lördag 12 december 2020

Klimat och CO2 i atmosfär och hav

Några fakta om vårt livsviktiga kol (kemiska förkortningen C) som ingår i alla biomassa, grundenergilagring i biosfären (olika sockerarter  i form av kolkedjor), samt före detta socker i form av olja som inte frigjorts till biosfärens kretslopp utan blivit bundet i marklager.

I atmosfären finns det ungefär 200 gigaton kol (C) i form av koldioxid (CO2). 200 gigaton är alltså 200 miljarder ton. I världshaven uppskattas det finnas ungefär dryga 4000 gigtaton C som kolsyra eller bundet i bikarbonat och kalciumkarbonat.

Man uppskattar att biosfären (dvs. alla växter och djur) binder ungefär 550 gigaton kol (C), i form av olika kolföreningar (organisk kemi ;). Primärproduktionen (dvs. mängden C som globalt binds via fotosyntesen) uppskattas vara 100 gigtaton per år. Dvs fotosyntesen "använder slut" allt kol (CO2) i atmosfären på två år. Detta händer ju inte i praktiken utan CO2-halten i atmosfären har hållits relativ konstant. Alltså något annan process tillför C till atmosfären. Internationella energirådet (IEA) anger att vi mänskor via får energianvändning släpper ut 8 gigaton C per år i form av CO2. Så fortfarande kommer det 92 gigaton C via andra processer. Mest är detta biosfärens eget kretslopp, via nedbrytning via djur, bakterier och förruttnelse.

Så hur stor del av det av mänskor utsläppta 8 gigaton C per år hamnar in i biosfärkretsloppet, och hur stor del blir kvar i atmosfären? Om vi följer IAE:s historia av CO2-utsläpp och jämför med uppmätt ökning av CO2 i atmosfären, skulle det tyda på att 90 % upptas i biosfärens kretslopp och 10 % (0,8 gigaton C/år för tillfället) blir kvar i atmosfären.

Hur mycket finns då lagrat i olja och kol? Generellt är olja och gas ca 80% kol.  Estimaten (x) säger 900 gigaton C som råmaterial, 200 gigtaton C i olja och 140 gigaton C i naturgas.

Hur mycket energi binds via fotosyntes? Trä har värmevärden ca 4 kWh/kg. Ca hälften av träets massa är kol. Fotosyntesen binder 100 gigaton kol per år. Det betyder fotosyntes-baserad tillväxt motsvarande 200 gigaton träprodukter. Omsatt i värmevärde betyder detta 800 000 terawatttimmar (TWh). Det vi mänskor nu använder är dryga 160 000 TWh/år. Den energimängd som strålar mot jordens yta är däremot  2,23 miljarder TWh per år. Vi behöver alltså 1/14000 del av den solenergi som strålar till jorden. Fotosyntesen binder 1/2800 av den solenergi som kommer från solen.

http://large.stanford.edu/courses/2017/ph241/caruthers2/docs/bp-2016.pdf















Sjuka hus och luftväxling

Antalet personer som bott i ett hus där det primära uppvärmningssättet är eldning i kakelugn avtar. Själv har jag minnen av vedmängder som har radats in under skolbyggnader innan jag själv egentligen ens började skolan. Och som scout och fritidsboende har jag eldat med ved. 

Då man eldar med ved, dras stora mängder luft från rummet där kakelugnen eller kaminen där man eldar in i eldstaden. I eldstaden sker en förbränningsprocess (veden brinner), som resulterar i en het rökgasström bestående av koldioxid, kolmonoxid, kväveoxid, sotpartiklar, vattenånga, samt syre och kväve som annars också ingår i vanlig luft. Denna heta rökgasström ger ifrån sig en del av värmen på väg upp genom kakelugnen och skorstenen. Verkningsgraden (dvs. andel av förbränningsvärmen som går till uppvärmning av huset) för en på rätt sätt eldad gammal kakelugn är 40-60%, i en öppen eldstad 10% eller mindre. 

Den luftmängd som sugs in vid eldning kan lätt uppgå till hundratals kubikmeter i timmen. Idag rekommenderas att inneluften skall bytas varannan timme, vilket för ett egnahemshus idag betyder 100-200 kubikmeter i timmen. Denna luftmängd kom typiskt in via olika springor i huset - läckande dörrar  och fönster. Vi kallt väder kom den tunga kalla uteluften till kaminen via golvet, det ledde till kalla golv. Varma dagar eldade man i köksspisen och vädrade med öppna fönster för att få in frisk luft. Vid gamla tidens vedeldning uppfylldes alla dagens normer på luftvaxling i hus. Detta ledde till att huskonstruktionerna hölls torra och mådde bra.

