Energikilde

energiressurs

materiale eller naturfenomen som kan omdannes til (for menneskene) nyttige energiformer, som varme, elektrisitet og mekanisk energi. Kalles også for primær energikilde.

Før energiressurser kan tas i bruk for menneskelige formål må den normalt omdannes til former for energivarer som kan transporteres og omsettes. Fossile energiressurser kan i noen grad brukes direkte, men det aller meste omdannes til kommersielle produkter som ulike petroleumsprodukter og koks. Når det gjelder fornybar energi, blir trevirke ofte brukt i den form den finnes i naturen (ved). Men også her blir det mer og mer vanlig å omforme trevirke til lettere håndterbare produkter som trekull, pellets og briketter. Vannfallsenergi og vindenergi ble før i tiden utnyttet direkte, men skal den utnyttes og distribueres i stor skala, må den konverteres til et omsettelig produkt som for eksempel elektrisk energi.

Energien i ressursene måles i den standardiserte energienheten joule. Ved kjøp og salg av energivarer er det også vanlig å benytte egne handelsenheter, for eksempel tonn olje og kilowattime elektrisk energi (se energienheter). I internasjonal energistatistikk brukes ofte energienheten Mtoe. Dette skyldes oljens store betydning for verdensøkonomien og at det ofte kan være hensiktsmessig å representere hva et gitt energiforbruk vil innebære i oljeforbruk.

Energiressursene karakteriseres av hvor kostbare de er å utvinne og hvor egnet de er til ulike formål. Hvor mye energi som kan utvinnes per vekt- eller volumenhet er viktig. Generelt gjelder at energiressurser der konsentrasjonen av energi er høy, både er billigst å utvinne og enklest å ta i bruk. For eksempel har fossile brennstoffer vært rimelig å utvinne og en gjennomgående høyere energitetthet enn for eksempel trevirke og torv, og disse brennstoffene dominerer derfor energimarkedet i dag. Mange fornybare energikilder har en spesielt lav energitetthet og er derfor vanskelig å utnytte. Det gjelder for eksempel solenergi og vindenergi som krever at forholdsvis store arealer må beslaglegges hvis denne energien skal innvinnes. Vannfallsenergien er i utgangspunktet svært spredt (som nedbør), men naturen selv konsentrerer energien ved å samle vannet fra nedbøren i sjøer og vassdrag.

De siste 40 årene har verdens energiforbruk i gjennomsnitt økt med ca. 1,7 % per år og det årlige forbruk av primærenergi er nå ca. 550 EJ (2012). 82 % av dette forbruket har fossil (dvs. olje, kull og naturgass) opprinnelse. Siden oljekrisen i 1973 har denne andelen gått ned fra ca. 87 %.

Energi og tilgangen på energiressurser har de siste årene fått økt offentlig oppmerksomhet. Det skyldes både at energiforbruket i stor grad er basert på uttak av lagerressurser av begrenset varighet, og at bruken av dem utløser store miljøproblemer (se klimadebatten).  Et viktig kriterium for energiressurser er derfor om den er fornybar eller ikke-fornybar (se lagerressurser).

De fleste fornybare energiressurser har sin opprinnelse fra solenergien. I sin enkleste form opptrer solenergien i form av direkte solstråling som enten nyttes til varmeformål eller ved omforming til elektrisk energi. Fotosyntesen drives av solenergien og sørger for at tilfanget av bioenergi fornyes. Her regnes også trevirke som fornybart, selv om fornyelsen kan ta opp til en menneskealder. Solenergien ligger også til grunn for vindenergi, som er luftmasser satt i bevegelse fra solens oppvarming, og vannfallsenergi, som oppstår som følge av jordens hydrologiske kretsløp (se hydrologi), som også drives av soloppvarmingen.

Av fornybare energiressurser som ikke har sin opprinnelse fra solenergi nevnes geotermisk energi og tidevannsenergi (se tidevannskraftverk). Geotermisk energi er en varmestrøm fra jordens indre og således å betrakte som en lagerressurs, men i menneskelig tidsskala er denne strømmen å anse som evigvarende og derfor kan regnes som fornybar. Det samme gjelder for tidevannsenergi, som oppstår av at månens gravitasjon skaper varierende nivåforskjeller i havoverflaten som følge av at jordrotasjonen og månens rotasjon rundt jorden er i ufase (ubunden rotasjon). Denne svekkes også på lang sikt, men i denne sammenheng er svekkelsen ubetydelig.

Mange av de viktigste ikke-fornybare energiressursene har også sin opprinnelse fra solenergien. Fossile brensler er en form for lagret solenergi ved at de stammer fra biologisk materiale som er dannet gjennom fotosyntesen. Det gjelder kull, olje, naturgass og torv. Torv klassifiseres av de fleste FN-organer som fossilt brensel. Siden det skjer en langsom fornyelse av torvmyrene (de vokser med 0,5-1 mm per år) har land med stor torv-industri likevel valgt å klassifisere torv som "langsomt fornybar". Av andre ikke-fornybare energiressurser nevnes kjerneenergi, som fremkalles ved spalting av atomer i en prosess som utvikler varme, se fisjon. Denne energiressursen begrenses av forekomsten av det fissile grunnstoffet uran, men det fertile grunnstoffet thorium kan også brukes selv om dagens utnyttelse av dette grunnstoffet til energiformål er svært lite. Ubrukt vil disse radioaktive grunnstoffene over tid langsomt brytes ned av seg selv (se desintegrasjon), men her er tidsskalaen milliarder av år.

Trevirke og annen biomasse er den eldste energiformen som menneskeheten har tatt i bruk. I mange utviklingsland er ved fremdeles viktig og denne ressursen, brukt i husholdning til koking og andre varmeformål, blir for en stor del hentet inn direkte, uten å gå veien gjennom et kommersielt marked. I en del industriland er det et økende kommersielt forbruk av bioenergi, hvor den utnyttes til varmeforsyning og i noen grad til elektrisitetsproduksjon. I et globalt perspektiv står bioenergi for ca. 13 % av det samlede energiforbruket.

De siste 10 årene har det skjedd en sterk vekst i produksjon av biodrivstoff (bioetanol og biodiesel), men denne veksten har nå flatet ut. I 2012 ble det globalt produsert biodrivstoff tilsvarende 2,5 EJ (60 Mtoe). Markedet domineres av to store produsenter, USA (45 %) og Brasil (22 %). Produksjon av biodrivstoff er omstridt fordi mye energi går tapt under produksjonsprosessen, som derfor av mange ikke blir ansett som bærekraftig.

• Les mer om energiskog, energivekster og biokraftverk.

Kull finnes over store deler av verden, men er ulikt fordelt. USA er den største kullnasjonen og her finnes 27,6 % av verdens påviste kullreserver. Andre store kullnasjoner er Russland (18,2 %), Kina (13,3 %) og Australia (8,9 %). Det årlige forbruket av kull på verdensbasis ligger på ca. 5 400 Mtce (mill. tonn kullekvivalenter) (2012), som tilsvarer 159 EJ. I forhold til påviste utnyttbare ressurser tilsvarer dette 109 års forbruk. Kina har det største kullforbruket i verden med 2800 Mtce mot USAs 660 Mtce.

Bruk av kull anses som et betydelig miljøproblem. I forbrenningsprosessen dannes en rekke forurensende stoffer som svoveldioksid (SO2), nitrogenoksider (NOx) og karbondioksid (CO2). Disse bidrar til bl.a. drivhuseffekt og sur nedbør.

• Les mer om kullkraftverk og forurensningsproblemer forbundet med kull. 

Råolje er den viktigste energiressursen i verden, og det årlige forbruket ligger nå (2012) på 4130 Mtoe per år (tilsvarer 175 EJ). Dette utgjør 31,5 % av verdens energiforbruk. Påviste reserver vil vare i 53 år med dette forbruket.

Resterende oljeressurser er ulikt fordelt i verden og i mindre grad tilgjengelig hos de store forbrukernasjonene, noe som fører til omfattende internasjonal handel av oljeprodukter. Eksportlandene domineres av landene i Midtøsten og Nord-Afrika som til sammen står for 41 % av verdens samlede oljeeksport, mens Europa og Nord-Amerika er store importører med til sammen 43 % av markedet (2012). Av de påviste oljereserver i verden finnes 48,4 % i Midtøsten, mens bare ca. 1 % i Europa (eksklusive Russland).

Olje bundet i oljesand og oljeskifer forekommer i store mengder som godt kan tenkes å overgå det som finnes i mer konvensjonelle oljekilder. Omkostningene ved fremstilling av olje fra sand og skifer har vært forholdsvis høye, og det har derfor ikke vært vanlig å ta med slik olje i oppgaver over kjente eller anslåtte oljereserver.

• Les mer om oljekraftverk, oljeforurensning og miljøutfordringer i forbindelse med petroleum. 

Gass var lenge ansett som en lite omsettbar vare. Ved atmosfæretrykk krever gass ca. 1000 ganger mer volum enn eksempelvis tilsvarende mengde olje. For å lagre og transportere gass har en derfor vært avhengig av mer kompliserte innretninger enn det som kreves for behandling av olje. Dette har ført til at mye gass har blitt reinjisert eller brent av i forbindelse med uttak av olje. Utbygging av gassrørledninger og terminaler for håndtering av LNG har i den senere tid åpnet nye muligheter for eksport av gass over store avstander, og gjort at naturgass nå har fått en økende betydning i verdens energihandel.

Årsforbruket av naturgass er 3314 giga m³ (126 EJ) per år (2012), og kjente reserver vil vare i 55 år med dette årlige uttaket. I praksis kan "gassalderen" vare lenger da det de siste årene har vært en sterk økning av påviste reserver. Fra 1992 til 2012 er de påviste gassreservene økt fra 117 tera m³ til 187 tera m³.

Handel med naturgass skjer for det meste gjennom gassrørledninger. I 2012 ble 705 giga m³ gass eksportert gjennom rørledninger, hvorav 53 % gikk til Europa.  Største eksportør var Russland med 186 giga m³ mot Norges 107 giga m³. Omsetningen av LNG var 330 giga m³ med Japan som det største importlandet (36 %).

• Les mer om gasskraftverk.

Kjerneenergi er energi som frigjøres ved fisjon av et fissilt stoff som for eksempel uran. Uran er svært utbredt over hele jorden, men forekommer vanligvis bare i små konsentrasjoner som ikke er kommersielt nyttbart. I en kjernereaktor (se kjernekraftverk) har uranbrenselet en svært høy energitetthet. Hver kg uran anriket til 3 % innhold av U235 utnyttet til elektrisitetsproduksjon gir ca. 170 000 kWh, noe avhengig av gjenvinning av brukt brensel og virkningsgrad i omformingen til elektrisk energi. Det er 50 000–60 000 ganger mer enn om 1 kg kull skulle vært brukt til samme formål.

Forekomster som kan utvinnes til en kostnad under 119 $/kg uran er estimert til 5,5 millioner tonn. Utover det er det antatt at ytterligere 35 millioner kan utvinnes til en høyere kostnad. Australia har den høyeste andelen av de påviste reservene (31 %). I tillegg er det antatt at havvann inneholder hele 4,6 milliarder tonn uran. Det er teknisk mulig å utvinne uran fra havet, men denne teknologien er foreløpig ikke kommersialisert. Årlig tas det ut ca. 65 000 tonn uran til kraftproduksjon.

På verdensbasis er 435 kjernekraftreaktorer i operativ drift med en samlet kapasitet på 375 000 MW. Årsproduksjonen i 2012 var på 2 346 TWh, hvilket utgjør ca. 10 % av den samlede elektrisitetsproduksjon i verden. Bruk av kjernekraft er omstridt. Noen land har vedtatt å avvikle kjernekraften, men på verdensbasis er 71 nye reaktorer med en samlet kapasitet på 75 000 MW under oppføring (2011). Størst produksjon av kjernekraft har USA (770 TWh), mens størst andel kjernekraft har Frankrike (75 %).

Kjernekraftverk i normal drift gir svært små utslipp av forurensninger, bortsett fra at temperaturøkningen i vannet som brukes til kjøling kan være et problem om sommeren når kjølevannet hentes fra elver. Miljøproblemene er knyttet til håndteringen av de materialene som dannes under fisjonsprosessen. Disse er radioaktive og må skjermes fra omgivelsene. Noen av disse stoffene (transuranene) krever meget lang lagring under sikre forhold. Imidlertid vil disse transuranene også kunne brukes som brensel i fremtidige reaktorer.

• Les mer om kjernekraft og kjernekraftverk. 

Torv som ressurs måles i areal og vekt, og av en global mengde på mer enn 600 milliarder tonn regnes ca. 30 milliarder å kunne utnyttes. Nyttbare reserver kan dermed anslås til ca. 500 EJ. Registrert årlig produksjon og forbruk av torv er bare hhv. 21 og 17 millioner tonn (1999). Sannsynligvis tas en del torv ut direkte av forbruker som ikke-kommersiell energi. De langt største forekomstene er i Canada. De største brukerlandene er Finland, Russland, Irland, Hviterussland og Sverige. Torv brukt i industriell skala begynte rundt 1920. Egenskapene ved torv for utnyttelse til energiformål varierer sterkt. Karboninnholdet er 50–60 % av tørrstoffet. Fuktigheten i torv, fibersubstansen og innholdet av røtter, trestumper og stein skaper problemer i industriell bruk. Til bruk som brensel for industriformål faller torv kostnadsmessig ugunstig ut sammenlignet med for eksempel olje.

Vannfallsenergi representerer globalt sett det langt største tilskudd av fornybar, kommersiell energi og står for 16 % av verdens produksjon av elektrisk energi (2012). Størst produksjon av vannkraft har Kina, Brasil, Canada, USA, Russland og Norge.

Omkring en tredjedel av verdens registrerte vannkraftressurser er utbygd. En del av de økonomisk nyttbare ressurser kan bli vernet på grunn av miljøhensyn. Til gjengjeld er vannkraftpotensialet dårlig undersøkt i en del utviklingsland.

• Les mer om vannkraft og vannkraftverk.

Vindenergi blir i stadig større grad utnyttet til produksjon av elektrisk energi. Totalt installert ytelse i verdens vindkraftverk var ca. 284 GW i 2012. Gjennom de siste 10 år har årlig kapasitetsøkning i gjennomsnitt ligget på nesten 25 % (tilsvarer en dobling i kapasiteten hvert tredje år).  Vindkraft generer nå (2012) årlig 521 TWh elektrisk energi, hvilket utgjør 2,3 % av verdens samlede elektrisitetsproduksjon. Europa (særlig Tyskland, Spania og Danmark) var lenge ledende i utbyggingen av vindkraft, men markedet domineres nå av Asia med Kina som det største vindkraftlandet med en kapasitet på 75,4 GW (2012).

Også i Norge satses det på vindkraft. Norge er med sin lange kystlinje rik på utnyttbare vindressurser, og det forventes at vindkraft vil få økt betydning i årene fremover. Det norske kraftsystemet som er dominert av regulerbar vannkraft, kan lett la seg kombinere med en betydelig økning av en vindkraftproduksjon som ikke er regulerbar. Vindkraft er imidlertid ikke konkurransedyktig i dagens kraftmarked. Utbyggingstakten er derfor sterkt avhengig av offentlig støtte. I dag får utbyggere av ny vindkraft støtte ved å delta i ordningen med elsertifikater.

