Om energi. Innlegget ble publisert i Teknisk Ukeblad (nettutgaven) 25.mai 2018.

  • Idag ser vi som oftest at ulike energiformer telles likt, uten å ta hensyn til at det er forskjell i kvalitet, f. eks. at varmeenergi telles likt med elektrisk energi, dvs. 1 kWh varme = 1 kWh el
  • Det blir som kun å telle antall mynter i en kassabeholdning, uten å ta hensyn til myntenes
    verdi

Utfordringen

Måten de fleste idag teller energi på, tar ikke hensyn til at ulike energiformer kan ha ulik kvalitet (se faktabokser nedenfor om definering av energienheter og om begrepet energikvalitet).
Slik sett har energiverden litt å lære av finansverden når det gjelder å sette verdi på ressursene som forvaltes.
En hovedårsak til forvirringen, er blant annet den utstrakte bruken av kWh som energienhet, ikke bare for elektrisk strøm, men også andre former for energi.

Økt energieffektivitet er for lengst blinket ut som kanskje det viktigste tiltaket for å nå de globale målene om bærekraftig utvikling. Potensialet er stort, men forutsetningen er å forstå at det er utnyttelse av energiens kvalitet, som teller.
Tilsvarende som i finansverden, hvor det er pengeverdien som telles; ikke antall mynter og sedler i omløp.

En myte som stadig går igjen i skrift og tale, er at energi forbrukes. Men ifølge en av våre mest grunnleggende naturlover (også kalt energiprinsippet), kan energi ikke oppstå eller forsvinne (dvs. kan ikke forbrukes). Energikvalitet derimot, er noe som stadig forbrukes og god energiforvaltning handler derfor om å utnytte energiens kvalitet best mulig.

Faktaboks 1
Definering av energienheter
Selv om energi som sådan er usynlig og uten fysisk dimensjon, er det laget definisjoner av det som kalles energienheter, slik at vi er i stand til å utføre energiberegninger, kjøpe og selge energi, sette opp energistatistikk, energiregnskap, osv.

Å telle energi betyr å summere eller subtrahere energienheter. Blant disse (som eksempel), er enhetene kalori (cal), eller den større enheten
kcal (= 1000 cal), og kWh.
Enheten kcal tilhører det metriske systemet, mens kWh tilhører det internasjonale SI-systemet. Sammenhengen mellom kcal og kWh er:
1 kWh = 860 kcal
(For lesere som ønsker mer detaljert informasjon om SI-systemet og det metriske systemet, se bl. a. https://no.wikipedia.org/wiki/SI-systemet)

Innenfor oljeindustrien og blant energibyrå, er det vanlig å bruke tonn oljeekvivalent (t.o.e.), som energienhet (gjennomsnittlig energiinnhold i 1 tonn olje). 
Slik kan olje, gass og andre brensler angis i t.o.e.

Faktaboks 2
Energikvalitet
Begrepet energikvalitet, også kalt eksergi (exergy), har med energiens arbeidsevne å gjøre og representerer den delen av energien som har verdi, mens resten er tap.
Eksempel: Elektrisk energi kan omdannes, til-nærmet fullstendig til mekanisk arbeid og er definert som 100 % energikvalitet (eller 100 % eksergi).
Den kjemisk bundne energien i brensler er også å anse som 100 % eksergi.
For brensler (kull, olje, gass, etc.), hvor energi-utnyttelsen går via forbrenning og varme, blir energikvaliteten (eller eksergi-innholdet), redusert og tapet er bestemt ut fra hvor stort temperaturfall som utnyttes (f. eks. i en kraftturbin), eller hvor stort temperaturfall som skal opprettholdes (ved oppvarming, f. eks. forskjellen mellom inne -og utetemperatur).
Energikvaliteten (eksergi-innholdet) i varmeenergi kan beregnes ved bruk av formelen (teoretisk): 
Energikvalitet = (T1 – T2) / T1, hvor T1 og T2 er absolutt temperatur (º K), som varmeenergi blir tilført, hhv. bortført ved.

Vanlig tellemåte

Fig. 1 viser en grafisk oppstilling av verdens energibruk, med millioner tonn oljeekvivalenter (m.t.o.e.), som felles «energienhet», for alle kategorier av primærenergi som er tatt med i statistikken.
Metodikken er at 1 tonn oljeekvivalent er definert ut fra et standard innhold av energi, regnet i kcal, Btu (British thermal unit), eller en annen energienhet. 

Alle fossile brensler (kull, olje og gass) er direkte konvertert til m.t.o.e, mens for elektrisitetet fra fornybar energi (vind, sol- og vannkraft), samt kjernekraft, har BP i sin statistikk forutsatt at elektrisk strøm kan uttrykkes som m.t.o.e., ved å anta at strømmen blir produsert av varmekraft med elektrisk virkningsgrad på 38 prosent (som er gjennomsnittlig virkningsgrad for varmekraftverk innenfor OECD).  

I andre statistikker og fremtidsscenarier, som i IEA’s World Energy Outlook og i Statoils Energy Perspectives, er direkte produsert elektrisk strøm ikke omregnet til m.t.o.e., slik som i
BP-statitikken. 

Dette er inkonsistent. Fornybar strøm kommer derfor ut med mindre enn halvparten i prosentandel av verdens energimiks i disse statistikkene, enn i virkeligheten.

Fig. 1: Verdens energibruk – ref. BP Statistical Review of World Energy 2017 

Svakheten ved tellemåte og oppsett av dagens energistatistikk, er at den kun viser et bilde av verdens brutto energibruk og gir ingen informasjon om ressursutnyttelsen er god eller dårlig. Slik sett er denne formen for statistikk mest tilegnet rent kommersielle interesser.

For å møte verdens behov for langt bedre energihusholdning, sett ut fra både med ressurs- og
klimahensyn, bør vi over til også å føre statistikk som viser utnyttelsen av energiens kvalitet,
dvs. ikke bare å telle brutto antall energienheter.     

Bruk av energikvalitet som målestokk

Fig. 2 viser forskjellen mellom energi -og eksergiflyt ved ulike bruksanvendelser. Det er særlig grunn til å merke seg den ekstremt lave energiutnyttelsen (= eksergiutnyttelse), som oppnås, når primærenergi eller elektrisk strøm benyttes til alminnelig oppvarming.
Utnyttelse av et høyt temperaturfall, som i et kraftverk, betyr høy utnyttelse av brenslets eksergi og i et stort «combined cycle» gasskraftverk kan f. eks. nær 60 prosent av brenslets energi gjenvinnes som el. (som består av 100 prosent eksergi).

Men det blir altså «motsatt» (lav eksergiutnyttelse), når gass eller strøm brukes til oppvarming, hvor kun en mindre temperaturforskjell skal opprettholdes. 

Fig. 2: Energi vs. eksergi flyt ved ulike bruksanvendelser
Kilde: Kjell Traa: Keynote address: «Efficient use of energy». WIT Transactions in Engineering  Sciences. Edited by: F.M Khoshnaw, Koya University, Kurdistan, December 2012

Tilsvarende som vist i fig. 2, kan energiutnyttelsen (dvs. hvor stor del eksergien i den tilførte energien som kommer til nytte), beregnes for alle typer av aktiviteter og prosesser hvor energi tilføres. 

Derved kan settes opp et eksergiregnskap for en husholdning, en bedrift, eller et helt samfunn og et slikt regnskap blir totalt forskjellig fra energistatistikker som idag presenteres.

Sankey-diagrammet nedenfor (Energibalanse for Norge), viser brutto energiflyt i Norge fra produksjon til sluttbrukergrupper (senere utgaver av energibalanser for Norge er ikke vist som Sankey-diagram, kun i tabellform).

Fig. 3: Energibalanse for Norge 2015

Dette diagrammet kan enkelt utvides til også å vise eksergibalansen for Norge, ved å angi eksergi-utnyttelsen for alle innenlandske energistrømmer, som er vist i diagrammet. 

Et eksergiregnskap vil avdekke sløsingen med energi som skjer daglig og vise vei til hvor tiltak for økt energiutnyttelse bør settes inn, som et av de viktigste virkemidlene til å oppnå reduksjon i utslipp av klimagasser.  

Enova tar ikke hensyn til energikvalitet 

Det er mange eksempler på manglende hensyn til at ulike former for energi har ulik verdi, og blant disse er Enova, som hvert år bevilger støtte i milliardklassen til en lang rekke av prosjekter, innenfor kategorier som angitt i tabellen nedenfor. 

Tabellen viser energiresultater som er oppnådd i perioden 2012 – 2016, alle målt i GWh, men uten å ta hensyn til om GWh’ene representerer el., damp, spillvarme, osv. 

Og den økonomiske støtten som gis til de ulike prosjektene, beregnes som kroner per kWh (eller GWh) for spart energi, som følge energieffektivisering, eller produsert energi, f. eks. fornybar strøm.  

 

Dersom eksergi-innholdet i energiresultatene ble lagt til grunn ved beregningen av støttemidler, ville fordelingen av penger kunne blitt ganske annerledes.

Fig 4: Tabell fra ENOVA årsrapport 2016

Oppsummering

  • En hovedårsak til dagens gigantiske sløsing med energi, er mangel på basiskunnskap om energi
      
  • Dagens energistatistikk, energibalanser -og regnskap, teller kun brutto energi og viser ikke om energiutnyttelsen er god eller dårlig
  • Det er behov for en langt bedre virkelighetsforståelse av hvordan energi kan og bør utnyttes, både innenfor energiselskap, blant energibyråkrater, politikere, miljøvernere og andre.   

Kjell Traa

Torvald Sande

Ivar Sætre

Seniortanken  https://www.seniortanken.com/

0 replies

Legg igjen et svar

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *