen i många länder

48 Aktivism kring energi

49 Energisäkerhet En säker tillgång på energi till rimligt pris är viktigt för att ha en stabil ekonomi och en nationell säkerhet enligt många politiska doktriner Olja är vad som driver det moderna samhället och här återspeglas det tydligast Nästan alla länder behöver olja men få har stora egna nationella reserver

50 Carterdoktrinen Let our position be absolutely clear: An attempt by any outside force to gain control of the Persian Gulf region will be regarded as an assault on the vital interests of the United States of America, and such an assault will be repelled by any means necessary, including military force Jimmy Carter USA:s president Mellan

51 Oljeimport

52 Oljeexport

53 Libyens oljeexport National Oil Company (NOC) dominerar produktionen med ett antal mindre bolag med på arenan OPEC-medlem som styrs av kvotsystemet

54 Nigeria Stor resursbas, men ostabila förvållanden håller tillbaka expansion Oljan exporteras främst till USA och Europa

55 MEND-gerillan Nigeria har stora problem med gerillaattacker och sabotage som håller tillbaka produktionen

56 Angola Mer än 90% av oljan går till USA och Kina Produktionen sker i joint-ventures med internationella oljebolag

57 Sudan Domineras av asiatiska intressen Oljan är koncentrerad till södra och oroliga delarna

58 Sammanfattning Kina, USA med flera har inget val än att vända sig till Afrika för att kunna få sin efterfrågade olja Olja finns bara på vissa platser och dit måste man om man vill ha oljan

59 Olja är en krigsmagnet Många konflikter är relaterade till olja Andra Världskriget hade många petroleumrelaterade konflikter World War 2 had many oil-related elements in it Darfur i Sudan, är inte bara en etnish/religiös konflikt utan även en tvist om stora oljetillgångar i syd som regeringen i norr inte vill dela med folket i syd eftersom man tillhör olika folkgrupper

60 Oljan och Darfur

61 Irak-krigen Gulfkriget började med att Kuwait tjuvborrade in på irakiskt terrirotium och utvann deras olja, Irak svarade då på denna ekonomiska attack genom att invadera FN och NATO ingrep och besegrade Irak Ett olja-för-mat-program instiftades så att irakisk olja kunde nå världsmarknaden trots att sanktionerna fortfarande var närvarande

62 Brinnande oljefält

63 Bush-administrationen Nära anknuten till oljebolag Hade energisäkerhet som ett viktigt mål Såg demokratiseringen av mellanöstern som ett sätt att säkra olja åt USA Condoleezza Rice var en av Chevrons oljetankrar, men döptes snabbt om då Condi blev minister

64 Störtandet av Saddam USA och dess allierade hävdade att Irak hade massförstörelsevapen och invaderade ett tag efter 9/11 De lyckades inte hitta några massförstörelsevapen men säkrade däremot flera oljefält De nya oljelagarna var viktiga hörnstenar för den nya irakiska regeringen Rykten om oljekartor under krigets planering

65 Var oljan en orsak?

66 Kostnaden för USAs krig Kostnaden för USA:s krig i Irak har uppskattats till: dollar (enligt costofwar.com) Irak har oljereserver motsvarande 115 miljarder fat, Med ett oljepris på 100 dollar/fatet är Iraks olja värd: dollar Alltså har kriget bara kostat runt 7% av oljans värde och hela projektet är en rätt bra ekonomisk affär

67 Kina säkrar olja

68 Putin och rysk energiexport Ryssland har stora reserver med fossil energi Allt fler blir beroende av den ryska energin

69 Svensk oljeimport Källa: Nygren et al (2009) Aviation fuel and future oil production scenarios. Energy Policy, Volume 37, Issue 10, October 2009, Pages

70 Rysk export till Kina

71 Sammanfattning Vi rör oss från en era med billig och lättillgänglig energi mot en era av dyr och svårtillgänglig energi Detta återspeglas i det ökade globala intresset för energisäkerhet Ökade investeringar i militära styrkor och närvaro vid resursrika områden

72 Energi och miljö Förbränning genererar alltid koldioxid samt potentiellt andra oönskade utsläpp Dessa kan vara miljöfarliga och orsaka stora problem Koldioxid och andra växthusgaser har pekats ut som ansvariga för att ändra jordens klimat och göra det varmare NOx, SOx och andra substanser ger surt regn som kan skada skogar och byggnader

73 Miljöproblem Smog och dis Surt regn Landskapspåverkan från gruvdrift Klimatförändringar Förgiftning av land och mark

74 Koldioxid All förbränning ger koldioxid CO2 och andra gaser kan fånga in värmestrålning och leda till global uppvärmning

75 Förbränning påverkar atmosfären

76 Miljörörelsen Miljörörelsen har fått mycket politisk makt och gjort miljöfrågor till vardagsfrågor i många länder Al Gore, IPCC och 2008 års Nobel pris Kyoto, Köpenhamn med mera

77 IPCCs prognoser

78 Kyotoprotokollet År 1997 inträdde ett antal länder i Kyotoprotokollet och enades om att minska koldioxidutsläppen Ett fåtal länder skrev inte på, däribland USA och Australia som hävdade att det skulle skada deras ekonomier Kina, Indien och flera andra u-länder hade inga krav på sig i protokollet då ekonomisk tillväxt sågs som viktigare

79 Framtida klimatförändringar Förutspås via en rad datormodeller The Special Report on Emission Scenarios från IPCC är en central pelare Den prognosticerar framtida utsläpp utifrån ett antal antaganden om framtida priser, ekonomi, befolkningstillväxt och dylikt Resursbegränsningar inkluderas inte märkligt nog

80 Ändlighet vs uppvärmning?

81 Källa: Sivertsson, IPCC IPCC vs peak oil

82 Källa: Sivertsson, IPCC IPCC vs peak gas

83 Källa: Höök et al (2010), IPCC IPCC vs peak coal

84 Sammanfattning: miljö Det finns många åsikter om miljön och klimatet och hur man måste sluta med fossil energi Peak Oil och resursernas ändlighet kräver samma lösning, men omöjliggör däremot en påtaglig människoskapad global uppvärmning såvida inte klimatet är känsligare än vad man tidigare trott Andra mer lokala miljöproblem måste också lösas, däribland surt regn, förgiftning och smog

85 Tack för uppmärksamheten! Läs mer om forskningen här: Globala Energisystem: ASPO: eller