Global oppvarming, Klimaendring, Klimatrussel, CO2 fangst, CO2 opptak, CO2 binding, Drivhuseffekt, Solenergi, Pumpekraftverk, Avsaltning, Kunstig vanning, Skogreising, Ørken, Uttørket land, En Ubehagelig Sannhet, Avskoging, Katastrofe mildning, Selvoppholdende, Subtropisk, Albedo, Barskog, Lauvskog, Boreal


Solenergi: Klimatrusselens motkraft.


Vi kan produsere ferskvann til kunstig vanning, gjøre uttørrede landskap grønne og dyrke nok mat til alle folk. Vi kan plante svære nye grønne energiskoger i ørkenland for å binde karbon i stor skala og gjøre verden kjøligre.
Vi kan produsere store mengder elektrisk energi i subtropiske strøk med store soldrevne pumpekraftverk. Alt med rimelige kostnader med bruk av solenergi, for menneskehetens framtidige velstand og utvikling.


Av sivilingeniør Gunnar Ettestøl, Vegårshei.     7.5.2007, oppdatert 16.12.2007 og i 2009    ( Hjem )     ( English text )
e-mail:   gunnar[a]ette.no

Artikkelen er publisert i forkortede utgaver i Nationen 2.2.07, Agderposten 9.2.07, Fædrelandsvennen 23.3.07 og Klassekampen 14.5.07.

Det tok mer enn 500 millioner år å bygge opp verdens reserver av fossile energikilder. Nå ser det ut til at vi mennesker kan komme til å bruke opp de gjenværende fossile energikildene i løpet av 500 år, med katastrofale klimaendringer som resultat. Og klimaendringene kan gi alvorlige virkninger for verdensøkonomien og store befolkningsgrupper i løpet av få tiår.

Hvorfor gjør vi så lite for å gjennomføre tiltak mot klimaendringene som er på gang?
Alt tyder på at vi blir nødt til å bruke hele vår felles kunnskap til å gjennomføre tiltak mot klimaendringene.
Og tiltakene bør gjennomføres der de har mest positiv lokal effekt, samtidig som virkningen mot den globale oppvarmingen er udiskutabel.

De viktigste tiltakene er:
 -  CO2-opptak med omfattende programmer for skogreising i uttørrede tropiske og subtropiske strøk og ørkener.
 -  Utbygging av solenergikraftverk i stor skala til erstatning av fossil energi.

Solrike og regnfattige strøk av verden har i lengre tid blitt avskoget og er blitt til tørre og ugjestmilde landskap. Og verdens ørkener blir stadig større og ødeleggelsen av verdens regnskoger fortsetter.
Dette lar vi skje selv om vi i vesten har kunnskap og kapital til å stoppe denne utviklingen ved å bidra til bevaring av verdens regnskoger og skogreising i tørre ubebodde eller tynt befolkede regioner i verden. Men omfattende planer for skogreising i ubebodde områder kan også bli møtt med begrensninger og motforestillinger som følge av politiske og sosiale forhold.

Norge og andre land i nord kan utvide skogarealet og øke bindingen av CO2 uten konflikter, men tilveksten og dermed CO2-bindingen er vesentlig lavere her enn i tropene. Og bartreskog i boreal sone har en lav albedo-effekt på grunn av den mørke barskogens absorpsjon av sollys, så skogreising med bartre kan bidra til lokal og global oppvarming istedenfor avkjøling.
Planting av lauvtreskog med lyst bladverk bidrar derimot til en høy albedo hele året og spesielt på snøflater om vinteren. Utvelgelse av lys energiskog som har god tilvekst i boreale strøk bør derfor være en oppgave for landbruksmyndigheter og skogforskning i Norge.

Over hele verden diskuterer vitenskapelig personale og politikere om og hvordan en skal få til effektive systemer og anlegg for CO2 fangst og deponering av utslippene fra storindustri og kraftverk. Og noen forskere hevder at de kan splitte 2 CO2 til 2 CO + O2 med en halvleder katalysator og sollys. Og det utvikles teknikker for å benytte CO2 sammen med ammoniakk til å omdanne salt fra sjøvann til natriumkarbonat pluss andre biprodukter, for å avsalte sjøvannet til vann av vanningskvalitet.

Og verden vil i mange år være bundet opp til å bruke olje, kull og gass i stor skala mens drivhuseffekten tiltar.

Verdens nasjoner og industri har ennå ikke begynt å erstatte bruken av fossile energikilder med bruk av solenergi i stor skala. Men produsenter av elektriske solceller og paneler utvider i dag sine produksjonsplaner for å møte en stor framtidig etterspørsel.

Verdens fattigste land er blant de rikeste på solenergi og kan ved stor utbygging av solenergi få en kraftig velstandsutvikling når prisen på elektrisitet fra solenergi er lav nok for lokale innbyggere.
Og storskala produksjon av elektrisk kraft med solenergi i subtropiske strøk kan overføres til tempererte strøk til erstatning av energi fra kull, olje og naturgass.

Subtropiske regioner av verden inkluderer Mexico, sørlige deler av USA og Europa, Midtøsten, Asia sør for Himalaya, sørlige deler av Kina, deler av Australia and Sør-Amerika. Og selvsagt Sør- og Nord-Afrika.

I Norge har vi stor kunnskap om skogreising, avsaltning, vannkraft og solenergi. Denne kunnskapen kan vi utnytte til å gjøre verden bedre.

Vi kan lage store nye grønne områder i tørre ubebodde områder av verden med en massiv satsing på omdanning av saltvann til ferskvann med hjelp av solenergi. Og vi kan pumpe vann fra elver med vannoverskudd til vanning av uttørret land og ørkener med bruk av solenergi. Og ikke minst: Vi kan bevare og rehabilitere regnskog.

Til avsaltning kan det benyttes soldrevne vakuum kokeanlegg med kompressorer. Saltvannet transporteres i rør inn til avsaltningsanlegget som oppvarmes av solenergi og drives med motorer direkte drevet av solenergi. Konsentrert saltvann sendes tilbake til dypere havvann i rør.
Ferskvannet transporteres i rør eller akvedukter med pumper drevet av vind eller solenergi. Vannet kan ikke brukes som drikkevann uten det først minerealiseres.
Elektriske solcellepaneler er i dag ikke konkurransedyktige til drift av motorene, men kan bli et alternativ om og når prisen per kWh fra disse faller under 38 øre. Vakuum kokeanlegg har en enklere driftssyklus enn omvendt osmose anlegg når solenergi er hovedenergikilde.

For å beplante et område på 10 kvadratkilometer trenges en ferskvannsforsyning som gir ca 0,8 kubikkmeter per sekund til punktvanning i 8 timer per dag. Arealet kan trolig dobles for samme vannmengde når en leiretilsetning (nano-leire) blir brukt ved starten på vanningen.

Avsaltningsanlegget trenger en disponibel effekt fra solbestråling på ca 20000 kW til avsaltningen og ca 2000 kW til drift av pumper for vanntransport (ved en samlet løftehøyde inntil ca 100 m).
Et anlegg som kan gi vann nok til 10 kvadratkilometer vil koste ca 50 mill kr, eller omregnet til ca 5000 kr per dekar.
I tillegg kommer kostnader for rørgater og lokale vannuttak. Årlige driftskostnader blir ca 4% av investeringsbeløpet.
Masseproduksjon, priskonkurranse og aktiv lokal innsats kan bringe investeringskostnadene ned til ca 4200 kr per dekar totalt.
Med bruk av leiretilsetning kan trolig kostnadene reduseres til ca 2700 kr per dekar.

Ferskvannet er som rent regnvann, og gir ingen avleiring av skadelige mineralsalter ved vanningen. Ved å etablere nye store skogsområder vil dette gi et fuktigere lokalt klima og ny grunnvannstilførsel som vil medføre at tilstøtende områder kan få naturlig vegetasjon. Det dannes lokale skyer som kan gi nedbør, og albedo-effekten øker og netto solinnstråling avtar. Dette gir muligheter for jordbruksdrift og produksjon av energiskog i stor skala. Og arbeid og velstand for de som bor der.

I områder av verden med store elver med vannoverskudd kan soldrevne pumpeanlegg benyttes til å transportere store vannmengder til tørre områder for skogreising, men elvevann er normalt noe saltholdig. Irrigasjon med saltholdig eller forurenset elvevann er derfor bare egnet til landbruksdrift og skogreising hvis et tilstrekkelig fuktig selvoppholdende lokalt klima kan etableres før jordsmonnet tar skade av elvevannet.

Når vilkårene for et selvoppholdende fuktig nok lokalt klima er oppfylt kan avsaltnings- og vanningsanleggene tas ned og benyttes andre steder.

Men utstyret som trenges for anleggene er ikke utviklet og en betydelig forskningsinnsats må til.
Forsknings- og utviklingskostnader:
Avsaltningsanlegg, prototyp, med en ytelse på ca 200 liter per sekund, minimum 150 mill kr.
Fullskala avsaltning pilotanlegg med en ytelse på ca 800 liter per sekund, ca 150 mill kr.

I Norge er det fremkommet tall på at rensing av CO2 fra et gasskraftverk vil koste ca. 6 mrd kr.

For 6 mrd kr vil vi med avsaltningsanlegg kunne gi verden inntil 1400 kvadratkilometer med ny grønn skog om noen år, der det nå er ørken. Dette arealet kan trolig økes til inntil 2200 kvadratkilometer med bruk av leiretilsetninger.

Fram til år 2000 har over 150 000 kvadratkilometer regnskog, tilsvarende halve Norges areal, forsvunnet årlig på grunn av menneskelige handlinger. I fra internasjonale organisasjoner og Stern-rapporten er det framkommet tall på at det vil koste ca 60 mrd kroner per år å stoppe avskogningen av verdens regnskoger.
Bevaring av regnskogen er det mest kostnadseffektive tiltaket for å binde CO2, men det er ikke nok.

For nye 300 mrd kr per år vil vi kunne få et nytt skogareal på inntil 70 000 kvadratkilometer per år. Igjen kan det nye arealet trolig økes, nå til ca 110 000 kvadratkilometer med bruk av leiretilsetninger.

Bruk av tilsetninger som nano-leire (Desert Control) eller biomembran (AlbedoTech) for skogreising må undersøkes nærmere før det kan fastslås hvilke kostnader og langtidseffekter som bruken av disse stoffene innebærer.

Med soldrevne pumpeanlegg for irrigasjon med elvevann kan skogarealet økes ytterligre, og med lavere investeringskostnader enn ved bruk av avsaltningsanlegg. Og totalt kan vi få en livsviktig økning av verdens naturlige CO2-opptak i kommende generasjon.

Etter 30 år med skogreising i tropiske og subtropiske strøk minsker CO2-opptaket og skogene må forynges. Men da har verden store nye reserver i bioenergi til erstatning av fossil energi. Og vi har fått store nye fruktbare områder og tid til å ta i bruk andre fornybare energikilder.

Elektrisitetsforsyning med soldrevne pumpekraftverk.

Ved igangsetting av masseproduksjon av solfangeranlegg med direkte drift av motorer åpner en også for elektrisitetsproduksjon i stor skala, spesielt der hvor pumpekraftverk kan bygges. I praksis betyr dette at terrenget ovenfor solenergianlegget må være egnet til anlegg av et større vannreservoar til drift av et konvensjonelt vannkraftverk. Pumpekraftverket kan med fordel kombineres med avsaltningsanlegg, renseanlegg, eller vanningsanlegg for elvevann. Denne type kraftverk egner seg svært bra for utbygging i tropiske eller subtropiske strøk.


Med en innstråling på nær 1 kW per kvadratmeter gir 1 kvadratkilometer solfangerareal en effekt på 200.000 kW når ca 20 prosent av solenergien kan nyttes. Eller omregnet til ca 0,5 TWh per kvadratkilometer per år.
Store anlegg med elektriske solcellepaneler kan i dag bygges til en kostnad på ca 20 kr per watt, tilsvarende en energipris på ca 96 øre per kWh ved en avskrivningstid 20 år. Et solcelleanlegg på 200.000kW vil koste ca 4 mrd kr, uten pumpekraftverk og systemer for nett-tilkopling.

Når lavkost utstyr til solfangeranlegg for direkte drift av motorer blir masseprodusert vil et gunstig plassert pumpekraftverk av denne størrelse kunne bygges til en kostnad på ca 1500 mill kr + systemer og linjer for nett-tilkopling.
Eller til en energipris på ca 38 øre per kWh + kostnader for nett-tilkopling, når avskrivningstiden for anlegget settes til 15 år.

Men skogreising og elektrisitetsproduksjon med solenergi i andre land må ikke ta bort fokuset på å redusere vårt eget energiforbruk av fossile energikilder der det er mulig.

Konklusjon:

De mest effektive tiltakene mot klimaendringene er:
 -  Storskala skogreising i tørre ubebodde tropiske og subtropiske strøk med vannproduksjon drevet av solenergi.
 -  Storskala elektrisitetsproduksjon i subtropiske strøk med pumpekraftverk drevet av solenergi, til erstatning av fossile energiformer.



Tekster for videre lesning, linker:

The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) , http://www.ipcc.ch

The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), 17. Nov. 2007, Summary for policymakers:
http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr_spm.pdf

WORKING PAPER 2007-03, Carbon Sequestration in Forest, G. Cornelis van Kooten, Susanna Laaksonen-Craig, Yichuan Wang, Dept of Economics, Univ of Victoria, Canada. http://web.uvic.ca/~kooten/REPA/WorkingPaper2007-03.pdf

Collection of articles from Dr. James E. Hansen, Columbia Univ. NY, USA, 2002 - 2007:
http://www.columbia.edu/~jeh1/

Papers on cloud albedo control, desalination and other things from Dr. Stephen Salter, Emeritus Professor of Engineering Design, School of Engineering and Electronics University of Edinburgh, Scotland, May 2007: http://www.see.ed.ac.uk/~shs/

Analysis of mechanical vapour compression desalination process:Hisham Ettouney, Hisham El-Dessouky, Yousef Al-Roumi, Chemical Engineering Department, Kuwait University, Kuwait,March 1999 :
http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/55002488/ABSTRACT

Two Cylinder Stirling Engine,2009, Animated Engines, Matt Keveney.:
http://www.animatedengines.com/vstirling.html

Arizona Renewable Energy Assessment, September 2007, Final Report, B&V Project Number 145888:
http://www.energy.ca.gov/reti/documents/2007-09_AZ_Renewable_Energy_Assessment.pdf

Trans-Mediterranean Interconnection for Concentrating Solar Power, German Aerospace Center, Stuttgart, Juni 2006
http://www.dlr.de/tt/Portaldata/41/Resources/dokumente/institut/system/projects/TRANS-CSP_Full_Report_Final.pdf

Clay additive, Climate Control by Ground Treatment, Desert Control Inc, Stavanger, Norway : http://www.desertcontrol.com