(uppdaterad 16:20)
Då jag för ett halvår sedan fick en förfrågan om jag kunde hålla ett föredrag om hur Peak Oil kommer att påverka framtidens biblioteksverksamhet vid ”The World Library and Information Congress: 76th IFLA General Conference and Assembly” i Göteborg var jag först tveksam till att tacka ja, men då jag tycker om utmaningar blev det till slut ett ja. Vi enades om att föredraget skulle få titeln ”Fossil depletion and Library economy”.
IFAL 2010 är en gigantisk konferens med 3500 deltagare från hela världen och under 7 dagar har man 159 olika sessioner. Mitt föredrag var Keynote föredrag i session 88, Preservation and Conservation. Faktum är att böcker skall lagras i tempererade rum och att man förbrukar energi för att skapa de bösta förutsättningarna för detta. I mitt föredrag diskuterade jag hur framtidens energiförsörjning kommer att se ut och att man inte kan lita på fossila bränslen för framförallt elproduktion.
Budskapet blev att man måste planera för energieffektiva lösningar och introducera förnybara lösningar där det är möjligt. Till min glädje var det 200 av deltagarna som tyckte att ämnet var intressant och självfallet är det viktigt att sprida kunskap om Peak Oil till helt nya grupper runt om i världen.
En av de övriga inbjudna talarna var Jeanne Drewes, en av cheferna för Libary of Congress i Washington, och då jag just läst i Dan Browns bok ”Den förlorade symbolen” om hur man flyr sina förföljare genom att åka på ett transportband för böcker kunde jag vid lunchen inte låta bli att diskutera detta. Det visade sig att Jeanne var chef för denna avdelning och nästa gång som jag kommer till Washington har jag en stående inbjudan att göra ett studiebesök. Tänk att det fanns en koppling mellan Peak Oil och Den förlorade symbolen”.
Aleklett's Energy Mix 
Magnus
August 16, 2010
Jag har två frågor som kanske passar in här:
1. Hur fördelas den globala oljekonsumtionen idag? Dvs hur stor del av den globala oljan går till transportsektorn, till elproduktion mm.
2. Det påstås att jordbruket konsumerar mycket olja. Till vad? Finns det någon del av detta som inte kan elektrifieras?
Magnus
August 16, 2010
Jag har en följdfråga (jag hoppas den passar här också).
3. Hur mycket energi har totalt lagrats i olja, dvs summan av den energi som hittills har utvunnits ur olja och den energi som uppskattas finnas i dagens oljereserver. Jag önskar bruttosiffror dvs inga avdrag för spill, energi för oljeutvinning etc.
Jag har en känsla av att oljan har vunnit på sina höga tillgänglighet samt sitt höga energiinnehåll per kg. Däremot känns det totala energiinnehållet i olja, enligt ovan, inte så imponerande men det vore trevligt att få en säkerställd kvantifiering av det.
Mikael Höök
August 19, 2010
Bäste Magnus,
1. Den globala oljekonsumptionen är fördelad så att ungefär 60% går till transportsektorn, 10% till industrin (dvs el/värmeproduktion), 17% som petrokemfeedstocks och resterande 13% till hushåll.
2. Jordbruket konsumerar mycket dieselolja för traktorer, samt för torkfläktar och andra maskiner. Vidare konsumeras även en hel del olja i form av ogräsmedel och andra agrokemikalier som alla görs av olja. Slutligen går det åt plast och mycket annat i förpackningar.
Traktorer kan inte elektrifieras på något praktiskt sett. Lika lite som elektricitet kan ersätta oljebaserade produkter i kemiindustrin.
3. Det finns inget annat energislag som bidragit med så mycket energi till samhället som olja. Den sammanlagda energimängden som producerats (iallafall kommersiellt) från olja är runt 160 Gtoe, och runt 200 Gtoe finns i de kvarvarande reserverna (inkluderat tjärsanden).
Magnus
August 20, 2010
Hej Mikael!
Jag vet inte om detta är rätt forum men jag vill ändå kommentera dina svar:
1. Det känns som det mesta kan ersättas av elektricitet. Det kanske var en dum ursprunglig fråga så jag omformulerar: Hur mycket av all oljekonsumtion går till förbränning idag? Det som inte går till förbränning kanske inte är ersättningsbart. Jag är ingen kemist så jag vet inte. Resten borde kunna vara ersättningsbar.