Men att elda med ved är tungt, kräver insatser hela tiden, och resulterar i ojämn värmefördelning (både i själva huset och i tiden). Dessutom är verkningsgraden skral, och förorsakar alltför mycket utsläpp. Man började i tiden installera centralvärme. Värmen kom nu istället via varmvattenrör till radiatorer (värmebatterier) på väggarna, där värmen producerades i pannrum, typiskt  med oljeledning, med verkningsgrad på 80-90%.  Men luftväxlingen sjönk samtidigt radikalt, då man inte ännu helt förstått vikten av luftväxling inomhus. Att byta ut luften betydde ju värmeförluster, och speciellt 1970-talet energikris gjorde att man ville hermetiskt kapsla in hus, på sätt och vis sätta en plastpåse kring huset. De som någon gång har lämnat våta kläder i en plastpåse vet hur det går.

Åbo energi startade med fjärrvärme är 1976, med iden att istället för att ha pannrum i alla hus kunde producera värmen på ett energieffektivt sätt i stor skala. Detta är systemet som i regel idag används i alla stadens skolor. Men om luftväxlingen har tagits i beaktande är mycket beroende på åldern på skolan och hur det skötts genom tiderna. Nybyggen har i regel luftväxlingen i skick, eftersom det idag är krav på  bygglov. Men oberoende av husets ålder  krävs att luftväxlingen sköts (filter byts, rengöring av systemen).

Att längta tillbaka till forntidens "fritt andande hus",eller naturlig luftväxling är en utopi. Naturlig luftväxling är beroende av rör med temperatur och höjdskillnad (skorsten), och byggnader som dessutom läcker luft tillräckligt. I envåningshus fungerar det bra bara genom då det blåser ute ordna korsdrag. Det enda som  ger tillräcklig ventilation är att ha maskinella fläktar som säkerställer tillräckligt luftombyte. Ventilationssystem med värmeåtervinning tar dessutom tillvara en del av den värme som annars skulle ha gått till kråkorna. Genom att filtrera luften som man matar in i huset gör luften inomhus god också för astmatiker.

Så om vi i framtiden skall komma undan sjuka hus, se till att huset står torrt och sörj för god ventilation.  Det är egentligen inte så svårt, men det krävs att bägge dessa krav uppfylls under hela husets livstid. Och det tycks vara svårt. 

Sedan har vi problem med byggmaterial som ger ifrån sig partiklar eller gaser som är skadliga för mänskor (asbest, rappning, mattlim, ytmaterial), och där problemen blir större vid dålig ventilation. Men det är en annan historia.




Hur balansera kommunens ekonomi ?

 Covid-19 har satt många redan ansträngda kommuners ekonomi på eldprov. För Åbo visade prognosen ett underskott på 70 miljoner euro för är 2020, vilket är dryga 6% av totalkostnaderna i staden.  Sedan kom statens extra stöd för Corona, och resultatet för Åbo och många andra kommuner i Finland ser för tillfället bättre ut, men på bekostnad av kraftigt ökade statsskulder. Det är ju något som inte är särdeles hållbart, man borde balansera ekonomin. 

Balans i en kommuns ekonomi kan förenklat beskrivas såhär: (privat aktivitet i staden) x (skatteprocent) = (stadens utgifter). Så vi har 3 saker vi kan ändra på: skatteprocent, stadens utgifter och privat aktivitet i staden. Det som beslutsfattare i en stad kan påverka någorlunda snabbt är skatteprocent och stadens utgifter. En trend som vi sett på senaste tiden är att man turvis höjer på stadens utgifter och skatteprocenten. Alla vill alltid ha mera pengar i budgetförhandlingar. Covid-19 har påverkat två delar av ekvationen: privat aktivitet har minskat (lockdown), stadens utgifter har ökat (sjukvård, kostnader kring Covid-19).

