torsdag 5. mai 2011

Naturlig kapital – Livsgrunnlaget vårt

“No civilization can survive the physical destruction of its resource base.”
- Bruce Sterling

I dagens samfunn blir finansiell kapital, penger, mer verdsatt enn naturlig kapital. En forretning som går i pluss i regnskapet er en bra forretning, uansett om ressursbasen minker eller ikke. Så hva er det egentlig naturlig kapital tilfører oss som er verdt å nevne?

Først og fremst er kapital en beholdning av noe (hva som helst) som tilfører mennesker noe av verdi. Det er vanlig å dele kapital inn i fem forskjellige typer kapital: Naturlig, menneskelig, sosial, produsert og finansiell kapital. Til tross for hvordan det kan virke i dagens pengedrevne samfunn er naturlig kapital den viktigste. Den naturlige kapitalen er ikke naturen i seg selv, men hva den kan gi oss. Vi kan dele den naturlige kapitalen inn i forskjellige typer.

Ressurser er basisen for all vår produksjon. Dette inkluderer både fornybare ressurser som trær, korn (jordsmonn), fiskebestander, vilt og vann, og ikke-fornybare ressurser som fossile brennstoff. Linjen mellom fornybar og ikke-fornybar er litt tåkete, i og med at det er hvor fort vi konsumerer ressursene som bestemmer om det er fornybart eller ikke. Olje er strengt tatt fornybart i et meget langt perspektiv.



”Avløp”, i mangel av bedre ord for det engelske ordet ”sink”, er alle deler av naturen som absorberer, nøytraliserer og resirkulerer avfallet vårt. Dette er det i all hovedsak biologien som står for. Vi er helt avhengig av biologisk mangfold for at disse funksjonene skal opprettholdes. Hvor mye som kan tas imot av avfall kommer an på hvor mye natur vi lar være i fred, og om vi tilfører mer eller mindre avfall enn avløpet klarer å prosessere. Kapasiteten til avløpene blir erodert om vi ikke er innenfor grensene for hva som er bærekraftig.

Tjenester som naturen tilfører oss kan for eksempel være klimaregulering. Skog og planter tar opp CO2, vann tar opp CO2 og is som smelter bruker enorme mengder varme uten å øke temperaturen i vannet. I tillegg har vi en mengde andre tjenester naturen tilfører oss. Også i dette tilfellet er mengden avhengig av hvor mye vi lar være i fred og om vi handler bærekraftig. Tjenesten naturen tilfører oss i form av klimaregulering er nå for tiden er tveegget sverd. Is som smelter har en enestående egenskap i at det blir brukt enorme mengder varme for å forandre is ved 0 grader celsius til vann ved 0 grader celsius. Smeltingen av Arktis holder dermed til en stor grad varmen nede, men når isen først er borte vil temperaturen med all sannsynlighet løpe løpsk siden varmen som nå blir tilført kan brukes til å varme opp havet, i stedet for å smelte is. Vann absorberer også mye mer varme fra solstråler enn is og snø. Vann absorberer typisk 80-95 % varmen, mens is og snø absorberer 10-50 %. Mengden CO2 vann kan ta opp er også begrenset, selv om om det øker ved økende temperatur. Havet blir i prosessen også surere og surere. De negative tilbakemeldingene (feedbacks), is som smelter og hav som tar opp CO2 etc., og mye annet fører til at mange er skeptiske til det som blir kallet ”klimahysteriet”.

Mange tenker på miljøvern som noe vi gjør for at naturen skal se pen ut eller noe vi gjør for moralske grunner. De aller færreste tenker på at det er noe vi tjener på eller er totalt avhengig av i det lange løp for å overleve. Tanken at miljøvern og bærekraftig utvikling står i veien for profitt er i realiteten helt absurd. Vi er totalt avhengig av alt det naturen gjør for oss, men allikevel er vi villig til å erodere vekk alle de tjenestene, slik at selskaper skal ha muligheten til å tjene mest mulig penger på kortest mulig tid. Det absurde oppi det hele er at penger ikke er verdt noe i seg selv. Det er bare et bilde på verdien av alle kapitalene i omløp. I realiteten burde selskaper tape på å erodere bort ressursgrunnlaget sitt, men slik det er nå kan selskaper bare flytte til en ny del av verden og gjenta prosessen. I mellomtiden står de lokale beboerne igjen med mindre naturlig kapital og selskapene har tjent penger på ødeleggelse av ressurser.

