Vann, vind, sol og bio: Alt for Norge Vann, vind, sol og bio: Alt for Norge? Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Landskonferansen om fysikkundervisninig på Pers Hotell på Gol 10.-13. august 2008 ved Norsk fysikklærerforening Petter Hieronymus Heyerdahl, Institutt for matematiske realfag og teknologi, UMB Under noen av lysbildene kan det være utfyllende kommentarer eller beregninger

Dagens tekst Peak oil – hva er det og når skjer det? Energibærere i Norge Hvilke fornybare energikilder har vi? Noen tanker rundt bioenergi og drivstoff Kan jeg bidra? Fornybar fremdrift Fremtidens drivstoff er… Konklusjon? Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

Del 1: Peak oil Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

Hubberts Peak of Oil Production Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Peak oil er det tidspunkt der produksjonen avtar En oljebrønn har maksimal produksjon når halvparten av oljen er tatt ut Deretter 3 – 15 % fall i produksjon per år Marion King Hubbert (1903 -1989) Kilde: energikrise.no

Olje- og gassproduksjon på norsk sokkel. Peak oil i 2001 Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil = 1360 TWh 1 fat råolje har brennverdi 1575 kWh. 1 standard kubikkmeter = 6,29 fat NGL: Natural Gas Liquids, C2 – C4. LNG: Liquefied Natural Gas. Kondensat: C5 – C8, flytende ved normalt trykk og temperatur

Tatt ut totalt historisk: ca 1000 mrd fat Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Total Tatt ut totalt historisk: ca 1000 mrd fat Reserver: 1000 – 2000 mrd fat Kilde: BP 2005

Når vi vet dette, hvorfor gjør vi ikke mer? Løsningen er teknologisk, men krever rammebetingelser. De er politiske 4 viktige barrierer for politisk gjennomslag: Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Valg Gjenvalg Upopulære forslag gir ikke stemmer Krav om offer gir ei heller stemmer

Del 2: Totalt sluttforbruk av energi i Norge etter energibærer i 2007 Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Kilde: ssb

Del 3: Hvilke fornybare energikilder har vi? Vannkraft Vindkraft Bølgekraft Tidevannskraft Saltkraft Solvarme Solstrøm Dyp jordvarme – geotermisk varme og strøm Bioenergi – varme, drivstoff og strøm Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

Vannkraft Neppe flere store kraftverk. Alt vann i Norge………………..ca. 600 TWh Normal produksjon store vannkraftverk i dag:……...………ca. 120 TWh Mikro (<100 kW) og minikraftverk (100 - 1000kW): pot. ca. 3 TWh Småkraftverk (1 - 10 MW):…………………………………. pot. ca. 7 TWh Oppgradering av eksisterende store kraftverk………. pot ca. 11 TWh Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Kilder: ENOVA / Sweco Grøner smakraftverk.com www.mediaplanetonline.no

Vindkraft til havs innenfor norsk økonomisk sone (TWh/år) Vanndyp (m) Utenfor 20 km Kystnært Total 0 - 30 11 114 125 30 - 60 786 85 871 60 - 300 12 970 - 13 767 199 13 970 Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil (All vannkraft i Norge: 120 TWh) Kilde: Schweco Grøner og NVE

Fred. Olsens bølgekraftverk Bølgeenergi inn mot norskekysten per år: ca 600 TWh Antatt mulig utnyttelse 12 - 30 TWh Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Fred. Olsens bølgekraftverk

Tidevannskraft Teknisk potensial noe over 1 TWh per år Realistisk potensial godt under 1 TWh Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

Saltkraft Potensial i Norge 10 – 12 TWh Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil 120 m vanntrykk Potensial i Norge 10 – 12 TWh Statkraft 3 kW prøveanlegg på Tofte Kilde: Statkraft

Passiv solvarme Varmestrålereflektrende vinduer Varmegjenvinning Varmelagring i bygningskropp 15 – 25 % reduksjon av totalt oppvarmingsbehov Potensial rundt 10 TWh (Burud Enova Byggstudien 2003 og Bellona) Riktig konstruksjon av bygg for å utnytte dagslys kan gi 75 % reduksjon avbehov for elektrisk belysning Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

Aktiv solvarme Potensial 300 – 450 kWh/år·m2 Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Potensial 300 – 450 kWh/år·m2 Muligens 5 – 10 TWh (NOU 1998:11)

Solstrøm Photo Voltaic - PV Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Ca 100 kWh/år·m2 2 mill boliger · 50 m2 takflate/bolig = 100 mill m2 Samme for andre bygninger, altså totalt 200 mill m2 Anta 25 % egnet for PV Total energi: 100 kWh/år·m2 · 50 mill m2 = 5 TWh strøm

