Maðurinn, orkan og umhverfið

1. Maðurinn, orkan og umhverfið Orkulindir og orkunotkun (bls. 338 – 351)

2. Maðurinn, orkan og umhverfið • Umhverfið setti áður mönnunum skilyrði í samspili manns og náttúru • Iðnvæðing og fólksfjölgun á 19. öld leiddu til þess að menn tóku að nýta auðlindir sem ekki endurnýjast í miklum mæli • Framan af gætti umhverfisáhrifa eingöngu í nágrenni við viðkomandi starfsemi • En álag á umhverfið fór sífellt vaxandi Valdimar Stefánsson 2006

3. Maðurinn, orkan og umhverfið • Á 7. og 8. áratug 20. aldar hafði iðnaður og orkunotkun vaxið svo að áhrifanna gætti fjarri losunarstöðum • Þá fyrst fóru menn almennt að velta fyrir sér áhrifum okkar á náttúruna og því hvernig nýting náttúruauðlinda gæti spillt umhverfi okkar Valdimar Stefánsson 2006

4. Maðurinn, orkan og umhverfið • Um 70% af orkunotkun í heiminum fer fram í iðnríkjum • Sífellt vex eftirsóknin í óendurnýjanlegar auðlindir þar • Afleiðingarnar eru umhverfisspjöll og hætta á auðlindaþurrð • Íbúar þróunarlanda ofnýta einnig sínar auðlindir, t. d. eldiviðinn Valdimar Stefánsson 2006

5. Ýmsar orkulindir • Þrír flokkar • Orkulind sem ekki endurnýjast (t.d. olía) • Orkulind sem endurnýjast(t. d. vatnsafl) • Orkulind sem endurnýjast með takmörkunum (t. d. eldiviður) Valdimar Stefánsson 2006

6. Ýmsar orkulindir • Birgðir af jarðeldsneyti (olía, kol, jarðgas) dreifast ekki jafnt um jörðina • Steinkol er að finna í öllum heimshlutum og er mun meira magn til af þeim en olíu • Mestu olíulindir heims eru í Mið-Austurlöndum • Kol og olía eru umfangsmestu vöruflokkar sem fluttir eru um heimshöfin Valdimar Stefánsson 2006

7. Ýmsar orkulindir • Notkun jarðeldsneytis er líka misskipt • Hún er mest í Norður-Ameríku,Vestur-Evrópu og Japan • Á þessum svæðum er lögð áhersla á að minnka orkunotkun • Notkun á jarðeldsneyti fer vaxandi meðal þróunarlanda • Ástæðan er m. a. uppbygging iðnaðar og fjölgun í borgum • Verður umhverfisvandamál framtíðar Valdimar Stefánsson 2006

8. Olía og jarðgas • Olía er orkulind sem ekki endurnýjast • Ágóði af olíuvinnslu verður sífellt minni þrátt fyrir hækkandi olíuverð (tuttugufaldur um 1900, nú sex- til tólffaldur) • Jarðgas finnst oftast í tengslum við olíulindir en lengi fram vel var það ekki nýtt • Jarðgas mun verða mikilvæg orkulind langt fram eftir 21. öldinni, ekki síst af umhverfisástæðum • Mengun við brennslu á jarðgasi er helmingur þess sem verður við brennslu á olíu og kolum • Jarðgas er flutt með leiðslum og/eða með skipum Valdimar Stefánsson 2006

9. Kol • Á 19. öld varð kolanám gríðalega umfangsmikið í Vestur-Evrópu og Norður-Ameríku • Þegar iðnaður þróaðist dró verulega úr kolaframleiðslu • Áhugi á kolum sem orkugjafa fer aftur vaxandi vegna fyrirsjáanlegs olíuskorts • Mestu kolaframleiðslulönd og notendur eru Kína, Bandaríkin og Rússland Valdimar Stefánsson 2006

10. Kol • Nú er kolum breytt í annað orkuform fyrir flutninga, t. d. raforku • Brennsla á kolum losar m. a. brennisteinsdíoxíð, koldíoxíð, nituroxíð og kvikasilfur út í umhverfið • Brúnkol eru mesti mengunarvaldurinn • Þau finnast í miklum mæli í Mið-Evrópu, Bandaríkjunum og Rússlandi • Kínverjar munu nota mest af kolum á næstum áratugum Valdimar Stefánsson 2006

11. Hve lengi endist jarðefnaeldsneytið? • Samkvæmt áætlun BP Statistical Review má reikna með að birgðir jarðeldsneytis muni endast: • Kol í 228 ár • Jarðgas í 68 ár • Olía í 43 ár • Reikna má þó með að þessar tölur hækki ef nýjar birgðir finnast og hækkandi verð geri auðlindina arðbærari Valdimar Stefánsson 2006

