Hvað er frumorka?
Grein/Linkur: Frumorkan og fimmtán prósentin
Höfundur: Jóhanna Hlín Auðunsdóttir
Heimild: 
.
.
Desember 2022
Frumorkan og fimmtán prósentin
Jóhanna Hlín Auðunsdóttir
Heimurinn stendur frammi fyrir neyðarástandi í loftslagsmálum og samhugur ríkir um að mannkyn verði að hætta notkun jarðefnaeldsneytis ef sporna á við alvarlegum afleiðingum þeirra. Eitthvað sem veldur ekki losun gróðurhúsalofttegunda þarf að koma í staðinn fyrir jarðefnaeldsneyti og lykillinn að lausninni er endurnýjanleg orka.
Íslendingar státa af, og réttilega, forystu í hlutfalli endurnýjanlegrar orku. Gjarnan er notast við frumorkunotkun og hlutfall endurnýjanlegrar frumorkunotkunar sem mælikvarða á þann árangur. Ísland er það ríki sem hefur hvað hæst hlutfall endurnýjanlegrar frumorku í heiminum, eða um 85%.
Íslensk stjórnvöld stefna að því að vera áfram í forystu þegar kemur að endurnýjanlegri orku og að við verðum óháð jarðefnaeldsneyti árið 2040, eftir 18 ár. Ef eldsneyti sem flutt er hingað til lands til að knýja samgöngur milli landa er hluti af því markmiði þýðir það líka að árið 2040 verður frumorka Íslendinga 100% endurnýjanleg.
Þegar við rýnum aðeins betur í frumorkunotkun okkar Íslendinga þá skiptist hún í þrennt :
25% raforka unnin úr vatnsafli og jarðhita.
60% jarðhiti til húshitunar, baða og annarrar neyslu.
15% jarðefnaeldsneyti s.s. olía og bensín til að knýja vélar og tæki, skip og flugvélar.
Við erum sem sagt, ef notast er við þennan mælikvarða um frumorkunotkun, 85% græn og eftir standa 15% frumorkunotkunar knúin jarðefnaeldsneyti. Það hljómar næstum því eins og við séum rétt við marklínuna þegar við segjum að aðeins 15% af frumorkunotkun Íslendinga séu enn knúin jarðefnaeldsneyti. 85% eru þegar í höfn og lokaspretturinn getur vart verið erfiður? En þessi 15% leyna heldur betur á sér og geta reynst þrautin þyngri.
Við þurfum að skipta um orkugjafa allra samgöngutækja innanlands, alls sjávarútvegsins og ferðaþjónustunnar, vélar og tækja byggingariðnaðarins og landbúnaðarins og svo mætti lengi telja.
Bruni um helmings innfluttrar olíu veldur samfélagslosun
Brjótum þessi 15% aðeins niður. Um helmingur þessara alræmdu 15 prósenta veldur losun sem fellur undir samfélagslosun. Íslensk stjórnvöld hafa sett markmið um samdrátt samfélagslosunar og gefið út að draga þurfi úr árslosun um 1,3 milljónir tonna til ársins 2030 frá árinu 2021. Losun vegna jarðefnaeldsneytis innan samfélagslosunar er um 1,6 milljónir tonna ár hvert og því ljóst að með orkuskiptum er til mikils að vinna.
Það er ekki nóg með að erfitt sé að skipta þessari orku út, sem við fáum nú úr jarðefnaeldsneyti. Það er líka bráðnauðsynlegt verkefni, því þjóðin hefur skuldbundið sig til þess í samningum við aðrar þjóðir. Þetta ætlum við að gera og þetta verðum við að gera.
En hvað er frumorka?
Frumorka er magn orku sem er til staðar en segir ekki til um hve mikil orka nýtist í raun og veru. Hve mikil orka nýtist er misjafnt eftir orkugjöfum og notkun þeirra, s.s. tegund og nýtni tækja. Þegar við skoðum venjulegan bensínbíl nær hann að nota um 30% orkunnar til að koma sér áfram, 70% orkunnar breytist bara í varma en snýr ekki hjólum bílsins. Þannig að aðeins þriðjungur frumorkunnar nýtist til að færa bílinn. Nýtni jarðefnaeldsneytis er mismunandi eftir tækjum og búnaði. Nýtni dísilbíla er t.d. hærri en bensínbíla, eða um 50%, þ.e. helmingur orkunnar nýtist til að færa bílinn. Frumorka er því í raun slæmur mælikvarði á orkunotkun, enda nær það ekki utan um notkun orkunnar heldur magn orku sem til er og í tilfelli jarðefnaeldsneytis, orku sem innflutt er.
