KOMMENTAR: Energikilders material- og arealbruk

– Kjernekraft er overlegen andre energikilder når det gjelder areal- og materialbehov

Areal- og materialforbruk er sentrale parametere som vi må forholde oss til når verden skal redusere sin avhengighet av fossilt, mener TU-bidragsyter Jonny Hesthammer.

Det er et paradoks at for hvert kjernekraftverk som stenges ned, må store areal tas i bruk for å erstatte den tapte energien med fornybart, mener kronikkforfatteren
Det er et paradoks at for hvert kjernekraftverk som stenges ned, må store areal tas i bruk for å erstatte den tapte energien med fornybart, mener kronikkforfatteren (Foto: Pixabay)

Areal- og materialforbruk er sentrale parametere som vi må forholde oss til når verden skal redusere sin avhengighet av fossilt, mener TU-bidragsyter Jonny Hesthammer.

Av alle lavkarbonkilder kommer kjernekraft klart best ut når det gjelder areal- og materialforbruk. Mens fornybart generelt gjør utstrakt bruk av materialer og tar stor plass i forhold til energien som leveres, så forbruker sol- og vindkraft i tillegg mest kritiske metaller. 

Areal- og materialforbruk er sentrale parametere som vi må forholde oss til når verden skal redusere sin avhengighet av fossilt. Bruk av areal er konfliktfylt fordi det påvirker områder som kan brukes til noe annet, og fordi det gjør store inngrep i vår natur. Økt materialforbruk krever dessuten økt gruvevirksomhet som det tar tid å bygge opp, og som skaper utfordringer dersom man har begrensede mengder råvarer tilgjengelig.

Betydningen av disse problemstillingene vil være delvis subjektive, i tillegg til å være avhengig av hvilket areal som beslaglegges. For eksempel vil arealbruk for landbaserte vindturbiner typisk være mer konfliktfylt enn om vindturbinene etableres til havs.

En totalvurdering krever også utredning av konsekvenser for arealbruk ved ulykker fra for eksempel vann- og kjernekraft. Like fullt er areal- og materialforbruk viktige aspekter i debatten om fremtidens energimiks.

Les også

Krever langt mindre areal 

I en artikkel fra 2018, publisert i tidsskriftet Energy Policy, sammenligner forfatterne John van Zalk og Paul Behrens det totale fotavtrykket (inklusive gruver, veier med mer), effektivitet og kapasitetsfaktor for ni forskjellige energikilder. Studien bygger på en rekke publikasjoner, blant annet arbeid utført av den verdenskjente energieksperten Václav Smil, hvor man ser på krafttetthet, som oppgis i watt per kvadratmeter infrastruktur.

Analysene forholder seg riktignok kun til USA, men forfatterne påpeker at resultatene vil være gjeldende også for sammenlignbare land.

Det er et paradoks i diskusjonen om utfasing av fossilt at, for hvert kjernekraftverk som stenges ned, må store areal tas i bruk for å erstatte den tapte energien med fornybart.

Medianverdiene fra studien synliggjør store forskjeller mellom fornybart og fossilt/kjernekraft, hele to-tre størrelsesordener. Biomasse og vannkraft kommer klart dårligst ut med rundt 0,1 W/m2 (Watt per kvadratmeter), altså svært liten kraftproduksjon per areal. Mens vannkraft i stor grad allerede er utbygget, så vil økende bruk av biomasse konkurrere med annen bruk av land, inklusiv matproduksjon. Og fordi kraftutnyttelsen er så lav, kreves svært store landarealer.

Vind- og solkraft har bedre arealutnyttelse med henholdsvis 2 og 7 W/m2, men heller ikke dette er særlig imponerende.

Det skjer imidlertid en rask teknologiutvikling knyttet til både vind- og solkraft, hvor krafttettheten til sistnevnte i snitt øker med 0,42 W/m2 årlig. Det er likevel svært langt igjen til kjernekraft som per nå har hele 130 ganger høyere krafttetthet enn vind, og er kun slått av naturgass.

Det er altså ingen tvil om at kjernekraft enn så lenge er fullstendig overlegen andre lavkarbonkilder når det gjelder arealbehov.

 Areal- og materialbruk per energikilde. Størrelse på sirklene viser forbruk av kritiske metaller. Klikk for større versjon.
Areal- og materialbruk per energikilde. Størrelse på sirklene viser forbruk av kritiske metaller. Klikk for større versjon. Illustrasjon: Wouter Bell Gravendeel

Kjernekraft har det klart laveste materialbehovet

En av de store utfordringene med oppskalering av fornybart er det økte materialbehovet. Mens kjernekraft har et forbruk på i underkant av tusen tonn materialer per TWh, klart lavest av alle energikilder, så er behovet knyttet til vindkraft over ti ganger så høyt. Vann- og solkraft krever enda mer materialer, henholdsvis fjorten og atten ganger mer enn kjernekraft, hvor det aller meste av dette er betong og stål.