12. Mór • Mór finnst víða í tempraða beltinu þar sem hann myndast í mýrlendi, t. d. í barrskógabeltinu • Nokkuð var um að mór væri nýttur hér á landi fyrr á öldum • Mór er notaður sem orkugjafi í raforkuverum og í iðnaði • Hugsanlegt er að nota mó sem hráefni í efnaiðnaði til framleiðslu gerviefna Valdimar Stefánsson 2006

13. Notkun á jarðeldsneyti ógnar umhverfinu • Umhverfisvandamál eru til staðar í öllum löndum heims • Þau eru þó að jafnaði mest í iðnríkjunum • Til þess að þróast á efnahagssviðinu verður ríki að hafa aðgang að nægilegum orkulindum • Í þróunarlöndunum er nauðsynlegt að bæta aðgang að orku til þess að bæta lífskjör almennings Valdimar Stefánsson 2006

14. Notkun á jarðeldsneyti ógnar umhverfinu • Vinnsla og notkun orkulinda sem ekki endurnýjast hafa staðbundin og jafnvel hnattræn áhrif • Meðal skaðlegustu efnanna er brennisteinsdíoxíð sem veldur súru regni sem mengar jarðveg, ár og vötn • Súrt regn hefur valdið alvarlegri mengun, einkum í Mið-Evrópu og Bandaríkjunum austanverðum Valdimar Stefánsson 2006

15. Notkun á jarðeldsneyti ógnar umhverfinu • Hækkandi hlutfall koldíoxiðs í loft-hjúpnun er vaxandi vandamál • Stafar fyrst og fremst af brennslu á jarðeldsneyti en einnig af sviðurækt og eyðing skóga • Koldíoxíð er gróðurhúsaloftegund • Gleypir hitageislun frá jörðinni og gerir það að verkum að hitastig við yfirborð jarðar verður hærra Valdimar Stefánsson 2006

16. Notkun á jarðeldsneyti ógnar umhverfinu • Hlutfall koldíoxíðs í andrúmslofti er mælt í milljónustuhlutum; ppm • Um 1850: < 300 ppm • 1958: 315 ppm • 1997: 365 ppm • 2006: 380 ppm • Frá 1958 hefur magn koldíoxíðs í andrúmslofti aukist um rúm 20% Valdimar Stefánsson 2006

17. Valdimar Stefánsson 2006

18. Notkun á jarðeldsneyti ógnar umhverfinu • Einfaldasta skýringin á virkni koldíoxíðs í andrúmslofti er gróðurhúsalíkingin • Samkvæmt henni hagar koldíoxíðið sér eins og glerið í gróðurhúsinu • Sólargeislarnir komast inn um glerið en missa við það orku þannig að þegar þeir endurkastast aftur á glerið á leið sinni út komast þeir ekki í gegn • Þess vegna hitnar í gróðurhúsinu Valdimar Stefánsson 2006

19. Notkun á jarðeldsneyti ógnar umhverfinu • Í dag hafa langflest ríki heims samþykkt niðurstöður vísindamanna um hnattræna hlýnun • Alþjóðlegt samkomulag um losun gróðurhúsalofttegunda var gert í Kyoto í Japan árið 1997 • Samkomulagið felur í sér skuldbindingu flestra iðnríkja um að takmarka hjá sér losun gróðurhúsalofttegunda Valdimar Stefánsson 2006

20. Olía og kol: vinnsla og flutningur Valdimar Stefánsson 2006

21. Þynning ósónlagsins • Ósón (O3) er eitt form súrefnis (O2) • Myndast fyrir áhrif sólgeislunar í heiðhvolfinu • Ósónlagið verndar okkur gegn útfjólubláum geislum sólar • CFC-efni (klórflúorkolefni) t. d. freon berast upp í heiðhvolfið og gengur í samband við ósónið og brýtur ósónsameindirnar niður • Við það þynnist ósónlagið og jörðin er ekki eins vel varin gegn útfjólubláum geislum Valdimar Stefánsson 2006

22. Þynning ósónlagsins • Útfjólubláir geislar sólarinnar valda húðkrabbameini og slík krabbameinstilfelli hafa aukist á suðurhveli jarðar • CFC-efnin valda einnig gróðurhúsaáhrifum • Samkvæmt endurskoðuðum Montreal-sáttmála frá 1992 skuldbinda aðildarríkin sig til að hætta allri notkun CFC-efna • Ísland og önnur Norðurlönd hafa verið í fararbroddi í þessum málum Valdimar Stefánsson 2006

23. Kjarnorka • Í löndum þar sem lítið er um jarðefnaeldsneyti og vatnsorku, t. d. Frakklandi og Japan, hafa menn snúið sér að kjarnorku • Árið 1995 voru um 7% af seldri raforku í heiminum framleidd í kjarnorkuverum • Þá voru rúmlega 400 kjarnakljúfar starfandi í um 30 löndum • Eldsneyti í kjarnorkuverum er úran og því telst kjarnorka til orkulinda sem ekki endurnýjast Valdimar Stefánsson 2006

