Fysikk og Fascinasjon

en blogg om ny og gammel forskning, og om den fantastiske naturen


Legg igjen en kommentar

Er det greit å fly, så lenge vi bruker biodrivstoff?

Jeg vil gjerne snakke litt mer om flytrafikk. I politiske debatter om flyavgifter, utbygging av flyplasser og denslags hører jeg nemlig ofte dette argumentet:

«Det er bare nå at flytrafikken er et problem. I fremtiden vil flyene bruke biodrivstoff, og da har vi ikke CO2-utslipp fra flyene lengre. Vi må bygge infrastruktur for fremtidens klimavennlige fly, ikke bygge ned på grunn av begrensningene vi har i dag.»

Dette høres jo så enkelt ut. Kan det virkelig stemme?

Jeg lurer på hvor realistisk det er å fortsette med dagens mengde flytrafikk, og bytte ut alt det fossile drivstoffet med biodrivstoff.

I følge en rapport fra Verdensbanken i 2012 brukte verdens flytrafikk totalt 246 Mtoe i løpet av år 2006. Dette er en energienhet som tilsvarer 2860 TWh, eller 2 860 000 GWh. Jeg regner med at energiforbruket er høyere i 2016 enn i 2006. På den annen side har nok flyene blitt mer energieffektive. Så jeg tror det er ganske greit å bruke tallet fra 2006.

Hvor mye areal ville vi trenge for å dyrke biodrivstoff som inneholder den samme mengden energi?

Planter bruker fotosyntese til å omdanne solenergi til kjemisk energi, slik som vi har i bensin og diesel. Mengden energi som kan omdannes av planter per areal avhenger av hvor mye sol som skinner på dem, og hvor effektivt de kan omdanne denne energien. I boka «Sustainable Energy Without the Hot Air» gir David MacKay en god oversikt over energieffektiviteten til forskjellige vekster. Det mest effektive er sukkerrør i Brasil, som kan gi oss en gjennomsnittlig effekt på omtrent 1,6 W per kvadratmeter. Om vi skal dyrke biodrivstoff i Nord-Europa kan vi få omtrent 0,5 W per kvadratmeter. Disse tallene tilsvarer henholdsvis 14 og 4,4 GWh per kvadratkilometer per år.

Vi kan altså dyrke nok biodrivstoff til å drive alle verdens fly dersom vi setter av 2 860 000 GWh / 4,4 GWh/km2 = 650 000 kvadratkilometer dyrket land til å bare lage biodrivstoff, i Europa. Eller vi kan bruke 200 000 kvadratkilometer av jordbrukslandet til Brasil.

Nettsiden TrendEconomy gir en god oversikt over hvor mye dyrket land vi har i verden. I Norge har vi for eksempel litt under 10 000 kvadratkilometer. Det monner ikke mye i flysammenheng. Det dyrkede arealet til Tyskland utgjør 167 000 kvadratkilometer, så om Tyskland hadde gått hundre prosent inn for det kunne de ha dekket litt under en fjerdedel av drivstoffbehovet til luftfarten.

Totalt dyrket areal i EU er 1 863 000 kvadratkilometer. Vi kunne nøye oss med en tredjedel av dette. Eller vi kunne ha klart oss med 7 prosent av Brasil sitt dyrkede areal, som er på 2 788 000 kvadratkilometer.

Dette er ekstremt forenklede beregninger, men sånne øvelser kan være nyttige. For eksempel gjelder tallene jeg har brukt er for de aller mest effektive plantene. Egentlig er mange enige om at vi trenger å bruke arealet vårt til å dyrke mat til verdens voksende befolkning, og at biodrivstoff skal lages av det vi kan kalle «avfall» fra annen planteproduksjon. For å få nok energi av dette må vi nødvendigvis ha enormt mye større arealer tilgjengelig.

For meg betyr ihvertfall dette at jeg ikke tror problemet med hyppig langdistansetransport av veldig mange mennesker har noen enkel løsning. Vær så snill og vær litt skeptisk neste gang du hører en politiker påstå noe annet.

(siden jeg sitter på buss og skriver og nettet er litt treigt, har jeg ikke fått wordpress-editoren til å fungere sånn som den pleier og jeg har ikke fått inn lenker. Derfor kommer de her:

Rapporten til Verdensbanken om energibruk i lufttransport – http://siteresources.worldbank.org/INTAIRTRANSPORT/Resources/TP38.pdf

Sustainable Energy Without the Hot Air – http://www.withouthotair.com/c6/page_43.shtml

TrendEconomy, arealstatistikk – http://data.trendeconomy.com/industries/Agricultural_Land_Total/Brazil?country=EuropeanUnion )


3 kommentarer

Elektrisitet fra fottrinn

I dag kom jeg over en nyhet på et sted som jeg trodde formidlet forskningsnyheter, men som jeg nå er blitt betydelig mer skeptisk til. Historien er om et selskap ved navn Pavengen som har lansert et crowdfunding-prosjekt (altså de vil at vanlige folk skal gi dem penger) for å utvikle sitt prosjekt, som er en type fliser som genererer elektrisitet når man går på dem.