Dette er problematisk, blant annet på grunn av metall- og sementindustriens krav til høye temperaturer som er vanskelig å få til med elektrisitet, og hvor denne industrien står for en høy andel av CO2-utslippene, også i Norge.

Fornybar energi gjør bruk av ikke-fornybare ressurser, inklusiv en rekke sjeldne jordartsmetaller. Disse er kjemiens vitaminer og bidrar til økt effektivitet i vindturbiner, solcellepaneler og batterier. De finnes i begrensede mengder eller svært lave konsentrasjoner i naturen, og kan ikke enkelt erstattes, som for eksempel dysprosium og neodym som brukes i stort omfang i vindturbiner.

I tillegg kommer andre metaller, for eksempel kobber, sølv og indium som brukes i solcellepaneler. En EU-rapport fra i fjor uttrykker bekymring for tilgangen av kritiske råstoffer, hvor sol- og vindkraft har det største forbruket.

Les også

Krav til økt stabilitet gir økt areal- og materialbehov

For sol- og vindkraft er det ikke bare byggingen av selve energiparkene som er krevende for areal- og materialforbruket. Når disse energikildene skaleres opp til å bli dominerende, må det etableres løsninger som sikrer stabil strømleveranse når solen ikke skinner eller på vindstille dager.

Dersom dette skal gjøres med batterier, så vil areal- og materialbehovet øke vesentlig, både til selve batteriene, men også for etablering av nødvendig overkapasitet av sol- og vindkraft som trengs for å lade batteriene. Desto mer avhengig man blir av sol- og vindkraft, desto mer batterikapasitet må installeres.

Det trengs også metaller til transportsektoren, og forskere ved Natural History Museum i London uttalte i fjor, i et brev til Klimapanelet, at for å kunne elektrifisere hele verdens bilpark innen 2050, må årlig produksjon av neodym og dysprosium øke med 70 prosent, koboltproduksjonen med 350 prosent, samtidig som verdens kobberproduksjon dobles.

Skal vindkraft brukes for å lade batteriene vil det kreve ett års global produksjon av kobolt og ti års global produksjon av neodym og dysprosium. Dette må sees i lys av at det typisk tar 10-20 år å åpne en gruve som skal utvinne disse råstoffene.

Utfordringer for fossilt

Mens sol-, vind-, og vannkraft bruker mye materialer for å kunne lage energi av evigvarende ressurser, så er det selve energikilden, altså brennstoffet, som er den største utfordringen for biomasse og fossilt.

Biomasse krever mest, rett og slett fordi energitettheten er mye lavere enn fossilt. I 2018 ble det konsumert 11,7 milliarder tonn oljeekvivalenter i form av olje, kull og gass for å produsere 136.000 TWh energi. Det utgjør et gjennomsnittlig «materialforbruk» på hele 86.000 tonn per TWh, noe som er langt høyere enn både fornybart (nesten én størrelsesorden) og kjernekraft (nesten to størrelsesordener).

For å sette det i perspektiv, så vil et oljefelt på 50 millioner fat levere energi tilsvarende det Fosen Vind med sine 278 vindturbiner skal levere i løpet av 23 år, altså hele vindparkens levetid. Verdens oljeforbruk i 2019 var på ufattelige 100 millioner fat hver eneste dag.

Utfasing av kjernekraft er åpenbart problematisk

Selv om man ser bort fra CO2-utslippene, så er ikke det store forbruket av fossilt bærekraftig på sikt, rett og slett fordi de fossile ressursene er begrenset i omfang.

I dag brukes under en tiendedel av fossilt til annet enn energi, som plastprodukter, og på sikt vil vi være tjent med at denne brøken endrer seg i favør av produkter heller enn energiproduksjon. Da må fossil energi gradvis erstattes av noe annet.

Kjernekraft er overlegen andre lavkarbonkilder både når det gjelder material- og arealbehov. Det er et paradoks i diskusjonen om utfasing av fossilt at, for hvert kjernekraftverk som stenges ned, må store areal tas i bruk for å erstatte den tapte energien med fornybart. Samtidig må tungindustri og gruvedrift oppskaleres drastisk for å produsere nok stål, betong og kritiske metaller – som vi kanskje ikke har nok av.

Les også

Kommentarer (61)

Kommentarer (61)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå