Lyst til å vinne en kraftig solcellelader?

Svar på våre 7 enkle spørsmål her.

Hva er bioenergi

16. november, 2016

Animasjon: ©iStock.com/aurielaki
Ordet bio betyr liv. Bioenergi er energi vi henter ut fra biomasse, eller planter og dyr om du vil. Slike materialer kan for eksempel være trær, gressvekster, tang, mais, avføring fra dyr eller hogstavfall. Det er ikke bare til oppvarming vi utnytter i biomassen, det er også mulig å bruke den til å produsere elektrisitet. Bruk av bioenergi i form av flytende drivstoff og gass gjennom fermentering og andre kjemiske prosesser er også relevant.

 

Bioenergi er menneskets første energikilde. Så lenge vi har kunnet lage ild har mennesket brukt biomasse til å lage bål for å skaffe seg lys, varme, og holde farlige dyr på avstand. Dessuten har vi utnyttet dyrenes krefter til å trekke vogner, ploger og møller. Dyrene brukte da energien de fikk fra planter til å drive arbeid.

Sammendrag

Bioenergi er energi hentet fra planter og dyr, såkalt biomateriale. Eksempler på biomateriale kan være: tang, mais, ved og avføring fra dyr. All biomasse har sin opprinnelse fra fotosyntesen. Det betyr at bioenergi, som så mange andre fornybare energikilder, egentlig bare er lagret solenergi. Biomasse brukes hovedsakelig til oppvarming, men har et bredt spekter av bruksområder. Det kan for eksempel også brukes til å produsere elektrisitet, biodrivstoff, biogass og hydrogen.

 

Målet er at all energi i fremtiden skal bli fornybar, Vann og vindkraft har sine mange fordeler, men når det kommer til langdistanse-transport som lastebil-transport, luftfart og sjøfart kan vi ikke bruke elektrisk energi og hydrogen. Her kan bioenergi være en god fornybar ressurs, kanskje også den eneste. Andre fordeler med bioenergi er at det er nært co2 nøytralt, og man kan utnytte ressurser til det fulle ved å bruke avfallsprodukt. Vi kan f.eks. bruke matavfall som vi ellers ville kastet til å produsere energi.

 

Eksempler på negative sider som ofte trekkes frem i debatten om bioenergi er: Bioenergi er en betinget fornybar ressurs, vi må alltid ha nok plantemateriale igjen slik at den co2 som slippes ut når vi forbrenner biodrivstoff kan tas opp igjen via fotosyntese. Bioenergi er dyrere enn olje. En annen påstand som ofte trekkes frem er at Biodrivstoff fører til ”mat-krise” Dette er feil. Ved å produsere biodrivstoff kan du få både mat og drivstoff. Raps gir oss f.eks. kraftfor og en olje som kan brukes til drivstoff. Bare 1% av matvarene som produseres i dag går inn i energiproduksjon.

Opphavet til bioenergi: fotosyntese

Sola er hovedkilden til de fleste fornybare energikildene på jorda, dette gjelder også for bioenergi. Dette er fordi sollyset er drivkraften bak plantenes fotosyntese (UngEnergi.no). Gjennom en kombinasjon av vann, CO2 og sollys lager planten karbohydrater og oksygen. Karbohydratene brukes som energilager i planten. Vi sier at bioenergi er CO2-nøtryalt, fordi CO2en som blir brukt av plantene i fotosyntesen, blir sluppet ut igjen når planten dør. Men om prosessen egentlig er CO2-nøytral, er en annen sak som vi skal komme tilbake til. Uansett har all biomasse sin opprinnelse i fotosyntesen, altså er bioenergi lagret solenergi.

Biomasse

Her er et lite utvalg forskjellige biomasser. Et annet ord for biomasse er biomateriale.

Bilde av ved. Fotografi.
Ved
Foto: ©iStock.com/Alexander Chernyakov
Bilde av matavfall. Fotografi.
Matavfall
Foto: ©iStock.com/esp_imaging
Bilde av kloakk. Fotografi.
Kloakk
Foto: ©iStock.com/Cesar Okada
Bilde av briketter. Fotografi.
Briketter
Foto: ©iStock.com/sb-borg
Bilde av mais. Fotografi.
Mais
Foto: ©iStock.com/ghornephoto
Bilde av raps. Fotografi.
Raps
Foto: ©iStock.com/Matthew Dixon
Bilde av pellets. Fotografi.
Pellets
Foto: ©iStock.com/fotolinchen
MikroalgerFoto: ©iStock.com/georgejurasek
Mikroalger
Foto: ©iStock.com/georgejurasek
Bilde av tang. Fotografi.
Tang (makroalger)
Foto: ©iStock.com/Brendan Hunter
Bilde av returvirke. Fotografi.
Returvirke
Foto: ©iStock.com/Ekely
Hender som holder soyabønner, med en åker i bakgrunn.
Soya
Foto: ©iStock.com/simazoran
Bilde av sukerrør. Fotografi.
Sukkerrør
Foto: ©iStock.com/wsfurlan

Hva er biobrensler?

Biobrensler er et brennbart stoff som har sitt utgangspunkt i biomasse, i motsetning til fossilt brensel. Biobrensler deles opp i tre grupper etter om de er i fast, flytende eller gassform. Ved eller briketter, for eksempel, er et fast, brennbart materiale som vi kan kalle biobrensel. Men trekkdyr, som nevnt i innledningen, er ikke et eksempel på et biobrensel.

Bruksområder – hva bruker vi bioenergi til?

Når du leser tekstene om fornybare energikilder, handler de ofte om forskjellige måter å produsere elektrisk strøm på. Det er ikke tilfellet med bioenergi. Det går an å produsere elektrisitet, men det er oppvarming som er hovedbruksområdet til bioenergi. I tillegg finnes det en rekke andre bruksområder, som kort og godt kan beskrives slik:

  • Oppvarming: Oppvarming, som er det vanligste bruksområdet i Norge, skjer ved å brenne ved i private hus, eller å brenne avfall i fjernvarmeanlegg.
     Les mer…
    På disse måtene utnytter vi altså varmeenergien i biomassen. Vedfyring er miljøvennlig med moderne ovner og riktig fyring, men kan gi partikkelutslipp. Hvis du bor i by anbefales oppvarming via elektrisitet eller varmepumpe. Fjernvarmeanlegg er lønnsomt hvis det er mye avfall fra industri eller restavfall fra husholdning. Da kan et fjernvarmenett forsyne et stort område med varme. Mange norske byer har dette. Og man kan bruke biogass når det ikke er nok søppel å brenne.Les også: fjernvarmeanlegget i Trondheim (UngEnergi.no).All biomasse kan brukes til å produsere varme, og det er ikke bare ved som utnyttes i stor skala. Man kan for eksempel bruke bark, skogsflis, flis fra returtrevirke, briketter, pellets eller avfall, for å nevne noen få. Matavfall har også vært særlig aktuelt som varmeressurs i det siste, siden man har innsett at man på denne måten kan utnytte en ressurs man ellers ikke hadde utnyttet seg av.
  • Elektrisitet: Produksjon av elektrisitet skjer ved at biomasse brennes for å varme opp vann til å drive en turbin.
     Les mer…
     Elektrisk kraft blir produsert i biokraftverk. Der blir biomassen brent, og energien blir overført som varmeenergi til vann. Vanndampen driver en turbin, som er koblet til en generator som genererer strøm. Slike anlegg er enda ikke bygget i Norge (SNL, 2012). De fleste biokraftverkene har dette som grunnprinsipp, men de kan ha variasjoner som påvirker virkningsgraden. Noen ulike typer anlegg er beskrevet her (fornybar.no).I tillegg kan biomasse brennes sammen med kull i kullkraftverk, noe du kan lese mer om her (fornybar.no). Les mer om en annen måte å generere strøm fra planter på (UngEnergi.no).
  • Biodrivstoff: Biodrivstoff er drivstoff laget av biomasse. Ofte er dette en mer miljøvennlig løsning sammenlignet med drivstoff fra fossile kilder, men her strides de lærde.
     Les mer…
    Utdypende artikkel: Biodrivstoff (UngEnergi.no).Les også: SES – Tare i tankene? Eller tare på tanken? (UngEnergi.no)
    Biodrivstoff
    Foto: ©iStock.com/rzelich

