Energibudsjett

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Objektivitet: Denne artikkelens objektivitet er omstridt. Obs! Endringer som mangler kildehenvisning og/eller avviker fra en objektiv fremstilling, kan bli fjernet.

Et energibudsjett er en oversikt som settes opp for å beskrive omdanning av energi fra en energibærer til en annen innenfor et definert system. Et enkelt system kan være en familie eller mer omfattende en kommune. Jordas energibudsjett eller jordas strålingsbalanse beskriver klimaendringen.

Et energibudsjett inneholder beskrivelse av de energibærerne systemet benytter.

Former av energi[rediger | rediger kilde]

Det finnes flere former for energi. Den canadiske akademikeren Ben Wiens[1] benytter konseptet Einstein-energi, som han inndeler i åtte forskjellige former:

  • Eksternenergi har to hovedformer kinetisk energi (bevegelses-energi) og potensiell energi. Kinetisk energi kan være energien til en bil i bevegelse, et svinghjul eller elektrisk energi der elektronene er i bevegelse. Potensiell energi kan være et vannmagasin.
  • Termisk energi er molekylenes bevegelsesenergi.
  • Latent energi er energien lagret i atomene på grunn av van der Waallske krefter mellom molekyler som er lagret eller frigjort når is smelter eller vann fordamper.
  • Kjemisk energi er energi som er lagret på grunn av binding av atomer i molekyler.
  • Elektronenergi er bevegelsesenergien og den potensielle energien til elektronene i et atom.
  • Nukleær energi (kjernefysisk energi) er den lagrede energien i kreftene mellom protoner og nøytroner i et atom.
  • Subnukleær energi er energien i kvarkene som protoner og nøytroner er sammensatt av.
  • Stråleenergi er energien til fotoner som stråler fra f.eks. sola.

Ben Wiens leksikon over energivitenskapen[2] gir en sammenfattet beskrivelse av energirelaterte ord. Ordet energi ble først definert av Thomas Young (1773–1829) og senere anvendt for å beskrive Termodynamikkens første hovedsetning.

Måleenheter[rediger | rediger kilde]

Det internasjonale byrå for mål og vekt (på fransk Bureau International de Poids et Mesures, forkortet BIPM) har utarbeidet et felles, internasjonalt system for fastsettelse av terminologien for måling og veiing. Systemet er kjent som Systeme International d/Unites med forkortelsen SI.[3] BIPM har utgitt en brosjyre som gir oversikt over måle- og vektenheter; brosjyren ble første gang publisert i 1970, og har (per 2023) blitt oppdatert åtte ganger; den niende utgaven ble publisert i 2022.[4]

Enheten for energi, arbeid og varmemengde er angitt i SI-brosjyren (versjonen fra 2022) i tabell 4 på side 23 som joule, med forkortelsen J. Elektrisk energi måles i watt per time (Wh) med prefiks k (1 kWh = 1000 watt per time), M, G osv. Én kilowattime (1 kWh) tilsvarer 3,6 MJ.

kWh = 1000 watt per time), M, G osv. Én kilowattime (1 kWh) tilsvarer 3,6 MJ.

Oppstilling av energibudsjett[rediger | rediger kilde]

Et energibudsjett er en oppstilling over systemets forventede energiomdanninger fra en energiform til en annen i løpet av en bestemt periode, for eksempel en dag, en måned eller et år. Energibudsjettet er et planlagt eller forventet energiregnskap for neste budsjettperiode. Energibudsjettet viser planlagt mengde energibærere som forventes omdannet i gitt budsjettperiode. Energibudsjettet er en plan for omdanning og anvendelse av energibærere eller energiressurser, samtidig som det er viktig for systemets energiøkonomistyring.

Mengde av en energibærer måles i enheter som kg eller l og har en virkningsgrad som forteller om graden systemet kan nyttiggjøre seg energien fra energiomdanningen. Et vannkraftverk har som eksempel over 90 % virkningsgrad i omforming av potensiell energi til elektrisk energi. Til sammenligning har solceller mindre enn 30 % i virkningsgrad fra strålingsenergi til elektrisk energi. Energibudsjettet angir en omregningskoeffisient fra mengde energibærer til energi og virkningsgraden til prosessen.

Jordas energibudsjett[rediger | rediger kilde]

Jordas energibudsjett er grunnlaget for å forstå klimaendringene. Energibudsjettet viser at jorda stadig blir varmere. Irradiansen eller stråleenergien som kommer inn på jorda fra sola er 1361 W/m2 og er nær konstant. Klimaendringen gjør at utstrålingen blir litt mindre etter hvert.  FNs klimapanel, The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), kaller differansen mellom innstråling og utstråling effektivt strålingspådriv. IPCC estimerte jordas strålingspådriv i 2021 relativt til år 1750 til 2,72 W/m2[5]. Det globale energibudsjettet har økt med 282 ZJ i perioden 1971-2006 og 152 ZJ i årene 2006-2018 (ZJ eller zetajoule er lik 1021 J). Strålingspådrivet medfører økt temperatur på jorda og mer voldsomt klima. IPCC angir at de vesentlige årsakene er antropogent utslipp av CO2, metan, lystgass og andre klimagasser.

Energibudsjett for bygninger[rediger | rediger kilde]

Energibudsjettet er ikke bare et virkemiddel for klimaforskere men også viktig ved bygging av nye hus og renovering av gamle. Energibudsjettet kan gi oversikt over varmetap gjennom vinduer, dører, vegger, tak og gulv. Byggteknisk forskrift (TEK17)[6] angir krav til hvordan bygninger skal prosjekteres og utføres slik at det tilrettelegges for forsvarlig energibruk. I TEK17 er målet med å beregne et energibudsjett å gi byggeier og bruker et godt anslag for den forventede energibruken. Energibudsjettet skal beregnes i henhold til kravene i norsk standard fra 2023: Bygningers energiytelse - Beregning av energibehov og energiforsyning[7].

Passivhus[rediger | rediger kilde]

Miljøvennlige bygninger med lavt energibehov kalles passivhus. I Norge er det utviklet standarder med krav til prosjektering og bygging av bygninger for passivhus der energibudsjett systematiserer kravene. Kriteriene for passivhus[8] er fastsatt i Norsk Standard for boligbygninger[9] og yrkesbygg[10].

Energibudsjett for personbiler[rediger | rediger kilde]

En vanlig antagelse for bilbruk for en familie er at den kjører 20 000 km per år. Energibehovet for bilen er avhengig av type motor i bilen. De vanligste personbilene drives med el, diesel eller bensin. Dette er energibærere som omsettes i et marked og kalles da en energivare[11]. Energivarer omsettes normalt ikke i energienheter (joule), men i egne handelsenheter som kWh, kg og liter. Statistisk sentralbyrå (SSB) fører årlig oversikt over energivarebalansen[12] i Norge.

En sammenligning av personbiler som bruker el, diesel eller bensin viser forskjellene i energibruk. For å komme fram til sammenlignbare verdier må en regne om mengde av drivstoff til energienheten joule. For en elektrisk bil som bruker 2 kWh per 10 km vil årsbehovet for elektrisk energi bli 4000 kWh eller 14,4 GJ.

For diesel og bensin er regnestykket litt mer komplisert. I tabellen er det satt opp hvor mye av drivstoffene diesel og bensin en bil bruker per km, og energiinnhold[11] er gitt i megajoule (MJ) per liter.

Energiforbruk av diesel- og bensinbil i forhold til el-bil.
Energivare Kjørelengde

km

Forbruk

l/10 km

Energiinnhold

MJ/l

Energibehov

GJ

Forhold til El-bil
Diesel 20000 0,5 36,2 36,2 2,5
Bensin 20000 0,7 32,5 45,5 3,2

Tabellen angir verdiene som er benyttet for å komme fram til energibehovet. Siste kolonne angir at en dieselbil og en bensinbil bruker henholdsvis 2,5 og 3,2 ganger mer energi enn en elbil.

Matbudsjettet for en familie i ei uke[rediger | rediger kilde]

Matbudsjettet for en familie kan settes opp i energienheter og blir da familiens energibudsjett for mat. Alle matvarer skal merkes med energiinnhold i kJ per 100 g (1 kJ = 1000 J). I matvaretabellen [13]kan en finne næringsinnholdet per 100 g spiselig matvare for de vanligste produkter.

Energiforbruket avhenger av kjønn, alder, kroppsstørrelse og grad av fysisk aktivitet. Helsedirektoratet gir faglige råd om energibalanse[14]. De regner med at energiforbruket ved regelmessig fysisk aktivitet på fritiden for kinner er 10 MJ per dag og for menn 12,5 MJ per dag (1 MJ = 1000 000 J). Mennesker med ekstremt høy fysisk aktivitet kan ha energiforbruk over 20 MJ per dag. En familie på 4; mor, far, jente 12 år og gutt 10 år vil ha et energibehov på 32,5 MJ per dag eller 12 GJ per år. Samla energibehov for ei uke blir ca. 230 MJ.

Statistisk Sentralbyrå (SSB) gir ut tabell over gjennomsnittlig forbrukt mengder av mat- og drikkevarer[15] per person per år (kg/liter) i Norge. Siste tall er fra 2012. Sammen med energiinnholdet for de enkelte produktene fra matvaretabellen er det mulig å beregne hvor stort forbruk en familie i gjennomsnitt vil ha av de enkelte matvaregrupper. For familien overfor med gjennomsnittlig forbruk blir behovet for ei uke følgende: brød og kornprodukter 6 kg, kjøtt 4 kg, fisk 1,3 kg, melk, ost og egg 9 kg, oljer og smør 0,8 kg, frukt og bær 5 kg, grønnsaker og poteter 6 kg, sukkertøy og sjokolade 3 kg, juice og brus 9 l og alkoholholdig drikk 3 l. En total handlekurv vil veie ca. 45 kg.

Energibudsjett for et jordbruk[rediger | rediger kilde]

Et energibudsjett for et jordbruk med 300 daa dyrket jord har stort overskudd i sitt energibudsjett. I budsjettet for kornbruket [16]inngår såkorn, diesel til traktor, og strøm og diesel til korntørke. Gården drives med 120 daa havre, 120 daa bygg og 60 daa hvete. Gården på 300 daa er en middels stor korngård[17]. Det høstes 400 kg/daa. Traktor og korntørke bruker 3500 l diesel og gårdsdrifta bruker 6 000 kWh strøm. Energiforbruket blir ca. 150 GJ, mens kornet som høstes fratrukket såkorn utgjør 1400 GJ. Energibudsjettet til jordbruket viser et nettobidrag på 1250 GJ per år.

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ «Ben Wiens Energy Science Inc.». www.benwiens.com. Besøkt 24. oktober 2023. 
  2. ^ Ben Wiens (2008). «Encyclopedia of Energy Science». Besøkt 29. oktober 2023. 
  3. ^ «About us». BIPM (engelsk). Besøkt 29. oktober 2023. «The BIPM is... | the international organization established by the Metre Convention in 1875, through which Member States act together on matters related to measurement science and measurement standards | the home of the International System of Units (SI) and the international reference time scale (UTC).» 
  4. ^ «SI Brochure». BIPM (engelsk). Besøkt 29. oktober 2023. 
  5. ^ «AR6 Climate Change 2021: The Physical Science Basis — IPCC». www.ipcc.ch. s. 90. Besøkt 9. november 2023. 
  6. ^ «§ 14-1. Bygningers generelle krav for forsvarlig energibruk». Direktoratet for byggkvalitet (norsk). Besøkt 10. november 2023. 
  7. ^ «SN-NSPEK 3031:2023 Bygningers energiytelse - Beregning av energibehov og energiforsyning». handle.standard.no. Besøkt 10. november 2023. 
  8. ^ «Hva er kravene til passivhus?». www.tekna.no. Besøkt 9. november 2023. 
  9. ^ «NS 3700:2013 Kriterier for passivhus og lavenergibygninger – Boligbygninger». Standard Online. mai 2013. Besøkt 9. november 2023. 
  10. ^ «NS 3701:2012 Kriterier for passivhus og lavenergibygninger – Yrkesbygninger». Standard Online. september 2012. Besøkt 9. november 2023. 
  11. ^ a b Hofstad, Knut (26. januar 2023). «energivare». Store norske leksikon (norsk). Besøkt 12. november 2023. 
  12. ^ «Energivarebalanse i Norge». SSB. Besøkt 28. november 2023. 
  13. ^ «Matvaretabellen». www.matvaretabellen.no. Besøkt 15. november 2023. 
  14. ^ «Energi, energiomsetning og energibalanse». Helsedirektoratet (norsk). Besøkt 15. november 2023. 
  15. ^ «Forbrukte mengder av mat- og drikkevarer per person per år, etter varegruppe (kg/liter) 1999 - 2012.». SSB (norsk). Besøkt 15. november 2023. 
  16. ^ «Kornproduksjon i Norge». Opplysningskontoret for brød og korn. Besøkt 15. november 2023. 
  17. ^ «Nesten ikke til å kjenne igjen». ssb.no (norsk). 17. september 2019. Besøkt 15. november 2023. 
Hentet fra «https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Energibudsjett&oldid=24082220»