1 / 69

Global uppvärmning

Global uppvärmning. Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur Luleå tekniska universitet Landstingsfullmäktiges miljöseminarium Luleå den 8 mars 2007. Global uppvärmning. Den globala uppvärmningen är ett vetenskapligt faktum Startade ca 1880 och 1999 var temperaturhöjningen ca 0.7 o C

janice
Download Presentation

Global uppvärmning

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Global uppvärmning Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur Luleå tekniska universitet Landstingsfullmäktiges miljöseminarium Luleå den 8 mars 2007

  2. Global uppvärmning Den globala uppvärmningen är ett vetenskapligt faktum Startade ca 1880 och 1999 var temperaturhöjningen ca 0.7oC dvs 0.7/120 0.006oC per år Orsaken omtvistad – tre förklaringar Växthuseffekten Variationer i solinstrålningen Termiska föroreningar Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  3. Orsaker till global uppvärmning • Växthusförklaringen innebär att atmosfärens ökande CO2- halt höjer atmosfärens temperatur. • Variationer i solens instrålning - ännu inget starkt fotfäste • Termiska föroreningar – en koldioxidfri förklaring Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  4. Global uppvärmning = termisk förorening? • En varm sommardag i Tokyo höjs lufttemperaturen 3oC pga luftkonditionering (heat islands). • Mänsklig aktivitet i Tokyo motsvarar ca 140 W/m2 • Motsvarande för Stockholm är ca 70 W/m2. • Utslaget på Sveriges yta är värmeutsläppet 0.15 W/m2. dvs 2-3 ggr större än det geotermiska värmeflödet. ÄR DETTA GLOBAL UPPVÄRMNING? Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  5. Principen är enkel…… ”Släpper man ut värme i ett rum blir det varmare” • detta gäller även för det stora globala rummet… • principen är inte kontroversiell utan självklar • kritikerna menar att denna värmemängd är försumbar Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  6. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08 Global and Planetary Change Vol. 38. Issue 3-4. 305-312

