Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:26 • sest 21:28 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 21:24 • Sest 05:22 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 06:10 • Síðdegis: 18:30 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 00:11 • Síðdegis: 12:20 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Þverfræðilegt efni Umhverfismál

Hve stórar virkjanir þyrftum við til að keyra bílaflotann okkar þegar bensínið er orðið of dýrt?

Árni Ragnarsson

Bílum á Íslandi hefur fjölgað mikið síðustu áratugi og í árslok 2000 var fjöldi þeirra um 180.000. Þar af voru fólksbílar 89%, sendibílar tæplega 7% og vöruflutningabílar rúmlega 4%. Þá voru fólksbílar 561 á hverja þúsund íbúa sem er með því mesta sem þekkist í heiminum. Í Bandaríkjunum eru þó hlutfallslega fleiri bílar en hér á landi. Samhliða fjölguninni hefur meðalnotkun eldsneytis á hvern bíl minnkað, bæði vegna þess að þeir eru orðnir sparneytnari en áður og einnig vegna þess að fjölgunin hefur leitt til minni aksturs á hverjum bíl að meðaltali.

Vegagerð ríkisins hefur áætlað að heildarakstur á þjóðvegum landsins hafi numið 1.121 milljónum km árið 1999. Ekki liggja fyrir góðar upplýsingar um akstur í þéttbýli, en þó hefur verið áætlað að hann sé álíka mikill og á þjóðvegunum. Samkvæmt því hefur heildarakstur á landinu numið um 2.300 milljónum km árið 1999. Þetta jafngildir því að meðalaksturinn hafi verið 8.450 km á hvern íbúa eða 13.700 km á hvern bíl.

Flestir bílanna nota bensín sem orkugjafa en þó hefur dísilbílum fjölgað hlutfallslega meira síðustu ár og eru þeir nú um 15% af bílaflotanum. Nokkrir bílar nota aðra orkugjafa eins og rafmagn og metangas, en fjöldi þeirra er aðeins örlítið brot af heildinni. Árið 2000 voru seld 190 þúsund tonn af eldsneyti á bíla hér á landi. Af því var um 143 þúsund tonn bensín og 47 þúsund tonn dísilolía.

Bílaframleiðendur um allan heim vinna að því að þróa bíla sem eru knúnir öðrum orkugjöfum en bensíni eða dísilolíu. Ástæður þess eru fyrst og fremst umhverfisáhrif af því að brenna jarðefnaeldsneyti, það er að segja gróðurhúsaáhrif. Samhliða því er hugsanlegt að eldsneytisverð hækki vegna aukinnar skattheimtu. Til lengri tíma litið munu þverrandi olíuauðlindir einnig leiða til hækkandi eldsneytisverðs. Erfitt er að segja til um hve hröð þróunin verður, en ljóst er að hefðbundnir bensínbílar verða notaðir enn um langa framtíð. Þetta á sérstaklega við um bíla til einkanota, en trúlega verður þróunin örari varðandi bíla sem notaðir eru í atvinnustarfsemi af ýmsu tagi. Orkuspárnefnd geri ekki ráð fyrir að þróunin verði mjög ör á þessu sviði hér á landi og áætlar að árið 2030 verði hlutfall bíla sem nota aðra orkugjafa en bensín eða dísilolíu komið upp í 15% bílaflotans.

Þeir valkostir sem helst eru taldir koma til greina sem arftakar hefðbundinna orkugjafa fyrir bíla eru:

Rafbílar:

Fyrsti rafbíllinn var smíðaður snemma á tuttugustu öld. Þróun rafgeyma í slíka bíla hefur ekki orðið eins hröð og menn vonuðust eftir og því hamlar takmörkuð akstursvegalengd ásamt háum framleiðslukostnaði ennþá útbreiðslu þeirra. Á síðustu árum hafa þó orðið nokkrar framfarir á þessu sviði.

Blendingar:

Til að bregðast við þeim vanda rafbíla sem felst í skammdrægni hafa framleiðendur sett á markað svonefnda blendinga. Þeir eru rafbílar sem einnig eru búnir brunahreyfli sem nýtist þegar orka rafgeymanna er orðin takmörkuð. Slíkir bílar eyða mun minna bensíni en hefðbundnir bílar.

