Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

energiforsyning (Global energiforsyning)

Oprindelige forfattere Laut og OWD Seneste forfatter Redaktionen

Verdens samlede produktion af energi i 2004 svarede i energimængde til 10.224 mio. ton olie, hvoraf 37% blev dækket af olie, 27% af kul, 24% af naturgas, 6% af kernekraft og 6% af vandkraft. Elproduktionen fra kernekraft og vandkraft er omregnet til den ækvivalente oliemængde, der ville kræves for at producere samme mængde el på et oliefyret kraftværk med en virkningsgrad på 40%. Tallene omfatter kun de brændsler, der er blevet handlet, dvs. købt og solgt. Hertil kommer betydelige mængder "ikke-kommercielle" brændsler. Deres anvendelse er særlig udbredt i mange udviklingslande; eksempler er brænde, der sankes i skove, og mange former for landbrugsaffald.

Energiresurser

Perspektiverne for verdens forsyning med tilstrækkelig energi i 2004 er ganske positive. Der er påvist reserver af olie, naturgas, kul og uran, der med det nuværende forbrug vil række hhv. ca. 100 år, 125 år, 850 år og 150-300 år.

Olie spiller i dag en dominerende rolle i verdens energiforsyning, men dens andel må forventes at falde i fremtiden. Skønnet over de geologiske resurser angives til 2000 Gtoe (109 ton olieækvivalent), men tallet er meget usikkert. Endvidere er de udvindbare resurser væsentlig mindre, da en betragtelig del af olien i et felt bliver "hængende" i reservoirets porøse bjergarter.Ved analysen af usikkerheden bør det erindres, at de største 5% af de kendte oliefelter har indeholdt 95% af al den olie, der nogensinde er fundet. Meget store oliefelter dominerer således helt resurseopgørelserne, og da de store felter er lettest at finde og derfor er fundet først, må det dæmpe forventningerne om, at der i fremtiden vil kunne opdages store felter, der kan øge de udvindbare resurser væsentligt. Når der alligevel er sket en vis opskrivning af olieresurser siden 1980'erne, menes en del at være politisk motiveret, dvs. uden geologisk eller teknologisk grundlag. Resten skyldes næsten udelukkende en opdatering af de forventninger, som mere avancerede udvindingsteknologier giver for øget udvinding fra eksisterende felter; nye fund giver således kun et mindre bidrag.

Annonce

Med mellemrum fremkommer oplysninger om "gigantiske" olieforekomster i form af oliesand, olieskifer eller tung olie. Et af de steder, der jævnligt peges på, er Orinocodeltaet i Venezuela. Størrelsen af disse ukonventionelle udvindbare resurser skønnes globalt at være 600 Gtoe, men olieindholdet i en stor del af forekomsterne er kun ca. 10%. Det betyder, at der skal produceres ca. 20 ton restprodukter for at producere 1 ton olie, idet ca. halvdelen af de 10% olie må bruges som procesenergi ved ekstraktionen. Der findes dog forekomster med højere olieindhold, hvoraf der kan fremstilles gasolie og benzin, samt nogle, som kan anvendes direkte i kraftværker i form af olie/vand-emulsioner (fra Orinoccodeltaet kaldes produktet orimulsion).

Olieproduktionen voksede i årene fra 1880 til 1970 med en gennemsnitlig årlig stigningstakt på 7,2%. Ved de dramatiske begivenheder i forbindelse med den såkaldte første oliekrise i 1973/74 fik produktionskurven et knæk, og indtil midten af 1990'erne har produktionen stort set været konstant. I det følgende tiår har den årlige stigningstakt været ca. 1,5%. Fortsat økonomisk vækst i flere af verdens folkerige udviklingslande vil bidrage til en mærkbar stigning i den globale energiefterspørgsel, bl.a. via en kraftig vækst i verdens bilpark. Den stigende efterspørgsel sammenholdt med begivenheder i Mellemøsten har ført til betragtelige olieprisstigninger efter år 2000.

