Myten om alternativa energilösningar

Jakten på alternativa energikällor är stor, främst för klimathotet men även utifrån energisäkerhet och oberoende. Alternativen kan delas in i två grupper.

• • Substitut för oljebaserade produkter, som etanol, bio diesel, olja från kol och tjärsand, både från biomassa och fosil produkter.
  • Alternativ för elproduktion inklusive lagring av energi, som vind- och vågkraft, solceller, biomassa och batterier.

Vägen till alternativen är olika och många är ”rena” medan andra är mer smutsiga än oljan som den ska ersätter som kol till olja och tjärsand. När det gäller konventionella fossil bränslen så har naturen konverterat biomassa under årmiljoner till ett energikoncentrat som är antingen fast, flytande eller gasformigt och med hög energidensitet, som bara behöver utvinnas och transporteras och en del konvertering till nyttigheter.

Men när det gäller tillförsel kedjan för alternativen, från råvarorna till färdig produkt är denna fortfarande helt beroende av oljebaserad energi. Många utgår ifrån att alternativen kommer, det är bara att tillsätta kapital, men det är så många andra faktorer som även bör vägas in, som genomförbarhet, skalbarhet, livskraft och lämplighet att fortsätta på inslagen väg. Även om kapital är nödvändigt så är det bara ett substitut för att mobilisera en mängd olika resurser och kompromisser. Till detta kommer förutfattade meningar och bristande kunskap i grundläggande fysik hos politiker och andra beslutsfattare. Många faktorer spelar in och vi ska gå igenom nio av dessa.

1. Skalbarhet och tajming

För att en alternativ energikälla ska kunna användas måste den finnas inom en viss tidsram, i användbara volymer och till acceptabel kostnad. Många alternativ har demonstrerats  i små skalor, som bioalger, tunnfilmsceller och cellulosa etanol. Och efter som energi alternativen ska konstrueras och byggas blir detta stegvis och detta kräver insatts varor och energi. Och det är en stor skillnad mellan att produktion av alternativ energi och utvinning av fossil energi.

2. Kommersialisera

Många rapporterar om nya lovande lösningar från laboratorier som skal hjälpa oss igenom till en ny energivärld. I realiteten tar stegen med optimering, patent, pilotanläggningar med utvärdering, miljökonsekvenser, konstruktion, placering och finansiering till kommersiell lösningar ofta ta 20 till 25 år. Det finns ett Svenskt exempel på hur tid och pengar inte räcker till för att komma igång, och det gäller Björn Gillbergs metanolfabrik som skulle byggas i Hagfors som skulle vara klar 2011 och den nya planen är 2014 till högre kostnader.

Och i med Peak oil i beaktande så skulle vi redan har börjat för att mildra omställningen för länge sedan.

3. Ersättning

Det bästa vore om de alternativa energikällorna kan användas i direkt i existerande infrastruktur, detta är ofta inte möjligt, vilket elektrifieringen av transportsektorn visar, det går att ersätta fordonsbränslen med el från vind och solceller men omställningen är komplicerad. Ny infrastruktur behöver byggas för att överföra elenergi från platser där solen skiner och vinden blåser till förbrukare ofta på andra ställen.

1. Ombyggnad av existerande fordonsindustrier
2. Utveckling av storskalig batteriindustier
3. Laddnings möjligheter
4. Service och underhåll av sådan fordon
5. Reservdelar
6. Utrustning och övervakning av smarta elnät.
7. Utbyggnad av elproduktionen för att möta efterfrågan.

4. Krav på insattsmaterial

Till motsats vad många tror så ger inte pengar i sig möjlighet till alternativ energi, utan det är energi och råvaror, vilket gör det svårt att skala upp alternativen. Detta är speciellt viktigt då det gäller avancerade teknologier som använder sällsynta jordarts metaller. Eftersom användningen av dessa ämnen i dag inte är några problem, så är detta inte så om 10-20 år utan då kan problem komma. I många fall så överstiger konsumtionen då dagens produktion flera gånger om. Många sällsynta jordarts metaller finns i Kina och landet har begränsat exporten av vissa redan nu. I dag så används fossil energi i stor del i framtagning av dessa ämnen, och inga alternativa energikällor kan i dag reproducera sig själv.

5. Oregelbunden

Vi förväntar oss regelbundna leveranser av energi i olika former, i exakt kvalité och i rätt tid, detta är möjligt med ett stort energilager som har lagrats under miljoner år. Med de olika alternativa energikällorna är det inte lika enkelt, el från solen finns bara när solen skiner, el från vinden finns bara när är det blåser, och biomassa har sina årtidväxlingar. Att få in denna oregelbundenhet i dagens exakte system är inte lätt. Till detta kommer utnyttjningstiden är mycket olika för olika energiproduktionsanläggningar. El från solceller har 12-19%, från vind 20-40% medan ett kärnkraftverk har ca 80-90%.

