energiressurs

energiressurs, materiale eller naturfenomen som kan omvandles til (for menneskene) nyttige energiformer, som varme, elektrisitet og mekanisk energi. De aller fleste energiresurser kan betraktes som en form for solenergi. Den enkleste formen er direkte solstråling som enten kan nyttes direkte eller ved omforming til elektrisk energi. Torv og kull er opprinnelig vegetabilsk materiale som er basert på varme fra solen; olje og gass er opprinnelig biologisk materiale, kalt fossilt brensel, som er dannet gjennom geologiske perioder; vindenergi er luftmasser satt i bevegelse av oppvarming fra solen; og vannfallsenergi skapes av vann fra skyer som formes ved fordampning fra hav og jord.

Geotermisk energi er varme fra jordens indre, særlig der den har relativt høy temperatur nær jordskorpen. Fisjonsenergi (kjerneenergi) fremkalles ved spalting av atomer i en prosess som utvikler varme.

Fornybarhet

Fornybare energikilder fornyes gjennom solinnstrålingen slik den er tilgjengelig over døgn og opp til noen år, for eksempel ved bruk av solpaneler, med tapping om kvelden og natten og fornying på dagtid. Vann fra magasiner kan tappes når forbruket er høyt og lagres i lavbelastnings-perioder. Ikke-fornybare energiressurser (lagerressurser) tas fra lagre som ikke blir fornyet i overskuelig fremtid, som kull, olje og gass. Trevirke regnes som en fornybar ressurs selv om fornyelsen tar opp til en menneskealder.

Produksjon og utnyttelse

Energien i ressursene måles i den standardiserte enheten joule som uttrykker den varmeenergi som avgis til biosfæren ved forbrenning. I de fornybare ressursene er energien i mer eller mindre konsentrert form, med solenergi og vannfallsenergi som den henholdsvis minst og mest konsentrerte. Energiressurser som finnes lagret på eller i jorden, karakteriseres også ved sin grad av energi-konsentrasjon, her med trevirke og torv som de minst konsentrerte, og fossilt brennstoff (som olje) som den mest konsentrerte. Energiressursene karakteriseres også av deres geografiske fordeling, og ved utnyttelse synker kostnaden generelt sett jo mer ressursen er konsentrert og desto større utvinnings- og omformingsanlegg man kan bygge. Ved svært lite og spredt behov kan dette forholdet imidlertid være omvendt.

Ikke-kommersiell bruk innebærer at ressursen høstes direkte av sluttbruker, for eksempel trevirke fra egen skog eller fra omgivelsene, uten å gå veien om et marked. Kommersiell bruk av ressurser innebærer utvinning og omforming til prisbare produkter og omsetting gjennom et markedssystem, for eksempel trevirke som ved eller omformet til trekull, flis eller briketter, vannfallsenergi omformet til elektrisk energi, kull til koks, gass og råolje i form av ulike slag petroleumsprodukter osv.

Størrelsen på potensielt utnyttbare ressurser begrenses gjennom de økonomiske rammer som settes i energimarkedet, og de økonomisk sett mest gunstige ressursene nyttes først.

Fossile brensler

Målt som energiuttak av ulike energiresurser ligger forbruket av kull på ca. 2600 Mt per år (2003). I forhold til påviste utnyttbare ressurser tilsvarer dette 192 års forbruk. Tilsvarende er årlig forbruk av olje 3600 Mt per år og naturgass 2300 Mt per år (2003). I forhold til de påviste utnyttbare ressursene tilsvarer det årlige uttaket henholdsvis 41 og 67 års forbruk. Andre typer fossile brensler er oljeskifer og oljesand. Egenskapene ved de enkelte energiressursene er bestemmende for hvordan og i hvilken grad de blir brukt.

Kull brukes i hovedsak i det land det utvinnes. Bare Australia eksporterer forholdsvis mye av sin kullproduksjon.

Olje transporteres atskillig mer mellom landene. Midtøsten og Nord-Afrika er store eksportører, mens Europa, Asia og Nord-Amerika er store importører. Per 2003 står Saudi-Arabia, Russland og USA til sammen for 33 % av verdens totale oljeproduksjon. Saudi-Arabia, Russland, Norge og Iran er de største eksportlandene, og USA, Japan, Korea og Tyskland er de største importlandene.