Geotermisk energi Radioaktivitet i grunnen gir varmen Uendelig kilde Potensial i Norge: 60 TWh varme 500 m ned i bakken (NVE) 70 – 500 OC ved 5000 m avhengig av geologi 40 OC og opp egnet for å varme boliger 100 OC og høyere egnet for elproduksjon (ORC og damp) Utfordring: Dype hull billige nok Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

Industri og privat til sammen i dag: 16 TWh Biomasse til energi Industri og privat til sammen i dag: 16 TWh Mulig økt uttak og høsting uten å true artsmangfoldet : 30 TWh (Avfall fra storsamfunn, industri, bioproduksjon og foredling, tre, biogass, deponigass skogsbrensel, grot, halm, kornavrens....) Vi kan tredoble bruk av bioenergi i Norge til 45 TWh (NVE 7/2003 og NVE P06 037) Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

Oppsummering fornybar energi i Norge Kilde I dag (TWh) Økning Tilgjengelighet Vann 120 20 God og styrbar Vind 1 14 000 Mest vinter Bølge 12 - 30 Tidevann Forutsigbar Salt 10 - 12 Samtidig med vann Solvarme - 10 - 20 Sommer PV 5 Geotermisk 60 Alltid Bio 15 30 Alltid – kan lagres Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

Del 4. Noen tanker rundt bioenergi og drivstoff Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

Energimarkeder i Norge hvor biomasse kan ta andeler Privat romoppvarming og varmt vann, el. 14 TWh Næringsbygg oppv., el. 13 TWh Industri damp/vann, el. 6 TWh Bensin og diesel 4 900 mill liter 49 TWh Fyringsoljer og parafin 1 000 mill liter 10 TWh Båt (fylt i norske havner) 1 800 mill liter 18 TWh Fly 900 mill liter 9 TWh Reduksjonskarbon ind. 940 000 tonn Til sammen 130 TWh Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil 86 TWh ~ 8.5 milliarder liter

Konklusjon biomasseressurser Det er ikke nok biomasse til alle gode formål Den vi har må brukes smart Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

Kan jeg bidra? Jeg kjøper pelletskamin, flisanlegg eller vedovn og minsker strømforbruket i huset med 10.000 kWh Da kjøper jeg 10.000 kWh mindre fra nettet Kullkraft er dyrest å lage og sjaltes ut først. Min kamin fører til at det lages 10.000 kWh mindre kullkraft 10.000 kWh kullkraft slipper ut 10 tonn CO2 (1 kg/kWh) En vanlig bil slipper ut ca. 160 g CO2 per km 10.000 kg/0.16 (kg/km) = 60.000 km! Å bytte ut 10.000 kWh strøm med for eksempel bioenergi reduserer utslipp tilsvarende 4 års bilkjøring Svar: Ja, du kan bidra, dessuten er det enkelt Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

Regjeringens mål er inntil 14 TWh ny biovarme. Hva er det verdt? La 4 TWh biovarme erstatte olje – reduserer 1.2 mill tonn CO2 og 10 TWh biovarme erstatte strøm – reduserer 10 mill tonn CO2 Dette tilsvarer mer enn hele den norske Kyotoforpliktelsen Teknologien finnes Biomassen finnes Behovet er der Mest effektive bruk av biomasse Råd: Begynn på mandag Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

Biodrivstoff i Norge. Råstofftilgang setter grenser Vi har 30 TWh ledig biomasse 18 TWh skal gå til varme Da har vi igjen 12 TWh ledig biomasse Dette kan gi 6 TWh biodrivstoff = 600 millioner liter Norsk veitransport bruker i dag 4900 millioner liter Altså maks 10 - 15 % biodrivstoff fra norske ressurser Vi må ha høyere ambisjoner: 100 % fornybar transport Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

VI MÅ FLYTTE FOKUS FRA BIODRIVSTOFF TIL FORNYBAR FREMDRIFT Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

Over 80 % av turene er egnet for dagens el-biler Hvor lang tur kjører du? % Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Akkumulert: 6 18 30 46 66 83 100 Over 80 % av turene er egnet for dagens el-biler Reisevaneunderøkelsen TØI, 2005

