Umræðan um orku­öflun og orku­ver að und­an­förnu hefur farið nokkuð í skot­graf­irn­ar, ann­ars vegar eru stuðn­ings­menn vatns­orku­vera og vind­orku­vera og hins vegar and­stæð­ingar þeirra. Umræðan hefur verið pólaríseruð og oft virð­ast sam­hengi hlut­anna ekki vera rétt. Þessi grein er því inn­legg í þá umræðu og til­raun til að sýna orku­öflun á Íslandi í sam­hengi við umheim­inn.

Sól­kerfið okkar er hluti vetr­ar­braut­ar­innar með millj­örðum stjarna. Sér­hver þeirra brennir gríð­ar­legu magni efnis sem breytt er að mestu leyti í raf­seg­ul­geisl­un. Lít­ill hluti þess­arar raf­seg­ul­geisl­unar er sýni­legur okkur berum aug­um. Fæstir gera sér í hug­ar­lund þá gríð­ar­legu orku sem felst í þess­ari raf­seg­ul­geisl­un, þegar þeir horfa á stjörn­u­rnar á næt­ur­himn­in­um.

Það sem við í dag­legu tali köllum ljós, birtu og yl sól­ar, er í raun sólin okkar að virka sem kjarna­sam­runa­ofn að brenna gríð­ar­legu efn­is­magni á hverri sek­úndu og breytir því að mestu í raf­seg­ul­geisl­un. Margir gera sér ekki grein fyrir að birta og ylur sólar sem við­heldur mest öllu lífi á jörð­inni, er hrein raf­seg­ul­geisl­un, einnig útfjólu­bláu geisl­arnir sem við sækj­umst eftir í sól­baði.

Ein­ungis örlít­ill hluti þess­arar birtu og yls sól­ar, berst til jarð­ar, þar sem jörðin er svo marg­falt smærri en sól­in, og langt frá henni. Sólin veitir jörð­inni birtu og yl og baðar jörð­ina í geislum sín­um. Að með­al­tali falla um 170 þús­und Ter­awött á allan hnött­inn eða 170 milljón Gígawött.

Ísland fær 50 Ter­aWött af sól­skini

Orkan í geislum sólar er um 14,5 MegaWött á hekt­ara fyrir ofan loft­hjúp jarð­ar, en veru­legur hluti þess­arar geisl­unar nær aldrei yfir­borði jarð­ar. Mynd­ast hefur sú hefð að miða við mið­baug jarðar þar sem um 10 MegaWött á hvern hekt­ara, geisla á yfir­borð lands­ins. Á íslenskum breidd­argráðum ná um 8,9 MegaWött yfir­borði lands­ins á hvern hekt­ara sem snýr horn­rétt á geisla sól­ar. Hlut­fallið sem þarf að leið­rétta þegar sól­ar­sellur eru keyptar á Íslandi er sem sagt 8,9/10 eða 89%, Með öðrum orðum að draga 11% frá á Íslandi miðað við mið­baug. Það er nú allur obb­inn.

Þegar sólin skín ekki horn­rétt ofan á land­ið, þá dreif­ist orkan bara yfir stærra land­svæði en þetta er sama orkan, sömu sól­ar­geisl­arn­ir.

Nú eru 100 hekt­arar í hverjum fer­kíló­metra og því má einnig segja að 1 GígaWatt af birtu og yl falli á hvern fer­kíló­metra sem snýr beint á móti sólu. Til­svar­andi má segja að 1 Ter­aWatt af birtu og yl falli á hverja þús­und fer­kíló­metra. Flat­ar­mál Íslands er 103 þús­und fer­kíló­metr­ar, og því má segja að það myndu falla 103 Ter­aWött af birtu og yl frá sólu á Ísland, ef það snéri beint á móti sólu.

Mönd­ul­halli jarðar og stað­setn­ing Íslands á hnett­in­um, veldur því að þetta helm­ing­ast u.þ.b. á vor­jafn­dægri og haust­jafn­dægri miðað við 64° breidd­argráðu er hlut­fallið 0,44, en er tölu­vert meira á sumr­in. Við sum­ar­sól­stöður er hall­inn aðeins um 40,5° gráð­ur, sem gefur hlut­fallið 0,76. Mið­baugs­hefðin er notuð hér en ann­ars þarf að leið­rétta eins og áður segir með því að draga 11% frá. Við sum­ar­sól­stöður á 64 breidd­argráðu væri þetta með öllum leið­rétt­ingum 103 TW * 0,76 * 0,89 = 70 TW.

Þannig má segja að Ísland fái um 50 Ter­aWött af sól­skini, eða um 50 þús­und GígaWött á hádegi á sól­ríkum sum­ar­degi. Tölu­verðum hluta þess­arar geisl­unar er end­ur­ka­stað út í geim.

