Exergi och andra resursmått

Resurser är de kända och åtkomliga delarna av naturresurserna dvs de ämnen i marken, vattnet och luften som kan utnyttjas. Då en resurs utnyttjas i samhället betecknas den ofta även som en råvara. Med resursmått menar jag de mått man traditionellt använder för att kvantifiera dessa flöden av resurser och råvaror.

Resurser indelas traditionellt i energiresurser och andra resurser. Energi- resursernas exergi ges av deras energi multiplicerat med exergifaktorn för den aktuella energiformen, se tab. 2.1 ovan. Energiresurser mäts vanligen i ener- gienheter dvs samma enhet som exergi, och exergifaktorn blir då dimensions- lös. Andra resurser mäts vanligen i rent kvantitativa enheter som vikt, volym eller antal. Inom skogsbruket anges sålunda mängden skog i kubikme- ter och inom jordbruket talar man om antal ton skördad gröda eller antal djur. Dessa mått är ofta valda av rent praktiska eller traditionella skäl. Hur detta påverkar exergifaktorn skall jag snart återkomma till.

Låt oss kalla en resurs som används i samhället för en vara. Statistik över varor baseras på varje varas kvantitet. Indelningen av varor sker enligt internationella normer i olika varugrupper, varuundergrupper eller varu- poster. Statistiken åskådliggörs sedan i tabeller eller diagram enligt dessa varunormer.

Eftersom det i statistiken saknas en gemensam fysisk faktor mellan olika varor kan dessa inte åskådliggöras i enhetlig form som i diagrammet över olika energivaror i fig. 3.6 och 3.7 ovan. Det enda gemensamma mått som idag används för att kvantifiera varor är monetära mått, dvs ekonomiskt värde. Nackdelen med denna måttsättning är att en varas ekonomiska värde bland annat bestäms av tillverkningskostnaden och tillgång och efterfrågan. Samtidigt påverkar subventioner, beskattning och diskontot — nedskriv- ningen av framtida värden — varors ekonomiska värde. Dessutom förekom- mer både spekulation och kriminalitet på den ekonomiska marknaden. (Etablissemangets tal om den “fria marknaden” är antingen hyckleri eller inkompetens — antagligen både och.) Detta medför att en varas ekonomiska värde kan variera utan att varan ändras i fysisk mening, vilket ibland naturligtvis kan vara önskvärt — frågan är då bara för vem?

Att välja begreppet exergi som ett mått på varors fysiska värde faller sig naturligt. Exergi är ju definitionsmässigt ett mått på en varas fysiska värde relativt omgivningen. Exergin för en vara bestäms genom att varans mängd multipliceras med dess exergifaktor, som bestäms dels av varans kvalitet och dess referensomgivning. Enheten för en sådan kvalitetsfaktor blir då t ex J per

kg eller J per m3_{. I app. C beräknas exergiinnehållet för den svenska omsätt-}

ningen av järnmalm 1980. I fig. 3.8 nedan återfinns resultatet av denna beräk- ning. Järnmalm Bränsle Elektricitet Järnmalm Stål 10 PJ/år

Figur 3.8 Den svenska järnmalmsomsättningen 1975.

Vi ser här att enheten på alla flöden är PJ per år, dvs samma enhet som för energi- och exergidiagrammen i fig. 3.6 och 3.7. Vi ser också att förlusterna är

stora. För att producera den aktuella mängden malm och stål, ca 35 PJ (21.2 respektive 3.5 Mton) åtgår ca 114 PJ bränsle, el och malm. Härigenom blir “verkningsgraden” ca 31%. Mer om detta i avsn. 3.8, som handlar om effek- tivitetsbegrepp. Figur 3.8 illustrerar således ett exempel på hur exergi i form av energi, bränslen som kol, kan omvandlas till exergi i form av material. Vi “växlar” således exergi från en form till en annan. I princip kan hela samhäl- lets metabolism — omsättning av energi och material — betraktas som en enda stor växlingsprocess mellan tillgängliga och önskade resurser.

