Menneskehedens energihistorie

Inge Røpke

I dette afsnit skal vi se på, hvordan mennesket gradvist har lært sig at udnytte flere og flere energikilder, hvilket har været en vigtig kilde til etableringen af de højtudviklede samfund, vi har i dag. Men før vi går i gang med at beskrive denne energihistorie, skal vi først have nogle grundlæggende forståelser på plads og introducere et par nyttige begreber.

Flere betingelser skal være opfyldt, for at mennesker kan overleve. For eksempel er det nødvendigt med et passende iltindhold i atmosfæren, tilgængelighed af ferskvand og ikke mindst adgang til energi, som optages i form af føde. Energiindholdet i føden kommer fra planternes fotosyntese, som består i omdannelsen af solens strålingsenergi til kemisk energi i planternes biomasse. Mennesket kan indtage denne energi direkte ved at spise planter eller indirekte ved at spise planteædende eller kødædende dyr, som alle i første eller andet led får deres energi fra planternes fotosyntese. Dette kaldes fødekæden. Når en organisme dør, bliver den omsat af bakterier og andre organismer, så dens biologiske bestanddele igen kan indgå i fødekæden. Dette kredsløb går ikke nødvendigvis op, så al biomasse bliver genbrugt. For eksempel er de fossile energireserver opstået ved, at biomasse fra planter og dyr har ligget under jorden i mange millioner af år. Da mennesket fandt ud af at hente denne biomasse op fra undergrunden, kan man sige, at mennesket fik adgang til et meget stort lager af opsparet solenergi (kemisk energi opstået ved fotosyntese) i en yderst anvendelig form.

På grund af energiens centrale betydning er det vigtigt at undersøge, hvordan mennesker gennem tiden har brugt energi. Til dette formål er begreberne endosomatisk og eksosomatisk energiforbrug, som biologen Alfred Lotka introducerede i begyndelsen af det 20. århundrede, nyttige. Endosomatisk energiforbrug består i den energi, som en art optager gennem føden og omsætter til vækst, bevægelse og varme. Alle arter har et endosomatisk energiforbrug, hvorimod det indtil videre kun er mennesket, som er i stand til at udnytte energi eksosomatisk. Eksosomatisk energiforbrug betyder anvendelse af energi til processer uden for kroppen. Første gang mennesket blev i stand til at forbruge energi eksosomatisk, var, da det blev i stand til at kontrollere ild, men nu har mennesket et meget stort eksosomatisk energiforbrug til alverdens aktiviteter og formål som for eksempel transport, husopvarmning og gadebelysning.

Et andet nyttigt begreb for den historie, som følger, er Human Energy Equivalent (HEE), som benyttes til at betegne den mængde endosomatiske energi, som skal til for at holde et menneske i live. Denne mængde varierer fra individ til individ og mellem forskellige klimatiske regioner, men de to økologiske økonomer Common og Stagl anslår, at 10 megajoule om dagen er et godt bud på den gennemsnitlige HEE.

Jæger-samlersamfund
Gennem jordens historie har der været dramatiske ændringer i sammensætningen af atmosfæren, klimaet osv., der har udviklet sig i et samspil med de livsformer, der er opstået undervejs. Menneskearten menes at være opstået og have udviklet sig til sin moderne form gennem den geologiske periode, som kaldes Pleistocæn. Den menneskelige historie menes at gå 200.000-250.000 år tilbage, og det biologisk set moderne menneske opstod for omkring 100.000 år siden. I det meste af den periode har mennesker levet som jæger-samlere. De har været nomader og flyttet sig efter byttedyrene. Da mennesker begyndte at udnytte ild (: at have et eksosomatisk energiforbrug), blev det muligt at udvide fødegrundlaget og brede sig til køligere områder. Energimæssigt baserede jæger-samlerne sig udelukkende på fotosyntesen, der giver biomasse til fødevarer og træ til opvarmning, og det anslås, at energiforbruget har været omkring 2 HEE, det vil sige dobbelt så stort som det endosomatiske energiforbrug. Allerede som jæger-samlere påvirkede mennesker i nogle områder den omgivende natur betydeligt. Det menes, at udbredelsen af mennesker både indebar et pres på forskellige plantearter og bidrog til udryddelsen af en del større dyrearter, der blev byttedyr for mennesker.

Graden af specialisering har været forholdsvis begrænset i jæger-samlersamfund, og det samfundsmæssige overskud menes især at have været anvendt til sociale aktiviteter. Det er begrænset, hvor mange genstande man kan bringe med sig i en nomadetilværelse. I frugtbare områder har tidsforbruget til at skaffe føden været forholdsvis begrænset, sundhedstilstanden har været relativt god, men livet var risikofyldt.

