energiressurs

Energiressurser kan hentes ut også på øde steder. Her omdannes sol- og vindenergi til elektrisk strøm av Professor Torben Christensen og forskningsassistent Norbert Pirk. Strømmen driver måleutstyr i Adventsdalen på Svalbard. 
av . CC BY 2.0

Energiressurs, materiale eller naturfenomen som kan omdannes til (for menneskene) nyttige energiformer, som varme, elektrisitet og mekanisk energi. Kalles også for primær energikilde.

Faktaboks

Også kjent som
energiressurser, energikilder

Før energiressurser kan tas i bruk for menneskelige formål må den normalt omdannes til former for energivarer som kan transporteres og omsettes. Fossile energiressurser kan i noen grad brukes direkte, men det aller meste omdannes til kommersielle produkter som ulike petroleumsprodukter og koks. Når det gjelder fornybar energi, blir trevirke ofte brukt i den form den finnes i naturen (ved). Men også her blir det mer og mer vanlig å omforme trevirke til lettere håndterbare produkter som trekull, pellets og briketter. Vannfallsenergi og vindenergi ble før i tiden utnyttet direkte, men skal den utnyttes og distribueres i stor skala, må den konverteres til et omsettelig produkt som for eksempel elektrisk energi.

Energien i ressursene måles i den standardiserte energienheten joule. Ved kjøp og salg av energivarer er det også vanlig å benytte egne handelsenheter, for eksempel tonn olje og kilowattime elektrisk energi (se energienheter). I internasjonal energistatistikk brukes ofte energienheten million tonn oljeekvivalent (Mtoe). Dette skyldes oljens store betydning for verdensøkonomien og at det ofte kan være hensiktsmessig å representere hva et gitt energiforbruk vil innebære i oljeforbruk.

Energiressursene karakteriseres av hvor kostbare de er å utvinne og hvor egnet de er til ulike formål. Hvor mye energi som kan utvinnes per vekt- eller volumenhet er viktig. Generelt gjelder at energiressurser med høy konsentrasjon av energi, både er billigst å utvinne og enklest å ta i bruk. For eksempel har fossile brennstoffer vært rimelig å utvinne og en gjennomgående høyere energitetthet enn for eksempel trevirke og torv, og disse brennstoffene dominerer derfor energimarkedet i dag. Mange fornybare energikilder har en spesielt lav energitetthet og er derfor vanskelig å utnytte. Det gjelder for eksempel solenergi og vindenergi som krever at forholdsvis store arealer må beslaglegges hvis denne energien skal innvinnes. Vannfallsenergien er i utgangspunktet svært spredt (som nedbør), men naturen selv konsentrerer energien ved å samle vannet fra nedbøren i sjøer og vassdrag.

I perioden 1990 til 2017 økte verdens forbruk av primærenergi med i gjennomsnitt cirka 1,8 prosent per år til 575 exajoule (EJ) i 2017. 81 prosent av dette forbruket har fossil (dvs. råolje, kull og naturgass) opprinnelse. Siden oljekrisen i 1973 har denne andelen gått ned fra cirka 87 prosent.

Fornybarhet

Energi og tilgangen på energiressurser har de siste årene fått økt offentlig oppmerksomhet. Det skyldes både at energiforbruket i stor grad er basert på uttak av lagerressurser av begrenset varighet, og at bruken av dem utløser store miljøproblemer (se klimadebatten). Et viktig kriterium for energiressurser er derfor om den er fornybar eller ikke-fornybar (se lagerressurser).

De fleste fornybare energiressurser har sin opprinnelse fra solenergien. I sin enkleste form opptrer solenergien i form av direkte solstråling som enten nyttes til varmeformål eller ved omforming til elektrisk energi. Fotosyntesen drives av solenergien og sørger for at tilfanget av bioenergi fornyes. Her regnes også trevirke som fornybart, selv om fornyelsen kan ta opp til en menneskealder. Solenergien ligger også til grunn for vindenergi, som er luftmasser satt i bevegelse fra Solas oppvarming, og vannfallsenergi, som oppstår som følge av jordens hydrologiske kretsløp (se hydrologi), som også drives av soloppvarmingen.

Av fornybare energiressurser som ikke har sin opprinnelse fra solenergi nevnes geotermisk energi og tidevannsenergi (se tidevannskraftverk). Geotermisk energi er en varmestrøm fra jordens indre og således å betrakte som en lagerressurs, men i menneskelig tidsskala er denne strømmen å anse som evigvarende og derfor kan regnes som fornybar. Det samme gjelder for tidevannsenergi, som oppstår av at månens gravitasjon skaper varierende nivåforskjeller i havoverflaten som følge av at jordrotasjonen og månens rotasjon rundt jorden er i ufase (ubunden rotasjon). Denne svekkes også på lang sikt, men i denne sammenheng er svekkelsen ubetydelig.

Mange av de viktigste ikke-fornybare energiressursene har også sin opprinnelse fra solenergien. Fossile brensler er en form for lagret solenergi ved at de stammer fra biologisk materiale som er dannet gjennom fotosyntesen. Det gjelder kull, råolje, naturgass og torv. Torv klassifiseres av de fleste FN-organer som fossilt brensel. Siden det skjer en langsom fornyelse av torvmyrene (de vokser med 0,5-1 mm per år) har land med stor torv-industri likevel valgt å klassifisere torv som "langsomt fornybar". Av andre ikke-fornybare energiressurser nevnes kjerneenergi, som fremkalles ved spalting av atomer i en prosess som utvikler varme, se fisjon. Denne energiressursen begrenses av forekomsten av det fissile grunnstoffet uran, men det fertile grunnstoffet thorium kan også brukes selv om dagens utnyttelse av dette grunnstoffet til energiformål er svært lite. Ubrukt vil disse radioaktive grunnstoffene over tid langsomt brytes ned av seg selv (se desintegrasjon), men her er tidsskalaen milliarder av år.

Verdens energiressurser

Bioenergi

Trevirke og annen biomasse er den eldste energiformen som menneskeheten har tatt i bruk. I mange utviklingsland er ved fremdeles viktig og denne ressursen, brukt i husholdning til koking og andre varmeformål, blir for en stor del hentet inn direkte, uten å gå veien gjennom et kommersielt marked. I en del industriland er det et økende kommersielt forbruk av bioenergi, hvor den utnyttes til varmeforsyning og i noen grad til elektrisitetsproduksjon. I et globalt perspektiv står bioenergi for cirka 10 prosent av det samlede energiforbruket.

De siste 10 årene har det skjedd en sterk vekst i produksjon av biodrivstoff (bioetanol og biodiesel), men denne veksten har nå flatet ut. I 2012 ble det globalt produsert biodrivstoff tilsvarende 2,5 EJ (60 Mtoe). Markedet domineres av to store produsenter, USA (45 prosent) og Brasil (22 prosent). Produksjon av biodrivstoff er omstridt fordi mye energi går tapt under produksjonsprosessen, som derfor av mange ikke blir ansett som bærekraftig.

Kull

Disse togene frakter kull fra North Antelope Rochelle Mine i Wyoming, USAs største kullmine.
av . CC BY SA 2.0

Kull finnes over store deler av verden, men er ulikt fordelt. USA er den største kullnasjonen og her finnes 27,6 prosent av verdens påviste kullreserver. Andre store kullnasjoner er Russland (18,2 prosent), Kina (13,3 prosent) og Australia (8,9 prosent). Det årlige forbruket av kull på verdensbasis ligger på cirka 8 milliarder tonn som i 2016 tilsvarte et energiforbruk på 157 EJ. Med dagens forbruk vil de påviste reservene vare i omtrent 114 år. Kina har det største kullforbruket i verden. I 2016 var forbruket av kull 80,5 EJ mot USAs 14,3 EJ.