En övergång till att även kvantifiera materialflöden i exergi består alltså bara i att beräkna exergifaktorerna för respektive material. Detta kan utgöra första delen av en utvidgad resursbudgetering och ett led i en integrering med den traditionella energibudgeteringen. En fördel med att övergå till att mäta resurser och råvaror i exergienheter är ju att de s k energiresurserna och energiråvarorna då anges i samma enhet som andra resurser och råvaror. En uppdelning mellan energiresurser och andra resurser och råvaror är ofta godtycklig. Oftast betraktas olja som en energiråvara men trä som ett material, en distinktion som inte är särskilt meningsfull, eftersom olja också kan användas för materialframställning och trä kan användas som bränsle. Det riktiga måste vara att betrakta dessa resurser tillsammantagna och begreppet exergi som resursmått är i detta sammanhang ett lämpligt resursmått. Detta illustreras ytterligare i diagrammet över den svenska exergiomsättningen i fig. 3.21 nedan.

Exergibegreppet anger endast en varas fysiska värde. De egenskaper som avgör detta är bl a varans koncentration, kemiska sammansättning och mängd. Exergiinnehållet säger alltså ingenting om en varas övriga fysiska eller biologiska egenskaper som elektrisk ledningsförmåga, näringsvärde, giftighet eller dylikt. Varor betraktas endast som bärare av exergi — exergi- bärare.

Antag således att vi betraktar en speciell egenskap som t ex elektrisk led- ningsförmåga hos olika material. Effektivitet i exergiomsättningen — exergi- verkningsgraden — då det aktuella materialet används för sitt ändamål kan då vara ett mått på materialets kvalitet. Ett material med dålig elektrisk ledningsförmåga ger större exergiförluster än vad ett material med god elek- trisk ledningsförmåga ger då de används som elektriska ledare. Material med god värmeisoleringsförmåga som används för att isolera hus blir på samma sätt exergieffektiva genom att de effektivt hindrar exergin i husvärmen att läcka ut. I avsn. 2.5 och tab. 2.3 såg vi bland annat hur effektiviteten vid in- formationsöverföring varierar mellan olika system i termer av exergi per överförd informationsenhet. Olika materials exergieffektivitet vid olika

användningsområden kan alltså därför också utgöra ett bra mått på deras fysiska värde.

Genom att välja exergi som resursmått renodlas också betydelsen av be- grepp som produktion och konsumtion. Ekonomerna talar gärna om olje- produktion eller produktion av metaller, men sanningen är egentligen att mineralen konsumeras. (Ett exempel på hyckleriet med ords betydelse.) Oljeproduktionen sker endast i naturen av naturen själv och är en del i den ekologiska evolutionen som bl a möjliggjort utvecklingen av liv på jorden. Genom att producera mineral som fossil, metaller och salter gömmer natu- ren undan dessa ämnen för biosfären, som härigenom avgiftas. Denna form av produktion är således lika central som fotosyntesen eller växternas pro- duktion av biomassa ur solljus, vatten, koldioxid och näringsämnen. Växterna är de egentliga producenterna på jorden, alla övriga organismer inklusive människan ägnar sig åt konsumtion. Det enda undantagen kan möjligen vara ett naturenligt jord- och skogsbruk. Betydelsen av begreppen produktion och konsumtion i naturen måste således också ekonomerna förstå och tillämpa. {Kåberger 1991}

Den ekonomiska beskrivningen av verkligheten bör alltså kompletteras med ett alternativt värdebegrepp baserat på fysik som exergi. Detta är särskilt viktigt vid förvaltningen av samhällets resursbas, tillgången på fysiska resurser och livskraftig miljö. Dessa värden kan man endast spekulera med på börsen om man samtidigt är beredd att acceptera resursutarmning och en miljökatastrof. Varje samhällsekonomisk kalkyl bör därför kompletteras med en exergikalkyl, som tydligt anger de fysiska konsekvenserna av ett beslut. Beslut som innebär ökat exergislöseri måste noga övervägas. Historien visar tydligt att varje förändring som ökar exergieffektiviteten på sikt blir lönsam. De företag som alltså satsar på exergieffektiv teknik kommer att konkurrera ut andra företag — förutsatt att vi har en fri marknad — förstås. Det kan därför ibland vara motiverat att ta en merkostnad om det innebär ökad exergieffektivitet — istället för att vänta ut ekonomin eller manipulera marknaden. Exergikalkyler är således ett nödvändigt komplement till ekonomiska kalkyler, i synnerhet om vi skall börja förstå vad som verkligen händer och våga hoppas på att vi kan undvika en miljökatastrof.