Dette skal handle om alternative energikilder, og jeg tar med flere ting her. Det blir ganske langt om solceller, biomasse og til og med varmepumper. Jeg har for øvrig satt dette under kjemi i naturfag, selv om det antageligvis har minst like mye med fysikk å gjøre.
Men jeg setter i gang. Jeg snakker om energi, at sollys, vind og vannkraft og biomasse er eksempler på fornybare energikilder som ikke har vært like mye brukt på internasjonalt basis. som de som ikke er fornybare.
Det gjelder kull, råolje, naturgass og uran, som er altså ikke fornybare energikilder. Disse energikildene blir konvertert til elektrisitet i kraftverk, og elektrisitet er det vi kaller den primære energibæren for vår elektriske verden. Elektrisk energi måler vi i kilowatt-timer.
Ikke kilowatt i timen, men kilowatt ganger timer faktisk, og det tilsvarer, altså en kilowatt time tilsvarer 3,6 megajoule, og det er en god del energi. Norge får over 100 terawatt timer fra vassdragene, altså vannkraft i Norge, som blir konvertert til elektrisitet. Og her er noen diagrammer fra litt forskjellige land som viser hvor forskjellig det kan være altså. hva slags ressurser og hvilke energikilder de bruker for å lage elektrisitet. Norge, nesten utelukkende, er det vannkraft, hydroelektrisk som vi kaller det. Danmark har litt forskjellig, men de er kjent for sine vindmøller, så der står vindkraft for 42 prosent av elektrisk produksjon.
USA har en lett blanding, men det er primært kull, etterfølgt av naturgass og atomkraft eller kjernekraft også. Det er på tredjeplass faktisk. Kina, der er det primært kull etterfølgt av vannkraft. Jeg kunne også ha tatt med Frankrike, som har en annen, der det er primært atomkraft faktisk.
Dette er for hele verden, og der ser vi at kull er desidert på førsteplass etterfølgt av naturgass, og så vannkraft og atomkraft, og olje faktisk er det noen som bruker. til å lage elektrisitet. Denne viser at det primært er ikke fornybare energikilder som brukes til å lage elektrisitet i verden. Det er tre farger her, fordi den øverste er fornybare, og de røde og brune her er begge ikke fornybare, men det er forskjell mellom fossile brennstoff og atomkraft som ikke. lager klimagasser og slike ting.
Men i tillegg til den primære energibæren elektrisitet, så har man sekundære energibærere som vi bruker for energien deres på en eller annen måte, og det inkluderer bensin selvfølgelig for å drive biler, skip og fly, det vil si bensin og diesel og så slikt. Hydrogen er en annen, og fjernvarme i seg selv, som dette. Denne animasjonen viser at når man varmer noe, varmer noe vann som overføres til ulike bygninger, så er det varme. Varmen i seg selv er en energibærer. Når det gjelder det totale energiforbruket i verden, så blir olje en stor del av det, på grunn av all bensin og diesel som brukes.
Forbrenning av fossile brennstoff gir klimagassurslipp som karbondioksid, eventuelt også svoveloksid og nitrogenoksid som er miljøskadelige. Varmepumpe er et energisparende tiltak, så det er derfor jeg kommer til å gå inn på at det her henger sammen med energi. Nå over til solenergi, og vi kan skille mellom solfangere og solceller. Du har sikkert hørt om begge, og kanskje ikke tenkt at det var noe stor forskjell, men det er det altså, fordi solfangere, som på bildet her, absorberer solenergi for å varme noe vann. Enten for å bare ha det varme vannet i en bygning, for eksempel, eller for å bruke det varme vannet til å skape elektrisitet i dette her.
Dette her er for eksempel solfangere, som skal varme noe olje. som igjen varmer vann, og dampen driver en turbin som driver en generator som lager elektrisitet fra dampen. Solceller er noe annet igjen, for det er noe som lager elektrisitet direkte. fra sollyset, og vi kaller det også fotovoltaiske celler, fordi det utnytter den fotovoltaiske effekten til å konvertere lys direkte til elektrisitet.
Og for oss å gå litt dypere inn i hvordan dette egentlig fungerer, hvordan solceller er bygd opp, så sier vi at det er to silisiumlag. Silisium er et grunnstoff som her ser nesten ut som et smeltet stykke glass. Det er et halvmetall. og en halvleder, som vi sier de har noen bestemte elektriske egenskaper, og et lag med silisium, der den har fire elektroner i sitt ytterste skall, så alle disse silisiumatomene vil dele sine elektroner, de ytterste elektronene sine, med nabåndene.
Så det er ikke plass til noe mer. Men hvis man har to lager med dette, og så skal et lag dopes, det er det man kaller det faktisk, dope. med et grunnstoff som har flere elektroner enn silisium. Og dette som her, for eksempel, dette er fosfor, har ett elektron mer, så da får man et ekstra elektron som er løst inni her. På den motsatte siden så får man inn et grunnstoff som har et mindre, et færre elektron enn silisium.
Og det betyr at det er et land som mangler, som et hull, der det kunne ha vært et elektron. Og den siden som har de ledige... elektronene løst, det er N-siden, N for negativ kanskje, og den som mangler, som har disse hullene er P-siden for positiv. Det vil si det er ikke sånn at den siden med flere elektroner faktisk er mer negativ, fordi det er jo like stort antall protoner som elektroner på den siden, og det samme på den andre.
Men det blir viktig likevel fordi det som skjer er at elektronene fra N-siden... vil begynne å gå mot P-siden, inntil det fyller opp en barriere. Så for øvrig skyver de noen av disse hullene, som her blir merket som positive, bak seg. Og det blir en barriere, fordi etterhvert kan ikke flere elektroner gå over, minus like ladninger de frastøter hverandre og sånne ting.
Men det som blir en viktig effekt ved lys er at at lysts fotoner, fotonene som lys er laget av, de kan ha nok energi til å faktisk slå løs elektroner i noen materialer. Og det er det som skjer her, der lysets energi er nok til å slå løs noen elektroner, men de kan ikke da vandre direkte fra den ene siden til den andre, og de vil heller gå gjennom en krets, og da har man fått elektrisk energi. Virkningsgraden til disse solcellene er andelen av solens energi som faktisk utnyttes til å lage elektrisk energi. Den er ikke så fryktelig stor, den ligger vanligvis på mellom 20 og 40 prosent, men den har blitt forbedret ganske mye siden da solceller ble oppfunnet, og det er faktisk på 1800-tallet.
De hadde fryktelig liten virkningsgrad, men selve prinsippet ble forstått da, altså utviklet særlig etter 2. regnskrig. Biomasse nå, det vil si planter, særlig trevirke og organisk avfall, kan forbrennes og frigjøre bioenergi, altså varmen rett og slett. Og man kan konvertere planter og trevirke til ve eller briketter og pellets og annet biobrensel som metanol, etanol og biodiesel som noen biler går på, og biogass, så det er mye man kan gjøre med det, altså, å konvertere disse. Disse energibærerne, rett og slett.
Og biomasse har lenge vært den viktigste energikilden, og fortsatt er det for milliarder av mennesker, særlig da brukt til oppvarming av mat og hjem. Den kan brukes også til fjernvarme for bygninger, selvfølgelig. Og den er CO2-nøytral, siden like mye CO2 gikk inn i systemet. Disse plantene har sugd til seg CO2.
da de levde, og planting av nye trær vil ta opp enda mer CO2. Den gir dessverre lavere luftkvalitet på grunn av røyk, så hvis jeg går tilbake litt på bildene her, mennesker som lever i fattigere land, de har ikke elektrisk komfyr, de tenner rett og slett bål i huset, og disse røykpartiklene er jo ikke godt å få i lungene. Varmepumper nå, de går på elektrisitet, men det gir en energigevinst, fordi varme overføres fra et sted til et annet.
Og vi sier at det er en bestemt varmefaktor, at det er en forskjell mellom energi avgitt og energi tilført. Altså energi avgitt delt på energien som er tilført. Og det som disse her fungerer på, Jeg skal gå inn i hvordan disse fungerer, men først må jeg forklare litt om fysikken bak gasser. Hvis en væske fordamper og blir til en gass, så tar den opp energi. Det kreves mer energi for å få en væske til å fordampe.
Hvis du får en gass til å kondensere og bli væske igjen, så gir den fra seg energi. Et annet prinsipp når det gjelder gasser og fysikken rundt dem, er at økt trykk på en gass gir økt temperatur, for at du gir mindre plass for atomene å bevege seg på, og da begynner de også å kollidere mer med hverandre, og det betyr økt temperatur. Lavere trykk, det gir da selvfølgelig lavere temperatur.