  • Biogass: Biogass kan framstilles av husdyrgjødsel på gårder, og gassen kan brukes til oppvarming eller drivstoff, i tillegg til at bonden får godt gjødsel.
     Les mer…
    Biogass produseres ved anaerob gjæring av vått organisk avfall. Anaerob vil si uten oksygen. Vått organisk avfall er for eksempel kloakkslam, matavfall og husdyrgjødsel. Det organiske materialet blir brutt ned av bakterier  som lever uten tilgang på O2. Da får vi biogass, som består av ca. 60 % metan (CH4) og ca. 40 % karbondioksid (CO2).Metangass inneholder mye energi, som for eksempel kan brukes til drivstoff, produksjon av elektrisk strøm og oppvarming.Mange bønder har oppdaget nytten til husdyrgjødsel på sin egen gård. De samler opp husholdningsavfall og husdyrgjødsel i en stor, lufttett tank, der det blir varmet opp. Det ene sluttproduktet er biogass som kan brukes som oppvarming på gården, drivstoff i traktor og bil, eller gjøres om til elektrisk strøm. Det andre sluttproduktet er det som er igjen i tanken, nemlig god, luktfri gjødsel. Norske bønder er absolutt ikke alene om å ha slike anlegg på gårdene sine. I Kina finnes det 5-10 millioner gårder der biogassen blir brukt til for eksempel matlaging.Les også: Kumøkk – ”bondens gull” (UngEnergi.no)Biogass kan brukes i transportsammenheng. Bruk av biogass i busser og taxier er relativt utbredt i de store byene i Norge.Metangass har en uheldig virkning på drivhuseffekten. Den er over 20 ganger verre enn CO2, så vi bør unngå å slippe den rett ut i atmosfæren. Da er det bedre at vi brenner den og utnytter varmeenergien. For å forurense minst mulig, bør vi passe på å brenne opp all metanet. Har man en ikke-optimert dieselmotor slipper du ut metan. I denne artikkelen beskrives en Volvo-lastebil som kombinerer metan og diesel (volvotrucks.com) for maksimalt utbytte. Her er en annen relevant artikkel om gassdrevne skip (Teknisk ukeblad) som har reduserte CO2-utslipp, men økte metanutslipp. Er det en miljøgevinst?Les også om biogassanlegget på Tingvoll sol- og bioenergisenter(UngEnergi.no).Utdypende artikkel: Biogass (UngEnergi.no).
  • Hydrogen: Biomasse kan brukes til å framstille hydrogen, et miljøvennlig drivstoff.
     Les mer…
    Hydrogen er en energibærer, og den kan brukes i brenselceller i kjøretøy. I dag blir hydrogen framstilt fra fossile kilder, men det er også mulig å bruke biomasse som råstoff. Da kan termofile bakterier fra planter danne hydrogen ved å bryte ned cellulose fra planter (treflis og halm). Å utvinne hydrogen fra biomasse er en mer miljøvennlig løsning enn å utvinne den fra fossile kilder, så forskerne jobber for å få dette til å lønnsomt på markedetSe vår film om hydrogen under. Film: UngEnergi

     

    Les mer her: Hydrogen som energibærer (UngEnergi.no), Hydrogenbil (UngEnergi.no) og  hydrogen fra biomasse (forskningsrådet.no).

  • Kjemikaler: Biomasse kan brukes i fremstilling av kjemikalier som vanligvis blir fremstilt av fossile kilder.
     Les mer…
    Biomasse inneholder kjemikaler vi kan ha nytte av. Hovedfordelen med dette er at de kan erstatte kjemikalier framstilt fra petroleum. Tre inneholder for eksempel den organiske forbindelsen lignin. Dette er et stoff som kan brukes som råmateriale i mange sammenhenger. Lignin kan brukes til å framstille vanillin. Det vil si at vaniljen i vaniljeisen du spiser, ofte kommer fra lignin, (emulgatorene i isen kommer også fra kjemikaler i trestokker). Lignin kan brennes, og da gir den oss mer energi enn når cellulose brennes. Ligninprodukter brukt i framstilling av sement kan bidra til reduserte CO2-utslipp.
  • Materiale: Som materiale kan biomasse for eksempel brukes til å lage møbler.

Utdypende artikkel: Bruksområder for bioenergi (UngEnergi.no)

 

Blant annet kan man brenne flis for å varme opp bygninger, som i videoen under.

Film: UngEnergi

Alger som råstoff

Å bruke alger som råstoff til å produsere flytende biobrensel er et spennende prosjekt. Alger er både mikroalger (encellede organismer) og makroalger (tang og tare), og de er veldig effektive til å omdanne energi i fotosyntesen. 1 kg alger binder 2,2 kg CO2, og de vokser svært raskt. Målet er å utvinne et drivstoff til kjøretøy fra algene. Det forskes på billigere metoder for innhøsting av alger, og utvikling av mer oljeholdige alger. Man kan dyrke algene i store farmer, der de har god tilgang på vann og CO2. Disse farmene kan plasseres i nærheten av kraftverk og fabrikker som slipper ut mye CO2, så gassen kan bli brukt til å ”mate” algene istedenfor å bli sluppet i atmosfæren, men dette er svært dyrt. I tillegg kan algene høstes inn fra havet (Teknisk ukeblad), og her har Norge et godt potensial. En fordel med dette er at det ikke bruker landareal.

 

Les også: SES – Tare i tankene? Eller tare på tanken? (UngEnergi.no)

Bioenergi og miljø

Er bioenergi CO2-nøytralt? Ikke helt. Selv om planten slipper ut like mye CO2 som den tar inn under fotosyntesen, blir det brukt energikrevende prosesser på veien fra frø til ferdig produkt. For eksempel går det an å lage biodrivstoff fra smør, men da må man tenke på at å lage smør fra melk krever energi. Et annet eksempel er at når plantene, f. eks sukkerrør, skal høstes inn, blir det brukt maskiner som bruker drivstoff. Energien som kreves er ikke nødvendigvis fornybar energi. Men selv om bioenergi ikke er CO2-nøytralt, er den helt klart mer miljøvennlig enn fossile energikilder.

 

Bønder kan produsere bioenergi, men det hender at situasjonen blir framstilt som om det står mellom mat eller energi: arealer som kunne blitt brukt til dyrking av mat, blir brukt til å dyrke biomasse til energiformål. Påstanden er feil. Bare 1% av matvarene som produseres i dag går inn i energiproduksjon. Det som skjer er at bøndene gjærer mais og får bioetanol. Restene av maisen går til dyrefor. Bøndene tjener ofte mye mer penger på å selge matprodukter og dyrefor, enn bioetanol. Et annet eksempel er raps. Det gir oss to produkter. Det første er olje som kan omdannes til biodiesel, og det andre er et proteinrikt stoff som blant annet kan brukes til å produsere kraftfôr. Dette fôret blir blant annet brukt til å fete opp dyr som vi i vesten spiser. Dyrene liker dette proteinrike stoffet mye bedre enn karbohydrater. Media liker å overdrive, og sier at ”Biodrivstoff fører til matkrise!” men dette er ikke riktig. Ved å produsere biodrivstoff får du både mat og drivstoff!

 

Som nevnt blir den samme mengden CO2 planten tar inn i fotosyntesen, sluppet ut når den dør. På denne måten vil det være miljøvennlig å utnytte energien til et formål, istedenfor at planten bare råtner. Men for at dette skal være effektivt, bør biomassen være innom så mange ledd som mulig. For eksempel kan den gå gjennom en prosess der vi først utnytter kjemikalier, lager møbler eller etanol av det, før vi brenner den. På denne måten får vi utnyttet ressursen flere ganger.

 

Les også: Karbonfangst- og lagring (UngEnergi.no)

Bioenergi vs fossile energikilder

En av de viktigste grunnene til at bioenergi ikke er utbredt i større grad enn det er i dag, er på grunn av oljen (fossile energikilder). Man kan bruke bioenergi istedenfor olje, men oljen er mye billigere og enklere å fremstille. Før oljeeventyret startet, var det folk som forsket på bioenergi, men da oljen kom på 1960-tallet, ble all bioenergiforskningen lagt til side. Hva hender da når eventyret tar slutt? Forskere i USA og Tyskland har forsket på biomasse i mange år, men det er vanskelig siden det er usikkert om det er noe å tjene penger på. I det siste har de kommet frem til kjemikaler som kan erstatte petroleumskjemikaler, men det er for dyrt. Bioenergi er likevel det beste miljøalternativet av de to, ettersom man slipper å hente opp CO2 fra bakken og sende det ut i lufta. All CO2en fra biobrenselet var her fra før.

Norge

Fram til 1900-tallet var ved den viktigste energikilden i Norge. I dag har vannkraft tatt over, men fortsatt finnes det hus der ved er den viktigste kilden til oppvarming. Ny teknologi har forminsket mengden partikler som slippes ut fra ovnene. Sammenlignet med resten av Norden bruker ikke Norge mye bioenergi. Det er beregnet at bruken av bioenergi i landet vårt utgjør en energimengde tilsvarende 4 % av det totale energiforbruket (SNL 2008).

