Menu

Energi - hvad er det egentlig for noget?

  • Skrevet af 

Vi vil komme bedre i vej med konstruktionen af effektive energisystemer på Fur, hvis Innovation Fur projektet også fører til innovation af den gængse opfattelse af,  hvad der ligger i ordet ‘energi’, sådan som EnergiMidt’s projektleder Gitte Wad Thybo lagde op til, da hun i sin båltale Skt. Hans aften på Fur nævnte Aristoteles

Af Klaus Illum, ECO Consult                                           

Fur 26. juni 2011

En fortælling i fire afsnit:

1.  Energi: det velkendte og begribelige

2.  Energi, forstået som en mystisk kaloriesubstans

3.  Energibalance og energitab

4.  Energiinvesteringer på Fur

 

              Igen i år blev vi med heksen på bålet ved Fur Bådelaugs Skt.Hans aften mindet om de grusomme heksebrændinger, kirke og konger i samdrægtighed foranstaltede i 1500- og 1600-tallet. Det tænker vi ikke så meget over, når vi synger Midsommervisen, men andre folkeslag må undre sig over, at vi muntert udstiller vore ikke så fjerne, overtroiske forfædres grusomheder som en del af vores kulturarv. Det skal nu ikke diskuteres her - kun nævnes som et eksempel på, at der i vores traditioner huserer mange symboler og ord, som glider forbi i ritualer og talemåder, uden at vi tænker over, hvad de egentlig betyder. Også når det er energi og klima, der er på tale.

              I sin båltale talte Gitte Wad Thybo inspirerende om det forunderlige i denne verdens muligheder og Furs i særdeleshed, og hun nævnte i den sammenhæng Aristoteles, naturvidenskabernes og sprogvidenskabernes fader, der levede i Athen i det 4. århundrede før vor tidsregning, dvs. for omkring 2400 år siden.

              Så blev bålet tændt, og det ene af den aristoteliske fysiks fire grundelementer - jord, vand, luft og ild - udfoldede sig i flammerne med regnbuen, der rejste sig fra Mejlgrunden, som baggrund.

              Som naturfilosof og videnskabsmand søgte Aristoteles logisk sammenhængende forklaringer på de fænomener, vi oplever omkring os - i modsætning til religiøse og mytologiske forklaringer. Det er ikke her stedet for en fremstilling af hans tanker, men det skal siges, at hvis der i vore dage havde været tid og plads til at tænke over ordenes betydninger, sådan som Aristoteles gjorde, ville diskussionen af vores samfunds problemer og muligheder ikke i den grad, som tilfældet er, foregå i ord og vendinger, der bruges uden tanke for, hvad de egentlig betyder.

 

1.  Energi: det velkendte og begribelige

              Tag nu ordet ‘energi’. I det gamle Grækenland på Aristoteles’ tid hed det ‘energeia’. Det betød evnen til at udrette noget, til at udføre et arbejde. Når vi i vore dage siger, at ‘vi er energiske’, eller at ‘det har jeg ikke energi til i dag’, er det i den betydning af ordet. Vi ved at energien går tabt under arbejdet. Vi skal spise for at forny den. Hvis det er maskiner, der udfører arbejdet for os, skal de efter en tid have fyldt nyt brændstof på. Undtaget når det er fossile brændsler, der forbruges, sker den stadige fornyelse af den tabte energi i kraft af Jordens rotation i solstrålingen (det kalder vi ‘vedvarende energi’).

              Hvis ikke Jorden roterede om sin akse, ville den være en livløs planet, hed og udtørret på solsiden, iskold på den anden side. Så det er ikke solstrålingen, der giver livet energi. Det erforskellen mellem solindstrålingen om dagen og Jordens varmeudstråling om natten, der er grundlaget og betingelsen for Jordens liv. (Det er der en fortælling om i min bog I drivhuset - Fortællinger om naturens energi og samfundets energikrise, afsnit 3.2 om manden i drivhuset. www.klausillum.dk /Energisystemer ).

 

              Energi - evnen til at udføre et arbejde, drivkraft, fremdrift eller hvordan man end vil udtrykke det - skyldes forskelle af forskellig art:

 

Temperaturforskelle.

For eksempel er det temperaturforskellen mellem dampkedlens forbrændingskammer og atmosfæren eller havvandet, der driver en dampmaskine i et kraftværk. Og det er de mindre temperaturforskelle i atmosfæren og havene, der driver vindene og havstrømmene.

Højdeforskelle.

For eksempel drives et vandkraftværk af højdeforskellen mellem en højtliggende sø (vandreservoiret) og den flod eller elv, vandet løber ud i efter at have drevet turbinerne.

Hastighedsforskelle.

Det er hastighedsforskellen mellem vinden og jordoverfladen, der driver vindmøllerne.

Trykforskelle.

For eksempel udnyttes trykforskellen mellem en kompressors tryktank og atmosfæren til at drive trykluftværktøjer. Og en stempelmotor drives af den store trykforskel mellem cylinderen og krumtaphuset, der opstår, når brændstoffet antændes.

Elektriske spændingsforskelle.