Bruk av kull anses som et betydelig miljøproblem. I forbrenningsprosessen dannes en rekke forurensende stoffer som svoveldioksid (SO2), nitrogenoksider (NOx) og karbondioksid (CO2). Disse bidrar til bl.a. drivhuseffekt og sur nedbør.

Olje

Råolje er den viktigste energiressursen i verden, med et årlig uttak på rundt 35 milliarder fat. Påviste reserver vil vare i 49 år med denne oljeutvinningen. I 2016 var forbruket av råolje 184 EJ som utgjorde 32 prosent av verdens energiforbruk.

Resterende oljeressurser er ulikt fordelt i verden og i mindre grad tilgjengelig hos de store forbrukernasjonene, noe som fører til omfattende internasjonal handel av oljeprodukter. Eksportlandene domineres av landene i Midtøsten og Nord-Afrika som til sammen står for 41 prosent av verdens samlede oljeeksport, mens Europa og Nord-Amerika er store importører med til sammen 43 prosent av markedet (2012). Av de påviste oljereserver i verden finnes 48,4 prosent i Midtøsten, mens bare cirka 1 prosent i Europa (eksklusive Russland).

Olje bundet i oljesand og oljeskifer forekommer i store mengder som godt kan tenkes å overgå det som finnes i mer konvensjonelle oljekilder. Omkostningene ved fremstilling av olje fra sand og skifer har vært forholdsvis høye, og det har derfor ikke vært vanlig å ta med slik olje i oppgaver over kjente eller anslåtte oljereserver.

Naturgass

Naturgass var lenge ansett som en lite omsettbar vare. Ved atmosfæretrykk krever gass cirka 1000 ganger mer volum enn eksempelvis tilsvarende mengde olje. For å lagre og transportere gass har en derfor vært avhengig av mer kompliserte innretninger enn det som kreves for behandling av olje. Dette har ført til at mye gass har blitt reinjisert eller brent av i forbindelse med uttak av råolje. Utbygging av gassrørledninger og terminaler for håndtering av LNG har i den senere tid åpnet nye muligheter for eksport av gass over store avstander, og gjort at naturgass nå har fått en økende betydning i verdens energihandel.

Årlig uttak av naturgass er rundt 3,5 terakubikkmeter (3,5·1012 m3) som i 2016 tilsvarte et energiforbruk på 127 EJ. Kjente reserver vil vare i 53 år med dette forbruket. I praksis kan "gassalderen" vare lenger da det de siste årene har vært en sterk økning av påviste reserver. Fra 1992 til 2016 økte de påviste gassreservene fra 117 terakubikkmeter til 187 terakubikkmeter.

Handel med naturgass skjer for det meste gjennom gassrørledninger. I 2012 ble 705 gigakubikkmeter (705·109 m3) gass eksportert gjennom rørledninger, hvorav 53 prosent gikk til Europa. Største eksportør var Russland med 186 gigakubikkmeter mot Norges 107 gigakubikkmeter. Omsetningen av LNG var 330 gigakubikkmeter med Japan som det største importlandet (36 prosent).

Kjerneenergi

Kjerneenergi er energi som frigjøres ved fisjon av et fissilt stoff som for eksempel uran. Uran er svært utbredt over hele Jorden, men forekommer vanligvis bare i små konsentrasjoner som ikke er kommersielt nyttbart. I en kjernereaktor har uranbrenselet en svært høy energitetthet. Hver kg uran som er anriket til 3 prosent innhold av 235 U og utnyttet til elektrisitetsproduksjon gir cirka 170 000 kWh, noe avhengig av gjenvinning av brukt brensel og virkningsgrad i omformingen til elektrisk energi. Det er 50 000–60 000 ganger mer enn om 1 kg kull skulle vært brukt til samme formål.