At en må være rik for å være grønn, er også en utbredt tanke. Mange mener at for eksempel Afrika ikke har råd til å ta vare på naturen fordi det koster for mye penger. At de har faktisk ikke råd til å ha rent vann, fruktbar jord og sunne skoger. Hvis det er slik, burde rike land investere i utviklingsland for å redde sitt eget skinn. Farten på avskoging i Brasil og Indonesia er for eksempel nok til å oppveie 80 % av det som ble oppnådd gjennom Kyotoprotokollen. I Kongo er over 40 millioner mennesker avhengig av skogen i landet. Allikevel gir regjeringen avskogingsbevilgninger for å få inn penger. 34 milliarder tonn CO2 vil bli sluppet ut om skogene i Kongo blir ødelagt, ekvivalent til Storbritannias totale utslipp fra 1946 til nå.


Kilder:

- Jonathon Porrit (2007). Capitalism – As If The World Matters. Earthscan. 

mandag 2. mai 2011

Tatt av vinden

“Europe’s massive use of wind as a supplement to baseload electricity will probably be remembered as one of the great follies of the twenty-first century.”
- James Lovelock

Peak oil er rett rundt hjørnet, klimaet er i forandring og veldig mange peker på vindkraft som redningen. Kan vindkraft bli det store?

Vindkraft blir av veldig mange sett på som den store redningen. Alt som trengs er vindturbiner som står og går når det er vind. Dette er en måte å samle opp energi fra sola siden vind er et produkt av oppvarming fra solstråler. Vindkraft har sine positive sider. Det er for eksempel ikke noe gruvedrift eller klimagassutslipp under drift. Mer negativt er det at det er for ustabilt til å kunne være baseforsyner av strøm. Spesielt industrien er avhengig av stabil tilførsel av strøm. Vindmøller har også over 60 % nedetid. Med jevne mellomrom forekommer det at enorme områder ikke har nok vind til kraftproduksjon. Dette kan vedvare i dagevis.



Alle vindmøller er avhengig av en viss vindfart. Vindfart over eller under dette intervallet vil stoppe driften. Kraftproduksjonen innenfor intervallet er også ekstremt avhengig av vindfarten. En dobling av vindfart åttedobler kraftproduksjonen. Dette innebærer at infrastruktur må bygges for å tåle en strømmengde som vindmøllene sjelden vil kunne produsere. Vindmøller har veldig varierende produksjon og per i dag har vi ingen bra måte å oppbevare store mengder strøm.

Så lenge vi ikke har et enormt internasjonalt samarbeid innen fornybare energikilder, trengs det back-up. Når 80-90 % av vindkraftkapasiteten må ha kull- gass- eller atomkraftverk til å forsyne strøm i nedeperioder, vil prisen på vindkraft skyte til himmels. Hvis det er kull som står for back-up, noe det med stor sannsynlighet vil, er klimaeffekten heller liten. Et eksempel er Danmark som har store mengder subsidiert vindkraft. Allikevel har de CO2-utslipp på 11 tonn per person takket være kull. Til sammenligning har Sverige (for det meste vann- og atomkraft) 7 tonn per person, og Frankrike (80 % atomkraft) har også 7 tonn per person.


 
Andre problemer som er verdt å nevne er at vindmøller er enorme byggverk som krever kolossale mengder stål, sement og andre materialer. I tillegg trengs store områder ryddet for trær og mennesker. Det trengs 2-3000 vindmøller for å ha samme strømproduksjon som ett atom- eller kullkraftverk. Denne strømproduksjonen er i tillegg sporadisk. Vindmøller har også relativt kort levetid, på typisk 20 år. Massedrap av flaggermus og fugler, mange av dem utrydningstruede, som kan ha forårsaket en økning av sykdommer fra mygg og insekt. Det er også ukjent hvilken effekt store vindfarmer som senker vindhastigheten, vil ha på værmønster.
 