  7. Miljöaktuellt. nov 2003 NK, 14 feb 2007 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  8. Nyhetsinslag i radions P1 den 12 sep 2006 med Rickard Lundin, Lena Sommestad Professor Rickard Lundin (Svenska Institutet för Rymdfysik) ang. ”växthuseffekten” ”Det är ingen liten skara forskare som är av annan åsikt. Problemet är vilka som rätteligen skall betraktas som "klimatforskare". Glaciologer, hydrologer, solforskare, paleo-klimatologer, planetologer, och rymdvetenskapare hamnar utanför kategorin. Långa tidsserier av glaciologer och paleoklimatologer tagit fram ger en helt annan bild än den gängse mediadebatten. Skulle aldrig ha ställt upp i en debatt som denna om det inte vore för att jag har mitt på det torra och jag genom åren upplevt så mycken rädsla hos många forskare. Man hukar sig för att inte riskera sina ev. framtida forskningsanslag. De som inte ställer in sig i ledet och hyllar gängse uppfattningar hamnar lätt utan finansiering. Deras forskning betraktas som intressant, men ändå ovidkommande i sammanhanget”. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  9. MARKYTA HAVSYTA 17.0 9.9 MEDEL 15.0 16.5 9.4 Temperature (oC) 14.5 Temperature (oC) Temperature (oC) 16.0 8.9 14.0 15.5 8.4 13.5 7.9 15.0 13.0 1880 1920 1960 2000 1880 1920 1960 2000 1880 1920 1960 2000 Globala medeltemperaturer Global medeltemperatur över mark, hav, och globalt medel Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  10. Jordens energibalans Solinstrålning (kortvågig) 1368 W/m2 (342 W/m2) Reflekterande strålning 428 W/m2 (107 W/m2) (100 %) (30 %) (70 %) 940 W/m2 (235 W/m2) Utgående långvågig strålning Jorden - Area = 4ΠR2 - Tvärsnittsarea = ΠR2 Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  11. Jordens energibalans över en längre tidsperiod Nettovärmeutstrålning (Geotermisk energi, mm.) Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  12. ”Global” energibalans Utgående strålning = lampans effekt En 25 W lampa medför en viss konstant temperatur på globens yta Två 25 W lampor ger en högre yttemperatur Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  13. Jordens energibalans över en längre tidsperiod Te= Jordens effektiva medeltemperatur (-18.8oC) Nettovärmeutstrålning (Geotermisk energi. mm.) Ts = Jordytans medeltemperatur • År 1880: 13.6oC • År 1999: 14.3oC Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  14. Jordens energibalans • All solenergi som når Jorden återstrålas till rymden Jorden får inget nettovärmetillskott från Solen • Energibalansen för Jorden år 1880 (medeltemperatur = 13.6oC) Nettovärmeutflödet = geotermiska flödet från Jordens inre • Energibalansen för Jorden år 1999 (medeltemperatur = 14.3oC) Nettovärmeutflödet är högre än geotermiska flödet Det måste ha tillkommit en ytterligare nettovärmekälla Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  15. Jordens nettovärmekällor • Användning förnyelsebar energi medför inget värmetillskott till Jorden, eftersom denna energi finns redan här • Användning av fossila bränslen + kärnkraft = värmetillskott • Detta värmetillskottet måste leda till global uppvärmning! Frågan är bara i vilken grad? Termodynamikens lagar säger oss att: • Energi kan inte skapas eller förstöras utan bara omvandlas • All användenergi (el. olja etc.) blir slutligen till värme Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  16. Jordens nettovärmekällor Naturlig nettovärme • Geotermisk energi • Vulkanutbrott • Jordbävningar • Meteoritnedfall Icke-naturlig nettovärme • Energiförbrukning • Kol, Olja, Gas • Kärnkraft • Biobränsle > tillväxt • Kärnvapentester, bomber Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  17. Värmeutsläpp från kärnkraftverk Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  18. Jordens nettovärmekällor (utslaget över hela jordytan) Naturlig värme • Geotermiskt värmeflöde 0.068 W/m2 • Global energiförbrukning (fossilt + kärnkraft) 0.020 W/m2 All nettovärme 0.088 W/m2 • Jorden var i jämvikt år 1880 - nettoutstrålning = 0.068 W/m2 (geotermiskt värmeflöde) • Jorden åter i jämvikt i framtiden då - nettoutstrålning = 0.088 W/m2 (all nettovärme) Termisk förorening Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  19. Jordens utstrålning Utstrålning: • År 1880 = geotermiska flödet • År 1999 = geotermiska flödet + ca 1/3 av våra värmeutsläpp Således blir 2/3 av våra värmeutsläpp kvar på Jorden Temperaturen kommer därför att öka tills temperaturen blir så hög att all nettovärme strålar ut. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  20. Global uppvärmning Global temperaturökning. i dag och i framtiden Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  21. Sammanfattning Innan den globala uppvärmningen (~1880) • Medeltemperatur = 13.6oC • Nettoutstrålning = geotermiskt värmeflöde (naturlig nettovärme) Sedan 1880 har fossila bränslen och kärnkraft tillkommit: • Icke naturliga nettovärmeutsläpp • Jordens medeltemperatur har ökat till 14.3oC. • År 1999: Nettoutstrålning = geotermiskt värmeflöde + 1/3 av våra termiska föroreningar • FRAMTIDEN: Jordens temperatur måste öka ytterligare 1.8oC för att åter komma i termisk balans. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  22. Fortsatt forskning – var finns värmen? Nettovärmeutsläpp Luft Vatten Restvärme = global uppvärmning Mark Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  23. Global värmelagring dvs global uppvärmning, 1880 – 1999 Genom att betrakta global uppvärmning i energitermer kan dess omfattning beräknas, kvantifieras, och förstås. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  24. Globala värmeutsläpp, 1880 - 1999 1/ Endast kommersiell energianvändning, fossilt + kärnkraft2/ Endast riktigt stora jordbävningar och vulkanutbrott finns med Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  25. Global värmelagring – globala värmeutsläpp, 1880-1999 - Detta betyder att 55% av den globala uppvärmningen beror på värmeutsläpp- Varifrån kommer den saknade värmen?- Hur stor är den icke-kommersiella energianvändningen? Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  26. Exempel på icke-kommersiell energianvändning • Fackling av gas • Bränder i kolgruvor • Torvbränder • Olja för annat än energi (t.ex. plasttillverkning) • Vedeldning> tillväxten Det finns högst sannolikt ytterligare nettovärmekällor!! Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  27. Gasfackling • Ca 20 länder står för 85% av facklingen • Praxis i tidig oljeproduktion – ingen gasmarknad • Afrikas gasfackling motsvarar 50% dess energianvändning • Saudiarabien - 38 miljard m3 (1980) till 0,12 miljard m3 (2004) • Problemets omfattning - Världsbanken ger ut The News Flare • Global fackling 1980-2000 (2700 miljarder m3) = 0.3.1014 kWh • Facklingen har minskat kraftigt under senare år -> Den har gett stora värmeutsläpp sedan 1880. GROV UPPSKATTNING: Totalt ca 5.1014 kWh sedan 1880? Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  28. Var förekommer gasfackling? Europe: 3 bcm CIS: 15-60 bcm Middle East: 30 bcm North America: 12-17 bcm Asia: 7-20 bcm Africa: > 45 bcm Central andSouth America: 10 bcm Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  29. Bränder i kolgruvor och kolfält • 100-tals kolbränder pågår runt om i världen • Underjordsbränder - svåra att lokalisera och släcka • Några av de äldsta och största finns i Kina, USA, och Indien • Den första branden i Indien startade för snart 100 år sedan - har nu spritt sig till 70 kolgruvor • I Kina brinner varje år 200 million ton kol (1.3.1012 kWh) - vilket motsvarar ca 20% av USAs årliga kolförbrukning GROV UPPSKATTNING: Totalt ca 5.1014 kWh sedan 1880? Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  30. Bränder i kolgruvor och kolfält Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  31. Torvbränder • Torvbränder kan också brinna under århundraden • 1997 motsvarade CO2-utsläppen från torvbränder bara i Indonesien 40% av all global fossil förbränning • Fler än 100 torvbränder i Kalimantan and East Sumatra fortsätter att brinna sedan 1997 • Utan närmare studier är slutsatsen att dessa bränder bidrar till de globala värmeutsläppen i samma utsträckning som gasfackling och kolbränder. GROV UPPSKATTNING: Totalt ca 5.1014 kWh sedan 1880? Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  32. Ytterligare värmekällor • Olja för plasttillverkning finns inte med i kommersiell energi Då plasten förr eller senare eldas frigörs värme • Även eldning av förnyelsebara värmekällor bidrar om de förbrukas i högre takt än de återbildas. - Om det finns mindre skogsmassa idag än 1880 har även detta medfört ett nettovärmetillskott till Jorden GROV UPPSKATTNING? Totalt ca 5.1014 kWh sedan 1880? En fransk student vid LTU försöker f.n. hjälpa mig att uppskatta icke-kommersiell energianvändning. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  33. Slutsatser Kommersiell energi-användning Kommersiell + grovt skattad icke-kommersiell energianvändning Förklarar 55% av den globala uppvärmningen Förklarar 82% av den globala uppvärmningen Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  34. Vad gör vi nu då? Minska CO2 -utsläpp ? Lagra CO2 under mark? Bygga ut kärnkraften? Kraftverk i rymden? Alla dessa åtgärder minskar CO2-utsläppen men minskar inte utsläppen av värme! Kärnkraft och rymdkraft resulterar båda i nettovärmeproduktion! Den enda framkomliga vägen är effektivare energianvändning samt att utnyttja förnyelsebar energi. Med förnyelsebar energi kan Jordens energibalans inte störas. ? NEJ! Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  35. Förnyelsebar energi Prof. Bo Nordell Arkitektur och infrastruktur Luleå tekniska universitet Landstingsfullmäktiges miljöseminarium Luleå den 8 mars 2007

  36. Förnyelsebar energi - solenergi i någon form • Motorbränsle • alkoholer (etanol), bio-oljor.. • Elektricitet • solceller, vindkraft, vågkraft, biobränsle.. • Värme/kyla • solfångare, spillvärme, naturlig värme/kyla i mark, luft och vatten Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  37. Naturliga energikällor för värme och kyla Sommarvärme • Luft • Ytvatten • Sol • Mark • Grundvatten Vinterkyla • Luft • Ytvatten • Snö och is • Mark • Grundvatten För ett storskaligt utnyttjande av förnyelsebar energi krävs att energin kan lagras tills den behövs (korttids- och långtidslagring)! Tekniken finns - stora energilager byggs oftast under mark Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  38. Markens temperatur VINTERTID Marken är varmare än lufttemperaturen SOMMARTIM Marken är kallare än lufttemperaturen Detta beror på att värme/kyla passivt lagras in mellan säsongerna. Markens medeltemperatur är ungefär lika med årsmedel i luft. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  39. Skillnad mellan högsta och lägsta månadsmedeltemperatur Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  40. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  41. Borrhål i berg för kyla och värme Bergvärme för typiskt småhus • Borrdjup: ca 100-150 m • Borrhålsdiameter: ca 110 mm • Värmefaktor: 3-4 • Uttag: 20000-30000 kWh varav ca ¼ är drivenergi till värmepump. • Inv. kostnad ca: 100.000 kr • Avkastning: 10% • Ca 300.000 installationer i Sverige tank för varmvatten värmepump golvvärmesystem för lågtemperaturuppvärmning Borrhåls-värmeväxlare Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  42. Hur vanligt är bergvärme/bergkyla? • Det finns ca 1.2 miljoner borrhålssystem för värme och kyla i världen • Hälften i USA och hälften i Europa, varav hälften i Sverige • Det finns alltså 300.000 bergvärmebrunnar i Sverige – ökning ca 40.000/år • FoU vid LTU och LTH har starkt medverkat till denna utveckling • Sveriges totala energibehov för uppvärmning och kylning är ca 100 TWh • År 2000 kom ca 15% av denna energi från borrhålssystem • År 2010 beräknas borrhålssystemens stå för 27% av all uppvärmning • dvs 20% av all uppvärmning sker med förnyelsebar energi Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  43. VÄRMELAGER LULEÅ Världens första - byggdes i Luleå Var i drift mellan 1983-1990 SSABs spillvärme via fjärrvärmenätet Borrhål: 120 st á 65 m Volym: 120.000 m3 Årligt värmeuttag: ca 2000 MWh Lagringstemperatur: max 82C Uttagstemperatur: 65-35C Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  44. Därlingen Schweiz Sommar: värme från bro (väg) lagras i borrhålssystem Vinter: värmen håller vägen isfri Teknik kan användas för att hålla flygplatser snö- och isfria. Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  45. Därlingen Schweiz Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  46. Näsby Parks Slott, Stockholm Hybrid system - Boreholes with summer recharge from lake

  47. Näsby Parks Slott, Stockholm Boreholes Water intake Heat load from buildings (18.000 m2) marked in yellow Water outlet

  48. Architecture Chemistry IKDC Energy store 165 boreholes Chemistry Department, Lund Energy balance by combining buildings with different load profiles Landstingsfullmäktiges miljöseminarium, 2007-03-08

  49. Heating load Chemistry IKDC

  50. Cooling load Architecture Chemistry IKDC

More Related