I mange år er der blevet talt om, at der i fremtiden vil blive brug for at fremstille syntetisk benzin og dieselolie af kul; herved kunne en utilstrækkelig produktion af råolie suppleres. Der er brugt mange penge på at videreudvikle en række industrielle kemiske processer, som blev anvendt i stor målestok i Tyskland under 2. Verdenskrig, og som stadigvæk anvendes i Sydafrika. Den øgede bevidsthed om mulige klimaændringer som følge af CO2-udslip har imidlertid medført, at produktion af kulbaserede syntetiske brændstoffer ikke længere er særlig attraktiv; med det store forbrug af procesenergi ved omdannelsen er det samlede CO2-udslip per energienhed omkring tre gange så stort som for naturlige olieprodukter.

Kul dækker godt og vel en fjerdedel af verdens energiforbrug og vil — efter alt at dømme — spille en stor rolle i mange år endnu. Det skyldes dels, at der findes store forekomster på Jorden, dels, at de geografisk er ret jævnt fordelt. De geologiske resurser skønnes at udgøre 11.000 Gtce (109 ton kulækvivalent), hvoraf ca. en tredjedel er udvindbare resurser, og yderligere ca. en tredjedel heraf er udvindbare reserver. Kul forekommer i mange kvaliteter med varierende brændværdi, hårdhed, askeindhold og andre fysiske og kemiske egenskaber; de bedste kul er stenkul, og de dårligste er brunkul. Ca. en fjerdedel af verdens kulforbrug er brunkul.

En række lande, ikke mindst udviklingslande som Kina og Indien, har planer om at øge kulproduktion og -forbrug kraftigt. Kina regner således med en firedobling fra 1990 til 2020. Hvis denne udvikling realiseres, vil det kinesiske kulforbrug være af omtrent samme størrelse som hele verdens forbrug i 2000. Frygten for en øget drivhuseffekt har dog medført, at anvendelsen af kul mange steder i verden betragtes som et nødvendigt onde, som burde begrænses så meget som muligt, selv når forbrændingen sker i anlæg, der i øvrigt tager hensyn til miljøet, fx ved rensning af røggassen for svovl- og kvælstofoxider.

Naturgas er på næsten alle måder et attraktivt brændsel; blot er transporten over lange afstande langt mere besværlig end for kul og olie. Det gælder, uanset om gassen transporteres i rørledninger eller i fordråbet tilstand med skibe; transporten er i alle tilfælde dyr og energikrævende. Verdens naturgasresurser er ret beskedne, og med den betydelige vækst i forbruget kan det hurtigt blive et problem. Der foreligger ingen kvalificerede skøn over de geologiske resurser, men de udvindbare resurser anses at være ca. 310 Gtoe, hvoraf ca. 165 Gtoe er udvindbare reserver. Naturgas er et populært brændsel i mange lande, bl.a. fordi dets emission af CO2 per enhed af brændværdi er lav, og fordi det let kan renses for svovl.

Kernekraft dækkede i 2004 ca. 6% af verdens energibehov. Rent teknisk er der mulighed for en væsentlig øgning af denne beskedne andel, også når der forudsættes en kraftig stigning i verdens samlede energibehov. Det gælder ikke mindst, hvis der satses på såkaldte formeringsreaktorer, der udnytter uranen ca. 50 gange bedre end de letvandsreaktorer, der tegner sig for langt den største del af kernekraften i dag. Der findes meget store uranmængder i jordens indre, men langt den overvejende del forekommer i bjergarter med så lave koncentrationer eller så dybt i jordens indre, at den for altid vil være utilgængelig for udvinding. Derfor har det ingen mening at angive de geologiske resurser; de udvindbare resurser angives til 17 mio. ton, og de udvindbare reserver til 3,7 mio. ton. Med det nuværende forbrug rækker de udvindbare resurser til ca. 250 års forbrug og med formeringsreaktorer 50 gange så længe.

Der er forskellige meninger om, hvor sikker kernekraft og de hertil knyttede processer som udvinding af uran, fremstilling, deponering og oparbejdning af udbrændte brændselselementer kan blive, selv under optimale vilkår. Det har i mange lande medført politisk modstand mod bygning af nye kernekraftværker. Uheldet på Tremileøen og ulykken på Tjernobyl har bidraget stærkt til at skabe usikkerhed i offentligheden om kernekraften. En vigtig forudsætning for en forsvarlig udnyttelse af denne teknologi er stabile samfundsforhold og et velfungerende offentligt tilsyn. Der findes mange lande, hvor denne forudsætning ikke er til stede. Et særligt problem er, at brugte brændselselementer indeholder betydelige mængder plutonium. Det vil være muligt for stater — og evt. også for kapitalstærke organisationer — at anvende dette plutonium til fremstilling af mere eller mindre primitive kernevåben, evt. efter nogle årtiers lagring, hvorved radioaktiviteten reduceres noget.

Der er igennem mange år investeret en stor international forskningsindsats i at udvikle en teknologi, der kan udnytte fusion af brint til helium. Herved er der opnået mange spændende forskningsresultater, men de er i overvejende grad af grundvidenskabelig karakter. Det er endnu uklart, hvordan et evt. fremtidigt fusionskraftværk teknisk skal udformes, og om der vil kunne udvikles materialer med en acceptabel levetid på de dele af anlægget, der til stadighed udsættes for bestråling med meget energirige neutroner. Derfor er det ingenlunde sikkert, at teknologien nogensinde vil kunne realiseres. Med hensyn til de mængder radioaktivt affald, som et fusionskraftværk må forventes at producere, hersker der ganske store misforståelser; den intensive neutronbestråling kan ikke undgå at medføre produktion af betydelige mængder af radioaktivt affald. Se fusionsenergi.

En række vedvarende energiteknologier er i princippet overordentlig attraktive, men deres udnyttelse er ofte afhængig af lokale klimatiske eller andre forhold. Nogle teknologier er veludviklede, mens andre endnu er på forsknings- eller udviklingsstadiet.

Vandkraft har allerede i mange år ydet betydelige bidrag til verdens energiforsyning. I 2004 lå dens andel på 6,2% regnet som den mængde fossile brændsler, den erstatter. Der er mulighed for at øge produktionen i fremtiden, men bygningen af dæmninger og de hertil nødvendige oversvømmelser af store landområder har givet alvorlige problemer i mange lande og medført modstand fra miljøgrupper og indbyggere, der fx har måttet forlade deres jorder og landsbyer for at give plads til et vandreservoir.

Danmark er foregangsland, hvad angår udnyttelsen af vindkraft i nyere tid, både mht. den videnskabelige forskning, den teknisk-industrielle udvikling og den praktiske anvendelse. I tiåret fra 1994 til 2004 er vindkraftens andel af den samlede elproduktion i Danmark steget fra 3,4% til 18,5%. Danske vindmøller eksporteres til mange lande, og vindkraft vil få stigende betydning en række steder i verden, hvor vindforholdene er attraktive for vindkraftudnyttelse.

Biobrændsler anvendes i stor udstrækning især i udviklingslande. For en effektiv udnyttelse er det imidlertid nødvendigt at bruge en relativt avanceret teknologi. Det gælder ikke mindst produktionen af biogas og forgasning af biologisk materiale.

Solenergi kan udnyttes direkte i solfangere, som omdanner sollysets energi til varme, og i solceller, der omdanner sollysets energi til elektricitet. Begge teknologier er på et fremskredet udviklingsstade, og deres udnyttelse er alene betinget af klimatiske og økonomiske forhold.

Geotermisk energi, som er varme fra jordens dybereliggende lag, udnyttes mange steder i verden, fortrinsvis i vulkanske egne. Afhængigt af de temperaturer, der kan opnås, anvendes geotermisk energi enten til opvarmning, som det fx sker i fjernvarmenet i Island, eller til elproduktion i lavtryksdampturbiner.

Tidevandskraftværker og bølgekraftværker er teknologier, der har været afprøvet enkelte steder, men med få undtagelser udnyttes disse energiformer ikke i fuldskalaanlæg.

Det er ikke sandsynligt, at en enkelt af de vedvarende energiteknologier alene vil kunne overtage den dominerende rolle, som de fossile brændsler hidtil har spillet. Det er dog muligt, at verdens energiforsyning på længere sigt vil kunne sikres på et rimeligt niveau ved bidrag fra mange forskellige vedvarende teknologier kombineret med radikale energibesparelser.

