Arkiv for Biobrensel

Passeres den globale oljetoppen nå?

The Oil Drum presenterer sin siste oversikt over verdens samlede oljeproduksjon, og konstatererer at den toppet seg i juli 2008, med produksjonstall på 74,82 millioner oljefatekvivalenter per dag. Tallet har nå falt til 71 millioner fat per dag, og forventes å falle videre fordi OPEC-landenes produksjon ikke klarer å kompensere for annet produksjonsfall. Resultat: man får en produksjonskurve som ser ut som den under, i tråd med “peak oil”-teorien som i sin tid ble foreslått av M. King Hubbert.

cclt20090516

Den viktigste årsaken til at dette er i ferd med å skje nå, er at viktige oljeprodusenter som Saudi-Arabia, Russland og Norge er i ferd med å passere eller nylig har passert sine egne lokale oljetopper. Jamfør denne opplysningen fra Wall Street Journal-bloggen Environmental Capital:

Norway, the world’s fourth biggest crude exporter, said Monday [May 11, 2009] that its oil production fell a sizeable 7% in April to 1.99 million barrels a day last month from 2.15 million barrels a day in March.

På kurven over er det et avvik fra alt som peker nedover etter 2010 – en svart strek merket IEA WEO 2008 som strekker seg opp fra oljetoppen. Det er prognosene til International Energy Agencys World Energy Outlook 2008, som antar at man frem mot 2030 vil finne oljefelter som vil tilføre produksjonskapasitet tilsvarende fire ganger Saudi-Arabias produksjon – en konklusjon mange bestrider.

Dersom oljetoppen er i ferd med å passeres i disse dager, skjer det bemerkelsesverdig stille – vi snakker tross alt om en begivenhet som innvarsler begynnelsen til slutten for oljealderen slik vi har kjent den gjennom hele vår levetid. Men så er også verden inne i en dyp økonomisk krise som demper etterspørselen etter olje. De lave oljeprisene som følger av det, fører til kraftig reduserte investeringer i nye oljefelt.

Alt dette tilsammen vil ifølge IEA føre til at vi kan få en kraftig økning i oljeprisene når økonomien tar seg opp igjen – kanskje så tidlig som i 2012. Om oljeprisen igjen passerer hundredollarsmerket er det gode nyheter for tilhengerne av oljesand, som er ulønnsomt med dagens metoder hvis oljeprisen er under 60 dollar fatet. Men det er også en sårt tiltrengt god nyhet for biobrenselprodusentene som har slitt tungt det siste året.

Share/Bookmark

Hydrogenbilen parkert for godt?

For et par dager siden gravla i praksis den amerikanske energiministeren Steven Chu landets satsing på hydrogendrevne biler, melder Discover Magazine og Technology Review. Ifølge CNET News har Chu begrunnet et kutt i all satsing på annet enn stasjonære brenselcelle-anlegg slik i en kommentar til 2010 års energibudsjett:

We asked ourselves, ‘Is it likely in the next 10 or 15, 20 years that we will convert to a hydrogen car economy?’ The answer, we felt, was ‘no’.

Selv om dette ikke behøver å hindre en skeptisk bilindustri i å videreutvikle hydrogenbilen, innebærer det at verdens viktigste økonomi har valgt å prioritere plugin-hybrider og konvensjonelle elbiler. Selv om enkelte amerikanske miljøvernere argumenterer for at man bør satse på alle teknologier samtidig, er beslutningen lett å forstå og forsvare sett i lys av krisen og det manglende utviklingspotensialet.

Ja, for man kommer ikke unna at hydrogenbiler ligger etter konkurrentene på to avgjørende områder: drivstoffproduksjon og infrastruktur. Elbilen ligger best an: å produsere nok CO2-nøytral strøm og sørge for nok ladepunkter til alle elbiler, handler hovedsaklig om å skalere opp velkjent teknologi. Biobrensel har sine problemer på produksjonssiden, men om man får det til kan CO2-nøytrale plugin-hybrider benytte seg av det eksisterende nettverket av bensinstasjoner, f.eks.

dsc_8608_11

DNV Fuel Fighter. Kilde: www.fuelfighter.no

I kontrast til dette er vi ennå svært langt unna hydrogenproduksjon i stor skala som ikke er baserer seg på naturgass, og problemene med å transportere og lagre hydrogen medfører at man må bygge ut en helt ny infrastruktur som kan skille seg radikalt fra den vi kjenner idag. Det er det gamle problemet om skalerbarhet igjen: i laboratoriet er hydrogenbilen den beste teknologien av alle. På virkelighetens veier kommer den til kort i overskuelig fremtid.