Hvað þurfum við mikla orku til að skipta út jarðefnaeldsneytinu?
Við framleiðum alls 19 TWst af raforku hér á landi á ári hverju. Jarðefnaeldsneytið sem telur til 15% frumorkunotkunar okkar samsvarar um 11 TWst þegar það kemur inn fyrir landsteinana, orkutöp sem verða hér á landi við nýtingu jarðefnaeldsneytisins gera það svo að verkum að í raun koma aðeins um 5 TWst orkunnar frá öllu þessu innflutta eldsneyti að raunverulegum notum.
En ef við þurfum bara 5 TWst til að verða algræn, hvað þurfum við þá mikið af orku til að skipta þessu út?
Ef við horfum svo einungis á þá olíunotkun sem er hluti af samfélagslosun, þ.e. horfum framhjá samgöngum á milli landa, eru í raun aðeins 3 TWst sem nýtast til að færa skipin, tækin og bifreiðarnar okkar áfram. Er það þá nokkuð mál?
Málið er auðvitað ekki svona einfalt. Rétt eins og við vinnslu og notkun jarðefnaeldsneytis verða líka óhjákvæmileg orkutöp í framleiðslu og notkun endurnýjanlegs eldsneytis.
Þegar rafmagn er notað beint á vélar og tæki nýtist orkan best, þannig ná rafbílar að nýta um 90% raforkunnar til að hreyfa bílinn. Fyrir aðra staðgengla jarðefnaeldsneytis, sem munu vissulega byggja á rafmagni en þarf að vinna áfram til að skili því sem til er ætlast, er orkunýtnin lægri. Orkunýtni vetnisvinnslu er á bilinu 60-65% og vetnisfarartækja um 55% þannig að heildarorkunýting er eingöngu um 35% sem jafngildir orkunýtni bensínbíla. Fyrir þær tegundir farartækja þar sem hvorki er fýsilegt að nýta raforku né vetni beint er hægt að vinna aðrar tegundir rafeldsneytis, svo sem metanól eða flugvélaeldsneyti, úr vetni og koldíoxíði. Orkunýtni þessara valkosta er lægri, eða um 30% þegar notast er við metanól og enn lægri fyrir flugvélaeldsneyti.
Ef við gætum skipt jarðefnaeldsneyti út fyrir rafmagn án þess að vinna orkuna frekar væri málið kannski einfalt en svo er ekki. Stór hluti orkuskipta, allavega fyrir skip, stærri bifreiðar og flugsamgöngur, mun miðað við núverandi tækni byggja á vetni, rafeldsneyti og öðrum staðgenglum jarðefnaeldsneytis.
Þegar við tökum þetta saman og horfum á spár um hvernig samsetning þessara staðgengla muni líta út má gera ráð fyrir að framleiða þurfi a.m.k. 2,5 TWst fyrir hverja 1 TWst sem notuð verður til orkuskipta á landi og hafi. Þetta þýðir að til að bæta upp núverandi notkun jarðefnaeldsneytis sem notað er innanlands þurfum við um 7,5 TWst. Þetta er orkuþörf sem skilar samdrætti í samfélagslosun og styður þar af leiðandi við skuldbindingar Íslands í loftslagsmálum. Líklegt er að orkunotkun í heildina muni aukast m.a. með auknum mannfjölda, en tölur Hagstofunnar gera ráð fyrir að við verðum um 440 þúsund árið 2040. Ferðaþjónustan er líka óðum að ná vopnum sínum eftir lægð Covid-áranna sem gæti leitt til aukinnar orkunotkunar.
Í millilandaflugi bendir tækniþróun til þess að nýtni staðgengla við jarðefnaeldsneyti muni verða enn minni eða að það þurfi a.m.k. 4 TWst af raforku fyrir hverja 1 TWst sem notuð verður. Við þurfum því 8 TWst til viðbótar til að sjá millilandafluginu fyrir grænum staðgenglum jarðefnaeldsneytis og ná því marki að frumorkunotkun verði endurnýjanleg og innlend að fullu.
Það þarf kannski ekki að tvöfalda raforkukerfið fyrir orkuskipti innanlands né ef ætlunin er að ná millilandasamgöngunum með. Það má líka vera að orkusamsetning verði að einhverju leyti önnur en gert er ráð fyrir núna. Hvað sem því líður blasir það við að meira rafmagn þarf í kerfið til að mæta allri þeirri orkuþörf sem í dag er knúin jarðefnaeldsneyti.
