Dei siste 150 åra har verdas energibruk auka med 2,3 % kvart år i gjennomsnitt. Det betyr ei fordobling på 30 år. Det som driv denne auken, er aukande folketal, aukande levestandard, utjamning av levekår, og stadig nye energikrevjande duppedittar. Viss vi får tilgang til denne uuttømmelege kjernekrafta, verkar det som mange meiner vi berre kan halda fram med denne veksten i evig tid.
Gamle naturlover
Som fysikkstudent på 60-talet i førre hundreår, fekk eg som ein av dei siste i grunnutdanninga vår høyra om lovene til Stefan, Boltzmann og Wien. Dei handla om mørke lekamar, helst heilt svarte, og den strålinga dei sender ut på grunn av den temperaturen dei har. Ein svart omn er for oss svart fordi den absorberer alt synleg lys. Den sender også ut lys, men det er usynleg for auget, og vi ser ikkje ein slik kald omn i eit mørklagt rom. Men legg vi inn eit par vedskier og tenner på, kjenner vi etter kvart at den stråler ut noko som vi kallar varmestråling, eller infraraud stråling, eller IR-stråling. Vi kjenner det ved at strålinga varmar opp huda som snur mot omnen, men ikkje den som snur bort. Dette er langbølga stråling, som kanskje har ei bølgelengde som er 10 gongar lengre enn det synlege lyset.
No fyrer vi i omnen
Men legg vi inn meir ved i omnen, og opnar trekken, kjenner vi at omnen blir varmare, og at den kanskje til slutt blir raudglødande! Da kjem det synleg lys frå den, noko som viser at bølgelengda har blitt kortare. Dette er det Wiens lov som fortel oss. Stefan- Boltzmanns lov fortel oss at energimengda som omnen strålar ut, aukar proporsjonalt med den absolutte temperaturen i fjerde potens. Absolutt temperatur har same storleik på gradane, men til den vanlege celsiusgraden må vi leggja 273. Eininga for slike grader er Kelvin (K). Når vi normalt er 37 grader Celsius, er vi også 310 K!
Viss omnen strålte ut 300 W ved 23 grader Celsius (= 300 K), og vi greier å auka temperaturen til 600 K (ei fordobling), vil utstrålt energi auka 16 (24) gonger og bli på 4,8 kW. Dette vil vi lika no når vinteren stundar på!
Jorda følgjer også dei gamle, fysiske lovene
Jorda vi lever på, følgjer også desse to gamle lovene. Dei er ca. 150 år gamle, og gjeld sjølv om vitskapen no er meir interessert i emne som kvantefysikk, astrofysikk, kjernefysikk ol. Frå tidenes morgon har Jorda følgt desse lovene. Jorda har teke mot strålinga frå sola, omforma litt til biomasse, men det meste til varme, og stråla det ut att i verdsrommet som varmestråling. Slik har Jorda vore i tilnærma termisk balanse med solinnstrålinga, ved å halda overflatetemperaturen på ca. 15 ̊C i snitt.
Jorda kan også fyrast opp
Men dei siste hundreåra har menneska funne kol, olje og gass, og greidd å temma kjernekrafta til ein viss grad. Denne energien blir til slutt frigjort som varme, som kjem i tillegg til solinnstrålinga. Dette blir analogt med å leggja inn ved i omnen. Omnen greidde å kvitta seg med den ekstra energien ved å heva temperaturen sin. Det same gjer Jorda. Men vi brenner enda så lite «ved» at vi ikkje merkar denne ekstra oppvarminga. Så det er lett å tenkja at dette ikkje kan vera nokon fare. Alt for lenge til!
