1.4 Energiförsörjning
FörberedandeFysik
| (5 mellanliggande versioner visas inte.) | |||
| Rad 8: | Rad 8: | ||
__NOTOC__ | __NOTOC__ | ||
<div class="inforuta" style="width: 580px"> | <div class="inforuta" style="width: 580px"> | ||
| - | + | ==Mål och innehåll== | |
| - | + | ||
| - | + | ||
====Innehåll==== | ====Innehåll==== | ||
| Rad 24: | Rad 22: | ||
:* Utföra enklare beräkningar på människors energiomsättning och samhällets energiförsörjning. | :* Utföra enklare beräkningar på människors energiomsättning och samhällets energiförsörjning. | ||
:* Använda termodynamikens andra huvudsats för att beskriva den resursförbrukning som sker i samhällets energiomsättning.</div> | :* Använda termodynamikens andra huvudsats för att beskriva den resursförbrukning som sker i samhällets energiomsättning.</div> | ||
| + | |||
| + | FÖRFATTARE: Tony Burden & Jan-Erik Nowacki, KTH Mekanik | ||
| + | |||
[[Bild:solen.jpg|right]] | [[Bild:solen.jpg|right]] | ||
| Rad 31: | Rad 32: | ||
| - | Vid jordens banradie är solstrålningens intensitet | + | Vid jordens banradie är solstrålningens intensitet <math>1,35 \,\mathrm{W/m^2}</math> vilket innebär att jorden får energi från solen med en effekt på: |
| - | <math> | + | <math>175000 \,\mathrm{TW}=1,53\cdot 10^9 \,\mathrm{TWh/år}</math> (där T står för Tera, som är lika med <math>10^{12}</math>) |
| - | <math>1 TWh/år=10^{12}W\cdot | + | <math>1 \,\mathrm{TWh/år}=10^{12} \,\mathrm{W}\cdot 1\,\mathrm{h}/(365\cdot 24 \,\mathrm{h})=114 \,\mathrm{MW}</math> |
| Rad 42: | Rad 43: | ||
[[Bild:eld.gif|left]] | [[Bild:eld.gif|left]] | ||
| - | Totalt omsätter människor ca. <math>10 TW</math> i sin energianvändning motsvarande en tjugondels promille <math>(5\cdot 10^{-5})</math> av den totala effekt som strålar in till jorden från solen. Av dessa <math>10 TW</math> kommer dock ca 80% från fossila bränslen som kol, olja och naturgas som kan sägas vara lagrad solenergi. | + | Totalt omsätter människor ca. <math>10 \,\mathrm{TW}</math> i sin energianvändning motsvarande en tjugondels promille <math>(5\cdot 10^{-5})</math> av den totala effekt som strålar in till jorden från solen. Av dessa <math>10 \,\mathrm{TW}</math> kommer dock ca 80% från fossila bränslen som kol, olja och naturgas som kan sägas vara lagrad solenergi. |
Förbränningen av fossila bränslen spelar en helt annan roll än förbränning av förnyelsebara biobränslen i omsättningen av koldioxid i det globala ekologiska systemet. Dessutom kommer vi människor att hinna göra slut på fossila bränslen snabbare än naturliga processer hinner återskapa dem. Fossila bränslen är en ändlig energiresurs. | Förbränningen av fossila bränslen spelar en helt annan roll än förbränning av förnyelsebara biobränslen i omsättningen av koldioxid i det globala ekologiska systemet. Dessutom kommer vi människor att hinna göra slut på fossila bränslen snabbare än naturliga processer hinner återskapa dem. Fossila bränslen är en ändlig energiresurs. | ||
[[Bild:diagram.gif|right]] | [[Bild:diagram.gif|right]] | ||
| - | I Sverige omsätter vi lite drygt <math> | + | I Sverige omsätter vi lite drygt <math>400 \,\mathrm{TWh/år}=45 \,\mathrm{GW}</math> i genomsnitt. Omräknat per invånare blir detta ca. <math>5000 \,\mathrm{W}</math> per capita. |
| - | Denna siffra kan jämföras dels med de <math>100 W</math> som en människokropp omsätter i genomsnitt dels med siffran <math>2000 W</math> som är människors totala energiomsättning (<math>10 TW</math>) dividerad med jordens befolkningsmängd. | + | Denna siffra kan jämföras dels med de <math>100 \,\mathrm{W}</math> som en människokropp omsätter i genomsnitt dels med siffran <math>2000 \,\mathrm{W}</math> som är människors totala energiomsättning (<math>10 \,\mathrm{TW}</math>) dividerad med jordens befolkningsmängd. |
[http://news.bbc.co.uk/2/shared/spl/hi/pop_ups/04/sci_nat_global_energy_crisis/html/1.stm Länk till olika diagram över världens energibehov, koldioxidutsläpp etc., idag - 25 år framåt (källa:IEA & BBC News)]. | [http://news.bbc.co.uk/2/shared/spl/hi/pop_ups/04/sci_nat_global_energy_crisis/html/1.stm Länk till olika diagram över världens energibehov, koldioxidutsläpp etc., idag - 25 år framåt (källa:IEA & BBC News)]. | ||
| Rad 66: | Rad 67: | ||
Dr David Criswell på Institute for Space Systems Operations i Houston, har på NASAs uppdrag gjort beräkningar på framtida energikällor. Han menar att en enorm solcellsanläggning på månen kan ge tillräckligt med energi för att försörja hela planeten jorden. | Dr David Criswell på Institute for Space Systems Operations i Houston, har på NASAs uppdrag gjort beräkningar på framtida energikällor. Han menar att en enorm solcellsanläggning på månen kan ge tillräckligt med energi för att försörja hela planeten jorden. | ||
| - | + | [http://nextbigfuture.com/2010/09/interview-of-david-criswell-who.html Intervju med David Criswell som berättar mer om LSP] | |
| - | + | ||
| - | + | ||
====Lästips==== | ====Lästips==== | ||
| Rad 74: | Rad 73: | ||
För dig som behöver en längre förklaring eller vill fördjupa dig ytterligare vill vi tipsa om: | För dig som behöver en längre förklaring eller vill fördjupa dig ytterligare vill vi tipsa om: | ||
| - | HEUREKA! Fysik | + | :HEUREKA! Fysik 1, kap 10, sid 233-236. |
| - | ====Länktips==== | ||
| - | |||
| - | Länk till ett bildspel om energiförsörjning på Vattenfalls hemsida ====länk finns inte==== | ||
</div> | </div> | ||
Nuvarande version
| Teori | Övningar |
Mål och innehåll
Innehåll
- Den enskilda individens energiomsättning
- Energiomsättningen i det svenska samhället
- Människors globala energiomsättning
Läromål
Efter detta avsnitt ska du ha lärt dig att:
- Beskriva de energiresurser som människor utnyttjar.
- Utföra enklare beräkningar på människors energiomsättning och samhällets energiförsörjning.
- Använda termodynamikens andra huvudsats för att beskriva den resursförbrukning som sker i samhällets energiomsättning.
FÖRFATTARE: Tony Burden & Jan-Erik Nowacki, KTH Mekanik
Människor är, direkt eller indirekt, nästan helt beroende av solstrålning för värme, för mat och för all den energi som behövs för att driva industriella processer och olika transportmedel. Både termodynamiskt och ekologiskt sett är solen jordens dominerande energikälla. De enda energiresurser som inte härrör från solen är kärnkraftsbränsle och havens tidvattensrörelse.
Länk till multimedia om Solen och vårt solsystem (Views of the Solar system)
Vid jordens banradie är solstrålningens intensitet \displaystyle 1,35 \,\mathrm{W/m^2} vilket innebär att jorden får energi från solen med en effekt på:
\displaystyle 175000 \,\mathrm{TW}=1,53\cdot 10^9 \,\mathrm{TWh/år} (där T står för Tera, som är lika med \displaystyle 10^{12})
\displaystyle 1 \,\mathrm{TWh/år}=10^{12} \,\mathrm{W}\cdot 1\,\mathrm{h}/(365\cdot 24 \,\mathrm{h})=114 \,\mathrm{MW}
Ungefär en tredjedel reflekteras direkt från atmosfären. Resten absorberas innan den så småningom, efter olika omvägar, strålas ut i rymden.
Totalt omsätter människor ca. \displaystyle 10 \,\mathrm{TW} i sin energianvändning motsvarande en tjugondels promille \displaystyle (5\cdot 10^{-5}) av den totala effekt som strålar in till jorden från solen. Av dessa \displaystyle 10 \,\mathrm{TW} kommer dock ca 80% från fossila bränslen som kol, olja och naturgas som kan sägas vara lagrad solenergi.
Förbränningen av fossila bränslen spelar en helt annan roll än förbränning av förnyelsebara biobränslen i omsättningen av koldioxid i det globala ekologiska systemet. Dessutom kommer vi människor att hinna göra slut på fossila bränslen snabbare än naturliga processer hinner återskapa dem. Fossila bränslen är en ändlig energiresurs.
I Sverige omsätter vi lite drygt \displaystyle 400 \,\mathrm{TWh/år}=45 \,\mathrm{GW} i genomsnitt. Omräknat per invånare blir detta ca. \displaystyle 5000 \,\mathrm{W} per capita.
Denna siffra kan jämföras dels med de \displaystyle 100 \,\mathrm{W} som en människokropp omsätter i genomsnitt dels med siffran \displaystyle 2000 \,\mathrm{W} som är människors totala energiomsättning (\displaystyle 10 \,\mathrm{TW}) dividerad med jordens befolkningsmängd.
Människor omsätter långt mycket mer energi än som behövs för deras mest grundläggande biologiska behov och denna energiomsättning är klart ojämnt fördelad bland jordens befolkning.
Ca. 20% av jordens befolkning svarar för ca. 80% av människors totala energiomsättning.
Råd för inläsning
Tänk på att...
Inte i dag och inte i morgon - men ganska snart kommer vi att behöva hitta ett hållbart alternativ till världens sinande oljetillgångar. I UR:s program "Den oändliga kraften" kan du lära dig mer om frontforskningen på solceller, ett energisystem som av många målas upp som de fossila bränslernas arvtagare.
Dr David Criswell på Institute for Space Systems Operations i Houston, har på NASAs uppdrag gjort beräkningar på framtida energikällor. Han menar att en enorm solcellsanläggning på månen kan ge tillräckligt med energi för att försörja hela planeten jorden.
Intervju med David Criswell som berättar mer om LSP
Lästips
För dig som behöver en längre förklaring eller vill fördjupa dig ytterligare vill vi tipsa om:
- HEUREKA! Fysik 1, kap 10, sid 233-236.