Spændingsforskellene mellem el-nettets ledninger og mellem ledningerne og jorden giver os drivkraft til rådighed overalt. Og i kraft af spændingsforskellen mellem bilakkumulatorens poler, kan vi starte bilen på et øjeblik.

Kemiske forskelle.

Der er ingen energi i mad, brænde, olie, gas og kul. Det er de kemiske forskelle mellem atmosfærens ilt på den ene side og maden eller brændstofferne på den anden, der giver energi. Energien udløses ved iltningen. (En madpakke eller en liter olie på månen er ikke noget værd, hvis ikke man også har en iltflaske med derop).

(Atomkraft lader vi her ude af betragtning.)

 

              Det er altsammen velkendt og begribeligt. Vi udnytter energien i dens forskellige former til vores forskellige formål. Energien i de naturlige kredsløb går hele tiden tabt og bliver fornyet i klodens rotation i sollyset. Kun de fossile brændsler, som er vores nuværende samfunds dominerende drivkræfter, forbruges uden nogensinde at kunne fornyes.

 

2.  Energi, forstået som en mystisk kaloriesubstans

               Alligevel lærer de unge i skolens fysiktimer, at energien bevares. (Det er termodynamikkens 1. hovedsætning). Her er ‘energi’ ikke de begribelige drivkræfter, vi i praksis har brug for. Det er noget mystisk, som man i skolen lærer at måle med et kalorimeter uden at forstå, hvad det er, man måler. Det kan kun forstås på den måde, at ‘energi’ opfattes som en mystisk kaloriesubstans, der kan antage forskellige former, flyttes fra det ene sted til det andet og måles i kilowattimer eller MegaJoule, som er el- og varmeregningernes måleenheder.

              For eksempel kan man røre rundt i en spand vand med et batteridrevet el-piskeris indtil batteriet er løbet tør for strøm. Batteriets energi er brugt op, men energien er ikke gået tabt. Kalorierne er blevet overført til vandet, som er blevet opvarmet en grad eller to. Men den nytte, man kunne have haft af batteriets energi (f.eks. ved at bruge den til at røre dejg), er gået tabt, for der er ikke meget nytte at hente i, at vandet i spanden er blevet en grad eller to varmere.

              Denne forestilling, at energien er en usynlig kaloriesubstans, der fra et gasblus eller en el-kogeplade kan overføres til gryden med kartofler og gennem fjernvarmeledninger og el-nettet i store mængder kan flyttes fra det ene sted til det andet, stammer fra en teori fra 1700-tallet. At det ikke passer er forlængst blevet påvist. Men det er en bekvem forestilling at have i energiministerier, skatteministerier og finansministerier. For når energi af forskellig slags måles i kalorier (eller i kilowatttimer eller MegaJoule) ligesom økonomiske værdier af alle mulige forskellige varer og tjenesteydelser måles i kroner, kan man opstille energibalanceregnskaber på samme måde, som man opstiller pengeregnskaber. Og så behøver økonomerne ikke at bekymre sig om, hvad det i virkeligheden er, de holder regnskab med.

 

              Hvis man har en guldmønt til 500 kroner, en computer til 5.000 kroner og en billet til forboldlandskampen til 600 kroner, så har man lige for tiden aktiver til i alt 6.100 kroner.

              Og hvis man har 60 MegaJoule kemisk energi i form af halm, 10 MegaJoule termisk energi i form af varmt vand fra en solfanger og 30 MegaJoule elektrisk kraft fra en vindmølle, har man i alt 100 MegaJoule.

              Ligesom 60 liter benzin, 10 liter fløde og 30 liter vand giver 100 liter i alt.

              At det - i hvert fald hvad energien og væskerne angår - er nogle meningsløse æbler&pærer-lægge-sammen-stykker (halm&varmt vand&vind; benzin&fløde&vand)) bekymrer ikke økonomer og embedsmænd. Det er sådan Energistyrelsen og alle andre laver energibalanceregnskaber, og det er på grundlag af sådanne regnskaber, man diskuterer energipolitik. Og hverken ingeniører eller universitetsforskere gør indsigelse. Sådan er det bare.

              Men udfra denne ubegribelige opfattelse af energi som en mystisk kaloriesubstans kan man ikke formulere en fornuftig energipolitik, der blandt andet går ud på at effektivisere energiforsyningssystemerne, dvs. at formindske energitabene.

 

3.  Energibalance og energitab

              Ligesom pengeregnskaber i kroner skal gå op (udgifter=indtægter), skal energibalanceregnskaber i kalorier, kilowatttimer eller MegaJoule gå op (energi ind=energi ud). Hvis regnskabet ikke går op, er det fordi man har målt eller regnet forkert. Regnskabet siger ikke noget om, hvorvidt energiomsætningen sker på en fornuftig måde med hensyn til økonomi og ressourceforbrug.

