English summary  SINTEF-gruppen | SINTEF Energiforskning |  | Innhold |

Energiutnytting i Noreg – eksergianalyse av det norske samfunnet

Ulike energiformer har ulik kvalitet. Effektiv utnytting krev at energi vert nytta med den kvaliteten føremålet krev. Teoretisk sett kunne det norske samfunnet få dei same varer og tenester med ein firedel av den energien som vert brukt. Dette viser ein ananlyse utført ved NTNU og SINTEF Energiforskning.

Av førsteamanuensis, dr.ing. Ivar S. Ertesvåg, NTNU

Energi finst i mange former. Etter fyrste hovudsetning er alle energiformer jamstillte og likeverdige. Då er det snakk om varmeverdien. Etter andre hovudsetning er nokre energiformer likare enn andre; dei har ulik kvalitet. Denne kvaliteten måler vi etter evna til å gjere arbeid, eksergi (sjå Xergi nr.1/98). I ein eksergianalyse ser vi både på varmeverdien som i ein vanleg energianalyse, og på arbeidsverdien (eksergien).

Eksergien er lik det maksimale mekaniske arbeidet ei energimengd kan utføre. For eit materiale er eksergien det teoretisk minste arbeidet som må til for å føre det til ein viss tilstand, til dømes rein aluminium frå malm eller magnesium frå sjøvatn. Alle energiformer og materialar har eit større eller mindre eksergi-innhald. Elektrisk og mekanisk energi har høg kvalitet. Varme ved romtemperatur har låg kvalitet, og termisk energi i havet har null kvalitet. Omvendt så treng ein ikkje energi med høg kvalitet for å varme opp eit rom eller for å koke matvarer.

Reine stoff som aluminium og jarn har meir eksergi enn det dei same stoffa har i malm eller kjemiske sambindingar. Eksergien er det minste arbeidet som må til for å skilje ut det reine stoffet frå t.d. jordskorpa. På denne måten tek ein eksergianalyse omsyn til at det krevst ei viss mengd energi med høg kvalitet for å lage slike stoff.

Figuren viser energibruken i det norske samfunnet uttrykt ved hjelp av eksergianalyse. Analysen tek med alle resursar som går inn i samfunnet: energiberarar, malm og mineral, avling i jord- og skogbruk, fiske og fangst. Alt som går ut til forbruk og eksport vert også tilordna ein eksergiverdi. Det gjeld varer som mat, metall, kjemiske produkt, og tenester som romvarme og transport. Analysen peikar ut dei områda der potensialet for dei største forbetringane ligg, og kor store dei er. Når ein ser dette i samanheng med mogelege tekniske løysingar og praktisk gjennomføring, vil ein meir effektivt kunne setje inn tiltak som monnar.

Eksergi i Noreg
I analysen har vi halde utaskjers olje- og gassaktivitet og -eksport utanfor. Analysen gjeld resten av samfunnet. For analyseåret 1995 gjekk det til saman 1184 PJ eksergi inn i det norske samfunnet (PJ = petajoule = 10¹⁵ J = 3,6 TWh). Frå alt dette var det att 280 PJ i dei varer og tenester som vart produserte. Dette gjev ein utnyttingsgrad på 24%. Av den samla inngangen går 12% til tap og forbruk i energisektoren, dvs. raffinering, energiomforming, transport, m.m. Resten av tapet er knytt til dei ulike brukarsektorane som tabellen viser.

Analysen byggjer på statistikk frå Statistisk sentralbyrå, bransjeorganisasjonar, m.m. Ein legg til grunn dei prosessane og aktivitetane som faktisk er der. Spørsmålet om korleis vi skal, eller eventuelt ikkje skal, utføre aktivitetane, er viktig nok, men fell utanfor rammene for denne analysen.

Svak utnytting i hushald og tenesteyting
Samfunnsområde som særleg peikar seg ut med svak energiutnytting, er romvarme, lys og utstyr m.m., næringsmiddel og transport. Alle desse har utnyttingsgrad under 20 % og utgjer kvar for seg ein stor del av energibruken.

Mykje direkte elektrisk oppvarming gjer at romvarme kjem svært dårleg ut, med under 6% utnyttig. Alvorleg satsing på varmepumper ville hjelpe her. Mykje energi til lys går berre til varme, og med endå dårlegare utnytting. Vansken med å få til forbetringar i desse sektorane ligg i at det er svært mange aktørar, og umåteleg mange einingar. På den andre sida er mykje av utstyret standardisert, og difor vil den same løysinga kunne nyttast i mange tilfelle. Ein annan føremon er at teknologi som kan gjere energiutnyttinga til lys og romvarme monaleg betre, finst alt i dag.

Hushald og tenesteyting kjem begge ut med om lag 10% utnytting; energibruken her går stort sett til romvarme og til lys og utstyr, m.m. Når vi veit at det er på desse områda energibruken aukar, forstår vi at energiutnyttinga vert dårlegare frå år til år.

Industrien
Næringsmiddelsektoren kjem svakt ut av fleire grunnar. Energimessig sett gjev husdyr og oppdrettsfisk store tap. Næringsinnhaldet i slaktet er vesentleg lågare enn næringsinnhaldet i alt det foret dyret, fuglen eller fisken har ete. Ein del av tapet er knytt til prosessar der høgkvalitetsenergi er nytta til varme ved moderate temperaturar (koking, tørking, oppvarming).

Aluminiumsindustrien er eit døme på ein sektor med etter måten god utnytting, nær 40%. Det vil seie at produktet, hovudsakleg råaluminium, inneheld ein så stor del av den tilførte eksergien. Vi kan også leggje merke til at berre 7% av den tilførte eksergien ligg i råstoffet, medan elektrisitet utgjer 77% av den tilførte eksergien. Denne sektoren er særmerkt som ein einskapleg sektor med få, store einingar. Difor vil det reint praktisk liggje til rette for forbetringar her. Det gjeld i noko mon dei andre industrisektorane også.

Analysen er presentert i rapporten "Energiutnytting i Noreg – eksergianalyse av det norske samfunnet" ( TR A4991, 1999) av Ivar S. Ertesvåg og Michal Mielnik. Det er gjort greie for bakgrunn og metode, og detaljanalyser for kvar av sektorane. Vidare er resultata drøfta og samanlikna med tilsvarande analyser for andre land.

Tabell 1
Resultat frå dei ulike delanalysane utanom energisektoren; eksergi-inngang, eksergi-utgang og utnyttingsgrad

1 PJ=10¹⁵ J = 3,6 TWh

Tabell 2
Alternativ fordeling av sektorane "Lys og utstyr m.m.", "Mekanisk arbeid", og "Romvarme". Dei tre siste linjene før "sum", kan bytast ut med følgjande inndeling:

Eksergistraumen i det norske samfunnet, 1995, utanom utaskjers olje- og gassaktivitet. Den samla eksergi-inngangen var 1184 PJ, og eksergien i produserte varer og tenester var 280 PJ.

Ansvarlig redaktør: Harald Danielsen  Teknisk ansvarlig: www-admin@energy.sintef.no