Sól­skinið er þús­und­falt öfl­ugra en öll orku­notkun Íslands

Sam­kvæmt evr­ópskum gagna­grunni um sól­ar­orku sem tekur til­lit til veð­ur­fars og stað­setn­ingar Íslands á hnett­in­um, má sýna fram á að fyrir hvert 1 kW sól­ar­orku í hádeg­is­stað, má fá að með­al­tali 0,11 kW yfir árið. Árs­með­al­tal er þá um 5,5 Ter­aWött eða um 5500 GígaWött.

Til sam­an­burðar er árleg með­al­-raf­magns­fram­leiðsla Íslands um 2,1 GígaWött.

Þegar olíu­notkun upp á 1,4 GW er með­talin er sam­tals afl­notkun á íslandi því um 3,5 GígaWött sem er þó minna en þús­und­asti hluta af birtu og yl sólar að með­al­tali yfir árið.

Sól­skinið er und­ir­staða alls lífs á jörð­inni

Ljóstil­lífun plantna og þör­unga er öll háð geislun sólar ásamt koltví­sýr­ingi, til­vist allra plantna og dýra­teg­unda er háð sól­skini, öll rækt­un, öll mat­væla­fram­leiðsla er háð geislun sól­ar. Öll ræktun fær allt að 10 MW af sól­ar­geislun á hvern hekt­ara, þannig að 100 hekt­arar fá allt að 1 GígaWatt sól­ar­geisl­un­ar. Þetta er orkan sem sólin geislar á jörð­ina, alveg óháð því hvernig hún nýt­ist.

Olía

Allt jarð­efna­elds­neyti, hvort sem það er kol, olía eða gas, má rekja til plantna sem háðar voru geislun sól­ar. Öll sú orka sem fæst úr jarð­efna­elds­neyti er í raun sól­ar­orka sem hefur geymst í hund­ruð millj­ónir ára í iðrum jarð­ar.

Sam­kvæmt tölum Orku­stofn­unar er notkun jarð­efna­elds­neytis á Íslandi, um 1 milljón tonn árlega, sem svarar til um 12,5 Ter­aWatt-­stunda árlega. Umreiknað í með­al­afl yfir allt árið, svarar þetta til um 1,4 GígaWatta.

Bruni með súr­efni er nauð­syn­legur til að leysa úr læð­ingi ork­una í olíu og öllu öðru jarð­efna­elds­neyti. Við þennan bruna breyt­ist súr­efnið ásamt kolefni jarð­efna­elds­neyt­is­ins í koltví­sýr­ing. Kolefnið sem hafði verið bundið í millj­ónir ára í iðrum jarðar er þar með orðið hluti and­rúms­lofts­ins í formi CO2 sam­einda sem plöntur geta síðan andað að sér og með sól­ar­geislum andað frá sér súr­efni og bundið kolefn­is­hlut­ann í glúkósa sem plantan notar síð­an.

Þannig er rangt að tala um koltví­sýr­ing sem ein­hvers­konar eit­ur, því hann er nauð­syn­legur flestum plöntum og því nauð­syn­legt lífi á jörð­inni að það sé visst hlut­fall koltví­sýr­ings í and­rúms­loft­inu.

Bruni jarð­efna­elds­neytis af manna­völdum hefur valdið mjög hraðri aukn­ingu koltví­sýr­ings í and­rúms­loft­inu og í höf­un­um. Koltví­sýr­ingur í höf­unum breyt­ist í kol­sýru sem síðan leysir upp kór­al­rif hægt og rólega. Við það missa margar fiski­teg­undir upp­eld­is­stöðvar sín­ar.

Gróð­ur­húsa­á­hrif vegna síauk­ins koltví­sýr­ings í and­rúms­loft­inu eru mikil og langvar­andi og valda hlýnun jarð­ar. Sý hlýnun kemur af stað bráðnun íss á pól­unum sem síðan veldur enn frek­ari hlýnun jarð­ar, sem síðan kemur af stað bráðnun sífrera­svæða sem hafa að geyma gríð­ar­legt magn met­ans sem er um 30 falt virk­ari gróð­ur­húsa­loft­teg­und en koltví­sýr­ing­ur.

Vatns­gufa er einnig virk gróð­ur­húsa­loft­teg­und, og því meira sem jörðin hlýnar því meiri vatns­gufa verður í and­rúms­loft­inu.