Naturgass får økende betydning etter hvert som gassledninger for stortransport av gass legges til de store forbrukslandene. Største eksportør er Russland fulgt av Canada, Algerie, Norge, Nederland, Turkmenistan og Indonesia (2002). En del gass reinjiseres eller brennes av i forbindelse med uttak av olje, og noe gass brukes i forbindelse med produksjon, transport og prosessering av olje- og gassprodukter. Størst import av naturgass har USA, Tyskland, Japan, Italia, Ukraina og Frankrike (2002). Se for øvrig Norge (energi).

Produksjon av elektrisk energi basert på fossile brensler, dvs. kull, gass og olje, utgjør til sammen ca. 65 % av verdens totale produksjon av elektrisitet (2001).

Vannfallsenergi

Vannfallsenergi representerer globalt sett det langt største tilskudd av fornybar, kommersiell energi og står for 17 % (2001) av verdens produksjon av elektrisk energi. Størst produksjon av vannkraft har Canada, Kina og Brasil.

Omkring en tredjedel av verdens registrerte vannkraftressurser er utbygd. En del av de økonomisk nyttbare ressurser vil nok bli vernet på grunn av miljøhensyn. Til gjengjeld er vannkraftpotensialet dårlig undersøkt i en del utviklingsland. Utbygd ville imidlertid verdens kjente økonomiske vannkraftpotensial i løpet av bare ca. 25 år produsere like mye elektrisk energi som det alle kjente olje- og naturgassresursser ville gi om de ble tappet ut og brukt for dette formål.

Kjernekraft

Kjernekraft eller kjerneenergi er energien som frigjøres ved fisjon av uran, som utvinnes i mange land. Samlet produksjon av naturlig uran var 35 837 tonn, og samlet produksjon i kjernekraftverk var ca. 2700 TWh i 2003. Hver kg uran anriket til 3 % innhold av U₂₃₅ utnyttet til elektrisitetsproduksjon gir ca. 170 000 kWh, noe avhengig av gjenvinning av brukt brensel og virkningsgrad i omformingen til elektrisk energi, dvs. 50 000–60 000 ganger mer enn om 1 kg kull skulle vært brukt til produksjon av elektrisk energi. Uran finnes i mange land og i mengder som ikke representerer begrensninger på utnyttelsen av kjernekraft. Globalt er ca. 360 000 MW (elektrisk) kapasitet installert i kjernekraftverk – det representerer vel 12 % av samlet global kraftverksytelse og vel 16 % av samlet elektrisitetsproduksjon (2003).

Vindenergi

Vindenergi blir i stadig større grad utnyttet til elektrisitetsproduksjon. Globalt var det i 1995 bygd vindkraftverk med samlet installert effekt på ca. 3500 MW. Allerede i slutten av 2000 var totalt installert effekt på verdensbasis økt til 17 500 MW og det var installert vindmøller i over femti land over hele verden. Danmark er et land som har lang erfaring i utnyttelse av vindkraft. Utviklingen av vindkraftaggregater til hjemmemarkedet innebærer at dansk industri også i stor grad har oppnådd å eksportere vindkraftanlegg til mange land. Det danske selskapet Vestas er verdens største leverandør av vindmøller og den danske vindkraftindustrien er en av de største danske eksportnæringer.

Også i Norge satses det på vindkraft. Norge er med sin lange kystlinje rik på utnyttbare vindresurser, og det forventes at vindkraft vil få økende betydning i tiden fremover. Det norske kraftsystemet som er dominert av vannkraft, kan lett la seg kombinere med en betydelig økning av utnyttelsen av norsk vindkraft. Men utbygging av vindkraft er med dagens strømpriser ikke bedriftsøkonomisk lønnsomt. Utbyggingstakten er derfor sterkt avhengig av offentlig støtte. Med den støtteordning som ble etablert håpet Enova SF i løpet av 2010 å kunne bidra til at den totale produksjonen av vindkraft i Norge skulle komme opp i 3 TWh. Dette viste seg å være litt vel ambisiøst, men ny satsing bl.a. på havvindmøller vil kunne gi en vesentlig økning av vindkraften i løpet av få år.