6. Energitäthet

Energitäthet är ett mått på hur mycket energi som finns per enhet, vanligt per kg eller liter, för mat så används måttet kalorier per 100 gr och finns på alla förpackade livsmedel, i ett annat mått är MJ per kg, t ex så har potatis ca 8,4 MJ/kg och ost 13 MJ/kg. Val av energikälla påverkas av energitätheten, övergången till kol berodde inte enbart på  vedbristen i Europa på 1700-talet utan även på att kol var dubbelt så energität som ved.

Detta är tydligt när det gäller bilar med förbränningsmotor, där kan en energirik liter bensin flytta en 1500 kg tung bil ca 17 km. Däremot ett kg Lithium-ion batteri kan teoretiskt innehåller 3 MJ/kg. Tesla Roadster har ett sådant batteri på ca 450 kg som innehåller 190 MJ, att jämföra med en bensintank på 45 liter innehåller 1200 MJ energi.

Ju mer energität ett energislag är ju mindre markyta behöver används för produktionen. Ett 1000 MW koleldat kraftverk tar upp ca 1-4 km², att då jämföra med ett solcellspark med samma energiproduktion som tar upp ca 20-50 km² eller en vindkraftspark som behöver 50-150 km², eller biomassa som behöver en yta på 4-6000 km². Detta är en effekt av både Oregelbundenheten och Energitätheten.

7. Vatten

Vatten förbrukning ökar kraftigt för de flesta alternativa energikällorna som kommer från biomassa detta gäller både för växtfasen och processen att omvandla till flytande drivmedel, i många delar av världen är vattenbristen redan akut och kommer att förvärras med klimatkaoset.

8. Bortom horisonten

När många räknar på framtida kostnader på alternativ energi så utgår många ifrån att oljepriset stiger och gör alternativen relativ sett billigare, detta stämmer ofta inte, speciellt när energi ingår som en del i kostnaden för alternativen. Högre oljepris leder till högre pris på andra energikällor som gas och kol, det leder också till högre priser på energigrödor då efterfrågan på dessa stiger och högre kostnader för insatsvaror.

9. Energy Return on Energy Invested

Det är inte energi i sig vi behöver utan nettoenergi, det är energin som blir kvar av den producerade energin när vi har dragit bort den del som har gått åt för själva produktionen. Till skillnad från verkningsgraden i själva omvandlingen av en energiform till en annan som alltid är mindre än 100%, så kan ERoEI vara mycket stor som 100:1 som oljeindustrin hade på 1860-talet eller väldigt liten som 0,8:1 då man stoppar in mer energi än man får ut, detta gäller för etanol från vete och majs.

Nettoenergin har varierat mycket över tiden men fram till tidigt 1800-tal var den rätt låg då solenergi stod för huvuddelen, i huvudsak bestod den av överskott från jordbruk, och då var bara 10-15% av befolkningen INTE involverad i energiproduktionen. I dag så är bara ca 2 % av befolkningen sysselsatt i jordbruket. En studie har kommit fram till att ett industrialiserat samhälle klarar sig inte under ett ERoEI under 5:1 och ha ett ekonomisk och socialt specialisering som vi har i dag. Biomassa ligger inte långt över 1:1 medan vind ligger runt 20:1 men där ligger problemet med oregelbundenheten och placering.

Det är inte tillräckligt att ha ett högt ERoEI men det är ett bra hjälpmedel. Det är inte många som förstår begreppet och inte många som använder det heller, men myndigheter och företag borde använda det mer. Det är viktigt att vi kommer bort från den vanliga ekonomiska modellerna som återbetalningtid, speciellt med högre energipriser, minskande fossila tillgångar och ökande klimatkaos.

Hur kommer samhället att utvecklas?

Alternativ energi kommer att vara en livsviktig faktor i framtiden med otaliga utmaningar i frågor som utveckling, uppskalning och integration. Med Peak oil, och snart Peak naturgas  så måste alternativen bli ryggraden i ett framtida energisystem. Och framtidens system kommer inte att vara en kopia av dagens system, i dag är energisystemen centraliserade  och storskaliga, men i framtiden kommer de att bli mer lokala lösningar och att styra energiefterfrågan kommer att bli viktig.

The Oil Drum | Nine Challenges of Alternative Energy.

SvD har i dag en krönika om elbilen.

__________________

Antal lästa gånger: [CPD_READS_THIS]