Koltví­sýr­ingur er góður og nauð­syn­legur í réttu magni í and­rúms­loft­inu, en gríð­ar­leg aukn­ing hans vegna bruna jarð­efna­elds­neyt­is, hefur keðju­verk­andi áhrif sem auka stöðugt við hlýn­un­ina og veldur svo­kall­aðri ham­fara­hlýn­un.

End­ur­nýj­an­legir orku­gjafar

Það er raf­seg­ul­geislun sólar sem knýr áfram upp­gufun vatns í veð­ur­hvolfi jarð­ar, knýr áfram veð­ur, vinda og úrkomu. Þannig er það í raun sólin sem tryggir að vatns­orku­ver, hafi end­ur­nýj­an­lega orku.

Vind­orku­ver fá í raun orku sína óbeint frá sól­inni.

Vatns­orku­ver og vind­orku­ver, hafa þann kost að orkan er til staðar þó sólin skíni ekki, vatn­inu er safn­aði í miðl­un­ar­lón sem má nýta mörgum mán­uðum seinna mjög áreið­an­lega þegar þörf er á henni. Einmitt þessi miðl­un­ar­lón sem eru helsti styrkur vatns­orku­vera, eru einnig helsti veik­leiki þeirra, þegar árs­tíða­bundnar sveiflur í úrkomu valda því að lónin verða næstum tóm á vor­in.

Vind­orku­ver geta gefið fulla orku svo dögum skipt­ir, en gefa enga orku í litlum vindi. Þau hafa einnig þann kost að geta fram­leitt raf­orku þannig að hægt sé að spara vatnið í miðl­un­ar­lónum vatns­orku­vera. Á heims­vísu, eru fjár­fest­ingar í vind­orku jafn miklar og fjár­fest­ingar í orku­verum sem eru kolaknú­in, gasknúin og kjarn­orkuknúin til sam­ans.

Jarð­varma­orku­ver hafa svip­aðan áreið­an­leika og vatns­orku­ver, þau geta fram­leitt raf­orku eftir þörf­um, en það er ekki lengur óum­deilt meðal fræði­manna hvort jarð­varmi sé end­ur­nýj­an­leg­ur.

Sjáv­ar­falla­orku­ver eru ekki talin hag­kvæm þar sem munur flóðs og fjöru er hlut­falls­lega lít­ill við íslands­strend­ur. Sú orka sem þar er nýtt, er orkan í snún­ingi jarðar um möndul sinn, sem end­ur­nýj­ast ekki með geislun sól­ar.

Öldu­orku­ver eru á til­rauna­stigi en þau nýta í raun vind­orku sem hefur yfir­færst í öldu­orku. Eins og áður seg­ir, er vind­orkan óbein sól­ar­orka og end­ur­nýj­ast með geislun sól­ar.

Sól­ar­orku­ver

Sól­ar­orku­ver fá orku sína beint frá geislum sól­ar, en hafa þann ókost helstan að þau gefa ein­göngu orku þegar sólin skín. Kostir þeirra eru hins vegar að þau valda engri meng­un, hafa ekk­ert jarð­vegs­ra­sk, krefj­ast ekki stór­tækra vinnu­véla við upp­setn­ingu, og hverfa auð­veld­lega inn í umhverf­ið. Sól­ar­orku­ver hafa einnig svip­aðan eig­in­leika og vind­orku­verin að þau geta sparað vatnið í miðl­un­ar­lón­um. Á heims­vísu, eru fjár­fest­ingar í sól­ar­orku­verum jafn miklar og fjár­fest­ingar í vind­orku og vatns­fallsorku til sam­ans.

Annar helsti ókostur sól­ar­orku­vera er að orku­verð­ið, hið svo­kall­aða vegna með­al­kostn­að­ar­verð raf­orkunn­ar, hefur verið frekar hátt, þó það fari hratt lækk­andi.

Umræðan um orku­vinnslu

Orku­svall hefur það verið kallað að óska eftir meiri orku­vinnslu í sam­bandi við orku­skipt­in. Nátt­úran í kringum okkur fram­leiðir hins vegar um þús­und­falt meiri end­ur­nýj­an­lega orku.

Ein helstu rök nátt­úru­vernd­ar­sinna eru að varð­veita óspillta nátt­úru fyrir kom­andi kyn­slóð­ir, að við sem nú lif­um, höfum ekki sið­ferði­legan rétt til að ræna kom­andi kyn­slóðir þeirri óspilltu nátt­úru sem við göngum að sem sjálf­sögðum hlut.