2. Jag är inte övertygad om traktorerna. Det som kännetecknar elmotorer är att de är urstarka. Resten hör väl ihop med 1. ovan. Vilka delar av jordbruket använder oljan för icke förbränning (du kanske redan har svarat men en procentsiffra vore intressant, dvs del av denna olja som inte förbränns utav total energikonsumtion i jordbruket)?
3. Jag gjorde en snabbkalkyl. 360 Gtoe borde motsvara ca 5*10^18 Wh (du får gärna kolla, det var som sagt en snabbkalkyl). Jag har sett siffror på den sk “solkonstanten”, dvs den energi som solen avger till jorden per år och som är “processbar” (vad nu det är), på 10^21 Wh. Därför känns det totala energiinnehållet i olja mindre imponerande, det som imponerar är naturligtvis den historiskt sett god tillgängligheten av olja samt det höga energiinnehållet per kg olja. Dessa bägge faktorer har verkligen “kickstartat” våra ekonomier. Men i fortsättningen?
Den kritik som görs mot en “elektrifiering” av energin rör framförallt kostnaderna för eltransmission samt kostnaderna för lagring av elenergi. Men här sker nu en mycket snabb teknikutveckling så man måste nog vara mycket försiktig i sina uttalanden. T ex ABB säger att man nu kan transmittera el över långa avstånd till små energiförluster. När det gäller litiumbatterier, som anses vara “top of the art” idag när det gäller batterier, så ligger väl lagringskapaciteten nu på ca 0,15 MWh per ton batteri så det är en bit från oljan men fullt användningsbart.
Som sagt jag har egentligen en följdfråga: Hur stor del av dagens oljekonsumtion används för icke förbränning (gärna samma siffra för jordbruket)?
Generellt har jag mycket svårt för en energidebatt som inte handlar om kvantiteter. Allt handlar väl om politik till slut men hur ska man kunna föra en vettig debatt utan att ge de teoretiska gränserna? Det är obegripligt för mig.
Mikael Höök
August 20, 2010
Bäste Magnus,
1. Det går inte att ersätta flytande drivmedel med elektricitet i traktorer av den enkla anledningen att det skulle kräva enorma batterier alternativt sladdar. En åker med släpkontakter likt östeuropas trådbussar ser inte så praktiskt ut. Givetvis går det ju om man så vill, men det krävs ju mycket investeringar och tid att genomföra.
Likaså är diesel överlägset batterier. En liter diesel ligger på 46.2 MJ/kg. De bästa och mest futuristiska litiumjon-nanorörsbatterierna som finns på marknaden ligger på 2.54 MJ/kg. Matematiken är enkel. Elmotorer för traktorer med batterier fungerar inte i praktiken med alla former av befintliga tekniker. Det är ju inget som helst fel på elmotorerna som sådana i kraft eller annat, men det går inte att ha med tillräckligt mycket energi i traktorns tankar för att ha någon form av praktiskt nytta av dem i jordbrukssammanhang. Diesel är bara runt 20 ggr bättre energimässigt än de bästa litiumbatterierna…
98% av all energi som transportsektorn använder är just baserad på fossil energi i förbränningsmotorer. De alternativa bränslena har alla sämre energiinnehåll vilket försämrar räckvidd eller gör att man måste tanka om oftare. Därför är diesel och oljebränslen knappast ersättningsbara inom någon överskådlig framtid.
2. Rörande jordbruk så är runt 30% av energiåtgången olika transporttjänster om jag minns rätt. Sedan tillkommer en stor mängd för konstgödsel och andra agrokemikalier. Har sett uppskattningar på att konventionella jordbruk har cirka 50% av energin i den kategorin, men det beror lite på kemikalieintensiteten.
3. Solarkonstanten och den totala mängden instrålad solenergi är inte speciellt relevant för praktiska sammanhang. Solenergin är för utspädd för att vara enkel att nyttja.
Det är bara den energi som kan fångas in för praktiska ändamål som spelar roll. Inte ens om vi tog alla kända reserver av metaller och byggde högeffektiva tunnfilmssolceller av dem skulle det räcka till så mycket mer än en årlig energiproduktion på några hundra Mtoe. Då världen varje år konsumerar runt 12 Gtoe är det ett marginellt bidrag på sin höjd.
Skillnaden ligger helt enkelt i koncentrationen som gör det så mycket enklare att utvinna fossil energi i stora energimängder. Det är lite som att försöka dricka sig full på vodka (dvs fossil energi) eller punschkarameller (solenergi). Det ena är relativt enkelt att genomföra i praktiken och kräver bara en flaska. Medan det andra kräver kopiösa mängder punschpraliner som knappast kan sägas vara ett realistisk väg till berusning. Koncentrationen och hur enkelt det är att få fram energimängderna från reserverna är det relevanta. Storleken på solenergins tank må vara stor, men själva kranen är liten och svårhanterad.