Eg tenkte sjølv slik den første gongen eg såg Stefan-Boltzmanns lov brukt på Jordas termiske miljø. Det var i ei bok eg fann på biblioteket på Hamar katedralskole på slutten av 70-talet. Den var gitt ut av LO og AOF saman, og der sa dei at viss energibruken av fossile kjelder og kjernekraft kom opp i 1 % av solinnstrålinga, ville jorda heva temperaturen sin med 0,7 grader. Dette var lenge før det var snakk om drivhuseffekten, og eg tenkte at det var så lite, og så lenge til! Men eg la det på sinnet at dette ville eg undersøkja nærare når eg fekk betre tid. Det vart ikkje før eg vart pensjonist.
No har eg rekna på det sjølv, og det verkar rett med 0,7 grader. Dette i tillegg til eventuell menneskeskapt drivhuseffekt! Men så blir spørsmålet: Når skjer dette?
Han gjorde betong grønnere: – Jeg stilte alle de dumme spørsmålene
Når skjer det?
Vårt energibruk i dag er om lag 0,015 % av Jordas utgåande varmestråling, som er 240 W/m². For å koma opp i 1 % av dette, må vi auka energibruken vår 67 gonger. Dette svarar til litt over 6 doblingar (26 = 64). Men 30 års doblingstid blir dette om 180 år. Held vi vidare fram slik, vil vi koma opp i 10 % av solinnstrålinga etter nye 100 år, og 7 graders auke. Det er dramatisk!
Skal vi ha glede av den uuttømmelege kjerneenergien må vi altså greia å halda att auken i energibruk til under 1 % av solinnstrålinga. Sjølvsagt kan vi dra nytte av kjernekrafta i denne kritiske tida med aukande drivhuseffekt, men som noko middel for uendeleg og evig vekst, er det ikkje mogleg sjå kjerneenergien. Skal vi satsa på energiforma som ei mellombels løysing, må vi godta det kjernekrafta fører med av avfallsproblem, fare for folkehelsa, og kapprustning.
Solenergien kan utsetja stoppen i energibruken
Den infraraude strålinga frå Sola blir stort sett blir absorbert i atmosfæren, men mykje synleg lys treffer Jordoverflata. Noko av dette lyset gir ujamn oppvarming, noko som held vindane i gang, og dermed havstraumane. Under 2 % blir brukt av fotosyntesen til å byggja opp biomasse. Ca halvparten går til å fordampa vatn, og denne varmen blir frigjort når vassdampen blir kondensert høgare oppe i atmosfæren. Dette gir oppvarming der oppe og regn på bakken. Alt dette gir grunnlag for vasskraft, vindkraft, solcellekraft og bioenergi. Trekkjer vi frå det lyset som blir reflektert frå luftrommet og bakken, er dette ei energimengde som er over 4000 gonger større enn det menneska brukar i dag.
Vi brukar stort sett energien i dag til å varma oss opp, kjøla oss ned, og å gjera arbeid for oss. Og når arbeidet er gjort, har energien blitt til varme igjen. Å bruka av den solenergien som elles blir til varme, er etter mi meining ikkje skadeleg, den blir likevel til slutt til varme, som den også ville ha blitt om ikkje menneska hadde vore her.
Held vi fram med aukande energibruk med 30 års doblingstid, vil det berre gå 6 generasjonar før vi må stansa veksten i fossil- og kjerneenergi. Bruken av fossil energi må avsluttast så snart råd er, eller eventuelt bruk med CO₂-gjenvinning og lagring. Solenergien har vi litt lenger horisont på ved at den kanskje kan aukast 4000 gonger i høve til dagens energibruk. Talet er stort, men ikkje uendeleg. Det representerer ei auke på 11—12 doblingar, og med dagens vekst, vil grensa vera nådd om 350 år. Dette er dei åra som har gått sidan Newton og Tordenskiold levde. Ei relativt kort tid i menneska si historie.
Sidan vi likevel må finna ein måte å avslutta veksten i energibruk, kan ein spørja seg om det er berekraftig å utsetja framtidige generasjonar for radioaktivt avfall i uviss framtid ved å byggja nye, mellombels atomkraftverk? Burde vi ikkje i overgangstida heller bruka olje og gass med CO₂-fangst?
Gamle Fornebu flyplass blir miljøby