Det andra sättet att balansera ekonomin är att se till att den privata aktiviteten i staden ökar. Det gäller större industriföretag, det gäller handel och serviceföretag. Ökar denna aktivitet, blir stadens ekonomi automatiskt mer balanserad. Men den privata aktiviteten ökar inte av sig själv. Som stad måste man se till att det både finns förutsättningar för privat verksamhet och individer som kan delta i denna. Åbo måste vara en attraktiv stad för både individer och företagsamhet. Det skall vara lätt att bygga, bo, och vara verksam i Åbo. Skolorna skall vara bra, och de unga skall ha goda förutsättningar för god fritidsverksamhet.  

Att få staden attraktiv betyder att man jobbar med stadsplanering,trafikarrangemang, näringslivsförutsättningar och utbildningssystem både skillt och som en helhet.

För mig är barn och unga speciellt viktiga. Jag vill att de skall känna sig välkomna i staden. Det skall finnas möjligheter till vettig fritidsaktivitet, och skolor skolor skall utveckla sig så att man strävar till att minska ojämlikheter. Vi måste ta vara på alla ungas förmågor, inte bara de som är extra bra på att läsa och skriva. 


tisdag 27 oktober 2020

Framtidens fabriker

Vi har under året läst nyheter om industrianläggningar i Finland som läggs ner. Först ut i raden var UPM Kymmenes pappersfabrik Kaipola Jämsä, Neste följde tätt på, där raffinaderiet i Nådendal meddelades läggas ner, med orsak alltför stora uppgraderingskostnader för att uppnå dagens hållbarhetskrav. Senast nu Stora Ensos pappersfabrik Veitsiluoto i Kemi. Och man befarar att det blir fler. Flere frågar sig varför just nu, eller varför lägga ner lönsamma fabriker? UPM Kymmenes VD har uppgav att orsakerna till nedläggningen är höga lönekostnader, kostsam logistik och dyr energi.

Under mina egna fortsatta studier i optimering i slutet på 1900-talet gjorde jag i samband med en kurs en optimering av var i Europa pappersbruk skulle investera utgående prediktioner för  råmaterialpris, transportkostnader, lönekostnader och energikostnader. Redan då visade optimeringen  att man skall bygga pappersfabriker nära konsumenten, dvs. i Mellaneuropa. Så det att pappersfabriker försvunnit och försvinner från Finland är inte någon större överraskning. Varför det är just nu är att efterfrågan gått ordentligt nedåt i samband med att mänskor sitter hemma p.g.a. Covid-19. Och då blir det aktuellt att stänga den pappersfabrik som är eller ser ut att på sikt bli minst lönsam. 

I Finland är det ingen idé att bygga fabriker där man har ett lågt förädlingsvärde, dvs. där skillnaden mellan råvarupris och produktpris är liten i förhållande till logistikkostnaderna, där dessutom produkterna är i regel bulk-produkter.  Tacka Internethandeln för att vi har cellulosaindustri som går bra, det är trots allt billigare att mala träden i Finland, än att skicka träden till Mellaneuropa för att malas eller kokas till pappersmassa för kartong för näthandelsförpackningar.

Men det finns flera exempel på områden där förädlingsvärdet är stort i förhållande till logistiken. Företag som tillverkar apparatur för hälsovården (GE Healthcare, Perkin Elmer, Bayer) har orderböckerna fulla, företag med långt automatiserad komplex tillverkningsprocess (Valmet Automotive, Wärtsilä, Kone, Sandvik) går bra. De företag som satsat på  automatisering av sin tillverkningsprocess har lyckats ta tillbaka tillverkning till Finland, och samtidigt skapa nya arbetstillfällen. Automation leder i regel till flera arbetstillfällen, inte färre.

Jag har de senaste åren haft förmånen att arbete i ett forskningsprojekt Reboot Factory IoT, där man ser på hur man med hjälp av sakernas internet (IoT) och IT-lösningar kan förbättra lönsamhet för tillverkande industrin. Vad man där har lärt sig är den enorma tillgång av skickliga och fördomsfria mänskor det finns ute i industrin, och hur skickliga vi i Finland är. Där kombineras ivrigt IT-lösningar med traditionell verkstadsindustri, så att vi produktionen blir flexibel, förutsägbar och konkurrenskraftig. Men det industrin efterfrågar för tillfället en klar politisk linje, förutsägbarhet och långsiktighet, i de förutsättningar som finns i Finland för att driva industriell verksamhet. Detta innefattar åtminstone energipris och -beskattning, lagstiftning, arbetsmarknadsreglering, hållbarhetsmålsättningar och byggande av nationell kompetens.

Att bygga dessa nya fabriker är möjligt i Finland. Vi har tillgång till högt utbildade mänskor, vi är vanligen stolta av att kunna göra ett bra arbete. Vi skall utveckla samarbetet mellan forskning, utbildning och industri så att kloka unga mänskor får visa sina förmågor. Vi skall inte sörja över de industrier som någon gång varit, utan glädjas över de industrier och arbetstillfällen som framtiden för med sig.

Jerker Björkqvist, TkD, Åbo


Publicerad i HBL 25.4.2021


ÅA stryrelseval 2020

Hej,

Jag heter Jerker Björkqvist, och ställer upp i styrelsevalet för Åbo Akademi. Jag jobbar som akademilektor vid informationsteknologi vid ÅA, och har en historia från processteknik vid ÅA samt en tid som anställd i mjukvaruindustrin. Det jag tycker om att jobba med är både projekt med våra industripartners, och undervisning där studerande får testa sina vingar via projektarbete och engagerande övningar.

Jag vill att Åbo Akademi utvecklas mot en sin tydliga roll i samhället. Vi skall som Svenskfinlands absolut främsta kunskapsföretag bjuda den service till ett universitet skall erbjuda; relevant undervisning och forskning som har betydelse för vår omvärld. Som teknikmänniska tror jag på att tekniken är det som gör vår värld tryggare, säkrare och miljömässigt hållbar. Teknik och naturvetenskap är och skall förbli en av grundstenarna i ÅA. Men ÅA med sina många vetenskapsgrenar skyldighet på många plan, och uppgiften att via vår verksamhet bidra till att våra studerande blir samhällsaktiva och självständigt tänkande individer är minst lika viktig.

Det ultimata ÅA är där omvärlden gång på gång vill ha oss engagerade, därför att vi ger tydligt mervärde. Alla finländare skall vara stolta över ÅA. Vår strategi säger hur vi rör oss ditåt, och styrelsen är den som jobbar fram strategin. Därför ställer jag upp.


Jerker Björkqvist


***********

Hi,

My name is Jerker Björkqvist, and I am a candidate for the board of Åbo Akademi (https://www.abo.fi/en/about-abo-akademi-university/organisation-and-strategy/abo-akademi-university-board/). The elections are electronically on November 3, on address www.abo.fi/val. Currently, I work as Academic Lecturer at information technologies, and I have a history from process engineering and some years in the software industry.  I'm the only candidate in this category from our faculty, Natural Sciences and Technology.

As a person that believe that technology is a core that makes sustainable life possible, I want to make sure that natural sciences and technology is and will remain as one of the cores of what we as a university is providing.  I want to make sure that ÅA provides the means and environment for both research and education, so that we now and in the future is attractive partners both for students, companies and the organization around us.

So, take you time and vote next week Tuesday, November 3.

best wishes,
Jerker Björkqvist









måndag 24 februari 2020

Sannfinländare, populism och vågsurf

Vi läser i tidningarna att sannfinländarnas ungdomsorganisations vice ordförande Toni Jalonen förklarar sig vara fascist i samband med en konferens i Estland den 23.2.2020. Efter detta förklarar sannfinländarnas partisekreterare Simo Grönroos att fascism inte hör hemma i sannfinländarna och sannfinländaras ordförande Jussi Halla-Aho att Jalonen bör förklara sig.

Det är intressant att den som fick sitt politiska genombrott  via skriverier som ledde till domstolsstraff för hets mot folkgrupp (Halla-Aho) nu utreder om man skall utesluta ur partiet sådana som förespråkar hets mot folkgrupp.

Men Hallo-Aho är knappast dum. Han har lärt sig av USA:s president Donald Trump. Om man vill vinna ett val skall man vädja till majoriteten. Detta kan också kallas populism. Det svåra är att veta vad majoriteten har för åsikt. Men där fungerar sociala media utmärkt - man kan både styra majoriteten och få fram majoritetens åsikter. Så idag är det i princip helt möjligt att vinna ett val genom att vara aktiv på social media och ha tillgång till rätt analysverktyg (läs Cambridge Analytica).

Det som bara är problemet är tomheten i denna politiska modell. Det finns ingen egen linje. Man bara surfar på en vågtopp, och hoppas farten hålls uppe. Men som alla vågor dör ut förr eller senare. Och då står man där strandsatt.

Vill man skapa någon stabilt, måste man ha ett eget skepp som stabilt kan styra genom vågor, stormar och stiltje. Vilket parti lyckas eller vågar med det?