Forekomster som kan utvinnes til en kostnad under 119 $/kg uran er estimert til 5,5 millioner tonn. Utover det er det antatt at ytterligere 35 millioner tonn kan utvinnes til en høyere kostnad. Australia har den høyeste andelen av de påviste reservene (31 prosent). I tillegg er det antatt at havvann inneholder hele 4,6 milliarder tonn uran. Det er teknisk mulig å utvinne uran fra havet, men denne teknologien er foreløpig ikke kommersialisert. Årlig tas det ut cirka 65 000 tonn uran til kraftproduksjon.

På verdensbasis er 454 kjernereaktorer i operativ drift med en samlet kapasitet på 395 GW. Årsproduksjonen i 2017 var på 2,5 PWh, hvilket utgjør cirka 10,5 prosent av den samlede elektrisitetsproduksjon i verden. Bruk av kjernekraft er omstridt. Noen land har vedtatt å avvikle kjernekraften, men i 2018 var totalt 57 nye reaktorer med en samlet kapasitet på 62 GW under oppføring. Størst produksjon av kjernekraft har USA (800 TWh), mens størst andel kjernekraft har Frankrike (75 prosent).

Kjernekraftverk i normal drift gir svært små utslipp av forurensninger, bortsett fra at temperaturøkningen i vannet som brukes til kjøling kan være et problem om sommeren når kjølevannet hentes fra elver. Miljøproblemene er knyttet til håndteringen av de materialene som dannes under fisjonsprosessen. Disse er radioaktive og må skjermes fra omgivelsene. Noen av disse stoffene (transuranene) krever meget lang lagring under sikre forhold. Imidlertid vil disse transuranene også kunne brukes som brensel i fremtidige reaktorer.

Torv

Torv som ressurs måles i areal og vekt, og av en global mengde på mer enn 600 milliarder tonn regnes cirka 30 milliarder å kunne utnyttes. Nyttbare reserver kan dermed anslås til cirka 500 EJ. Registrert årlig produksjon og forbruk av torv er bare henholdsvis 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 prosent 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.

Vannfallsenergi

Vannfallsenergi representerer globalt sett det langt største tilskudd av fornybar, kommersiell energi og står for 16 prosent av verdens produksjon av elektrisk energi (2012). Størst produksjon av vannkraft har Kina, Brasil, Canada, USA, Russland og Norge.

Omkring en tredjedel av verdens registrerte vannkraftressurser er utbygd. En del av de økonomisk nyttbare ressurser kan bli vernet på grunn av miljøhensyn. Til gjengjeld er vannkraftpotensialet dårlig undersøkt i en del utviklingsland.

Vindenergi

Vindparken Stamåsen i Sverige.
av . CC BY NC ND 2.0

Vindenergi blir i stadig større grad utnyttet til produksjon av elektrisk energi. Totalt installert ytelse i verdens vindkraftverk var 600 GW i 2018. Gjennom de siste 10 år har årlig produksjon i gjennomsnitt vokst med 22 prosent til 958 TWh i 2016, hvilket utgjorde 3,8 prosent av verdens samlede elektrisitetsproduksjon. Europa (særlig Tyskland, Spania og Danmark) var lenge ledende i utbyggingen av vindkraft, men markedet domineres nå av Asia med Kina som det største vindkraftlandet med en produksjon på 237 TWh i 2016.

Også i Norge satses det på vindkraft. Norge er med sin lange kystlinje rik på utnyttbare vindressurser, og det forventes at vindkraft vil få økt betydning i årene fremover. Det norske kraftsystemet, som er dominert av regulerbar vannkraft, kan lett la seg kombinere med en betydelig økning av en vindkraftproduksjon som ikke er regulerbar. Vindkraft har imidletid ikke vært konkurransedyktig. Utbyggingen av vindkraft i Norge har derfor vært avhengig av offentlig støtte gjennom ordningen med elsertifikater.

Solenergi

Dunaskaya solkraftpark nær Odessa i Ukraina.
av . CC BY SA 2.0

Sola utgjør en svært stor energikilde og den energistrømmen som treffer jorda tilsvarer cirka 15 000 ganger verdens samlede energiforbruk. Likevel utgjør solenergi en svært liten andel av verdens energiproduksjon i dag. Dette skyldes høye kostnader med å ta den i bruk.