Hvilket ikke betyr at vi ikke bør verdsette den norske seieren i Shell Eco Marathon nylig, der ti studenter fra NTNU vant med hydrogenbilen DNV Fuel Fighter. Effektiviteten (selv når man tar høyde for en dødvekt på 70-80 kg) på 0,01 liter bensinekvivalenter per mil er imponerende, og gir et hint om hvor mye mer energisnåle enn plugin-hybrider hydrogenbiler kan bli.

Men det er greit å ha in mente at DNV Fuel Fighter er bygd i et land med enorme reserver av det viktigste utgangspunktet for hydrogenproduksjon, og offentlige og private midler nok å investere i kostbare prosjekter som HyNor. Obama-administrasjonen er i en ganske annen situasjon enn regjeringen Stoltenberg – den har blant annet en langt større bilindustri enn Think-produsenten å redde.

Alternativ flybensin som faktisk fungerer

BusinessWeek skriver om forsøkene med å erstatte flybensin med olje fra jatrofa-planten. Air New Zealand, Japan Airlines og Continental Airlines har brukt raffinert jatrofa-olje i flymotorer de første ukene av 2009, og har foreløpig gitt positive tilbakemeldinger. Ifølge direktøren for bærekraftig biobrensel i Boeing fungerte planteoljen perfekt som erstatning.

File:Belize3.jpg

Dette styrker posisjonen til en biobrenselkandidat som allerede ble sett på som lovende, takket være sine spesielle egenskaper. Planten er kjent for å være hardfør, og vokser lett i tørr jord som egner seg dårlig for matplanter. Mens soyaplanter kan produsere mellom 250 og 400 liter olje per hektar per år, kan pressede jatrofafrø gi seks ganger mer olje (sammenlignet med maisbasert etanol kan ytelsen være ti ganger høyere).

Men før denne langlivete planten kan erstatte flybensin, må man overvinne noen viktige hindringer. Frøene modner ikke samtidig på planten, noe som gjør det vanskelig å høste den maskinelt. Den egner seg best for dyrking i land nær ekvator, som ofte har dårlig utbygd infrastruktur. Og så er det som alltid skalerbarhetsproblemet – usikkerhet om hvorvidt planten lar seg dyrke i industriell skala.

Den globale flyindustrien forbruker mer enn 240 millioner tonn drivstoff i året, som røft regnet blir til 200 milliarder liter. For å erstatte alt flydrivstoff med jatrofaolje trengs det et areal på 200 millioner hektar (antar 1000 liter per hektar), noe som tilsvarer 2 000 000 kvadratkilometer (en hektar er 10 000 kvadratmeter, en kvadratkilometer er en million kvadratmeter). Det i sin tur tilsvarer arealet til verdens største øy, Grønland. Ingen liten oppgave, med andre ord.

Hvilke hindringer står i veien for biobrensel?

I en tid da oljeprisen har kollapset fullstendig, er det vanskelig å tro på at vi kan står overfor en brennstoffkrise. Men som International Energy Agency påpeker i sin årlige World Energy Outlook Report, kommer etterspørselen etter olje til å øke kraftig mot 2030, fra dagens 85 millioner fat per dag til rundt 106 millioner fat. Her har man tatt høyde for den økonomiske krisen, som for øyeblikket demper etterspørselen etter fossile brennstoffer, og innføring av mer energieffektive kjøretøy.

Miljøgevinsten av å gå over til hybridbiler vil bli mindre enn vi skulle ønske, fordi antall biler på kloden vil øke fra dagens 650 millioner til 1,4 milliarder. IEA antar at oljeproduksjonen holder seg konstant (det vil si at oljetoppen ikke vil være nådd), og at produksjonen fra ukonvensjonelle oljekilder (naturgass, tjæresand, oljeskifer) øker nok til å dekke etterspørselen. Det innebærer at 80 % av verdens energibehov i 2030 vil dekkes av fossile energikilder, eller samme andel som idag.

Konsekvensene av dette scenariet, der det gjøres lite for å begrense utslippene av drivhusgasser, er at jordas atmosfære i 2100 vil inneholde 1000 deler per million (ppm) av CO2. Da har man forlengst passert 560 ppm, som den ledende klimaforskeren James Hansen regner som et farlig “vippepunkt” for varige og katastrofale klimaendringer. Verden vil være inne i en klimafase fase hvor gjennomsnittstemperturen på Jorda kan øke opptil 6 grader Celsius.

Konklusjonen virker åpenbar: vi bør snarest mulig fase inn alternativer til olje. Biobrensel framstår idag som den mest fornuftige løsningen. Plantebasert biodiesel eller bioetanol har langt høyere energitetthet enn dagens beste batterier, og er mye enklere ha med å gjøre enn hydrogen, som krever at man bygger ut en helt ny infrastruktur for energitransport. Men biobrenselets rotproblem (bokstavelig talt) er den lave energieffektiviteten på produksjonssiden.

Prairie by Abu.

Præriegress (cc-bilde via Flickr)

Det er fotosyntesen som er hovedproblemet. Konverteringen av vann og CO2 til sukkerstoffer i plantenes blader er så lite effektiv at bare rundt 1 % av solenergien som når ned til bakken blir konvertert til brensel. Til sammenligning utnytter dagens solceller 15-20 % av energien i solstrålene, og forskning på såkalte tredjegenerasjons solceller kan føre til en dobling av effektiviteten innen 2020.

Solceller er på sin side svært dyre, og ville – om de skulle erstatte fossile brennstoffer til transport – kreve utskifting av den globale bilparken. Derfor er det gode grunner til at man fremdeles drøfter biobrensel som alternativ. Triplepundit skriver om de 19 viktigste hindringene for at biobrensel skal bli en fullverdig erstatter for olje. Noen hovedpunkter:

  • Dyrking av biobrensel konkurrerer direkte om ressurser med matproduksjon, hvilket ikke er bra i en verden som får 70 – 80 millioner nye munner å mette hvert år.
  • For å lage én liter med bioetanol i USA, kreves det 1000 liter ferskvann.
  • Planter er avhengige av klima og jordsmonn, så ulike land vil basere seg på ulike planter. Biobrenselmarkedet vil være langt mer fragmentert enn oljeproduksjon.
  • I USA flyttes fokus nå fra maisbasert biobrensel til bioetanol produsert av cellulose fra f.eks. præriegress. Det krever flere tekniske gjennombrudd for å bli lønnsomt.
  • Man kan ikke utnytte præriegress i stor skala uten at det får konsekvenser for økosystemet. Bred satsing på cellulosebasert brensel kan i det hele tatt føre til omfattende økonomisk utnyttelse av villmarksområder som hittil har vært regnet som ulønnsomme.

Kortnytt for uke 39

Solazyme får 45 millioner dollar investeringer: Gas 2.0 melder at Solazyme har fått venturekapital for å kunne skalere opp selskapets biodieselproduksjon. Solazymes prosess går ut på å få alger til å lage olje uten at man behøver å tilføre lys, hvilket fører til tusen ganger høyere effektivitet og en mye kortere produksjonstid. Råstoffet er foreløpig sukker fra sukkerrør, hvilket har fått mange til å stille spørsmålstegn ved bærekraften til metoden.

Virus bygger mikrobatterier: Technology Review melder at forskere ved MIT har fått virus til å sette sammen to av de tre komponentene som trengs for å få et batteri til å fungere, og så laget koblinger til en overflate som kan generere strøm. Å bygge effektive mikrobatterier er en viktig forutsetning for å lage mikroskopiske roboter, jamfør visjonen om programmerbar materie nedenfor.

Antall ekstremt fattige er større enn tidligere trodd: Ifølge The Economist har verdensbanken revidert sine anslag for hvor mange som lever i ekstrem fattigdom, og kommer til at antallet var 1,4 milliarder. Det er over 400 millioner høyere enn det opprinnelige snalget, og skyldes først og fremst at man nå har sett nærmere på prisnivået i verdens 146 fattigste land.

Nesten halve Australia er uberørt av mennesker: En ny studie viser at mer enn 40 % av Australia, eller et område på størrelse med India, er omtrent upåvirket av menneskelig aktivitet. Det gjør landet til ett av verdens fem store, gjenværende villmarksområder, sammen med Amazonas, Sahara, Antarktis og det nordlige Canada. Det meste av villmarken finnes ikke overraskende i de tørre, indre delene av landet, i Arnhem Land og den nordlige Cape York-halvøya.

The Long Tail: Den frie økonomien, målt i dollar: Chris Anderson (mannen bak begrepet “The long tail”) forsøker å gjøre et anslag over de økonomiske ringvirkningene av fri programvare og åpent innhold, og kommer til at det nå genereres inntekter på et sted mellom 50 milliarder og 150 millarder dollar årlig.

Intel tror fremdeles på intelligente maskiner: Det melder BBC, som har vært tilstede på Intel Developer Forum. Blant visjonene som ble lansert av mikroprosessorprodusenten var følsomme roboterog “catoms”, en versjon av programmerbar materie. Tanken er at man skal bruke millioner av bittesmå roboter til å lage materialer som kan tilpasse seg bruksområdet: tenk deg en mobiltelefon som kan omprogrammeres til å strekke seg ut og bli en (tynn) bærbar datamaskin.

Bioetanol fra alger i meksikansk ørken

Laurencia AlgaeDet er stor aktivitet på biodrivstoff-feltet for tiden, med nærmest daglige lanseringer av nye konsepter. CNET melder om en interessant variant fra Mexico, der firmaet Algenol skal sette igang produksjon av bioetanol basert på alger. Flertallet av algebaserte prosjekter har oljeproduksjon som siktemål, men Algenol mener det er mer effektivt å la algene produsere etanol.

Produksjonsanlegget skal plasseres nær et kraftverk i Sonora-ørkenen, og dra nytte av CO2-utslipp fra verket. Ved å pumpe CO2 inn i bioeraktorene som rommer algene, skal etanolproduksjonen ifølge Algenol bli 16 ganger høyere per hektar enn ved produksjon av etanol fra mais. Når produksjonen starter til neste år, vil det gi en literpris på etanol som er rundt 25 % lavere enn dagens bensinpris i det amerikanske markedet. I så måte er denne saken en påminnelse om hvor viktig dagens prisnivå på bensin er for innovasjon i biobrenselmarkedet. Som det sies i CNET-artikkelen:

Algenol’s technology was first developed in the mid 1980s. When oil hit $50 a barrel in 2006, Woods stepped up efforts to commercialize it.

Pekertipset kom fra Paal, som også foreslår at vi gjør noe tilsvarende med våre egne gasskraftverk. Siden vi allerede utnytter alger industrielt til alginatproduksjon, og det er kommet forslag om å dyrke alger for biobrenselproduksjon langs kysten, virker dette som et fornuftig forslag.

Globale grenser for energi fra biomasse

Science Daily skriver om en artikkel i tidsskriftet Trends in Ecology and Evolution, der man forsøker å få oversikt over det globale potensialet for biomassebasert energi. Resultatet er definitivt til ettertanke:

  • Den totale mengden CO2 som bindes av dyrket mark hvert år er rundt 7 milliarder tonn, mens våre samlede utslipp er på 7,7 milliarder tonn
  • For å masseprodusere biomasse og redusere CO2, og unngå konkurranse med matproduksjon, må man finne dyrkbar mark som nå ligger brakk, og som ikke er satt av til f.eks. byutvikling
  • Omlag fire millioner kvadratkvadratkilometer av Jordas landareal fyller dette kravet i dag, som tilsvarer noe over halvparten av Australias størrelse
  • Biomasse som dyrkes på denne marken kan gi 27 exajoule med energi, eller motstykket til 172 millioner oljefat
  • Det svarer til to dagers forbruk av råolje i 2008 (85 millioner fat per dag)

Summa summarum: det er ikke realistisk å erstatte oljebaserte produkter i sin helhet med biomasse produsert på land. Som med de fleste andre alternative energikilder, vil bidraget til verdens samlede energiproduksjon begrense seg til ensifrede prosenttall.

Vil framtidens biodrivstoff komme fra havet?

Aftenposten har en interessant kronikk om hvordan vi kan produsere biodrivstoff i Norge. Utgangspunktet er tare, som allerede utnyttes i alginatproduksjon, og som derfor må dyrkes om man skal bruke det som utgangspunkt for biodrivstoff. Ved å unytte avfallstoffene fra oppdrettsnæringen, mener artikkelforfatterne det er mulig å produsere 8 – 13 millioner tonn tare i året, som kan gi mellom 245 og 380 millioner liter etanol

Tarebasert etanol alene kan innfri regjeringens mål i Klimameldingen om at 7 % av drivstoffet som omsettes i Norge i 2010 skal være biodrivstoff, og har den store fordelen framfor dagens bioetanol at det ikke er produsert av noe som også brukes til menneskeføde. Tarebasert drivstoff er et såkalt andregenerasjons biodrivstoff (drivstoff basert på sukker og mais hører til første generasjon), og i Norge kan det også suppleres med etanol produsert av avfallsstoffer fra skogindustrien.

Flyprodusent vil utvikle bioflybrensel

Flyprodusenten Airbus og Honeywell International skal satse på biobrensel for fly i stor skala, melder Business Week. Målsetningen er å kunne dekke en tredel av etterspørselen fra kommersielle fly i 2030. Som for andre satsinger på andregenerasjons biobrensel skal det skje uten at mat- og vannforsyningen påvirkes. Algebasert biobrensel peker seg ut, da det i prinsippet gjør det mulig å produsere kompliserte oljeforbindelser som kan videreforedles til bensin.

Det er langt vanskeligere å erstatte fossilt brennstoff i fly enn i biler. Elektromotorer drevet med batteri eller brenselsceller gir dårlig effekt i forhold til vekten, og vil bare kunne gi propelldrift. Det vil gi langt lavere hastighet enn dagens jetfly. Det er i prinsippet mulig å bygge jetmotorer som brenner flytende hydrogen istedenfor bensin, men tross ryktene om et hydrogendrevet spionfly er det lite som tyder på at noen har klart å bygge en slik flymotor.

Fly har i tillegg svært lang levetid, så et generasjonsskifte fra en teknologi til en helt annen vil ta svært lang tid. For en industri med knappe marginer er det beste alternativet et brensel som uten større modifikasjon kan tas i bruk i dagens motorer, og det er da også dette Airbus og Honeywell ønsker å utvikle.

Brasil satser på biobrensel, tross kritikk

Brasil har vært et foregangsland innen bruk av biobrensel siden landet bestemte seg for å redusere avhengigheten av utenlandsk olje på 1970-tallet. Tallene tyder på at man har lykkes bra: idag består 40 % av landets bildrivstoff av etanol fra sukkerrør, tilsvarende rundt 12 prosent av landet samlede oljeforbruk. I 2008 regner man med å produsere 26 milliarder liter etanol, ekvivalent til halvannen dags globalt oljeforbruk (dagsforbruket er 85 millioner oljefat, og etanol er noe mindre effektivt enn olje per liter).

Derfor er det ikke til å undres over at brasilianske politikere og eksperter, med president Lula i spissen, tar til motmæle mot kritikken av bioetanol. De mener etanol er blitt en syndebukk for en prisstigning på mat som har en rekke komplekse årsaker, og peker på de grunnleggende forskjellene på etanol fra sukkerør dyrket i tropeklima og f.eks. amerikansk mais. Ifølge brasilianerne er den lokale prosessen åtte ganger mer effektiv, den krever ikke subsidier og dyrkes med et minimum av sprøytemidler. To tredeler av Brasils sukkeproduksjon eksporteres, til et verdensmarked for sukker som forventes å gi lavere priser.

Sukkerrør dyrkes vanligvis ikke på jord som tidligere har vært regnskog, men det er frykt for at kraftige utvidelser av rørplantasjer kan føre til at kvegoppdrettere fortrenges til rydningsmark i Amazonas. Innvendingene og kritikken mot etanol til tross, har Brasil ingen planer om å endre sin politikk. I takt med at oljebasert drivstoff fases ut, er det ikke gitt at vi får en ny global standard. Istedet kan drivstoffproduksjonen bli regionalisert: Brasil og andre tropiske land produserer etanol, USA og EU går kanskje for algebasert biobrensel mens f.eks. Island satser på hydrogen.