• Les mer om vindkraft og vindkraftverk.

Solen utgjør en svært stor energikilde og den energistrømmen som i løpet av et år treffer jorda tilsvarer ca. 15 000 ganger verdens samlede årlige energiforbruk. Likevel utgjør solenergi en svært liten andel av verdens energiproduksjon i dag. Dette skyldes høye kostnader med å ta den i bruk.

De siste årene har det skjedd en sterk vekst i bruk av solenergi til generering av elektrisk energi. Veksten har skjedd parallelt med en kraftig reduksjon i kostnadene ved å ta denne ressursen i bruk. Samlet installert ytelse er nå ca. 180 GW (2015). Gjennom de siste 10 årene har gjennomsnittlig årlig økning i kapasiteten vært på over 40 %.  Tyskland har lenge vært det landet som har satset mest på solenergi og hadde i 2012 en samlet installert ytelse på 32,6 GW, men den største veksten skjer nå i Kina.

• Les mer om solkraftverk.

Geotermisk energi utvinnes ved å tappe varme fra jordens indre. Det er økonomisk interessant der jordskorpen er tynn, dvs. der temperaturen øker sterkt med dybden. I den norske berggrunnen øker temperaturen bare med ca. 30 °C per km dybde, som gjør det mindre interessant å utnytte denne varmekilden. Geotermisk energi utnyttes allerede i mer enn 60 land og undersøkelser pågår i flere. Globalt tas det ut ca. 47 TWh per år (1999) som hovedsakelig går til oppvarming.

Geotermisk energi brukes både til varmeformål og, der forholdene er gunstige, til produksjon av elektrisk energi. Globalt er det installert 11,4 GW (2012) varmekraft basert på denne energiressursen. USA har den største kapasiteten (ca.30 %).

Geotermiske kraftverk opererer med en mye høyere brukstid enn andre fornybare energikilder som solkraft og vindkraft. Kraftverkene kan kjøres kontinuerlig og er ikke avhengig av tilfeldige eller regelmessige endringer i naturen.

• Les mer om geotermisk kraftverk.

TIDEVANNSENERGI

Tidevannsenergi er en energiform der energien genereres av bevegelsen i vannstrømmen mellom høyvann og lavvann eller av nivåforskjellen mellom flo og fjære. Selv om tidevannskraft har vært utnyttet av menneskene i hundrevis av år har aldri energiproduksjon på basis av tidevann slått helt igjennom. Potensialet for tidevannskraft på verdensbasis er anslått til å være 450 TWh, i Norge omkring 2 TWh (Statkraft).

• Les mer om tidevannskraftverk.

SALTKRAFT

Saltkraft er en ny form for fornybar energi som kan bli kommersielt tilgjengelig om noen år. Det globale potensialet er beregnet til 1600-1700 TWh årlig (Statkraft). Dette tilsvarer 50 prosent av den samlede kraftproduksjonen i EU (2009). Saltkraftverk kan i prinsippet bygges alle steder hvor ferskvann renner ut i havet. Det avgir verken støy eller forurensende utslipp og kan for eksempel integreres i eksisterende industrianlegg.

Varmen som finnes i omgivelsene har lav temperatur og er i utgangspunktet ikke å anse som en nyttbar energiressurs. Med varmepumper kan denne energikilden likevel oppgraderes til et temperaturnivå som gjør den anvendelig til en rekke varmeformål. Varmekilden kan være uteluft, jord, sjø, o.l., men også spillvarme som slippes ut fra industrielle prosesser. Avhengig av temperaturløftet kan avgitt varmeenergi være flere ganger energien som brukes til å drive varmepumpen.

Ressursen er i praksis ubegrenset, og rent teknisk er det mulig å dekke mesteparten av et et lands behov for oppvarming (og kjøling) fra denne energiressursen, men anvendelsen begrenses av økonomiske og hensiktsmessige forhold.