24. Kjarnorka • Mestu úrannámur eru í Kanada, Bandaríkjunum, Frakklandi, Ástralíu, Níger, Namibíu og Suður-Afríku • Í kjarnorkuverum er kjarnorkan nýtt til að hita vatn og gufan notuð til að framleiða rafmagn • Kjarnorkuverin eru tiltölulega umhverfisvæn ef ekki kemur til óhappa eða bilunar sem leiðir til að geislavirk efni sleppa út í umhverfið Valdimar Stefánsson 2006

25. Kjarnorka • Stærsta vandamálin eru geislavirku úrgangsefnin sem frá orkuverunum koma og er mikið rannsóknarstarf unnið til að finna leið svo meðhöndla megi úrgangsefnin á öruggan og sjálfbæran hátt • Annað vandamál samfara kjarnorkuvinnslu fellst í því að þjóðir fari að auðga úranið til kjarnorkuvopnaframleiðslu Valdimar Stefánsson 2006

26. Orkulindir sem endurnýjast • Sólarorka • Vatnsorka • Vindorka • Jarðhiti endurnýjast með takmörkunum • Lífrænt eldsneyti (etanól og metanól) endurnýjast einnig með takmörkunum Valdimar Stefánsson 2006

27. Sólarorka • Langflestar orkulindir jarðar hafa þegið orku sína frá sólinni, í einni mynd eða annarri (undantekningar: kjarnorka, sjávarfallaorka og jarðvarmi) • Sólarrafhlöður eru enn ekki fjárhagslega samkeppnisfærar við jarðeldsneyti • Sólarrafhlöður til upphitunar eru þó víða komnar í notkun, m. a. í Ástralíu og Japan Valdimar Stefánsson 2006

28. Vatnsorka • Vatnsorkan er ein mikilvægasta orkulind heimsins í dag • Um 20% af raforkuframleiðslu jarðar er frá vatnsorkuverum • Helmingur virkjanlegrar vatnsorku er í þróunarlöndunum en einungis er búið að nýta 10% hennar þar • Hlutur vatnsorku í heildarorkunotkun heimsins er þó aðeins um 3% í dag Valdimar Stefánsson 2006

29. Vatnsorka • Gríðarleg orka býr í sjávarfallastraumum en erfiðlega hefur gengið að nýta hana • Á vesturströnd Frakklands, í Kanada og Rússlandi hafa verið byggðar sjávarfallavirkjanir í þröngum sundum þar sem mikill munur er á flóði og fjöru • Hverflar virkjananna eru þannig gerðir að þeir geta snúist í hvora áttina sem er • Helsta vandamálið eru ýmis efni í hafinu sem tæra málminn í hverflunum þannig að skipta þarf ört um hverfla Valdimar Stefánsson 2006

30. Vindorka • Vindurinn er meðal þeirra orkulinda sem maðurinn hefur nýtt lengi, s. s. til að drífa báta • Vindmillur koma fram síðar til þess að mala korn og dæla vatni • Danmörk er komin lengst allra Evrópuþjóða í að nýta vindinn til raforkuframleiðslu og sjá vindrafstöðvar Dönum fyrir drjúgum hluta þeirra raforku sem þeir þarfnast Valdimar Stefánsson 2006

31. Jarðhiti • Með jarðhita er átt við orku sem safnast saman og geymist í berggrunninum • Það stafar einkum af eldvirkni þar sem heit bergkvika úr iðrum jarðar hitar upp berggrunninn • Víða er þessi jarðhiti nýttur til húshitunar og raforkuframleiðslu t. d. á Íslandi, í Bandaríkjunum og á Nýja-Sjálandi Valdimar Stefánsson 2006

32. Lífrænt eldsneyti • Lífrænt eldsneyti er samheiti á öllum þeim afurðum dýra og plantna sem nýttar eru í þeim tilgangi að vinna úr þeim orku • Mikilvægasta lífræna eldsneytið er eldiviður • Eldiviðarskortur bitnar einkum á fátækustu íbúum þróunarlandanna • Í dag er orkukreppa í þróunarlöndunum vegna eldiviðarskorts og skógeyðing sem fylgir henni er eitt alvarlegasta umhverfisvandamál heimsins Valdimar Stefánsson 2006

33. Lífrænt eldsneyti • Bílvélar geta gengið fyrir vínanda (metanol og etanol) sem unnin eru úr plöntum • Um allan heim er unnið að tilraunum til að taka upp notkun á vínanda (og einnig jarðgasi, raforku og vetni) í stað bensíns og díselolíu • Í Brasilíu gengur um helmingur einkabíla fyrir hreinum vínanda • Enn er nokkuð í land með að þessir orkugjafar skáki olíunni en á næstu áratugum gæti það breyst Valdimar Stefánsson 2006