Geotermisk energi

Geotermisk energi utvinnes ved å tappe varme fra jordens indre. Det er økonomisk interessant der jordskorpen er tynn, dvs. der temperaturen øker sterkt med dybden. I den norske berggrunnen øker temperaturen bare med ca. 30 °C per km dybde, som gjør det mindre interessant å utnytte denne varmekilden. Geotermisk energi utnyttes allerede i mer enn 60 land og undersøkelser pågår i flere. Globalt tas (1999) ut ca. 47 TWh per år som går til oppvarming. I tillegg produseres ca. 52 TWh elektrisk energi basert på jordvarme. Det første kommunale fjernvarmesystem basert på varmtvann fra jorden ble bygd på Island i 1930.

SALTKRAFT

Saltkraft er en ny form for fornybar energi som kan forventes bli kommersielt tilgjengelig om noen år. Det globale potensialet er beregnet til 1600-1700 TWh årlig (Statkraft). Dette tilsvarer i dag (2009) 50 prosent av den samlede kraftproduksjonen i EU. Saltkraftverk kan i prinsippet bygges alle steder hvor ferskvann renner ut i havet. Det avgir verken støy eller forurensende utslipp og kan for eksempel integreres i eksisterende industrianlegg.

SOLENERGI

Den solenergien som i løpet av et år treffer jorda tilsvarer ca. 15 000 ganger verdens samlede årlige energiforbruk. Likevel utgjør solenergi en svært liten andel av verdens energiproduksjon i dag. Med de senere års fokus på miljø og klima kan det forventes at solenergi etter hvert tas i bruk i større omfang. De land som i dag har en nevneverdig produksjon av solenergi er USA og Spania. Se solkraftverk.

TIDEVANNSENERGI

Tidevannsenergi er en energiform der den energien genereres av bevegelsen i vannstrømmen mellom høyvann og lavvann eller av nivåforskjellen mellom flo og fjære. Selv om tidevannskraft har vært utnyttet av menneskene i hundrevis av år har aldri energiproduksjon på basis av tidevann slått helt igjennom. Potensialet for tidevannsskraft på verdensbasis er anslått å være 450 TWh, i Norge omkring 2 TWh (Statkraft). Se tidevannskraftverk.

Varmepumper

Varmepumper drives av høyverdig energi, eksempelvis ved bruk av elektromotor eller forbrenningsmotor, som gir mulighet til å hente varme fra et lavere til et høyere temperaturnivå. I oppvarmingssystemer basert på varmepumper tas lavtemperatur varme fra omgivelsene og avgis ved en høyere temperatur. Varmekilden kan være uteluft, jord, sjø, industriell spillvarme o.l. Avhengig av temperaturfallet kan avgitt varme være flere ganger varmemengden i den energien som brukes til å drive varmepumpen.

Varmepumper er tatt i bruk både for oppvarming og kjøling i bygninger og i industrien. I de senere år har varmepumper dessuten i sterkt økende grad blitt tatt i bruk i private hjem også i Norge. En betydelig andel av nye boliger som bygges i dag, bygges med varmepumper og vannbåren varme. I følge beregninger Energidata AS gjennomførte i 1990 er det samfunnsøkonomiske potensialet for varmepumper i Norge beregnet til 25 TWh/år, og det tilsvarende privatøkonomiske potensialet 10 TWh/år.

Trevirke og biomasse

Trevirke og biomasse blir i utviklingsland for en stor del hentet for direkte bruk av forbrukerne og inngår lite i den kommersielle energiforsyning. I en del industriland går slike ressurser i økende grad inn i energisystemet, der de utnyttes til varmeforsyning og elektrisitetsproduksjon. Globalt sett blir ca. 5 % av trevirket omformet til trekull (1999), som stort sett går til husholdninger for koking. Bruk av bioenergi er økende, og det produseres briketter og pellets for omsetning i det kommersielle markedet. Bioenergi regnes som fornybar energi, og denne energikilden er CO₂-nøytral siden dette utslippet av CO₂ er en del av kretsløpet. Se energiskog og energivekster.