Landbrugssamfund

For omkring 12.000 år siden, efter afslutningen af den sidste istid, indtraf en betydelig opvarmning og en stabilisering af klimaet. I den geologiske periode, som fulgte, som kaldes Holocæn, blev betingelserne for mennesker særligt favorable. Temperaturudsvingene blev meget mindre, end de havde været i Pleistocæn, hvilket muliggjorde længerevarende bosættelser og landbrug.

temperatursvingninger
Globale temperatursvingninger i de seneste 100.000 år. I de sidste 12.000 år har temperaturen været bemærkelsesværdigt stabil, hvilket har været en stor fordel for den menneskelige civilisations udvikling. Kilde: Stockholm Resilience Centre. http://www.stockholmresilience.org/download/18.5004bd9712b572e3de680006830/seed-carl-folke-on-resilience.pdf

Landbrugssamfundene blev i modsætning til jæger-samlerkulturerne præget af specialisering og hierarki, og organiseringen af landbrugsdriften gjorde det muligt at tilegne sig en betydeligt større mængde biomasse på et givet areal. Landbrugssamfundene mobiliserede mere energi ved at omsætte biomasse til trækkraft fra dyr og ved at bruge vand- og vindkraft. Landbrugssamfundenes energiforbrug anslås til 3-4 HEE pr. person.

Man kunne tro, at det øgede energioverskud ville forbedre levevilkårene, men for de fleste har det snarere været omvendt. Specialiseringen indebar hårdt arbejde og et kort liv for mange, mens det samfundsmæssige overskud blev brugt til storslåede bygningsværker, kultur for de få og til krige. I overgangen mellem jæger-samlerkulturer og landbrugssamfundene var de sidste klart de stærkeste, men jæger-samlerkulturerne overlevede nogle steder i isolerede lommer, enkelte helt frem til vores tid.

Landbrugsdriften indebar afgørende forandringer af økosystemerne, efterhånden som større områder blev ryddet for anden vegetation end den tilsigtede. I nogle tilfælde skete det, at landbrugssamfundene gradvist undergravede deres eget livsgrundlag, fordi dyrkningsmetoderne og brugen af træ som råmateriale og brændsel førte til afskovning, tilsaltning eller jorderosion, og fordi samfundene ikke i tide fandt veje til at løse disse problemer.

Industrisamfund (fra omkring 1800)

Overgangen til industrisamfundet var blandt andet en følge af stigende ressourceproblemer i landbrugssamfundet. I England havde brugen af træ ført til afskovning og mangel på træ som energikilde. Man havde i længere tid kendt til muligheden for at bruge kul, men det var først med manglen på træ, at efterspørgslen efter kul øgedes. Det satte skub i en teknologisk udvikling, fordi udgravningen af kul i dybere miner krævede pumper til at holde vandet ude, og driften af pumperne stimulerede udviklingen af dampmaskinen, der krævede jern, hvis produktion krævede mere kul. Spiralen af teknologisk udvikling førte efterhånden til, at kul tog over som primær energikilde i samspil med centrale teknologier knyttet til fremstilling af jern og brugen af dampmaskinen. Med fund af olie og gas blev industrialiseringen senere knyttet til forbrændingsmotoren og med elektrificeringen til elmotoren. Brugen af fossile brændstoffer kombineret med mekanisering og senere automatisering betød en væsentlig forøgelse af arbejdsproduktiviteten. Ifølge Common og Stagl var det gennemsnitlige eksosomatiske energiforbrug på globalt plan i år 1900 omtrent 14 HEE pr. person, hvilket kan udtrykkes, som om hvert menneske havde 14 ’energislaver’ til sin rådighed. Siden da er dette tal steget yderligere, og det anslås, at hvert menneske på kloden omkring år 2000 i gennemsnit havde 19 ’energislaver’ til sin rådighed. Dette gennemsnit er dog meget ulige fordelt, således at en amerikaner ifølge Common og Stagl råder over ca. 93 ’energislaver’, mens en person i Bangladesh har omkring 4 ’energislaver’ til sin rådighed.

I første omgang var det især fremstillingen af håndværksmæssige produkter, der blev mekaniseret, men senere blev også landbrugsproduktionen industrialiseret. Menneskelig arbejdskraft og heste blev erstattet med maskiner, ligesom de fossile brændsler dannede grundlag for fremstilling af kunstgødning og pesticider (bekæmpelse af ukrudt og skadedyr). I kombination med stigende kødproduktion har mekaniseringen ført til, at landbruget nu ofte er blevet nettoforbruger af energi, det vil sige, at mængden af energi i de fremstillede fødevarer er mindre end den mængde energi, der er blevet brugt til at fremstille dem. Det adskiller sig fra det før-industrielle landbrug, hvor udbyttet målt i energi var meget større end brugen af energi fra arbejdskraft og trækdyr. Dette overskud skyldes fotosyntesen, der er baseret på en stor gave af solenergi. Selvom moderne landbrug selvfølgelig også får den gave, er der alligevel ikke noget energioverskud. Fordelen består først og fremmest i den stærkt forøgede arbejdsproduktivitet, der opnås ved at erstatte arbejdskraft med maskiner og fossil energi, men også arealproduktiviteten kan ofte øges. Man kan på en måde sige, at vi i dag spiser fossile brændsler.

energigrundlaget2
Energi og befolkning over tid. Illustration: Sonja Winckelmann Thomsen.