Elektrifieringen har jag ingenting emot utan jag tycker att det är ett rimligt steg. Vad som sällan koms ihåg av förespråkare är dock alla problem det innebär med elektriciteten samt själva systemtänkandet. En elbil är knappast mer energieffektiv än en bensinbil om man väger in själva produktionen av elektriciteten också. Felaktiga jämförelser eller tveksam matematik är ofta det som görs. Man får säga vad man vill om de där “top of the art” litiumjonbatterierna, men de är fortfarande drygt 20 ggr sämre än gammalt hederligt diesel med avseende på energidensitet. Det kräver alltså 20 ggr större “tank” på en elbil än motsvarande dieselbil för att komma samma sträcka på en väg. Däri ligger ju en stor skillnad för praktiska implementationer.
En energidebatt utan kvantitativa begrepp och siffror är ovidkommande, men man måste även komma ihåg att storleken på en energiresurs tank inte är samma sak som storleken på kranen… Bara för att det finns mycket av någonting så innebär det inte per automatik att det är lätt att använda det som en energikälla för maskiner och samhälle.
Magnus
August 23, 2010
Hej Mikael!
Vad jag då förstår så används ca 50% av oljan till icke förbränning i jordbruket idag. Finns det några motsvarande siffror för all global oljeanvändning (av dina tidigare siffror verkar ca 20% av all global oljeanvändning idag användas till icke förbränning)? Är det så?
När det gäller eltraktorer är jag fortfarande inte övertygad. Framförallt kan man få betydligt bättre driftsmiljö med el. T ex så kan man ta bort all axeldrift och sätta en elmotor på varje hjul. På det sättet skulle man kunna ta fram fordon med överlägsna terrängegenskaper. Men som sagt energibehovet måste kvantifieras innan man kan diskutera detta. Du kanske har några lämpliga siffror (jag har aldrig sett några) på det dagliga energibehovet för typisk traktordrift i jordbruket?
Om man nu ska prata om kuriosa så kan man räkna på solens uteffekt på ca 4*10^26 W. Utgår man från att energiinnehållet i jordens oljetillgångar, dvs all olja som har exploaterats och all olja som kan exploateras på jorden, på ca 5*10^18 Wh så utstrålar solen drygt 22000 gånger energiinnehållet i jordens oljetillgångar per sekund! Nu är det lite svårt att tillgodogöra sig några större delar av den energin (solfångare i rymden ligger nog en bit bort) men detta ofattbara tal sätter ändå lite perspektiv på saker och ting.
Det som jag tycker är riktigt bra med oljan är att hanteringen av den av nödvändighet är sant global. Man skulle önska att något av denna globala syn också skulle kunna gälla förnybar energi. Men där gäller mycket att energiproduktionen ska vara lokal, småskalig mm. Inställningen är typ “att om det blåser lite på ett ställe så kan jag lika gärna bygga ett vindkraftverk där”. Jag tycker att den inställningen är djupt felaktig. Kapital är alltid en oerhört stor bristvara och det måste alltid allokeras där det gör störst nytta. Och det gör det inte på detta sätt.
Man önskar att politikerna kunde höja sin syn några millimeter över horisonten och börja se sant globala förnybara energilösningar.
Jag gjorde en gång en kalkyl över solkraftverk (tyvärr har jag inte kvar den). Eftersom jag inte är någon solkraftstekniker så extrapolerade jag från några publika kinesiska data (från ett planerat solkraftsbygge i en kinesisk öken). Jag kan egentligen inte avgöra om dessa data var relevanta men jag såg inga publika protester mot dem.
Om man extrapolerade dessa anläggningar till ett antal anläggningar i Sahara (ekonomer gillar att räkna på alternativ nytta men det är svårt att se alternativ användning av marken i Sahara; för övrigt bör Sahara vara mycket mer lämpat för solkraftverk än någon kinesisk öken). Extrapolationen gjordes mot Europas och Afrikas totala befolkning och en lämplig förväntad energianvändning per capita och år (då mer svensk än afrikansk).
Det var två saker som slog mig: 1) Det enorma kapitalbehovet för att bygga dessa anläggningar 2) Den låga kostnaden per producerad kWh (bygger naturligtvis på långa avskrivningstider för dessa anläggningar men faktiskt inte på så låga driftskostnader).