Torv

Torv som ressurs måles i areal og vekt, og av en global mengde på mer enn 600 milliarder tonn regnes ca. 30 milliarder å kunne utnyttes. Registrert årlig produksjon og forbruk av torv er bare hhv. 21 og 17 millioner tonn (1999). Sannsynligvis tas en del torv ut direkte av forbruker som ikke-kommersiell energi. De langt største forekomstene er i Canada. De største brukerlandene er Finland, Russland, Irland, Hviterussland og Sverige. Torv brukt i industriell skala begynte rundt 1920. Egenskapene ved torv for utnyttelse til energiformål varierer sterkt. Karboninnholdet er 50–60 % av tørrstoffet. Fuktigheten i torv, fibersubstansen og innholdet av røtter, trestumper og stein skaper problemer i industriell bruk. Til bruk som brensel for industriformål faller torv kostnadsmessig ugunstig ut sammenlignet med for eksempel olje.

Økonomiske betraktninger

Økonomien i energiproduksjon er i stor grad avhengig av hvor mye energi som kan utvinnes per vekt- eller volumenhet. En taler om konsentrasjonsgrad av energi som uttrykkes i joule per vekt- eller volumenhet.

Kommersiell utnyttelse avhenger av hvor konsentrerte forekomstene er og hvor lett stoffet kan transporteres og distribueres til forbrukerne. Olje og kull er klart de enkleste å ha med å gjøre i så måte og innvirker på handelen mellom landene.

Gass ved atmosfæretrykk krever ca. 1000 ganger mer plass enn eksempelvis olje, og det medfører mer kompliserte innretninger for lagring og transport som må foregå under trykk.

Forekomstene av trevirke er mer spredt enn f.eks. kull og olje. Av de fornybare resursene faller vannfallsenergien gunstig der en kan utnytte konsentrerte og store fall med relativt stor vannføring. Både vind og bølger kommer fra tid til annen opp i voldsomme styrker som kraftverksstrukturene må motstå. Det øker kostnaden ved slike anlegg og fører lett til at de ikke blir økonomisk konkurransedyktige. Ekstreme forhold i vassdragene er mer avdempet, men også vannkraftverk må tåle flommer som kan påregnes å forekomme med hyppighet på en gang per 100 og til og med per 1000 år. Fisjonsenergien fra uran er så konsentrert og teknisk komplisert at den derfor byr på spesielle utfordringer.

Påvirkninger på miljø og helse

Oppmerksomheten om miljøskader ved energiforsyning ble tidlig vekket, ikke minst i Norge med motstand mot bl.a. vannkraftutbygging og fokusering på problemene med lokale utslipp og langtransport av sur nedbør. Etter hvert er miljøpåvirkningen av energiforsyningen blitt et viktig tema i alle land. En rekke faktorer knyttet til miljø og helse betraktes ved utnyttelse av ulike energikilder og omformingsprosesser. Noen er av lokal art, andre av nasjonal og atter andre av global art. Tiltak til beste for fellesskapet må oppnås gjennom landenes regjeringer og avtaler mellom landene. Internasjonalt samarbeid utvikles for å håndtere forurensninger og risikoer som ikke er begrenset av nasjonale grenser. Eksempler på dette er avtaler om begrensning av utslipp av CO₂ og SO₂ og om sikkerhet ved utnyttelse av kjerneenergi.

Uttak av kull, olje og gass har til dels stor påvirkning på miljøet, som direkte inngrep eller i form av utslipp. Der gass forekommer sammen med olje, kan gassen helt eller delvis bli avbrent og påvirke atmosfæren og gi forurensninger.

Transport av kull, olje og gass har miljømessige konsekvenser, både ved anlegg av rørledninger, kaianlegg, skipsutstyr og lager og ved havarier og lekkasjer. Kraftledninger krever store arealer og oppfattes som betydelige inngrep, særlig i uberørt landskap og områder med tett bosetting. Totalt er energitapene ved kraftoverføring frem til alminnelige forbrukere ca. 10 % (regnet av innlevert energi).