Det høres jo flott ut. Gå gjør vi jo uansett, og tenk på all den energien som går til spille hver gang vi tråkker ned. 

Men – stopp opp her. Vi går faktisk ikke rundt og sløser med energi for hvert fotsteg. Når foten settes i bakken virker det en kraft mellom foten og underlaget. Den fører til at foten løftes opp i neste steg.

Om man skal bruke «noe av denne energien» til å generere elektrisitet, så må folk faktisk bruke MER energi i hvert tråkk. Jo mer energi man skal ha ut av hvert steg, desto mer vil det føles som å gå i sand. Tungt.

Pavengen skriver at de er i stand til å generere i gjennomsnitt 7 watt energi per fotsteg. 

Dette høres litt rart ut. Energi måles i joule, ikke watt. Watt er et mål på hvor mye energi man genererer per sekund. De de isåfall mener, får man tro, er at om folk trår kontinuerlig på underlaget i sånn omtrent vanlig gangfrekvens, så blir gjennomsnittlig elektrisitetsgenerasjon 7 joule per sekund.

Er dette rimelig? Etter litt leting på internettet fant jeg heldigvis noen som hadde gjort en skikkelig analyse av problemet. Det viser seg at en øvre grense for hvilken effekt man kan forvente å få ut av en (voksen) person som går, uten at denne personen skal bli så irritert over det myke underlaget at hen begynner å trå på en rar og energisparende måte, er omtrent 13 watt. Dette er mekanisk energi, som man så må konvertere til elektrisitet, og i praksis finnes det ikke noen veldig effektiv måte å gjøre dette på. Det beste folk så ut til å mene at de skulle greie da artikkelen ble skrevet for 10 år siden var 1 watt per sko, som vi kan gange opp til 2 watt per person som går på Pavengens underlag.

Om du går på dette underlaget i en time vil du ha generert 2 watt-timer, som sånn omtrent tilsvarer energien i ett AA-batteri.

Så hva kan vi bruke energien fra dette gåkraftverket til? Det kan være greit å sammenligne med hvor mye effekt, altså hvor mange Watt, en del vanlige elektriske dingser bruker. Her er en oversikt over hvor mange personer som må gå kontinuerlig for å drive en del vanlige apparater, med tall tatt fra denne oversikten:

  • elektrisk klokke: en person
  • stereoanlegg: 12 personer
  • «vanlig» 60 watt lyspære lampe: 30 personer (men «bare» 5 personer for å drive en tilsvarende LED-lampe)
  • kjøleskap: 80 personer
  • støvsuger: 500 personer
  • oppvaskmaskin: 1000 personer

Om premisset er at folk skal bruke muskelkraft til å generere elektrisiteten vi skal bruke, kunne vi muligens ha gjort det mer effektivt? Hva med å plassere en spinningsykkel et sted langs denne gangveien, og be folk ta seg en tråkk på vei til jobb? Siden de da lett ville kunne generere 60 watt, ville de bidra med samme mengde energi til batteriene som på ett minutt som de ville ha gjort med en halvtimes gange.

Vi er nødt til å finne miljøvennlige måter å generere elektrisitet på, det er sant. Men er dette måten å gjøre det på? Nei, nei og atter nei! Dette monner ingen ting.

I følge nyhetssaken har selskapet allerede

installed their flooring under a small soccer pitch, a small walkway at Heathrow airport, Federation Square in Australia and multiple other small venues.

De har altså greid å selge inn konseptet sitt til store og seriøse aktører som kan skryte av at de er miljøvennlige. Og, fantastisk nok sier de at de har

 designs worked out for systems able to generate megawatts of power—entranceways to office buildings come to mind, or larger parts of airports—anywhere a lot of people walk over long periods of time.

Megawatt – det er altså millioner av watt. Om hver person genererer 2 watt, kan du selvfølgelig generere en milllion watt av en halv million mennesker. Men det var da fryktelig mange. 

Dette minner litt om saken om «Grønt Norge», der Waleed Ahmed og Flemming Bordoy lurte til seg massevis av penger ved å påstå at de hadde funnet opp en solcelledrevet iPhone-lader som kunne lade under vanlig innelys. Du skal ikke ha så veldig mye fysikkutdannelse før du forstår at dette er tull, men de greide allikevel å drive det langt.