 
Mennesker bruker mer og mer av jordens overflate, noe som minker bærekapasiteten til jorda. Derfor er det også nyttig å se på fotavtrykket til det som produserer elektrisiteten vår. Vind bruker dessverre enorme områder for å produsere en gigawatt strøm. 30000 ganger mer enn et gasskraftverk og 15000 ganger mer enn et atomkraftverk eller kullkraftverk.


 
For å se på prisen på elektrisitet fra vindkraft kan vi se på det svenske selskapet Vattenfall, det femte største strømselskapet i Europa. De selger strøm fra vannkraft, atomkraft, kullkraft og vind. Ifølge den siste publiserte rapporten var det bare vann-, kull- og atomkraft som genererte profitt, mens de tapte penger på vind. Hvis de starter med storskala CCS (carbon capture and storage) vil bare vann- og atomkraft garantere profitt.

Til tross for vindkrafts mange svakheter, mener jeg at det har en liten, men fortsatt betydningsfull, rolle i energisammensetningen i fremtiden. Det finnes steder der vinden er forholdsvis jevn og passe sterk, og der vil vindkraft kunne være en verdifull ressurs. Noe av det jeg kanskje har mest tro på, er å bruke vindkraft til desalinering av saltvann. Vindkraft burde uansett ikke stå for mer enn 5-10 % av forsyningen av elektrisitet, og da heller jeg mot det lavere området. Denne mengden fluktuerende strøm vil ikke strømnettet ha særlig store problemer med å takle. Det er heller ikke sannsynlig at vind vil klare å stå for mer enn dette.


Kilder:

- Gwyneth Cravens (2007). Power To Save The World – The Truth About Nuclear Energy. Vintage Books.
- James Lovelock (2009). The Vanishing Face Of Gaia – A Final Warning. Basic Books.
- Nuclear Energy Facts Report, Dr. Theodore Rockwell, medlem av National Academy of Engineering.  

lørdag 30. april 2011

Fun facts – Radioaktiv stråling

True genius resides in the capacity for evaluation of uncertain, hazardous, and conflicting information.
- Winston Churchill

Radioaktiv stråling er et varmt tema i media, spesielt etter at tsunamien i Japan traff atomkraftverket Fukushima Daiichi. Jeg kommer til å skrive mer om atomkraft og radioaktiv stråling senere, men det kan være opplysende å slenge noen fun facts på bordet først.

1.       Hvis du ikke er radioaktiv er du død.

Alle levende vesen på jorden er radioaktive. Det er først når vi dør at radioaktiviteten langsomt forsvinner.

2.       Alkoholholdige drikkevarer i USA må være radioaktive for at de skal være lovlige. Når de blir testet må de alkoholdige drikkevarene inneholde minimum 400 radioaktive henfall per minutt (7 Becquerel) per 750 milliliter.

Radioaktivitet er den eneste måten å finne forskjell mellom alkohol laget av ”naturlige råvarer” og alkohol laget av petroleum. Det er like trygt å drikke alkohol laget av petroleum og har samme smak, men det er vesentlig billigere å lage det av petroleum. Radioaktiv karbon har en halveringstid på 5700 år, og etter 100 millioner år er det så godt som ingenting igjen. Petroleumen ble begravd for flere hundre millioner år siden.


3.       Plutonium, som ofte blir kallet ”det giftigste stoffet i verden”, er faktisk 1000 ganger mindre giftig enn Botox, kjemikaliet som folk injiserer under huden for å redusere rynker.


 

4.       Biodrivstoff er radioaktivt. Bensin og diesel er ikke radioaktivt.

Biodrivstoff lages fra planter som tar opp radioaktivt karbon fra atmosfæren. Bensin og diesel derimot lages fra biologiske rester som har vært begravd i millioner av år og har derfor mistet radioaktiviteten.

5.       Heliumet som vi putter inn i ballongene til barn er faktisk avfall fra radioaktivitet.

Alfastråling er heliumkjerner med høy hastighet. Når de bremses ned tiltrekker de seg to elektroner og resultatet er et heliumatom. Helium er ikke radioaktivt.



6.       Biologisk skade fra radioaktiv stråling måles i rem. 300 rem gjør deg syk, 1000 rem dreper deg og 2500 rem vil forårsake et krefttilfelle. Men hvordan kan du få kreft hvis du allerede er død?

Du vil aldri få kreft fra 2500 rem siden du allerede er død, men i teorien vil 2500 rem fordelt over 2500 mennesker, der alle får en rem hver, forårsake ett krefttilfelle.

7.       Mengden radioaktivitet i regionen rundt Three Mile Island, stedet hvor det hendte en delvis nedsmelting i 1979, er 50 % høyere enn gjennomsnittsnivået i USA. Men det har vært slik i millioner av år.

Regionen har relativt høye nivåer av naturlig uran. Radon, et datterprodukt av uran, som kommer opp gjennom bakken, står for den unormalt høye radioaktiviteten i området.

8.       Den velkjente ulykken på Three Mile Island såret faktisk mennesker, men ikke pga utsluppet radioaktivitet. Det var panikk som gjorde mest skade.

Kemeny-kommisjonen studerte konsekvensene av ulykken og konkluderte at strålingseksponeringen til offentligheten var 2000 rem spredt utover millioner av mennesker. Ingen fikk mer enn 0,07 rem som er mindre enn de 0,40 rem folk får årlig fra naturlig radioaktivitet og røntgen. Kommisjonen konkluderte at den største helseeffekten var på den mentale helsen til menneskene i regionen. Dette var pga feiltakelsen at ulykken truet livet til folket. Det kan også nevnes at stress ofte fører til røyking som igjen fører til lungekreft.

9.       Nivået på radioaktiviteten i Denver USA er 50 % høyere enn mesteparten av resten av landet. Hvis dette høye nivået var et resultat av en nylig hendelse, ville myndighetene være nødt til å evakuere Denver.

Den ekstra dosen de får i Denver er på ca 0,1 rem og er forårsaket av uran i Rocky Mountains. I teorien vil det pga dette være ett ekstra krefttilfelle per 25 000 mennesker i Denver. Det er 600 000 mennesker i Denver slik at det skal da bli 24 ekstra krefttilfeller. Men mengden kreft i Denver er faktisk mindre enn resten av landet. Mange vitenskapsmenn argumenterer for at små mengder radioaktivitet er sunt.

10.       Hvis du røyker tre pakker sigaretter per dag får du ca samme radioaktiv dose som du ville fått fra å inhalere en halv kg uran, i løpet av et år.

11.       På verdensbasis blir folk utsatt for ca like mye radioaktivitet per år fra atomkraft som fra en banan.



 

12.       Ansatte ved atomkraftverk i USA er sunnere og har mindre sjanse for å dø tidlig av kreft eller andre sykdommer, enn resten av befolkningen.


Kilder:

- Gwyneth Cravens (2007). Power To Save The World – The Truth About Nuclear Energy. Vintage Books.
- Richard A. Muller (2011). The Instant Physicist – An Illustrated Guide. W. W. Norton & Company, Inc.

onsdag 27. april 2011

Energi fra solen – Utfordringer, begrensninger og en lysende fremtid

I'd put my money on the sun and solar energy. I hope we don't have to wait until oil and coal run out before we tackle that.
- Thomas Edison 

Verden trenger mer energi, og solen, vårt eget store fusjonskraftverk, forsyner oss med store mengder energi. Potensialet er enormt, men problemene er mange. Kan solkraft være redningen for en energitørst verden?