Rett energi på rett plass. Biomassen utnyttes 5 ganger bedre Biodrivstoffabrikk 40 % effektivitet 1.25 kWh/km 0.5 l diesel /mil = 0.5 kWh/km Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Elbil 0.18 kWh/km Biovarme frigjør strøm til drift av elektrisk bil 0.18 kWh/km Pelletfabrikk 80 % effektivitet 90% 0.25 kWh/km Når en bil brenner drivstoff er det under 20 % av energien i drivstoffet som omdannes til mekanisk energi som dytter bilen fremover. Resten blir til varme som vi ikke har bruk for. Om vinteren bruker vi riktignok litt av varmen til å holde bilen varm inni. I fabrikken for biodrivstoff går store mengder av energien i trevirket tapt som spillvarme. Det er ikke enkelt å nyttegjøre seg denne varmen. Slike fabrikker må være store for å bli lønnsomme og da lages det mye varme. Det er vanskelig å finne kjøpere til store mengder varme. Dessuten lager fabrikken varme hele året og det er ikke lett å selge varme om sommeren. Ved å brenne biomassen direkte i huset utnyttes all energien i brenslet fordi vi brenner kun når vi trenger varme. Vi kan på en måte si at den varmen vi ikke får tak i fra bilmotoren og den varmen vi ikke har bruk for fra drivstoffabrikken, den bruker vi i huset. Slik utnyttes energien fem ganger bedre.

Frigjort strøm driver elbiler Vannmagasinene er strømlageret Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil 5 elbiler (50.000 km) 4 favner ved 13 lm3 flis 2.6 tonn pellets 10.000 kWh 10.000 10.000 Brennverdier: Ved: 1.6 fm3/favn, 2200 kWh/fm3, η = 0.65 Flis: 300kg/lm3, 3.5 kWh/kg, η = 0.75 Pellets: 4.700kWh/kg, η = 0.8

Varmepumpe frigjør strøm som driver elbiler Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil 10.000 kWh 5000 15.000 10.000 5 Elbiler (50.000 km) Varmepumpe Peugeot 106 Electric I en bolig settes det inn en varmepumpe som erstatter 15.000 kWh med elvarme. Varmepumpen bruker 5000 kWh strøm, men frigjør netto 10.000 kWh strøm. 10.000 kWh strøm kan drive en elbil 50.000 km per år. Elektrisk energi har alt for høy kvalitet til å brukes til noe så enkelt som å gi varme.

Bilen kjører et år på 20 m2 solpaneler Nettet er det store batteriet Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil 2000 kWh 1 Elbil (10.000 km) Strømproduksjon: 100 kWh/m2 per år. Her er det ikke snakk om frigjøring av strøm, men ny produksjon

Lokaltrafikk og arbeidsreiser kan tas med elbil Jiayuan JY-6356 Think Kewet Buddy Peugeot Partner Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Null CO2-utslipp dersom biomassen erstatter strømoppvarming Null utslipp lokalt – unntatt veistøv. Vekk med piggene 50% el-bil-km i Norge halverer utslipp og vil kreve kun 6 TWh el. Dette er fint, men: Problem 1: Kort kjørelengde, må ha to biler Problem 2: Dyre batterier, tør ikke kjøpe Mercedes 12 seter

GM, Toyota, Ford, Volvo/Saab kommer med PHEV om 2 - 5 år Løsning: To biler i en. Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV. Strøm til daglig fra store batterier – bensin på langtur 90% fossil 10% bio Vanlig bil 10 % fornybar Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil 90% fossil 10% Hybrid bil 10 30% fossil 60% av km på strøm 10% PHEV30km 70 90% av km på strøm PHEV100km 10% 90 En vanlig bil som går på 10 % biodrivstoff vil være 90 % fossil. kjører du en Prius eller annen hybrid på 10 % biodrivstoff vil den også være 90 % fossil, men den bruker noe mindre. Kjører du en PHEV30km viser analysene fra Peter Ciborowski m.fl. at 60 % av kjørelengden vil bli elektrisk. Dersom du kjører resten på på ¼ med biodrivstoff blir kjøringen totalt 30 % fossil. Kjører du en PHEV100km vil bare 10 % av lengden bli på drivstoff. Hvis dette er biodrivstoff blir bilen 100 % fornybar. 10% bio 90% av km på strøm PHEV100km 100 GM, Toyota, Ford, Volvo/Saab kommer med PHEV om 2 - 5 år Kilde: Ciborowski, Peter, et al: Air Emissions Impacts of PHEV in Minnesota’s Passenger Fleet. Plug-in Hybrid Task Force, Minnesota Pollution Control Agency, March 2007.

BYD F6, kinesisk PHEV100km kommer i 2008 BYD F6, kinesisk PHEV100km kommer i 2008. Strøm på turer under 100 km – bensin på langtur Plug-in Hybrid Electric Vehicle: Hybrid med store batterier Lades fra nettet til vanlig Strøm fra bensindrevet generator slår inn på langtur PHEV100km bruker 10 - 15 % bensin gjennom året Bensinmotoren går optimalt siden den med konstant belastning driver en generator Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil 100 km på jernbaserte batterier – 430 km på bensin 70 % lading på 10 minutter – full lading fra kontakt over natten På dashbordet er det to knapper: Trykker du på den ene kjører du for 10 kr/mil med eksos Trykker du på den andre kjører du for 1.50 kr/mil, utslippsfritt. Om to år: Masseproduksjon ren elektrisk BYD e6 300km Hvor fort trenger denne bilen bilen inn i markedet? Når folk oppdager at de får to biler i en og kjører rent og billig 85 - 90 % av kjørelengden, vil vi nok kunne se liknende utvikling som TV og PC med flatskjerm. Det tok ikke lang tid før alle de store skjermene var ute av forretningene. Den største barrieren for kan være at myndighetene ikke klarer å bestemme seg for om det er en elektrisk eller en drivstoffbil. Bilen blir 90 % elektrisk og vil alltid kjøre elektrisk der det er mest bruk for det, nemlig i by, tettbebygd strøk, i rushtrafikk, kø og korte turer der utslippene er størst. Bilen gir så mange miljøfordeler at den bør beskattes som ren elektrisk bil i mange år fremover slik at brukerne, leverandørene og produsentene får stabile og stimulerende rammebetingelser. Det kommer også en ren elektrisk variant i 2009 BYD F6e.

Volvo C30 PHEV110km Li polymer batteri El-motorer i hjulene Flexifuel motor Kommer innen 5 år Samarbeid med SAAB Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Generator Motor i alle hjul Batterier

Ford Escape PHEV50km Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil 50 km på strøm gir 0.2 liter/mil i snitt. 70 – 80 % redusert forbruk drivstoff 20 stk leveres Southern California Edison for test i trafikk fra 2007 Batteri: 10 kWh lithium ion

Mercedes PHEV32km Startet bygging i Tyskland mars 2008 Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Startet bygging i Tyskland mars 2008

6 tonns elektrisk lastebil Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil ZeroTruck er bygget på et 2008 Isuzu N Serie chassis. Litium polymer batterier gir 160 km kjørelengde. www.electrorides.com Levering i Los Angeles august 2008

Serie hybridbuss. Hjulene drives kun med elektromotor Serie hybridbuss. Hjulene drives kun med elektromotor. Strøm fra generator med forbrenningsmotor. Senere brenselcelle. Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Daimler Benz, Citaro, 20 km på strøm Batterier på taket (19 kWh) Lader ved bremsing og utfor Stille og luktfri inn og ut fra holdeplass 20 - 30% redusert forbruk Etanol, biogass, brenselcelle, biodiesel

Bedre batterier kommer Silisium nanostrenger i stedet for grafitt i anoden kan gi 1000 km på en lading. Mulig produksjon om 5 år Amanuensis Yi Cui og kolleger ved Stanford University Stanford Report, December 18, 2007 Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil Elbiler gjenvinner mye av bremseenergien. Da betyr bilens vekt mindre. Luftmotstand og rullemotstand betyr mer. Tyngre biler er sikrere.

Fremtidens drivstoff er strøm Strøm har mange fornybare kilder: Vann, vind, sol, bølge, bio, jordvarme, ENØK, varmepumpe Mange kilder gir sikker transport Flytende drivstoff har bare to: Fossil C og biologisk C – følsomt Konkurrere ikke med mat El kan gi langt mer enn 10 % fornybar fremdrift i 2020 All veitransport i Norge trenger kun 10 % av vannkraften Begynn nå og avlast sjokket når drivstoffprisene tar av Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil

Skjønner vi hvor avhengige vi er av fossil olje? Drivstoff vei 49 Båt 18 Fly 9 Oljevarme 10 El. Varme 33 18 skal brukes til varme OED 2008 og klimaforlik 12 blir til 6 drivstoff Forslag: Biovarme erstatter 1/3 olje og 2/3 strømoppvarming Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil ? Biomasse vi kan få tak i 30 86 Hvor skal resten, 66 TWh, komme fra? Mindre forbruk? Import? Ny produksjon? Andre kilder? Her trengs gode forslag Vi bruker i dag rundt 8600 millioner liter flytende drivstoff og fyringsoljer. Regjeringen har bestemt at vi skal skaffe 14 TWh ny biovarme innen 2020. Dette vil kreve ca 18 TWh brensel. Da er det 12 TWh igjen til drivstoff. Vi kan regne med å få laget ca 6 TWh drivstoff eller rundt 600 millioner liter. Dette vil kunne dekke rundt 7 % av behovet. Da må vi spørre: Skal vi sikre forsyning eller redusere utslipp? I hvilke markeder har biomassen størst effekt? ? Energimengder i TWh

Takk for oppmerksomheten Nøkkelen Stasjonær produksjon av energi, Tanker om norsk energiproduksjon etter Peak oil må sees i sammenheng og transport stasjonær bruk av energi Takk for oppmerksomheten