Metangas:

Víða erlendis hefur metangas verið nýtt sem orkugjafi fyrir brunahreyfil, en til þess þarf sérstakan búnað. Bílar sem ganga fyrir metangasi nota yfirleitt einnig hefðbundinn orkugjafa eins og bensín eða olíu. Í Reykjavík er hægt að kaupa á bíla metangas sem unnið er úr hauggasi frá urðunarstað Sorpu.

Metanól:

Metanól (tréspíritus) hefur háa oktantölu og var áður fyrr notað sem eldsneyti á kappakstursbíla. Metanól er góður kostur fyrir efnarafala, meðal annars vegna þess að það er í vökvaformi og því auðvelt að geyma það. Til að geta nýtt metanól fyrir efnarafala þarf sérstakar skiljur sem skilja kolefnið frá vetninu sem síðan er notað sem eldsneyti á efnarafala.

Vetni og efnarafalar:

Vetni er algjörlega hreinn orkugjafi og hægt er að nota það sem eldsneyti á brunahreyfla og efnarafala. Vetni hefur þann galla að erfitt og kostnaðarsamt er að geyma það. Við venjulegar aðstæður er það í gasformi og því rúmfrekt, en til að breyta því í vökvaform þarf annaðhvort mjög lágt hitastig eða háan þrýsting. Efnarafalar (e. fuel cell) eru tæki sem nota til dæmis vetni og súrefni til raforkuframleiðslu. Þetta gerist þannig að við samruna vetnis og súrefnis myndast raforka sem síðan er flutt með leiðara upp í rafgeyma. Raforkan er síðan notuð til að knýja bílinn líkt og um rafbíl sé að ræða. Með notkun efnarafala fæst mun hærri nýtni en þegar vetni er brennt í brunahreyfli.

Erlendis er algengast að vetni sé framleitt úr jarðgasi en einnig er hægt að gera það með rafgreiningu vatns; sú leið hefur þó verið dýrari til þessa. Hugmyndir eru uppi um að nota hér á landi raforku sem framleidd er úr endurnýjanlegum orkulindum, vatnsafli og jarðhita, til að framleiða vetni sem orkugjafa og gera Ísland þar með að fyrsta vetnissamfélaginu í heiminum.

Ef við hugsum okkur það dæmi að allur bílafloti landsins yrði knúinn vetni sem notað væri á efnarafala eins og lýst var hér að framan, má áætla hve mikla raforku þyrfti til framleiða það vetni sem til þarf með rafgreiningu. Orkuinnihald vetnis er um 143 MJ/kg og orkuinnihald bensíns 44 MJ/kg. Miðað við þær forsendur að nýtni hefðbundins bensínhreyfils sé 21% og nýtni efnarafala sé 42,5% má reikna út að í stað þess bensíns og dísilolíu sem við notum (190 þúsund tonn) þyrfti um 29 þúsund tonn af vetni árlega.

Til að framleiða eitt kg af vetni með rafgreiningu þarf 53 kWh af raforku. Því þyrfti um 1.530 GWh til að framleiða vetni fyrir allan bílaflotann. Til samanburðar má geta þess að heildarvinnsla raforku hér á landi árið 2000 nam 7.679 GWh, sem er fimmföld sú raforka sem þarf til vetnisframleiðslunnar. Ætla má að til að framleiða þessa raforku þyrfti virkjun sem er um 220 MW, eða álíka stór og Hrauneyjafossvirkjun.

Á tilsvarandi hátt má reikna út að til að framleiða vetni á efnarafala fyrir skipaflota landsmanna þyrfti um 2.700 GWh á ári eða 380 MW virkjun (olíunotkun 232 þúsund tonn og nýtni núverandi véla 30%). Til að framleiða vetni sem fullnægði orkuþörf bæði bíla- og skipaflotans þyrfti því um 4.200 GWh af raforku á ári eða 600 MW virkjun. Þetta er álíka stór virkjun og fyrri hluti fyrirhugaðrar Kárahnjúkavirkjunar.



Heimild

Eldsneytisspá Orkuspárnefndar 2001-2030

Höfundur

Árni Ragnarsson

deildarstjóri Orkubúskapardeildar á Orkustofnun

Útgáfudagur

27.8.2002

Spyrjandi

Eyjólfur Jónsson

Efnisorð

Tilvísun

Árni Ragnarsson. „Hve stórar virkjanir þyrftum við til að keyra bílaflotann okkar þegar bensínið er orðið of dýrt?“ Vísindavefurinn, 27. ágúst 2002. Sótt 23. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=2014.

Árni Ragnarsson. (2002, 27. ágúst). Hve stórar virkjanir þyrftum við til að keyra bílaflotann okkar þegar bensínið er orðið of dýrt? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=2014

Árni Ragnarsson. „Hve stórar virkjanir þyrftum við til að keyra bílaflotann okkar þegar bensínið er orðið of dýrt?“ Vísindavefurinn. 27. ágú. 2002. Vefsíða. 23. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=2014>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hve stórar virkjanir þyrftum við til að keyra bílaflotann okkar þegar bensínið er orðið of dýrt?
Bílum á Íslandi hefur fjölgað mikið síðustu áratugi og í árslok 2000 var fjöldi þeirra um 180.000. Þar af voru fólksbílar 89%, sendibílar tæplega 7% og vöruflutningabílar rúmlega 4%. Þá voru fólksbílar 561 á hverja þúsund íbúa sem er með því mesta sem þekkist í heiminum. Í Bandaríkjunum eru þó hlutfallslega fleiri bílar en hér á landi. Samhliða fjölguninni hefur meðalnotkun eldsneytis á hvern bíl minnkað, bæði vegna þess að þeir eru orðnir sparneytnari en áður og einnig vegna þess að fjölgunin hefur leitt til minni aksturs á hverjum bíl að meðaltali.

Vegagerð ríkisins hefur áætlað að heildarakstur á þjóðvegum landsins hafi numið 1.121 milljónum km árið 1999. Ekki liggja fyrir góðar upplýsingar um akstur í þéttbýli, en þó hefur verið áætlað að hann sé álíka mikill og á þjóðvegunum. Samkvæmt því hefur heildarakstur á landinu numið um 2.300 milljónum km árið 1999. Þetta jafngildir því að meðalaksturinn hafi verið 8.450 km á hvern íbúa eða 13.700 km á hvern bíl.

Flestir bílanna nota bensín sem orkugjafa en þó hefur dísilbílum fjölgað hlutfallslega meira síðustu ár og eru þeir nú um 15% af bílaflotanum. Nokkrir bílar nota aðra orkugjafa eins og rafmagn og metangas, en fjöldi þeirra er aðeins örlítið brot af heildinni. Árið 2000 voru seld 190 þúsund tonn af eldsneyti á bíla hér á landi. Af því var um 143 þúsund tonn bensín og 47 þúsund tonn dísilolía.

Bílaframleiðendur um allan heim vinna að því að þróa bíla sem eru knúnir öðrum orkugjöfum en bensíni eða dísilolíu. Ástæður þess eru fyrst og fremst umhverfisáhrif af því að brenna jarðefnaeldsneyti, það er að segja gróðurhúsaáhrif. Samhliða því er hugsanlegt að eldsneytisverð hækki vegna aukinnar skattheimtu. Til lengri tíma litið munu þverrandi olíuauðlindir einnig leiða til hækkandi eldsneytisverðs. Erfitt er að segja til um hve hröð þróunin verður, en ljóst er að hefðbundnir bensínbílar verða notaðir enn um langa framtíð. Þetta á sérstaklega við um bíla til einkanota, en trúlega verður þróunin örari varðandi bíla sem notaðir eru í atvinnustarfsemi af ýmsu tagi. Orkuspárnefnd geri ekki ráð fyrir að þróunin verði mjög ör á þessu sviði hér á landi og áætlar að árið 2030 verði hlutfall bíla sem nota aðra orkugjafa en bensín eða dísilolíu komið upp í 15% bílaflotans.

Þeir valkostir sem helst eru taldir koma til greina sem arftakar hefðbundinna orkugjafa fyrir bíla eru:

Rafbílar:

Fyrsti rafbíllinn var smíðaður snemma á tuttugustu öld. Þróun rafgeyma í slíka bíla hefur ekki orðið eins hröð og menn vonuðust eftir og því hamlar takmörkuð akstursvegalengd ásamt háum framleiðslukostnaði ennþá útbreiðslu þeirra. Á síðustu árum hafa þó orðið nokkrar framfarir á þessu sviði.