Í átak­an­legu ávarpi um að draga úr ham­fara­hlýn­un, sagði Sir David Atten­borough. „Ný­lega á COP26 ráð­stefn­unni, komu saman 126 þjóðir um skuld­bind­ingu um að tak­marka hlýnun jarðar við 1,5 gráður Cels­í­us. Þó að 1,5 gráðu hlýnun hafi í för með sér veru­legar breyt­ing­ar, þá verðum við að halda okkur við og virða þessa skuld­bind­ingu, alveg sama hversu erfið sú áskorun er, ef við eigum að eiga ein­hvern mögu­leika á að bjarga því sem bjargað verður af frosnu plánet­unni okkar og forða mann­kyn­inu undan skelfi­legum afleið­ingum þeirrar glöt­un­ar. Við getum þetta! Það er ger­legt fyrir okkur að gera þetta! Við getum þetta! Við verðum að gera þetta! Þá verður fram­tíð fyrir plánet­una okk­ar!“

Ari Trausti Guð­munds­son tekur í sama streng og skrifar: Aðgerðir í lofts­lags­málum þola litla sem enga bið!

Því mætti segja að að við höfum ekki sið­ferði­legan rétt til að valda ham­fara­hlýnun og ræna þar með kom­andi kyn­slóðir fram­tíð sinni og tæki­færum sem við göngum að sem sjálf­sögðum hlut.

Því hefur sam­fé­lag okkar sið­ferði­lega skyldu til að draga úr ham­fara­hlýnun af manna­völd­um. Það verður ekki gert án orku­skipta.

Kvóta­kerfi

Mis­munun við aðgengi að auð­lindum birt­ist skýr­ast í fisk­veiði­kvóta­kerf­inu, þar sem sam­eign þjóð­ar­innar hefur safn­ast á æ færri hend­ur, að þjóð­inni for­spurðri. Hrunið hafði í för með sér van­traust sam­fé­lags­ins, gagn­vart spill­ingu og vina­hygli.

Í frétt Kjarn­ans þann 9. októ­ber sl. sagði Orri Páll Jóhanns­son, þing­flokks­for­maður Vinstri grænna um vind­orku­ver: „Vind­ur­inn er okk­ar.“

Þetta er hlið­stæður frasi við Fisk­ur­inn er okk­ar, sem er for­senda kvóta­kerf­is­ins. Kvóta­kerfi í mjólk­ur­fram­leiðslu og dilka­kjöts­fram­leiðslu er af öðrum meiði, en til­gang­ur­inn er sá sami og að tak­marka ofveiði, að tak­marka offram­boð á mjólk og dilka­kjöti, halda verð­inu stöð­ugu, og koma í veg fyrir ofnýt­ingu beit­ar­lands. Til­gang­ur­inn með kvóta­kerfi á vind­inn, yrði ann­ars vegar að sporna gegn offram­leiðslu á raf­magni og ofnýt­ingu á landi og hins vegar að koma í veg fyrir miklar sveiflur á raf­orku­verði. Ætla má að stefnt verði að kvóta­kerfi raf­orku­fram­leiðslu í fram­tíð­inni. Íslenskir stjórn­mála­menn munu þá vænt­an­lega sjá sér leik á borði að kaupa upp lítil raf­orku­fyr­ir­tæki og breyta lögum svo veð­setja megi orku­fram­leiðslu í fram­tíð­inni. Þau sem horfðu á þátta­röð­ina Ver­búð­ina, kann­ast kannski við þennan leik.

Á hlið­stæðan hátt mætti segja: „Sólin er okk­ar“. Málið vand­ast hins vegar þegar birta og ylur sólar mælist 10 MegaWött á hvern hekt­ara lands, en orku­ver yfir 10 MegaWött skulu fara í umhverf­is­mat og ramma­á­ætl­un. Ekki hefur verið hefð fyrir að skil­greina akra og engi sem orku­ver, heldur ekki þó að á margra hekt­ara akri sé ræktuð planta sem úr er unnið líf­dísel­olía sem þó sann­ar­lega er end­ur­nýj­an­legur orku­gjafi.

Fyrir lög­gjafann verður spurn­ingin ekki hvort heldur hvernig eigi að inn­heimta auð­linda­gjald af sam­eig­in­legum auð­lindum þjóð­ar­inn­ar. Í þessu til­felli, sól­skins­ins sem fellur á Ísland. Lík­leg­ast væri fram­kvæm­an­legt að taka þetta auð­linda­gjald inn í virð­is­auka­skatt­kerf­ið, þar sem hinir end­an­legu not­endur greiða auð­linda­gjald­ið.

Ein­stak­lingar og fyr­ir­tæki sem vilja nýta tæki­færi til að afla sér lífs­við­ur­vær­is, án þess að ganga á rétt ann­arra, eiga til þess bæði sjálfs­á­kvörð­un­ar­rétt og athafna­frelsi.

Höf­undur er raf­magns­verk­fræð­ingur og raf­virkja­meist­ari.