Arvid Bring

Jag skrev i ett tidigare inlägg om begränsningar i möjligheterna för ett hållbart högenergisamhälle. Med en ständigt växande energiomsättning kommer enbart spillvärme från våra samhällen att på lång sikt leda till global uppvärmning, såvida inte energikällorna är förnyelsebara. Huvudpoängen är att varken kärnkraft eller koldioxidinfångning och -begravning är riktigt långsiktiga lösningar.

Argumentet gäller visserligen teoretiskt, men i praktiken kommer vi ställas inför andra problem innan någon global uppvärmning från spillvärmeförluster blir relevant. En tillväxt på ett par procent årligen i fossilbränsleanvändning skulle nämligen leda till att kända och troliga reserver blev uttömda långt innan spillvärmeeffekter skulle märkas.

Dessutom, och mer omedelbart angeläget, ifrågasätts det från flera håll att fossilbränsleutvinningen verkligen kommer att fortsätta öka för lång tid framöver. Tanken att peak oil (oljeproduktionstoppen) skulle vara nära förestående har fortfarande långt ifrån något större genomslag i offentlig debatt, och än mindre i politiken. Det har snarare avfärdats som en ytterlighetsåsikt och huvudsakligen framförts antingen av enskilda personer (även om det för vissa är i egenskap av experter på området, t.ex. Kjell Aleklett), fristående organisationer med ämnet på agendan (The Association for the Study of Peak Oil) eller bloggar (The Oil Drum).

Om man är uppmärksam ser man dock tecken på att det nu uppmärksammas på fler håll. Ett exempel är att Internationella energimyndigheten IEA i sin senaste årssammanställning World Energy Outlook 2010 förutspår att konventionell oljeproduktion inte kommer att öka. IAE är en politiskt kontrollerad organisation där det viktigaste beslutsorganet består av ministrar från de 28 medlemsländerna, och det är intressant att man nu sänkt förväntningarna på framtida oljeutvinning jämfört med den bild man tidigare målat upp.

Även i den naturvetenskapliga forskningens tyngsta publikationer, Nature och Science, har resursbegränsningar uppmärksammats på senare tid, både vad gäller kolfyndigheter, särskilt i Kina, och olja. Man kan nu också utvärdera en del tidigare prognoser (1998, 2005), och hittills verkar det i alla fall inte som om att någon kraftig produktionsökning skulle vara enkelt genomförbar.

Kopplingen mellan en begränsad tillgång till fossila bränslen och klimatförändringar görs på ett bra sätt i en artikel i Nature. Även om det visar sig svårare att utvinna fossila bränslen framöver kommer en annalkande produktionstopp inte att förhindra allvarliga klimatförändringar. Både med hänsyn till klimatförändringar och sinande petroleumresusrer krävs därför samma typ av åtgärder: kraftfulla energibesparingar och omställning till ett förnyelsebaserat energisystem.

Undantaget upptäckten av helt nya energikällor kommer framtiden sannolikt innebära en rad förändringar av de förhållanden som dagens samhällen är uppbyggda kring: fossil energi kommer att bli dyrare och tillgången mer begränsad. Effekterna är förstås inte säkra, men blir troligtvis dramatiska. Tillsammans med de långsiktiga termodynamiska begränsningar som jag tog upp i det tidigare inlägget utgör dessa aspekter ytterligare utmaningar för ett tänkt framtida högenergisamhälle, men på betydligt kortare sikt — sannolikt kommer de att bli påtagliga under de närmaste decennierna.

Nya resultat från vår forskning uppmärksammades idag i Vetenskapsradion i P1 (även ljudversionen från radiosändningen finns tillgänglig). De tog i sin nyhetssammanfattning upp resultaten från en studie vi gjort av 14 stora floder i Ryssland, Kanada och Alaska.

Effekterna av ett allt varmare Arktis kommer framför allt att märkas genom förändringar i vattnets kretslopp, och i studien ser vi också tecken på att vattnets kretslopp förändras i de undersökta områdena. Samtidigt har vattenövervakningen försämrats mest just i de områden där klimatförändringarna väntas bli som störst, och som konsekens riskerar samhället att för sent upptäcka och anpassa sig till förändringarna.

Ett genomgående mönster i de flesta av de undersökta områdena är att vattenflödet i floderna har ökat mer än nederbörden, och tinande permafrost kan vara en möjlig bidragande källa till överskottet på vatten. Samtidigt har antalet mätstationer för vattenflöden minskat kraftigt i alla områden, och särskilt i de områden där ökningen i temperatur och nederbörd förväntas bli som störst. Orsaken till minskat antal mätstationer är troligtvis dels resursbrist och dels oklara prioriteringar i de arktiska staternas miljöövervakning. Om tendensen fortsätter kommer man att ha allt sämre möjligheter att koppla ihop vatten och klimat för att bättre förstå processerna och i tid kunna anpassa samhället till förändringarna.

På måndag den 6 september försvarar jag min licentiatavhandling om klimat- och miljöövervakning i Arktis. Den nuvarande bristen på datatillgänglighet riskerar att leda till att viktiga förändringar i vattensystemen inte upptäcks, och att samhällets anpassningsåtgärder försvåras.

Seminariet är öppet för allmänheten. Kl 13.00, William-Olssonsalen, Geovetenskapens hus, Stockholms universitet. Välkomna!

Se även pressmeddelande från Stockholms universitet.

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.

BBC uppmärksammade i förra veckan nya resultat från kollegor i vår forskargrupp på SU. Deras forskning har visat att stora föroreningsbelastningar på Östersjön kommer från mindre (men tätt befolkade) kustnära områden, som är systematiskt underrepresenterade i miljöövervakningen. Resultaten kan förhoppningsvis användas för att strategiskt förbättra vattenövervakningen i Östersjöns tillrinningsområde. Dessutom roligt att gruppens forskning uppmärksammas internationellt i media!