Om du hører at din kommune eller arbeidsplass har tenkt å installere Pavengen-gulv for å være miljøvennlige så er det fint om du sier fra at det er tull.


1 kommentar

De utvalgte

Det snør ute. Bak panoramavinduene i Voksenåsen hotell sitter vi, omlag 30 akademikere fra vidt forskjellige fagfelt, klare til å gå løs på ukens utfordring:  Komme opp med nye, grenseoverskridende, radikale ideer til hvordan vi skal skape et nullutslippssamfunn.

Vi er utvalgt til å delta i Norges Forskningsråds aller første idelab. Konseptet, som er utviklet og gjennomført en rekke ganger i England under navnet sandpit, består av en slags styrt kreativ prosess der målet er at folk som ikke ellers ville ha samarbeidet kommer opp med nye vinklinger og løsninger på problemstillinger. Det virker som et stort ansvar og en umulig oppgave, men vi kan vel ikke gjøre mer enn vårt beste, det holder forhåpentligvis til noe.

I dag har jeg: Truffet masse flotte folk. Diskutert samfunn, teknologi og fremtid, drømmer og virkelighet. Og blitt helt fullstendig overveldet over temaets omfang. Dette er såvidt jeg har skjønt helt etter planen. Jeg prøver å stole på arrangørenes forsikringer om at vi kommer til å ende opp et sted på fredag, selv om alt akkurat nå virker mye mer i det blå enn da vi startet. Jeg er veldig, veldig spent på hva som kommer til å skje i morgen og resten av uka.

Vi ble enige om at det er greit å blogge om prosessen, men ikke om innholdet i det vi diskuterer. Med mange aktører fra private bedrifter er det viktig å kunne stole på at informasjon ikke forsvinner dit den ikke skal. Om noen vil lære mer om hva slags forskning som foregår innen fornybar energi for tiden, kan jeg anbefale denne bloggen.


Legg igjen en kommentar

Jeg kan også redde verden (eller bidra litt, i det minste)

Denne uken skriver jeg fra Goldschmidt-konferansen i geokjemi, i Firenze.

Verden står på terskelen av en klimakatastrofe, og jeg bruker tiden min på å forske på stein.

Noen ganger føles det fryktelig bakstreversk. Fremtiden er solceller og vindmøller, fortiden er Oljebransjen, som man alltid ender opp med å få et nært forhold til når man driver georelatert forskning i Norge.

Det jeg forsker på er å finne ut hvordan oppsprekking og vann og kjemiske reaksjoner i stein henger i hop. I dag gav Sally Benson, professor ved Stanford, en presentasjon som viste hvorfor akkurat denne type forskning er helt nødvendig for at vi skal klare oss fremover. Dette er hvorfor:

Vi trenger materialer for å produsere fornybar energi

Det hjelper ikke å vite hvordan vi skal høste energi fra sol, vann og vind om vi ikke har de materialene som trengs for å lage solceller og vindmøller på stor skala. En del av de viktigste ingrediensene begynner vi å merke mangelen på allerede. For å finne og produsere disse materialene uten å ødelegge jorda samtidig må vi lære mer om hvordan vann, kjemiske reaksjoner, oppsprekking og biologisk aktivitet henger sammen.

Vi må gjemme unna mye CO2 i hundretusenvis av år

Vi kommer dessverre ikke til å klare å plutselig slutte å produsere CO2. En ting vi kan gjøre mens vi venter på at de fossile energikildene tar slutt, er å dytte CO2-en ned langt under bakken og håpe at den blir værende der i noen hundretusen år. Dette kan vi ikke være så sikre på uten at vi forstår, ja nemlig, hvordan oppsprekking og kjemiske reaksjoner henger sammen.

Skifergass

Rekk opp hånda, hvem vil forske på skifergass?

Ikke jeg egentlig, det er noen skikkelig skitne greier, og jeg vil helst ikke ha noe med det å gjøre.

Men skifergass er stort. Det har fullstendig snudd opp ned på energilandskapet i USA. USA slipper nå ut mindre karbondioksid fordi de bruker gass istedenfor kull. England er kanskje det neste landet som skal i gang med å hente opp skifergass fra berggrunnen.

I skifere er gassen gjemt inne i nanosmå porer, som virkelig ingen forstår noe særlig om hvordan fungerer. Om skifergassproduksjonen, som allerede er i gang, skal foregå uten å forurense alt for mye, er forskere nødt til å finne ut mer om disse systemene.

Forskning er aldri bortkastet!

Så lenge den publiseres. Vi forskere finner ut av hvordan ting fungerer, og så må vi håpe, eller passe på, at kunnskapen blir brukt til det beste for verden.