• No results found

The energy resources of the world

In document Sustainable Geothermal Power (Page 89-95)

General

The problems associated with fossil fuels are widely understood and have begun to drive a shift  in  urban  energy  and  environmental  policy  making  towards  sustainable  energy.  To  meet  the  rising  global  energy  demand,  several  energy  sources  have  been  exploited  over  the  years.  The  distribution of the energy sources over the total primary energy use of the world can be found in  Figure  51  including  the  projection  for  the  reference  scenario  for  2035.  In  Figure  52  the  distribution can be found of the different types of consumption per sector.     Figure 51: World primary energy demand over 1980‐2008 and the projected primary energy demand over   2008‐2035 according to the 3 scenarios as devised by the International Energy Agency (IEA) in World Energy   Outlook 2010. [1] 1 Mtoe (million tonnes of oil equivalent) = 4.1868*104 TJ      Figure 52: World energy consumption by fuel and sector in the Reference Scenario of the IEA [45]  From these figures follows that a major part of our energy demand (82% in 2007) is met with  fossil  fuels,  i.e.  oil,  coal  and  gas.  A  relatively  small  part  (12 %  in  2007)  of  our  total  energy  demand is met by renewables, i.e. hydro, biomass and others. The remaining 6% is covered by  nuclear energy. The figures for 2030 in the reference scenario are comparable with respectively  80, 14 and 6 %. [45] The use of fossil fuels causes two main problems: the amount of fossil fuels  that can be used is finite and the use of these fuels causes harmful emissions. Other problems  include  geographic  distribution  of  availability  and  associated  political  and  social  problems,  resulting in large fluctuations in prices [46]. 

 

The finiteness of fossil fuels

Fossil  fuels  are  the  product  of  typically  millions  of  years  of  formation  in  the  earth’s  crust.  At  present,  the  extraction  of  these  fuels  causes  the  amount  of  discovered  reserves  to  drop.  Although  at  the  same  time  new  reserves  are  being  discovered,  eventually  the  increase  in  demand will surpass the discovery of new reserves and existing reserves will become exhausted  [47].    In  Figure  53  the  ratios  between  reserves  and  consumption  are  depicted  for  oil,  gas  and  coal in the period 1980‐2006 and in 2009 specified per region.        Figure 53: Ratios between reserves and consumption for oil, coal and gas in the period 1980‐2006 [47]  (left) and the same ratios for the year 2009 specified per region [48] (right, OECD = Organisation  for Economic Co‐operation and Development).  This ratio describes the amount of years a certain fuel could technically still be used at a certain  moment  if  the  consumption  would  stay  constant  and  no  extra  reserves  would  be  discovered.  These  figures  cannot  be  used  as  predictions  at  what  moment  fossil  fuels  will  be  exhausted  however. As fossil fuels become less abundant, the price of these fuels will rise. The basic law of  supply and demand applies, but will be heavily influenced by geographic availability, politics and  local markets. With an increasing price for fossil fuels, the economic viability of other fuels will  also increase. This means that the economic limit of the use of fossil fuels presents itself before  the technical limit of the resources and other energy sources will become economically viable.  Studies have been conducted in the field of econometrics studying the fossil fuel depletion times  which  take  the  economic  aspects  into  account.  The  predicted  depletion  time  differs  between  studies. However, they all agree that the economic end of fossil fuels will occur. In table 16 the  predicted depletion times for fossil fuels are given for several studies. 

Table 16: Predicted fossil fuel reserves depletion time for different studies [years] 

Study  Oil  Coal  Gas 

World Energy Outlook 2006 [49]  39‐43  164  64 

World Energy Outlook 2009 [45]  N/A  130  (WEO 

2009) 

N/A 

Lior [50]  40  60   150 

Shafiee & Topal 2008 ‐ Klass model [47]  34  106  36 

Shafiee & Topal 2008 ‐ New model [47]  35  107  37 

As  mentioned  before,  the  result  of  the  uncertainty  about  fossil  fuel  availability  causes  the  market  price  of  these  commodities  to  fluctuate.  This  effect  has  already  been  visible  on  the  energy market before and will be more pronounced when the resources become less abundant  [46]. These temporary effects might also induce a market response to shift towards alternative 

 

Figure 54: The yearly historical trend of nominal fossil fuel prices from 1950 to 2008 [46]. 

 

In  Figure  54  the  yearly  historical  trend  of  nominal  fossil  fuel  prices  from  1950  and  2008  are  depicted. This figure illustrates the fluctuations in price and it shows an escalation from 2000 to  2008.  This  steep  incline  in  fossil  fuel  prices  has  had  a  major  part  in  the  economic  crisis  and  shows  the  influence  of  energy  on  global  systems  and  the  dependence  of  mankind  on  this  commodity [46]. 