Verdens energiresurser og -reserver (2004)
KulOlieNaturgasUran
Geologiske resurser11000 Gtce2000 Gtoe
Udvindbare resurser3300 Gtce400 Gtoe310 Gtoe17 Mt
Udvindbare reserver1000 Gtce160 Gtoe165 Gtoe3,7 Mt
Verdens årsforbrug 20043,9 Gtce3,8 Gtoe2,4 Gtoe67 kt
Brændværdi (nedre)29,3 GJ/tce42 GJ/toe39 MJ/m3450 TJt/t
Lagervarighed ved uændret forbrug850 år105 år128 år250 år
Lagervarighed ved 4% årlig forbrugsstigning90 år37 år42 år60 år
Gtce: gigaton kul-ækvivalenter; Gtoe: gigaton olie-ækvivalenter; TJt: terajoule termisk.
Brændværdi og lagervarighed for uran gælder for anvendelse i en termisk reaktor. Hvis samme elmængde produceredes i en breederreaktor, ville forbruget af uran reduceres med en faktor 50.

International transport af brændsler

Ca. 60% af verdensproduktionen af råolie transporteres fra oliefelterne over store afstande, først og fremmest interkontinentalt, til de olieimporterende lande. Olien føres i rørledninger til udskibningshavne, hvorfra den sejles i store olietankskibe. Transport af olie er billig, da den som væske er let at håndtere (i modsætning til kul), og dens energiindhold per m3 er stort (i modsætning til naturgas). Derfor er større olieforekomster økonomisk interessante næsten uanset deres geografiske beliggenhed. På det punkt adskiller olien sig afgørende fra kul og naturgas, hvor transportnettet ofte kræver store investeringer, således at en udnyttelse kan være udelukket, når kulforekomsterne ligger langt fra egnede havne og gasfelterne langt fra forbrugerne.

Kul er kostbart at transportere over store afstande. Derfor anvendes langt den største del forholdsvis tæt ved minerne; kun få procent transporteres interregionalt eller interkontinentalt. De samlede transportomkostninger (til jernbane, udskibning, oceantransport, losning og forsikring) for kul, der er transporteret over lange afstande, kan udgøre størstedelen af prisen og kan ligge flere hundrede procent højere end prisen ab mine for billige kul. Derfor kan der ikke generelt tales om en "verdensmarkedspris" for kul.

Transport af naturgas kræver store investeringer i rørledninger eller fordråbningsanlæg. Det er grunden til, at kun ca. 20% af verdens naturgasproduktion transporteres over store afstande; heraf andrager transporten via transmissionsledninger til Vest- og Østeuropa (bl.a. fra Sibirien) og til USA (fra Canada) ca. 15%, og transporten i fordråbet form som LNG (Liquid Natural Gas) 5%. Sidstnævnte er forbundet med store tab ved fordråbningen, fordampningen under transporten og fordampningen igen før brug, og anlæggene kræver stordrift for at være økonomisk rentable. På grund af transportproblemerne afbrændes stadigvæk betydelige mængder af den naturgas, der produceres sammen med råolie, selvom mængderne er reduceret i forhold til tidligere.

De mængder uran, der kræves til kernekraftværkerne, er vægtmæssigt så ubetydelige, at de ikke giver transportmæssige problemer.

Konvertering mellem forskellige energiformer

Råolie må omdannes, inden den kan anvendes i industrien og hos private forbrugere. Det sker i raffinaderier, hvor råolie af meget forskellig konsistens og kemisk sammensætning renses for bl.a. svovl og rester af havsalt, der stammer fra oliens dannelse af små organismer i havet. Ved destillation, som er raffinaderiernes vigtigste proces, splittes råolien op i en lang række kulbrinter med forskellige kogepunkter samt en destillationsrest. Destillationsprodukterne omdannes kemisk (reformeres) og blandes, hvorved der fremstilles bl.a. jetpetroleum, benzin, diesel- og gasfyringsolie, dieselolie til større skibe og tungere brændselsolier af forskellig art. Derudover fremkommer flere hundrede forskellige specialprodukter som smøreolier, voks, terpentin og insektmidler. Den rest af olien, der ikke kan destilleres, kan for mange oliers vedkommende bruges som asfalt.

En stor del af det kul, der produceres i verden, anvendes i kraftværker til produktion af elektricitet og — i en vis udstrækning — til fjernvarme. Ved omdannelsen til el uden fjernvarmeudnyttelse afgives 50-65% af energien til det kølevand, der er nødvendigt for hele tiden at kondensere dampen i det vand-/dampkredsløb, der driver turbinerne og de elektriske generatorer. Tabet kan ikke reduceres til væsentligt mindre end 50%, dels på grund af de termodynamiske naturlove, dels forårsaget af materialemæssige begrænsninger især for de stållegeringer, der anvendes til damprørene i kraftværkskedlerne. Hvis kølevandet imidlertid nyttiggøres som kraftvarme i et fjernvarmenet i stedet for at blive sendt ud i havet eller fordampe i et køletårn, som det er sædvanligt de fleste steder i verden, kan udnyttelsesgraden for brændslerne hæves til ca. 85%.

I kernekraftværker konverteres en del af urankerners energiindhold først til varme og derefter til elektricitet.

Miljøpåvirkninger

Stort set alle former for energiproduktion og -konvertering har uønskede miljøeffekter, direkte og indirekte. Eksempler er udstødningsgasser fra biler og udsendelse af svovl- og kvælstofoxider med røggasserne fra forbrænding af fossile brændsler i kraftværker. Endvidere er driften af visse kul- og uranminer forbundet med en række miljøproblemer, som fx udvaskning af opgravede mineraler og sænkning af grundvandstanden; og olie- og gasproduktion (ikke mindst offshore) og distribution giver problemer, fx med udslip af olie og gas. For kernekraftens vedkommende er der særlige problemer knyttet til slutdeponering af radioaktive materialer fra drift og demontage af kernekraftværker.

Udslip til atmosfæren af CO2 fra forbrænding af kulstofholdige brændsler vækker stigende bekymring, da CO2 er en drivhusgas og menes at kunne bidrage til at skabe globale klimaændringer. Der er udsigt til meget store stigninger i de samlede globale emissioner af CO2 i de kommende år ikke mindst i nogle af de udviklingslande, der er inde i en rivende økonomisk og industriel udvikling.

Også i det små kan miljøet påvirkes; således belaster indsamlingen af brænde til madlavning i nogle udviklingslande skovene og anden plantevækst så meget, at det har ført til ørkenspredning.

For at inddrage energiproduktionens miljøpåvirkninger allerede ved planlægningen af kraftværker anvender man i nogle lande, først og fremmest i USA, integreret resurseplanlægning, hvor der tages hensyn til direkte og indirekte miljøomkostninger, og hvor bygningen af nye kraftværker afvejes imod muligheden for at frigøre den samme eleffekt ved energibesparelser hos elselskabets industrielle og private kunder. I denne forbindelse er en forøgelse af energieffektiviteten en central målsætning, der tilstræbes for såvel energikonvertering som energiforbrug. Der arbejdes således på at udvikle processer med stadig højere virkningsgrader ved konvertering af de primære brændsler olie, naturgas og kul til højkvalitetsenergi som el og brændstof og samtidig at sørge for, at den producerede højkvalitetsenergi hos forbrugeren anvendes så effektivt som muligt. Med det formål udvikles elektriske apparater, fx køleskabe, med særlig lavt elforbrug og biler, der kører langt per liter benzin.

Det er naturligvis vanskeligt at vurdere, hvor meget hver enkelt af de nævnte energiteknologier en gang i fremtiden vil kunne bidrage til verdens energiforsyning; men medfører udviklingen af det globale miljø, fx aktualiseret af en tørkekatastrofe i USA eller i Afrika, at fossile brændsler efterhånden betragtes som uacceptable, ændres situationen afgørende. Der er mange effektive muligheder for at reducere udslippene af drivhusgasser, men det altafgørende spørgsmål vil være, hvor meget verdens forskellige samfund er parate til at betale for reduktionen.

Læs videre om Danmarks energiforsyning eller om energiforsyning generelt.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Peter Laut, Ove W. Dietrich: energiforsyning (Global energiforsyning) i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 17. oktober 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=70748