• Les mer om grunnvarme.

Påviste reserver av de viktigste ikke-fornybare energiressursene per 2011:

1) Påvist økonomisk utnyttbar reserve

2) R/p Forholdet mellom påvist reserve og dagens produksjon (uttak)

3) Frigjort varme ved spalting av ren U235 (teoretisk)

Kilder: BP Statistical Review of World Energy, 2013, Key Word Energy Statistics 2013, IEA  og World Nuclear Association

• Ungenergi.no

Energikilde eller energikjelde, eller energiressurs, er et begrep for alle de tilgjengelige primære og sekundære former av energi som kan utnyttes til menneskelig aktivitet. Primære energikilder er energiformer som finnes i naturen og som ikke har blitt omdannet eller transformert. Sekundære energiformer er derimot energi som er blitt omdannet eller transformert (foredlet) for et formål. Begrepet brukes innenfor energiteknikk og i samfunnsvitenskapelige sammenhenger der en arbeider for å gjøre tilstrekkelige energimengder tilgjengelig for å møte samfunnets behov. Energiproduksjon er basert på konvensjonell energi, alternativ energi og fornybar energi, samt gjenvinning av spillvarme og generell gjenbruk av energi. Energisparing og forbedring av virkningsgraden ved energiproduksjon og i prosesser (industri, produksjon, oppvarming og lignende) er viktige bestrebelser for å utnytte energikilder. Reduksjon av virkninger av energibruk kan ha fordeler for samfunnet på grunn av kostnadsreduksjoner og mindre miljøbelastning.

Moderne industrisamfunn bruker primære og sekundære energikilder for transport og vareproduksjon. I industrilandene er det stort omfang av kraftproduksjon og tjenesteyting for energidistribusjon og nyttiggjøring for sluttbrukere. Denne energien blir nyttiggjort av mennesker med en levestandard som gjør at de kan tilpasse seg ulike klimatiske forhold ved oppvarming, ventilasjon og/eller air conditioning, til transport og indirekte ved kjøp av varer og tjenester. Forbruket av energi er forskjellig både mellom nasjoner og mellom mennesker i samme land, og er avhengig av faktorer som inntekt, ønske om bekvemmelighet, effektiviteten i energibruken, nivået av trafikkaos, forurensning og tilgjengeligheten av energikilder til bruk i husholdningene.

Den konvensjonelle energisektoren omfatter oljeindustrien (oljeselskaper, petroleumsraffinerier, transport av drivstoff og sluttbrukersalg av bensin), gassindustrien (utvinning av naturgass, produksjon, samt distribusjon og salg) og elektrisitetssektoren (kraftproduksjon for distribusjon og salg av elektrisk kraft), kullindustrien, og kjernekraftindustrien.

Kartlegging og utvinning av fossile brensler skjer kontinuerlig, i stort omfang og innbefatter leteboring (dypvannsboring, horisontal boring og fracking). Verdens energibehov øker stadig, noe som har sammenheng med økonomisk vekst, spesielt i utviklingsland som Kina og India. Den aller største delen av verdens energibehov dekkes av fossile energikilder. Forbrenning av kull, olje og naturgass i verdens kraftverk og for transport fører til utslipp av blant annet karbondioksid (CO₂) noe som fører til endringer av atmosfærens sammensetning av gasser. Denne endringen fører ifølge FNs klimapanel (IPCC) til global oppvarming som kan få langsiktige og svært alvorlige følger. Bruk av energikilder er direkte knyttet til dette problemet. Dermed er energibruk og utvikling av nye energikilder noe som blir viet stor oppmerksomhet. Alt fra land til bedrifter og organisasjoner inngår avtaler for å motvirke klimaendringer, og arbeidet med å utvikle kilder for alternativ og fornybar energi får stadig større omfang. Nye energinæringer omfatter fornybar energi, som innbefatter alternativ og bærekraftig produksjon, distribusjon og salg av alternative drivstoff.