De siste årene har det skjedd en sterk vekst i bruk av solenergi til generering av elektrisk energi. Veksten har skjedd parallelt med en kraftig reduksjon i kostnadene ved å ta denne ressursen i bruk. Samlet installert ytelse var 300 GW i 2018. Gjennom de siste 10 årene har gjennomsnittlig årlig økning i kapasiteten vært på over 40 prosent. Produksjonen i 2016 var 338 TWh hvorav Kina, som verdens største produsent av solkraft, bidro med 75 TWh.

Geotermisk energi

Ved dette kraftverket i Reykjanes hentes det ut geotermisk energi. 

av . CC BY 2.0

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 cirka 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 det ut cirka 47 TWh per år (1999) som hovedsakelig går til oppvarming.

Der forholdene er gunstige brukes geotermisk energi også til produksjon av elektrisk energi. Globalt er det installert 11,4 GW (2012) varmekraft basert på denne energiressursen. USA har den største kapasiteten (cirka 30 prosent).

Geotermiske kraftverk opererer med en mye høyere brukstid enn andre fornybare energikilder som solkraft og vindkraft. Kraftverkene kan kjøres kontinuerlig og er ikke avhengig av tilfeldige eller regelmessige endringer i naturen.

Tidevannsenergi

Tidevannsenergi er en energiform der 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 tidevannskraft på verdensbasis er anslått til å være 450 TWh, i Norge omkring 2 TWh (Statkraft).

Saltkraft

Saltkraft er en ny form for fornybar energi som kan bli kommersielt tilgjengelig om noen år. Det globale potensialet er beregnet til 1600-1700 TWh årlig (Statkraft). Dette tilsvarer 50 prosent av den samlede kraftproduksjonen i EU (2009). 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.

Omgivelsesenergi – Varmepumper

Varmen som finnes i omgivelsene har lav temperatur og er i utgangspunktet ikke å anse som en nyttbar energiressurs. Med varmepumper kan denne energikilden likevel oppgraderes til et temperaturnivå som gjør den anvendelig til en rekke varmeformål. Varmekilden kan være uteluft, jord, sjø, o.l., men også spillvarme som slippes ut fra industrielle prosesser. Avhengig av temperaturløftet kan avgitt varmeenergi være flere ganger energien som brukes til å drive varmepumpen.

Ressursen er i praksis ubegrenset, og rent teknisk er det mulig å dekke mesteparten av et et lands behov for oppvarming (og kjøling) fra denne energiressursen, men anvendelsen begrenses av økonomiske og hensiktsmessige forhold.

Nøkkeltall – lagerressurser

Påviste reserver av de viktigste ikke-fornybare energiressursene per 2016:

Energivare Reserve1) R/P2) Energitetthet
Brun-/Kull 948 gigatonn 115 år 10-27 MJ/kg
Olje 230 gigatonn 49 år 41-47 MJ/kg
Naturgass 186·1012 m3 53 år 35-41 MJ/m3
Sum fossil ≈30 000 exajoule ≈70 år
Uran 6 megatonn 102 år 20 TJ/kg 3)

1) Påvist økonomisk utnyttbar reserve

2) R/p Forholdet mellom påvist reserve og dagens produksjon (uttak)

3) Frigjort varme ved spalting av ren U235 (teoretisk)

Kilder: BP Statistical Review of World Energy, 2013, Key Word Energy Statistics 2013, IEA og World Nuclear Association

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne lenker

Kommentarer (3)

skrev Luke Anderson

Hvordan utnyttes energien i olje? eller hvor kommer energien fra? - Lukie

svarte Knut Hofstad

Hei Luke! Til ditt spørsmål kan vi kort si at energien i oljen frigis under forbrenning. For hver liter olje som brennes opp produseres cirka 10 kWh varmeenergi. Energien kommer opprinnelig fra sola. Hvordan oljen ble dannet er beskrevet i artikkelen om fossilt brensel.

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg