Svar och kommentarer till bokens uppgifter.

Mats Areskoug & Per Eliasson: Energi för hållbar utveckling. Ett historiskt och
naturvetenskapligt perspektiv.
Svar och kommentarer till bokens uppgifter.
Flera av uppgifterna är av diskussionskaraktär och kommenteras ej här.
Kapitel 1. Människan och energin.
1. Energin till vegetabiliska och animaliska produkter kommer från solen. Från jorden
kommer vatten och mineralämnen. När avfall förmultnar frigörs energi som värme.
Denna energi kan inte återanvändas av växter – de behöver energi i form av ljus för
fotosyntesen. Författaren förväxlar materiens kratslopp men energins flöde.
2. Gurkorna tar upp koldioxid – men vad händer sen? När gurkorna äts upp eller när de
förmultnar frigörs lika mycket koldioxid som de tog upp.
3. Att växten ser grön ut innebär att den reflekterar den gröna delen av solljuset – resten
absorberar den och utnyttjar energin för fotosyntesen.
4. Ämnena kväve, fosfor, kalium m.fl. cirkulerar ungefär så som Linné skriver. De är
absolut nödvändiga för livet. Men i mängd utgör de bara några få procent av materien
i en växt eller ett djur. Den allra största delen består av vatten, som växterna får från
jorden. Väte från vattnet och kol och syre från luftens koldioxid bygger upp alla
organiska molekyler i växter och djur. Förutom vattnet går alltså kretsloppet till största
delen genom luften, ej genom jorden.
5. I en skog i balans är tillväxten lika stor som bortfallet av träd som dör och förmultnar.
Vid förmultningen upptas syre och avges koldioxid så att kretsloppet sluts. På lång
sikt ger inte skogen något nettotillskott av syre.
Kapitel 2. Födoenergi och muskelarbete.
1. För det första är idag tillförseln av kväve, fosfor och andra näringsämnen i form av
handelsgödsel så mycket större än genom djurens gödsel, som var det viktigaste
gödselmedlet på 1870-talet. Det gör att avkastningen av jorden blir så mycket större.
För det andra så kan jordbearbetning och mekanisk ogräsbekämpning ske så mycket
effektivare med hjälp av de maskiner som drivs med fossilt bränsle än med
människors och dragdjurs muskelkraft.
För det tredje har växt- och djurförädling resulterat i mer högavkastande både växtoch djurslag.
Det är intressant att arean skulle kunna reduceras till hälften om allt producerades
lokalt i Östegötland. Det betyder att en stor del av den energi som behövs går till
långväga transporter av maten, ofta från andra sidan jorden.
2. Vilka samhällsförändringar kan ha påverkat sammansättningen av
energiintaget?
De finns fyra faktorer som förklarar förändringarna i energiintaget i kosten mellan
1870-talet och 1930-talet.
För det första är det ökad animalieproduktion. Det blir lättare och billigare att föda upp
djur och att producera mjölk än det varit tidigare samtidigt som priserna på spannmål
minskar. Därför styr många lantbrukare över produktionen till kött, ägg och
mejeriprodukter.
1
För det andra ökar inkomsterna och en allt större del av inkomsten läggs på dyrare och
mer förädlade livsmedel med högre innehåll av protein och fett.
För det tredje industrialiseras livsmedelsindustrin och förvaringsmöjligheterna i
hemmen förbättras. Det innebär ett mer varierat kosthåll där färskvaror spelar en större
roll än tidigare.
Industrialisering och urbanisering gör att kosthållet förändras i riktning mot mer köpta
och färdiga livsmedel när tiden för matlagning i hemmet minskar. Snabba och
koncentrerade energigivare som socker, matfett och fett fläsk blir vanligare.
Källa: Morell Mats: Kosthållets utveckling. I Agrarhistoria, red. Bengt M P Larsson,
Mats Morell, Janken Myrdal. 1997.
Hur kan sammansättningen vara idag?
Livmedelsverket undersöker regelbundet våra matvanor. Den senaste stora
undersökningen gjordes i slutet av 1990-talet och kallas populärt för Riksmaten.
Resultatet från denna och andra undersökningar och kommentarer till förändringarna
finns på Livsmedelverkets hemsida.
http://www.slv.se/templates/SLV_Page.aspx?id=2564&epslanguage=SV
Här nedan redovisas resultatet från Riksmaten 1997-98 och de fyra kategorier som vi
tidigare sett redovisade i boken (protein, fett, socker och andra kolhydrater). Dessutom
särredovisas alkohol.
Födoämne
Protein
Fett
Socker
Andra kolhydrater
Alkohol
Andel av
energiintag
i procent
16
34
9
38
3
Jämfört med 1930-talet har proteinintaget gått upp och sockerkonsumtionen gått ned.
Den senaste undersökningen Livsmedelverket gjort var år 2003 på 4-åringar, barn i åk
2 och åk 5. Då var fördelningen i energiintag:
Protein 15 %, fett 32 %, socker 13 %, andra kolhydrater 40 %.
De aktuella uppgifterna har meddelats av nutritionist Heléne Enghardt Barbieri vid
Livsmedelverket.
Kapitel 3. Energibegrepp.
1. Omkörningen kräver att hastigheten och rörelseenergin ökar snabbt (se s. 102-103).
Det innebär hög effekt, men eftersom omkörningen bara tar några sekunder blir
energianvändningen inte särskilt hög – välj sportbilen.
Långfärden kräver mycket energi, som tillförs av bensinen. Då behövs full tank – välj
hundkojan.
2. Handdukstorkaren är igång ständigt. Låg effekt men lång tid kan kräva mycket energi.
Torktumlaren är bara igång några timmar per vecka. Hög effekt men kort tid kan kräva
mindre energi.
2
3. En effekt- och energimätare som man kopplar in mellan vägguttaget och en apparat
kan man köpa för cirka hundra kronor i elaffärer. Med hjälp av den kan man få bättre
grepp om sin elanvändning och sina möjligheter att spara.
Kapitel 4. Energi till vad? Energitjänster.
1. Förslag till mätmetod: kolla hur lång tid det tar att fylla ett litermått eller en 10-liters
spann när kranen eller duschen rinner normalt. Kolla hur lång tid en disk eller en
dusch tar. Använd tabell 4.1 på s. 85 för att beräkna energibehovet.
Kapitel 5. Energi för hållbar utveckling.
1. Åtminstone målen 1-7, 12-13 och 15-16 har direkta kopplingar till energiutvinning
och energianvändning.
Kapitel 6. Växthuseffekten.
1. Medan träden växer upp binder de kol och minskar i princip atmosfärens halt av
koldioxid. Förr eller senare dör träden och förmultnar eller bränns. Då återgår allt kol
till koldioxid som återgår till atmosfären.
4. Atmosfären har naturligt en halt av vattenånga, som fylls på genom avdunstning från
hav och mark och som minskas genom kondensation i dimma och moln. Atmosfärens
halt av vattenånga bestäms därför inte i första hand av våra utsläpp. Vätska och ånga
står i en balans som regleras av bl.a. temperaturen. En ökad temperatur (t.ex. genom
en ökad växthuseffekt) kan medföra ökad luftfuktighet, som i sin tur kan öka
växthuseffekten.
Kapitel 7. UV-strålning och ozonskikt.
2. För ozonnedbrytning krävs UV-strålning. Ozonhålet uppstår först när solen återvänder
efter polarnatten.
Kapitel 8. Radioaktivitet och joniserande strålning.
1. Alfa- och betastrålning avger sin energi successivt när partiklarna bromsas in.
Gammastrålning däremot avger all sin energi på en gång, då fotonen överlämnar sin
energi till en elektron. Gammastrålning som passerar rakt igenom kroppen har alltså
inte avlämnat någon energi och har därmed inte lämnat några som helst spår efter sig.
Man kan likna situationen vid att ljus som passerar en fönsterruta inte påverkar
fönstret. De gammafotoner som stoppas avger sin energi till elektroner, som i sin tur
avger sin energi genom att jonisera den omgivande kroppsmaterien medan elektronen
bromsas in.
2. Utnyttja texten om strålskydd, samt texten om reaktorsäkerhet på s. 293-295.
3
Kapitel 11. Att utnyttja solenergi.
1. Flera faktorer bidrar till större energiutbyte i rymden. Energi är lika med effekt gånger
tid. I rymden kan solcellerna vara ständigt solbelysta. De kan dessutom vara ständigt
riktade så att solstrålningen faller in vinkelrätt. Dessutom slipper man
instrålningsförluster i moln.
Kapitel 12. Solvärme.
1. Ganska mycket ljus reflekteras från glas och absorbatoryta.
2. Man bör maximera instrålningen: söderläge, cirka 45 graders lutning, inga skuggande
träd eller byggnader, se till att glasytan är ren. Man bör minimera värmeförlusterna:
Placera gärna solfångaren med baksidan direkt mot tak eller vägg, undvik blåsiga
lägen.
Kapitel 14. Värme från luft, mark och vatten.
1. Några alternativ som värmekälla är uteluft, mark, sjövatten, grundvatten,
ventilationsfrånluft, avloppsvatten. Eftersom värmepumpen ger högre värmefaktor då
värmekällan håller högre temperatur är uteluft vintertid sämre än mark, sjövatten och
grundvatten, som i sin tur är sämre än ventilationsfrånluft och avloppsvatten.
Installationen är betydligt enklare och billigare om man tar värme fån uteluften
jämfört med t.ex.mark och sjövärme.
En nackdel med uteluftvärmepumpen är att den kräver en fläkt som blåser uteluften
genom förångaren, vilket kan ge buller.
2. Det blir varmare. Värme transporteras från förångaren i innerdelen av kylskåpet till
kondensorn på baksidan. Eftersom kylskåpet står öppet blandas kall och varm luft.
Men kompressorn drivs med elenergi, som omvandlas till värme som också avges på
baksidan. Alltså ett nettotillskott av värme, motsvarande kompressorns elförbrukning.
3. Frysen tvingas jobba hårdare för att sänka temperaturen på vattnet. Termostaten i
frysen kör igång kompressorn (som annars bara kör då och då för att upprätthålla
konstant temperatur i frysen). Värme som avges från det nedkylda vattnet plus värme
från elenergin till kompressorn avges på frysens baksida. Du värmer alltså köket extra
med frysen – den fungerar som värmepump med vattnet som värmekälla.
Kapitel 15. Vattenenergi och vindenergi.
2. En utsträckt arm är cirka 0,7 meter lång – en tiotusendel av 7 kilometer. I samma skala
blir vindkraftverken 11 millimeter höga – som bredden på ett finger.
Kapitel 16. Bioenergi.
2. Förbränning ger möjlighet att återvinna energin i avfallet – till värmeverk som ger
fjärrvärme eller – vilket blir allt vanligare – till kraftvärmeverk som ger både värme
och el. Giftiga ämnen kan spridas från skorstenarna, men det finns effektiva
reningsmetoder för stora anläggningar. Återanvändbart eller återvinningsbart material
som tidningspapper bör sorteras för sig och utnyttjas så långt möjligt.
Kompostering kan ge metangas som kan utnyttjas som bränsle i värmeverk eller som
fordonsbränsle.
4
Kapitel 17. Kärnenergi.
4. I bridreaktorn omvandlas uran-238 till plutonium-239 med hjälp av neutroner från
klyvningen av uran-235. Energin som finns lagrad i plutoniumkärnan kan utvinnas
genom att plutonium-239 går att klyva på samma sätt som uran-235. Detta strider inte
mot energiprincipen. Det finns ungefär lika mycket energi lagrad i en kärna av uran238 som i en plutonium-239. Skillnaden är bara att det inte går att få uran-238 att
klyvas i en konventionell reaktor.
Kapitel 18. Energikvalitet och energihushållning.
2. Vid acceleration omvandlas kemisk energi av hög kvalitet i bensin till rörelseenergi av
högsta kvalitet plus spillvärme. Förlusterna till spillvärme har man även då man kör i
konstant hastighet, så accelerationen innebär inget extra slöseri med energikvalitet, ej
heller med energikvantitet.
Vid inbromsning omvandlas rörelseenergi av högsta kvalitet till oanvändbar
spillvärme i bromsarna. Inbromsningen medför alltså störst kvalitetsförlust – all
användbar energi blir oanvändbar.
Vid acceleration går det åt mer bensin, vid inbromsning drar motorn ingen bensin alls.
Det ser alltså ut som acceleration är den process som innebär slöseri med
energikvantitet. Men så är det inte om man ser ett steg längre än till den bensin som
rinner in i motorn. Vid acceleration omvandlas den extra energin till extra
rörelseenergi (hastigheten blir ju större), som bilen kan rulla vidare på om man t.ex.
släpper gasen. Vid inbromsning däremot gör man sig av med den rörelseenergi som
bilen hade. Det är alltså inbromsningen som innebär slöseri även med energikvantitet.
3. Se tabell på nästa sida.
5
Åtgärd
Konsekvens
Minskat behov av
energikvalitet
(lägre kvalitetsfaktor)
X
Minskat behov av
energikvantitet
Byta från elvärme till
solfångare
Byta från elvärme till
värmepump
Byta från oljeeldning till
biobränsle
Sätta tätningslister i fönstren
Sänka innetemperaturen 2 oC
Mindre behov av
köpt energi (el)
X
Delvis
X
X
X
Byta från biobränsle till
solfångare
Byta från bensinbil till elbil
X
Byta från stor bil till mindre
X
Byta från bensinbil till
etanolbil
Åka tåg i stället för bil
X
Tvätta i 40 oC istället för 60
o
C
Torka tvätt utomhus i stället
för i torktumlare
Byta från glödlampor till
lysrörslampor
Äta morötter i stället för
tomater
X
Byta från elvärme till
solfångare
Delvis; värme från mark
etc. har låg kvalitet
Övergång från ändligt
till förnybart energislag
X
X
Båda är förnybara
Tvärtom, högre kvalitetsfaktor för el än för bensin
Beror på var elen
kommer ifrån
X
Tvärtom, högre kvalitetsfaktor för el än för bensin
X
Beror på var elen till
tåget kommer ifrån
X
X
X
Mindre behov av
köpt energi (el)
Troligen – tomaterna kräver
växthusvärme och
transporter
X
6
X
Beror på var elen
kommer ifrån