Biobrenselets virkelige pris

Det er ikke en energikrise vi kommer til å stå overfor i framtiden, men en drivstoffkrise. Med dagens kunnskap og ressurser er vi fullt ut i stand til å dekke verdens behov for elektrisk energi og varmeenergi, med kilder som sol og vind, kjernekraft, CO2-frie kullkraftverk eller – på litt sikt – fusjonskraft. Problemet er å erstatte det oljebaserte drivstoffet som dekker 94 % av energibehovet til verdens transportmidler. En god erstatning bør kunne brukes i dagens forbrenningsmotorer med et minimum av endringer, det bør være like stabilt og enkelt å håndtere som bensin, og helst også være karbonnøytalt og billig.

I dette perspektivet er batteridrift og hydrogen lite realistiske arvtakere, mens ulike former for biobrensel peker seg ut som fornuftige alternativer. Olje fra raps har lenge vært brukt som biodiesel, og de senere årene har vi hatt et økende fokus på etanol. En artikkel i Technology Review drøfter den reelle prisen på et av de vanligste alternativene: maisbasert bioetanol. Utgangspunktet er at mange i bioetanolsens kjerneområde i USA, Minnesota, ikke lenger ser så optimistisk på framtiden. Dels handler det om pris: prisen på bioetanol har falt etter at markedet for produktet er blitt mettet, og det har gjort produktet mindre interessant for maisbønder i USA. Som Frances Arnold, professor ved Caltech, sier det:

“We can all make a little bit of something. But you have got to make a lot of it, and you have got to make it cheaply. The problem is so huge that your technology has to scale up and do it at a price that is competitive. Everyone is going to be competing on price alone.”

Professoren peker på et hovedproblem ved mange av de alternative energiprosjektene: skalering. Verden er full av ideer som er strålende i laboratoriet, men den virkelige testen er det åpne markedet: kan man produsere nok, til en pris som forbrukerne vil godta? Selv om oljen en dag tar slutt, vil den være en formidabel motstander i tiår framover. Optimistiske anslag for bioetanol-produksjonen i USA tyder på at man ikke vil være istand til å erstatte mer enn 12 % av bensinforbruket, noe som er langt unna myndighetenes mål.

Så har man de tekniske og økologiske problemene. Bioetanolproduksjon krever mye energi, og resultatet er at man får mindre kutt i CO2-utslipp enn man skulle ønske. Ifølge Stephen Polasky ved University of Minnesota er nettoutslippene bare 15-20 % lavere enn utslippene fra fossile brennstoffer, hvilket vil si at bioetanol er langt fra idealet om karbonnøytralitet. At dyrking av mais til biobrensel i stor skala også påvirker matproduksjonen, gjør ikke saken bedre.

Et av de oftest nevnte alternativene er etanolproduksjon basert på cellulose, fortrinnsvis ved hjelp av mikroorganismer. Det er vanskeligere å bryte ned cellulose til brukbare sluttprodukter, men den potensielle gevinsten er stor: man kan utnytte planter som ikke vokser på dyrkbar mark, og avfallstoffer fra annen produksjon. Jamfør selskapet SunEthanol, som tar utgangspunkt i Clostridium phytofermentans, en bakterie som er uvanlig effektiv til å bryte ned cellulose til etanol.

En annen interessant mulighet er forskningen på genmodifiserte organismer som kan produsere hydrokarboner med noenlunde samme egenskaper som dem vi finner i råolje. Det er ingen lett oppgave, men skal man tro investoren Vinod Khosla er det slikt som må til om vi skal få med oss land som India og Kina på laget:

“It’s no big deal to sell a million plug-in electrics in a place like California,” he says. The difficulty is selling a $20,000 hybrid vehicle in India. “No friggin’ chance.” […] “Environmentalists don’t focus on scala­bility. If you can’t scale it up, it is just a toy. Hence the need for biofuels. Hence biofuels from biomass.”