Det finns många som invänder mot dessa lösningar. Man påstår att det inte finns tillräckligt med råvaror för att bygga dem (!), miljön är för dålig (sandstormar?), politiskt labila länder i dessa regioner omöjliggör dessa lösningar, transmissionsproblematiken är inte löst mm.
Jag är inte övertygad. Dessa anläggningar är mekaniskt (och råvarumässigt) sett enkla, man koncentrerar solenergin med hjälp av speglar för att driva ångturbiner (kanske baserat på vätska med högre kokpunkt än vatten), man mellanlagrar solenergin i saltlösningar för att kunna driva turbinerna dygnet runt mm. Tittar man på det totala ytbehovet så pratar man om några hundratals kvadratmil anläggningar. Projicerar man denna yta på några stora städer i världen så är det inte så mycket infrastruktur jämförelsevis.
Men som sagt frågan är politisk, framförallt rörande kapitalbildningen och transmissionsnäten (många länder måste komma överens om dessa). Men de grundläggande förutsättningar borde finnas där; Europa med dåliga förutsättningar för förnybar energiproduktion men med kapital och kunnande och Afrika utan kapital och kunnande men med mycket goda förutsättningar för förnybar energiproduktion.
Jag har också mycket svårt att förstå hur man kan lösa klimatproblemen i världen utan tillgång till mycket och billig energi. Men som sagt det krävs politiskt nytänkande för att nå dit. Kanske lite att lära från den globala oljehanteringen? I alla fall har man lärt sig att hantera politiskt labila länder i oljehanteringen.
MVH Magnus
Mikael Höök
August 23, 2010
Bäste Magnus,
Så är det. Bara drygt 20% av oljan används till annat än som bränsle. Men fördelningen kan se väldigt olika ut mellan olika sektorer. Men i globala drag är det petrokemindustri som dominerar den olja som inte bränns.
Det spelar ingen store roll vart man placerar motorerna eller hur det ser ut designmässigt på traktorn. Energibehovet är ändå i stort sett detsamma med några mindre procentdelar hit och dit. Att flytta ett kilo massa kräver ju alltid en bestämt energimängd som inte är beroende på designdetaljer. Problemet ligger i att batterier inte kan lagra tillräckligt med el för att kunna uträtta speciellt mycket arbete jämfört med diesel.
Normala traktorer i Sverige ligger på mellan 100-300 hästkrafter (motsvarande 74.5–223 kW). Detta motsvarar i alla fall de mest sålda Valtratraktorerna som jag hittade på en hemsida. Traktorer brukar ha bränsletankar på kring 150 liter (ibland med extratankar på ytterligare 40-60 liter). En liter diesel har 37.3 MJ, med 150 liter i tanken och en dieselmotors effektivitet på 30 % kan man då arbeta nonstop på full effekt i mellan 3-7 timmar.
Antar vi att vi har 150 kg toppmoderna litiumjon-kolnanorörbatterier (innehållandes 2.54 MJ/kg), 90% verkningsgrad på elmotorerna får vi en arbetstid på 25 minuter till 1 timme. Det säger ju sig själv att det är orimligt med så pass lite arbetstid och med tillhörande ständiga behov att tanka om. En traktor arbetar ju oftast ute på fält långt från tankmöjligheter och därför krävs det att tankarna innehåller tillräckligt med energi för att kunna arbeta i stort sett hela dagen tills man åker hem för natten.
Jämförelsen med vad solen strålar in är fortfarande ovidkommande eftersom det mesta inte är användningsbart. Det är bara de mängder som är praktiskt möjliga att utvinna som är relevanta. Ofattbara tal är i regel bara något som göder tokiga idéer och orealistiska scenarier. Som jämförelse är ju bara jordens resurser av olja någon procent av den totala mängden olja som bildats. Den överväldigande majoriteten ligger ju utspridd i sedimenten utan att vara attraktiv för utvinning. Räknar man med den totala geologiska förekomsten av olja är det inte så stor skillnad på den och vad solen strålar in. Men jämförelsen är ovidkommande eftersom ingen av dessa energimängder är realistisk att utvinna. Ska man vara riktigt fräck man ju räkna på kärnenergin som finns i jordens gamla gympaskor och finna att den vida överglänser både världens totala oljeförekomster och vad solen strålar in per sekund. Tillvaron har ju ingen bris på energi, men däremot är användningsbar energi något som är en bristvara. ”It is about the size of the tap, not the size of the tank!”
Rörande de stora solenergianläggningarna i Sahara så är jag inte alls övertygad om att de är praktiskt genomförbara utan ser nog mer dem som ett spel för gallerierna. Solceller och sådana tekniker har ju påtagliga materialbegränsningar och det behöver vi nog inte orda speciellt mycket om. Problemet med koncentrerande solvärmeanläggningar (Concentrating Solar Power = CSP) som ska driva ångcykler mitt ute i öknen är ju att en fungerande ångcykel kräver något kylmedel för att kondensera ångan. Vad ska man använda ute i öknen egentligen? Knappast den varma luften och några stora mängder kylvatten finns ju inte närvarande.
Forsmarks tre kärnreaktorer har ju också ångcykler och de slukar ju 150 kubikmeter kylvatten i sekunden för att fixa elproduktionen för sina runt 3000 MW elektrisk effekt. Lyckligtvis ligger de ju vid kusten så vattentillgången är god. Motsvarande kan man ju inte säga om centrala Sahara eller många andra öknar. Jag har ofta frågat CSP-förespråkare frågan om vart man ska hitta kylkapaciteten för att fixa ångcyklerna utan att få något bra svar. Det är lite som om man inte tänkt på den detaljen…
Några hundra kvadratmil verkar ju inte så mycket om man jämför med jordens yta, men jag ser nog det som en missledande jämförelse. Världens totala befintliga CSP-area är väl några kvadratkilometer och vore en mycket mer passande jämförelse. Då ser man plötsligt att denna lösning är en faktor 100-1000 större än allt motsvarande vad vi har i dagsläget och då börjar det bli lite mer rimligt som jämförelse. Att öka något med en faktor 100-1000 är ingenting som görs över en natt utan det kräver lång tid och mycket satsningar.
Avslutningsvis kan jag väl bara säga att energifrågor är komplexa och mångfacetterade frågor som är svåra och kräver att man håller många bollar i luften samtidigt. Tyvärr är det väl brist på systemtänkande och långsiktig planeringsförmåga i allt för många insatser i samhället.
Magnus
August 24, 2010
Hej Mikael!
Tack för klarläggandena! Jag har faktiskt ytterligare en följdfråga. Hur stor del av den globala oljekonsumtionen går till jordbruket? Sedan bör alla parametrar vara på plats och vi kan avsluta den här tråden.
Tack också för traktordata. Vad jag förstår behövs det ca 6-7 gånger större energitäthet i batterierna för att eltraktorer ska vara gångbara i jordbruket. Det är att notera dessa nyckeldata.
Energital blir lätt raljerande, jag instämmer. Men de kan ändå vara bra för att ge lite perspektiv på saker och ting. Olja handlar, som sagt, om god tillgänglighet och hög energidensitet och inte så mycket om andra saker.
Mitt intresse kring Sahara kom mycket från de artiklar som skrevs om Gunnar Asplunds idéer. Han är/har varit (jag vet inte om han är kvar) verksam inom ABBs transmissionslösningar. Han skissade redan för 20 år sedan (!!!) på ett europeiskt transmissionsnät för förnybar elenergi (se http://www.nyteknik.se/nyheter/energi_miljo/solenergi/article260048.ece; jag tycker sådant är högintressant). När det gäller ångturbinerna (jag är ingen turbintekniker) så har jag lite svårt att se begränsningarna. Jag indikerade det lite grann genom att i det tidigare inlägget säga att man skulle använda vätskor med högre kokpunktstemperatur än vatten. Så det ingenjörsmässiga skulle vara att man använder vatten i Forsmark och luft i Sahara för kylning. Det är ju temperaturskillnaderna som driver turbinerna, inte absoluttemperaturer. Det är säkert mer komplicerat i Saharalösningarna, men en sak är säker, det kommer inte råda brist på el där för att driva fläktar mm!
Jag kan verkligen hålla med om bristen på systemtänkande och långsiktig planeringsförmåga när det gäller energiinsatser. Det som stör mig mest är det oerhört provinsiella och fotgängarmässiga i diskussionerna kring förnybar energi idag i Sverige. Det är som de groteska subventionerna av vindkraft i Sverige idag. Verkningsgraden av vindkraft är dryga 20% i Sverige, det är betingat av alla yttre omständigheter. Jag är övertygad om att man kan hitta platser på jorden där verkningsgraden är 60-70% (Afrikas atlantkust?). Och varför allokerar man inte de knappa kapitalresurserna dit och inte hit? Det är en mycket bra fråga, tycker jag, som aldrig besvaras. Oljeindustrin har som sagt en annan syn på global resursallokering och jag tycker man kan lära en hel del av den.
MVH Magnus