Blendingar:

Til að bregðast við þeim vanda rafbíla sem felst í skammdrægni hafa framleiðendur sett á markað svonefnda blendinga. Þeir eru rafbílar sem einnig eru búnir brunahreyfli sem nýtist þegar orka rafgeymanna er orðin takmörkuð. Slíkir bílar eyða mun minna bensíni en hefðbundnir bílar.

Metangas:

Víða erlendis hefur metangas verið nýtt sem orkugjafi fyrir brunahreyfil, en til þess þarf sérstakan búnað. Bílar sem ganga fyrir metangasi nota yfirleitt einnig hefðbundinn orkugjafa eins og bensín eða olíu. Í Reykjavík er hægt að kaupa á bíla metangas sem unnið er úr hauggasi frá urðunarstað Sorpu.

Metanól:

Metanól (tréspíritus) hefur háa oktantölu og var áður fyrr notað sem eldsneyti á kappakstursbíla. Metanól er góður kostur fyrir efnarafala, meðal annars vegna þess að það er í vökvaformi og því auðvelt að geyma það. Til að geta nýtt metanól fyrir efnarafala þarf sérstakar skiljur sem skilja kolefnið frá vetninu sem síðan er notað sem eldsneyti á efnarafala.

Vetni og efnarafalar:

Vetni er algjörlega hreinn orkugjafi og hægt er að nota það sem eldsneyti á brunahreyfla og efnarafala. Vetni hefur þann galla að erfitt og kostnaðarsamt er að geyma það. Við venjulegar aðstæður er það í gasformi og því rúmfrekt, en til að breyta því í vökvaform þarf annaðhvort mjög lágt hitastig eða háan þrýsting. Efnarafalar (e. fuel cell) eru tæki sem nota til dæmis vetni og súrefni til raforkuframleiðslu. Þetta gerist þannig að við samruna vetnis og súrefnis myndast raforka sem síðan er flutt með leiðara upp í rafgeyma. Raforkan er síðan notuð til að knýja bílinn líkt og um rafbíl sé að ræða. Með notkun efnarafala fæst mun hærri nýtni en þegar vetni er brennt í brunahreyfli.

Erlendis er algengast að vetni sé framleitt úr jarðgasi en einnig er hægt að gera það með rafgreiningu vatns; sú leið hefur þó verið dýrari til þessa. Hugmyndir eru uppi um að nota hér á landi raforku sem framleidd er úr endurnýjanlegum orkulindum, vatnsafli og jarðhita, til að framleiða vetni sem orkugjafa og gera Ísland þar með að fyrsta vetnissamfélaginu í heiminum.

Ef við hugsum okkur það dæmi að allur bílafloti landsins yrði knúinn vetni sem notað væri á efnarafala eins og lýst var hér að framan, má áætla hve mikla raforku þyrfti til framleiða það vetni sem til þarf með rafgreiningu. Orkuinnihald vetnis er um 143 MJ/kg og orkuinnihald bensíns 44 MJ/kg. Miðað við þær forsendur að nýtni hefðbundins bensínhreyfils sé 21% og nýtni efnarafala sé 42,5% má reikna út að í stað þess bensíns og dísilolíu sem við notum (190 þúsund tonn) þyrfti um 29 þúsund tonn af vetni árlega.

Til að framleiða eitt kg af vetni með rafgreiningu þarf 53 kWh af raforku. Því þyrfti um 1.530 GWh til að framleiða vetni fyrir allan bílaflotann. Til samanburðar má geta þess að heildarvinnsla raforku hér á landi árið 2000 nam 7.679 GWh, sem er fimmföld sú raforka sem þarf til vetnisframleiðslunnar. Ætla má að til að framleiða þessa raforku þyrfti virkjun sem er um 220 MW, eða álíka stór og Hrauneyjafossvirkjun.

Á tilsvarandi hátt má reikna út að til að framleiða vetni á efnarafala fyrir skipaflota landsmanna þyrfti um 2.700 GWh á ári eða 380 MW virkjun (olíunotkun 232 þúsund tonn og nýtni núverandi véla 30%). Til að framleiða vetni sem fullnægði orkuþörf bæði bíla- og skipaflotans þyrfti því um 4.200 GWh af raforku á ári eða 600 MW virkjun. Þetta er álíka stór virkjun og fyrri hluti fyrirhugaðrar Kárahnjúkavirkjunar.



Heimild

Eldsneytisspá Orkuspárnefndar 2001-2030...