Solkraft blir av mange sett på som den beste løsningen på verdens kommende energimangel. Her går det i direkte oppsamling av solenergi, enten fra oppvarming av vannbasseng ved hjelp av speil i et soltermisk system, eller ved fotovoltaiske plater(PV). En, i utgangspunktet, genial løsning. Ved hjelp av speil eller fotovoltaiske plater blir solenergien slikket opp og konvertert til elektrisitet. Det er dessverre en del utfordringer som må overvinnes. Ved ekvator, når solen står på sitt høyeste og det ikke er skyer, er solenergien ca 1000 watt per kvadratmeter. Det maksimale tjuefiretimersgjennomsnittet (helt blå himmel) er derimot 320 watt per kvadratmeter. I USA er gjennomsnittet på 215 watt, og i Norge vil det være enda lavere. Fotovoltaiske plater med silikonceller har i tillegg en makseffektivitet på 12 %, hvis en ikke ”doper” de med materialer som germanium, selen, arsenikk, gallium, antimony, indium og cadmium. Materialer det er begrenset tilgang til i verden. Mange av disse materialene som brukes til solkraft er også ekstremt giftige og, til forskjell fra for eksempel atomavfall, vil de være giftige for all tid.  Med ”doping” kan det oppnås effektivitet på 20 %. Dvs. 43 watt per kvadratmeter i USA. Da trenger en 24 kvadratmeter for å ha nok strøm til å drive en 1000-watts kaffetrakter. Hvis solcellene ikke blir vasket regelmessig mister de opptil 30 % av kapasiteten.

 












Det største solkraftverket i verden, kapasitetsmessig, ligger i Mojave-ørkenen, og bruker et soltermisk system. 400000 kvadratmeter med 13 meter høye paraboliske speil som roterer med solen klarer på det meste å produsere 355 MW elektrisitet(ved hjelp av gass-back-up). For å holde oppe effektiviteten må 900000 kvadratmeter med speiloverflate vaskes ca hver 5 dag, i tillegg til en høytrykksvask hver 10-20 dag. Dette kraftverket har en tiendedel av kraftproduksjonen til et atomkraftverk eller kullkraftverk, men er allikevel 90 % av verdens soltermiske kraftproduksjon. Kraftverket i Mojave-ørkenen har også vært forfulgt av problemer som eksplosjoner, og en gang brant 4 millioner liter Therminol og sendte enorme mengder giftig gass ut i atmosfæren. Andre problemer solkraft møter er at det ofte er skyer eller regnvær, ofte i flere dager i strekk. Ørkener har oftere skyer enn folk tror, og i tillegg har en sandstormer som varer lenge. Det er dyrt med solkraft slik det er nå og er langt ifra økonomisk om en tar vekk subsidier.


 
Solkraft har allikevel en stor framtid, men foreløpig ikke som baseforsyner av strøm. Mye pga at det enda ikke er mulig å lagre store mengder elektrisitet uten betydelige tap av energi. Det finnes to metoder som er verdt å nevne. Caes (Compressed air energy storage) er den ene, men denne formen for lagring innebærer store tap av energi. I tillegg har vi pumpekraft, men dette har også sine begrensinger i form av passende områder og tap av energi. Når solcellepanelene er blitt billigere og har fått høyere effektivitet vil solkraft kunne stå for en meget stor del av verdens energiproduksjon, men vil neppe klare å være i nærheten av å dra lasset alene. Solkraft er nok den energikilden, av de som tradisjonelt blir sett på som fornybare, som har det største potensialet.
 

 
Kilder:

- Nuclear Energy Facts Report, Dr. Theodore Rockwell, medlem av National Academy of Engineering. http://tedrockwell.typepad.com/files/nuclearenergyfactsreport-2009dec13-1.pdf
- Jonathon Porrit (2007). Capitalism – As If The World Matters. Earthscan.
- James Lovelock (2009). The Vanishing Face Of Gaia – A Final Warning. Basic Books.

søndag 24. april 2011

To minutter til midnatt - Vekstsamfunnet

- “Exponential growth looks like nothing is happening, and then suddenly you get this explosion at the end,”
Ray Kurzweil

Samfunnet vårt er basert på at vi skal ha vekst hvert år. Økonomisk vekst vil i de aller fleste tilfeller (unntatt perioder det har blitt fokusert på effektivisering) føre til økt forbruk av ressurser. Siden dette er en grunnleggende del av samfunnet er det viktig at folk forstår hva det egentlig vil si at vi for eksempel har 5 % vekst.


Prosentvis vekst per år
Doblingstid
0 %
Aldri
1 %
70 år
2 %
35 år
3 %
24 år
4 %
18 år
5 %
14 år
6 %
12 år
7 %
10 år

Se for deg at vi legger en bakterie i en flaske kl 23:00. Bakterier deler seg i to, og vi har dobling av antallet hvert minutt. Slik at vi har en bakterie kl 23:00, to bakterier kl 23:01, fire kl 23:02 osv. Ved midnatt er flasken full. Det første spørsmålet en da kan spørre seg er; når var flasken halvfull? Kl 23:59. Det andre spørsmålet er; hvis du var en gjennomsnittsbakterie i flasken, når ville du skjønt at du var i ferd med å gå tom for plass? Vi kan se på de siste minuttene i flasken.


23:54
1/64 = 1,6 % full
63/64 tom
23:55
1/32 = 3,1 % full
31/32 tom
23:56
1/16 = 6,3 % full
15/16 tom
23:57
1/8 = 12,5 % full
7/8 tom
23:58
1/4 = 25 % full
3/4 tom
23:59
1/2 = 50 % full
1/2 tom
00:00
100 % full
full

Ville du skjønt at du var i ferd med å gå tom for plass fem minutter før midnatt, når 97 % av plassen fortsatt var ledig?



Sett at noen av bakteriene skjønte at de var i ferd med å gå tom for plass når klokken var 23:58. De begynner å lete intenst etter flere flasker. De leter offshore, på de ytterste delene av kontinentalsokkelen og i Arktis og de finner tre flasker! Bakteriene kan nå slappe av siden de har firedoblet mengden plass. Samfunnet deres må være bærekraftig nå når de har funnet tre ganger mer enn de noen gang har visst om. Da kan vi spørre oss; når går bakteriene tom for plass når de har fire flasker? Svaret er klokken 00:02. 

Til sammenligning har vi den historiske produksjonen av olje. Frem til 1970 hadde vi 100 år med ca 7 % vekst i produksjonen per år. Det er bred enighet blant geologer at verdens totale reserver av olje er ca 2000 milliarder fat.  Vi kan se på hva som hadde skjedd fra og med 1973 hvis veksten på 7 % hadde fortsatt.

Utvinning av olje på verdensbasis i milliarder fat, med 7 % vekst.
År
Fat produsert
Kumulativ produksjon
Mengde igjen
1973
20,4
334
1765
1975
23,4
380
1719
1977
26,8
431
1668
1979
30,7
491
1608
1981
35,1
559
1540
1983
40,2
637
1463
1985
45,0
726
1374
1987
52,7
827
1272
1989
60,4
944
1155
1991
69,1
1078 (halvparten borte)
1022
1993
79,1
1231
858
1995
90,6
1406
693
1997
103,7
1607
492
1999
118,8
1837
263
2001
135,9
2100
0
2002
145,6
2245

2003
155,7
2401

2004
166,5
2567



Slik går det med ressurser når økonomien vokser eksponentielt. Mange mener at dette ikke er et problem siden vi vil finne nye ressurser når prisen går opp. Bakteriene vil si seg uenig. Om du skulle finne 2000 milliarder flere fat med olje enn det geologene mener er mulig å finne, vil dette utsette slutten 10 år, om veksten på 7 % fortsetter. Denne trenden gjelder for alle ressurser som ikke er fornybare, men også for mange i utgangspunktet fornybare ressurser. En viktig egenskap ved slik vekst er at hver periode vi har en dobling, blir det brukt mer enn alt som noen gang har blitt brukt før det.

Produksjon av vanadium
Produksjon av aluminium

Virkeligheten fungerer ikke slik som dette. Lenge før vi har brukt opp alt av en ressurs vil vi slite med å opprettholde produksjonen, noe vi kan se igjen for flere ressurser. Ifølge M. King Hubbert vil vi nå en topp i produksjonen for en ressurs, når ca halvparten er brukt opp. Alle typer materiell vekst vil til slutt stoppe.

Bærekraftighets første lov:

Befolkningsvekst og/eller vekst i forbruk av ressurser kan ikke opprettholdes


Kilder:

- Dr. Albert A. Bartlett sin presentasjon om ”aritmetikk, populasjon og energi” http://www.youtube.com/watch?v=F-QA2rkpBSY&p=6A1FD147A45EF50D
- Deffeyes, Kenneth S. (2005). Beyond Oil – The view from Hubbert’s Peak. Hill and Wang