Är högenergisamhället möjligt?
Vid doktorandgruppens besök i Bryssel lyssnade vi till en intressant föreläsning om vetenskap och teknologi. Europaparlamentets expertorgan STOA (Science and Technology Options Assessment) arrangerar en sådan föreläsning varje år, och en av årets talare var Jeffrey Sachs, professor vid Columbia University i New York och en verklig auktoritet inom internationell miljöpolicy. Han presenterade sin vision för en mer hållbar utveckling, som bland annat innehöll ett större inslag av kärnkraft och ren kolkraft (d.v.s. sådan där koldioxiden skiljs av och inte släpps ut i atmosfären) i världens energianvändning.
Sannolikt går det att öka energiproduktionen från de “växthusgasfria” energikällorna kärnkraft och rent kol mycket snabbare än det går att öka produktionen av förnyelsebar energi. I detta tror jag därför att Sachs har rätt, förutsatt axiomet att världens energianvändning måste öka. På lång sikt måste dock fossila bränslen fasas ut, även om de inte skulle ge upphov till utsläpp av växthusgaser, eftersom fossila bränslen bidrar till global uppvärmning på andra sätt.
I en intressant artikel sammanfattar Eric Chaisson detta problem, och visar på de långsiktiga konsekvenserna av en ständigt ökande energiomsättning. Chaisson utgår från termodynamik och gör några enkla beräkningar, som tydligt visar att kombinationen ökande energiomsättning och icke-förnyelsebara källor till energi (kol, olja, naturgas, kärnkraft) på några hundra års sikt leder till en kraftfull global uppvärmning enbart från spillvärmeförluster. Uppvärmningen är exponentiellt växande och når 10 grader inom något århundrade efter det att 3-gradersstrecket passerats.
Chaissons observation bygger på det faktum att all omvandling av energi leder till förluster, eftersom ett hundraprocentigt utbyte bryter mot naturens (termodynamikens) lagar - vore det annorlunda skulle det vara möjligt att konstruera evighetsmaskiner. I ett kärnkraftverk till exempel avgår mer än hälften av energin som frigörs i processen direkt som överskottsvärme, och förs bort via kylvatten. Principen är densamma för andra tekniska system, och så småningom avgår praktiskt taget all energi från dessa system som värme.
Valet av energikällor för mänsklighetens tekniksamhällen blir därför avgörande. Förbränning av fossila bränslen, liksom kärnklyvning eller fusion, leder till att atmosfären tillförs värmeenergi som annars inte hade tillförts (åtminstone inte på tidsskalor relevanta för mänskligheten). Är det däremot förnyelsebara bränslen som används, tillförs atmosfären ingen extra energi - den har redan nått jorden via solens ständigt infallande strålning. I fallen vattenkraft, vågkraft och vindkraft utnyttjar vi mekanisk energi, men energin i vattnets och vindens rörelser kommer ursprungligen av solinstrålningen till atmosfären.
Termodynamikens andra lag sätter på så vis gränser för ett högenergisamhälle. På lång sikt måste vår energiförsörjning komma från förnyelsebara källor, om energianvändningen ska fortsätta att växa. För att undvika klimatförändringar finns det inget sätt att undgå en utfasning av fossila bränslen — även om dessa bränslen inte skulle ge några utsläpp av växthusgaser.
april 29th, 2011 at 11:26
[...] skrev i ett tidigare inlägg om begränsningar i möjligheterna för ett hållbart högenergisamhälle. Med en ständigt [...]