Forbrenning av olje, kull og gass fører til utslipp av forurensende stoffer som dels finnes i brenselet, og som dels blir dannet i forbrenningsprosessen, som for eksempel karbondioksid (CO₂), nitrogenoksider (NO_x) og svoveldioksid (SO₂). Disse bidrar bl.a. til drivhuseffekt og sur nedbør.

Kjernekraft fører til miljøvirkninger under selve byggingen, men gir svært lite utslipp av forurensinger, bortsett fra oppvarming av kjølevann under drift. Bekymringen er knyttet til håndteringen av det materialet som uranet blir omformet til under fisjonsprosessen og lagringen av disse såkalte transurane stoffene, som gir radioaktiv utstråling. Noen av disse krever meget lang lagring under sikre forhold, og noen er i tillegg svært giftige (som plutonium). Gjennom internasjonale avtaler om økt sikkerhet kan kjernekraft bli mer akseptert som energikilde. Noen land har en vesentlig del av sin elektrisitetsforsyning basert på kjernekraft. Land med mer enn 25 % av elektrisitetsproduksjonen fra kjernekraft per 2001 er Frankrike (77 %), Sverige (45 %), Ukraina (44 %), Korea (40 %), Japan (31 %) og Tyskland (20 %). For hver TWh som produseres med kull, slippes det ut ca. 1 million tonn CO₂. Det betyr at verdensproduksjonen (2001) på ca. 2700 TWh kjernekraft reduserte utslippet av CO₂ med ca. 2700 mill. tonn sammenlignet med bruk av kull til kraftproduksjon.

Trevirke og biomasse defineres som fornybare energikilder ettersom CO₂ fra atmosfæren bindes ved gjenvekst. Slikt virke inneholder ikke svovel, men slipper ut CO₂ og NO_x som ved forbrenning av fossilt brensel. Avskoging og jorderosjon skyldes mer praktisering av svedjebruk og sterk beiting enn høsting av trevirke til brensel. Energiforsyning basert på gjenbruk av biomasse fra avfall kan ha positive miljøvirkninger.

Torv defineres ikke som fornybar ressurs av Verdens energiråd, og det er motstand mot å gjøre inngrep i myrer og myrlandskap. Brukt som brensel gir den utslipp av samme karakter som brunkull, men svovelinnholdet er meget lavt: 0,1–0,2 %.

I motsetning til annen kommersiell kraftproduksjon medfører ikke vannkraften under drift utslipp til atmosfæren eller avfall av noen art. Miljøulemper ved vannkraft er vesentlig knyttet til de inngrep som gjøres i vassdragene gjennom neddemming ved bygging av demninger, og endring i vannføringen nedstrøms. Virkningene oppfattes ofte, men ikke alltid som negative. Store anlegg med neddemming av landarealer får ofte stor oppmerksomhet. Mindre anlegg blir gjerne betraktet som mer miljøvennlige, men regnet som inngrep og påvirkning per produsert kWh kommer de ofte dårligere ut. Som fornybar energikilde og i et perspektiv over flere generasjoner er vannkraft interessant. Men den er ikke tilgjengelig overalt, og finnes ikke i tilstrekkelige mengder, globalt sett. Selv om det blir lagt stor og økende vekt på hensynet til naturmiljø og berørte lokale samfunn, er det fortsatt et stort potensial for utbygging. Ved ombygging kan i mange tilfeller ytelsen økes.

Det satses mye på utnyttelse av vind, havbølger (bølgekraftverk) og solinnstråling fordi de er fornybare energikilder, men utnyttet i like stor målestokk som mer brukte energikilder ville de også medføre store naturinngrep og ulemper. Kraftverk som utnytter tidevannsforskjell, er bygd noen få steder. Planer for utbygging møter også der motstand fra miljøvernhold.

Energiressurs

Energiinnhold i ulike energiressurser

¹⁾Torvmyrer vokser med 0,5–1 mm per år

Forekomster og forbruk

Kjente forekomster og årlig forbruk av de viktigste ikke-fornybare energiressursene per 2003

Kilder: BP 2004 Statistical Review of World Energy og World Nuclear Association