              I det sidste halve århundrede, hvor kul, olie og naturgas har været ekstremt billige, har vi brugt løs - ødslet med disse fossile brændsler. Nu er den tid forbi. Priserne stiger, og CO2-udslippet skal formindskes så hurtigt som muligt. Ødsleriet skal begrænses. Det kalder man med pæne ord ‘energibesparelser’ og ‘energieffektivisering’. ‘Besparelser’ betyder formindskelser af el-forbruget og/eller varmeforbruget i bygninger eller af transportmængderne. ‘Effektivisering’ betyder, at energitabene ved frembringelse af el og varme formindskes, eller at tabene i køretøjer formindskes, så de kommer længere frem med det samme energiforbrug.

              Et tab betyder i denne sammenhæng, at en mulighed for at få mere nytte af ressourcerne går tabt. Når man brænder en hundredekrone-seddel af for at varme fingrene, har man tabt de muligheder, man havde for at veksle sedlen til noget mere nyttigt. Tilsvarende sker tabene i energisystemet der,  hvor der forspildes muligheder for at få mest mulig nytte af de ovenfor nævnte temperaturforskelle, højdeforskelle, hastighedsforskelle, trykforskelle, elektriske spændingsforskelle eller kemiske forskelle.

              Når man skal finde ud af hvor tabene sker, leder opfattelsen af energi som en kaloriesubstans på vildspor. Når man søger at forbedre systemets effektivitet - dvs. at formindske tabene - kommer man galt afsted, hvis man lægger kalorieregnskaberne til grund for undersøgelserne, .

              For eksempel siger man med kalorier i baghovedet, at der sker et stort energitab, når et dampturbinekraftværk leder kølevand ved en temperatur på 18-20 grader ud i fjorden. Men tænk en gang: at der sker et tab betyder, at noget af værdi går tabt. Kølevandet er værdiløst (hvis det havde en betydelig værdi, ville man sende store tankskibe ned til ækvator og derfra sejle 25 grader varmt vand hjem til vores koldere egne). Følgelig sker der ikke noget tab ved udledning af kølevand ved temperaturer i nærheden af atmosfærens eller havets - selvom der udledes mange kalorier. Tabet i kraftværket skyldes, at man ikke fuldtud kan udnytte den store temperaturforskel mellem flammerne i brændkammeret og fjorden, fordi der er grænser for høje temperaturer og tryk, dampkedlen kan holde til.

              I eksemplet ovenfor med det batteridrevne el-piskeris, der pisker rundt i en spand vand, får man ingen nytte af energien i det opladede batteri - den går tabt, selvom energiregnskabet (kalorieregnskabet) går op. Man kan også bruge el fra stikkontakten til at varme vandet op med en dyppekoger. Effektiviteten er den samme som med piskeriset, men man kan nå højere op i temperatur. At tabet er stort (dvs. effektiviteten er ringe) fremgår af, at man med en varmepumpe kan opnå det samme resultat med et el-forbrug, der (afhængigt af temperaturen) er 3-4 gange mindre. Man taber det meste af den varme, man kunne have fået for det samme el-forbrug, når man bruger simpel el-varme i stedet for en varmepumpe. Effektiviteten af el-varme er meget lille.

              Det samme gælder for olie- og naturgasfyr. Man siger, at de har en nyttevirkning, der kan komme op på omkring 90%. Men det betyder kun, at man med denne primitive teknik - afbrænding i et bål under kedlen - ikke kan gøre det meget bedre. Med andre teknikker kan man få meget mere nytte af olie- og naturgasressourcerne. Ved at bruge dem i motorer i kraftvarmeværker får man elektrisk kraft, der kan nyttiggøres overalt, og med fjernvarmeledninger til husenes radiatorer kan radiatorerne bruges til at køle motorerne, så man kan holde husene opvarmet uden noget ekstra brændselsforbrug. Det vil sige, at der sker store tab ved afbrænding af olie eller naturgas i olie- eller naturgasfyr - man kan få meget mere nytte af den store temperaturforskel mellem flammen og vandet i kedlen. Men heller ikke det kan man aflæse af energibalanceregnskaberne (kalorieregnskaberne). De går jo selvfølgeligt pænt op - hvis man har regnet rigtigt.

 

4.  Energiinvesteringer på Fur

              Når vi nu skal ombygge energisystemet på Fur, så vi nedbringer forbruget af fossile brændsler og ikke kommer til at betale mere for vores el og varme end nødvendigt, skal vi vide, hvor energitabene i det nuværende energisystem sker. Det kan vi ikke aflæse af energibalanceregnskaber, der er baseret på opfattelsen af energi som en mystisk kaloriesubstans. Det skal vi vide på forhånd, så vi kan formindske tabene ved at foretage de rette investeringer.

              Årlige energibalanceregnskaber kan vi ikke bruge til ret meget, for energiomsætningen er forskellig i årets forskellige måneder, og den varierer kraftigt dag for dag og time for time. For at finde ud af, hvor og i hvilken rækkefølge det er bedst at foretage investeringerne, er det derfor nødvendigt at beregne de resultater, der kan opnås i forskellige investeringsforløb år for år og i hvert år i de forskellige måneder. Eksempler på sådanne beregninger - ikke for Fur, men for Danmark som helhed - findes i rapporten Ombygningen af energisystemet - Problemstilling og fremgangsmåde

www.klausillum.dk/energisystemer

Senest ændretOnsdag, 29 juni 2011 23:39
Til toppen