 

Les om vårt besøk på Tingvoll sol- og bioenergisenter (UngEnergi.no)

Verden

Bioenergi er antagelig den viktigste energikilden til minst halvparten av verdens befolkning. Spesielt i Afrika, Asia og Latin-Amerika er ved den viktigste kilden til oppvarming og matlagning. I framtiden ser det ut til at landene USA, Brasil, Malaysia, Indonesia, Argentina, Filippinene og Tyskland vil bli verdens største produsenter av biobrensel.

Fordeler

  • Miljøvennlig: Bioenergi er så å si CO2-nøytralt. Når biomasse brennes, slipper det ut like mye CO2 som den tok inn under fotosyntesen. For å sikre en stabil, bærekraftig utvikling er det viktig at det etterpå plantes nye trær og planter som tar inn like mye eller mer CO2. Men når man for eksempel dyrker mais, kan det hende man bruker kunstgjødsel fra naturgass. På den måten blir ikke etanolen som blir framstilt, helt CO2-nøytral. Men sammenlignet med fossile energikilder er dette miljøvennlig.
  • Utnytter ressurser: Når en plante dør, slipper den ut all CO2en den tok inn mens den levde. Det vil derfor ikke spille noen rolle om vi høster inn vekstene for å utnytte dem, så lenge vi planter nye planter slik at vi får nytt biomateriale.
  • En god løsning: Det er ønskelig at all energi i fremtiden skal komme fra fornybar energi. Men på noen områder er ikke for eksempel vannkraft og vindkraft til noen nytte. Luftfart, skipsfart, og lastebiltransport over lange distanser kan ikke gå på elektrisk kraft eller hydrogen. Her er biodrivstoff kanskje den eneste miljøvennlige løsningen.
  • Utnytter restprodukter: Bioenergi gir oss en mulighet til å utnytte ressursene til det fulle. Avfall fra mat, planter, jordbruk og dyr, som ellers ville bli kastet, kan bli brukt til å lage bioenergi-produkter.

Ulemper

  • En betinget fornybar ressurs: En utfordring med bioenergi er at man ikke kan utnytte så mye man vil. Det må være igjen nok organisk materiale på jorda til at CO2en som blir tilført atmosfæren i forbrenning av biomasse, blir tatt opp av andre planter igjen. Bare på denne måten er bioenergi en fornybar energikilde.
  • Økonomi: I forhold til olje er bioenergi svært dyrt, og derfor er det få som satser på det.
  • Avskoging og matmangel: Hvis vi ikke er forsiktige kan bioenergi forårsake avskoging, mat- og vannmangel, og andre sosiale og miljømessige konsekvenser. Befolkningstallet på jorda er i stadig vekst, noe som betyr at flere og flere skal ha mat. Det er viktig at vi finner en balanse mellom hvor mye av dyrkingen som går til mat og hvor mye som går til bioenergi. Media har en tendens til å overdrive på dette området. Dette er ikke et stort problem i dag!
  • Bevar regnskogen: ”Jordas lunger” er allerede hardt utsatt for skogsdrift. Det er ikke ønskelig at enda flere arealer av den skal bli hogget ned for å bli brukt som biomasse, eller bli omgjort til dyrket mark.


Bioenergi fra Energisenteret – Vimeo.

Kilder Nyttige lenker
Bruk som kilde
Denne artikkelen skrevet av UngEnergi er lisensiert under en Creative Commons Navngivelse-Ikkekommersiell-DelPåSammeVilkår 3.0 Norge Lisens.
UngEnergi.no benytter informasjonskapsler for å gjøre brukeropplevelsen bedre Lukk Les mer
Rester av greiner og tretopper som ikke kan brukes til tømmer. Noe av dette bør ligge igjen til å gjødsle jorda, men resten kan brukes som biobrensel.
Prosess der karbohydrater (f.eks. glukose) blir til alkoholer (f.eks. etanol).
Elektroner i bevegelse. Husk at elektronene beveger seg i motsatt retning av den definerte strøm-retningen.
Maskin som omdanner mekanisk energi til elektrisk energi.
Det samme som fermentering: prosess der karbohydrater (f.eks. glukose) blir til alkoholer (f.eks. etanol)
Bakterier som trives og utvikles best i varme, over 40 grader Celius. ”Termofil” kan oversettes til ”elsker varme”.