Og litt mer spesifikt om hvordan varmepumper er laget nå, at de har en væske på innsiden, og denne væskenen vil fordampe i utedelen, altså gå fra væske til å bli en gass. Og deretter så sendes den til en kompressor som øker trykket, og dermed øker temperaturen enda mer, før den sendes videre til innedelen, der den kondenseres og går fra å være gass til å bli væske igjen. Og det som, hvis vi husker disse prinsippene fra fysikken bak gasser og kondensering og fordamping, betyr jo det at i utedelen når den fordampes, så tar den til seg energi fra omgivelsene.
Mens på innedelen, når den kondenseres, så gir den fra seg denne energien. Det er jo litt rart, siden du ville trodde at det er kaldere ute enn det er inne. Denne prosessen kan også snu seg når det er om sommeren, for eksempel, og du ønsker at det skal bli mer kjølig i huset, så gjør den det motsatte.
Men det er altså varmt nok ute til at den kan ta energien til seg og fordampes. Den kan hente varme fra luft. eller jord eller vann. Det som nok er vanligst er vel fra lufta, vil jeg tro. Og så denne vesken som jeg føler for å nevne, det må være noe bestemt, og vi kaller det et kullemedium, eller refrigerant på engelsk, og det har blitt brukt, det er forresten en sånn air conditioning, er basert på noen av samme greiene, som har sånne kullemedier oppi, som kan fordampes ved ganske lave temperaturer og så kondenseres på riktig tidspunkt også.
Og dette har vært litt kontroversielt, fordi en av de tidligste kullemedrene som ble laget var Freon, som ble ansvarlig for å skape et hull i ozonlaget. Men man har videreutviklet nye kullemeder da, som har blitt ozone-friendly, som det står her. Dette som brukes nå er 410. men den er likevel en enorm klimagass.
Ikke at disse skal normalt sett slippes ut, det vil du bare se om en varmepompe er i stykker eller noe sånt. Jeg går videre, og nå til hydrogen, hydrogengass, altså husk at det er H2 vi snakker om, at hydrogen kan forbrennes ved å reagere med oksygen for å lage energi og vann. De lager mye energi faktisk. Det finnes allerede biler med brennselceller som går på hydrogen. Disse PEM-cellene har jeg allerede beskrevet i forrige video.
De gir mye mer kilowattimer per kilo med hydrogen enn forbrenning av fossilt brennstoff faktisk. Her er et eksempel på forbrenning av fossilt brennstoff. Dette er metan som er en bestanddel i naturgass som reagerer med å forbrennes. med oksygen for å lage CO2, en klimagass man ønsker å unngå, og vann, mens hydrogen reagerer med oksygen bare til å lage vann.
Så det er helt rent, mye mer effektivt, men det er også mye dyrere å produsere og vanskeligere å lagre hydrogengass. Det er flere måter å lage det på, blant annet dampreformering av naturgass, så en sånn ironi her da, at... at man kan lage hydrogen fra naturgass, men da også får klimagassutslipp, bare for å lage denne rene hydrogenen, ikke sant?
Og det er det som er vanligst, fordi det er billigere, men det gir CO2-utslipp altså. Det som er rent i forhold, det er elektrolysa vann, for å skille vannmolekyler inn i hydrogen og oksygengass, men det krever mye elektrisitet, så det er mye dyrere. Kort oppsummert om dette kapittelet, at vi skiller mellom fornybare og ikke fornybare energikilder, men når det gjelder de ikke fornybare, så kan vi også dele mellom fossilt brennstoff, som kull, olje og gass på den ene siden, og uran på den andre, som ikke er fossilt brennstoff. Det er ikke noe klimagass eller noe sånt som slippes, men det er jo ikke akkurat rent, fordi man får diverse avholdsstoffer som er vanskelig å lagre også.
Man må egentlig bare stue bort. Det er primært kull, naturgass og vannkraft som brukes i verden til å lage elektrisitet, og elektrisitet er da den primære energibæreren som vi er avhengig av. Vi trenger også å konvertere disse energikildene til elektrisitet. Solceller lager elektrisitet direkte, men solfangere må bruke dampturbiner, for så varmer vann, vann blir varmet, og så driver det dampturbiner som lager elektrisitet i neste omgang. Drivstoff er også en energibærer som kan enten produseres fra olje for å lage bensin og diesel, eller fra biomasse mens hydrogengass er et annet alternativ.
Varmepumper gir energigevinst i oppvarming av hjem sammenlignet med å bare ha en varmeovn. Varmepumpene trenger elektrisitet. så du må betale for det, men de klarer også å ta energi fra omgivelsene utenfor huset, og så tilføre det inn i huset, så det er en energigevinst sammenlignet med varmeovner.
Det var det, tusen takk for at du fulgte med!