FörberedandeFysik

Teori

Övningar

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.

Länk till olika diagram över världens energibehov, koldioxidutsläpp etc., idag - 25 år framåt (källa:IEA & BBC News).

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.