The environmental impact of fossil fuels

The second problem associated with the use of fossil fuels is the harmful emissions: CO2, NOx, 

SOx, Volatile Organic Compounds (VOCs) and heavy metals. These emissions are formed during 

the combustion of fossil fuels and are in many cases directly emitted into the atmosphere.   The most well‐known emission is CO2, which 

is  a  greenhouse‐gas  as  well  as  most  of  the  VOCs.  The  characterisation  greenhouse‐gas  means that the excretion of this gas into the  atmosphere  contributes  to  the  greenhouse  effect  (see  frame).  The  Intergovernmental  Panel  on  Climate  Change  (IPCC)  stated  in  2007  in  their  fourth  assessment  that  the  change  in  global  temperature  since  mid‐20th  century  is  very  likely  (>50 %  certain)  caused 

by  anthropogenic  (caused  by  man) 

greenhouse  gases.  [42]  This  in  temperature  increase  is  related  to  many  adverse  effects  on the environment, i.e. rise of the sea level,  tropical  cyclones,  windstorms,  floods,  tornadoes  and  droughts.  These  natural 

events have a large influence on food and water supply, and ecology [51, 52]. Another way the  use  of  fossil  fuels  contributes  to  the  greenhouse  effect  is  through  particulate  matter  excreted  during  combustion,  including  dust,  soot,  smoke  and  other  suspended  matter.  This  particulate 

Figure 55: Atmospheric concentration of CO2 over the last 10,000  years in ppm (parts per million) [51]. 

 

matter  enters  the  atmosphere  and  absorbs  solar  energy,  causing  the  atmosphere  to  heat  up,  just  like  green‐house  gases.  Another  effect  of  particulate  matter  is  that  it  reduces  the  natural  reflecting capabilities (albedo) of the earth due to its deposition on snow and ice. Black carbon,  a collective term for various forms of carbon in particulate form, is estimated to have 60% of the  impact  that  CO2  has  on  the  greenhouse  effect  which  makes  it  the  second  largest  contributor 

after CO2 to this effect. In the global atmosphere it is estimated that 25‐35 % of the black carbon 

comes from China and India [52]. 

 

The second problem with fossil fuel emissions are the sulphuric and nitrous acids. These acids  are  airborne  in  the  flue  gas  and  fall  back  to  earth  with  rain.  While  in  the  air,  these  pollutants  appear in the air above cities as yellowish brown clouds and contribute to smog. The acid rain  enters surface water and the soil, potentially killing plants (deforestation), fish and wildlife [52].  Another  concern  of  acid  rain  is  the  damage  it  does  to  buildings,  statues  and  other  man‐made  structures.  The  acids  erode  the  building  materials,  especially  materials  like  marble  and  lime  stone which contain high amounts of calcium carbonate.  

The  emissions  caused  by  the  combustion  of  fossil  fuels  also  cause  various  health  problems  as  clean air is essential to life and good health. The emissions present in the atmosphere can cause  many kinds of cardiovascular and respiratory problems. The World Health Organization states:  “Air pollution is a major environmental risk to health and is estimated to cause approximately 2  million premature deaths worldwide per year” [53]. 

The last down‐side to the usage of fossil fuels is the risks related to the extraction of these fuels.  A  recent  example  of  this  is  the  oil‐spill  in  the  Gulf  of  Mexico  with  the  Deep  Water  Horizon  drilling platform. The platform exploded on 20 April 2010 and continued spilling oil into the sea  until 15 July 2010. This pollution has a disastrous effect on the ecology in the sea itself and on  the  shore.  Apart  from  ecological  damage,  the  fish  industry  has  been  put  on  halt,  causing  financial  damage.  Former  example  illustrates  the  damage  the  extraction  of  fossil  fuels  can  do  the environment and economy. Many other examples of fossil fuel related  accidents exist e.g.  leaking oil tankers, collapsing coal mines, explosions in refineries etc.        The greenhouse effect 

In  short:  greenhouse‐gases,  present  in  the  earth’s  atmosphere,  cause  energy  to  become trapped in this atmosphere.  

The cause of this effect is the difference in wavelength of the radiation from the sun and the radiation from the earth. A  large part of the  wide spectrum radiation energy from the sun passes  through the atmosphere and ‘hits’ the earth’s  surface.  Here  it  is  converted  into  thermal  energy  and  together  with  energy  from  the  earth  itself  causes  the  earth  to  emit  long‐wave  energy.  This  long‐wave  energy  is  partly  absorbed  by  the  gases  in  the  atmosphere  and  causes  the  temperature to rise. This temperature rise causes an increase in atmospheric water vapour which is a greenhouse‐gas. 

 

In document Sustainable Geothermal Power (Page 89-95)

Related documents