Energikällor

FÖRNYBARA ENERGIKÄLLOR

Solen som energikälla

Energi krävs i princip till allting nuförtiden, ljus, hushållsapparater, uppvärmning m m. Praktiskt taget all vår energi kommer ifrån solen. Direkt solenergi får vi av solstrålningen, den kan användas till exempel el- eller värmeproduktion.

Solceller

Solceller omvandlar solljuset till elektricitet . Den idag vanligaste formen av solceller består av kisel. Solceller är idag en småskalig teknik, det används oftast utanför det ordinarie elkraftsystemet i kombination med underhållsladdning av batterier. För mindre elbehov som t. ex. belysning, drift av fyrar, mätinstrument och uppvärmning av fritidshus. Det kan i många fall bli billigare att ha en solcellsanläggning jämfört med priset av att dra fram det ordinarie elnätet till en avlägsen plats. Solcellerna är idag en försumbar andel av Sveriges energitillverkning.

De stora nackdelarna med dagens solceller är att de är både dyra och utrymmeskrävande, verkningsgraden på solcellerna är dessutom låg, den ligger idag endast på cirka 15%.

Intensiv forskning pågår för att försöka sänka kostnaderna på solceller. Men även om tillverkningskostnaden kan minskas med bättre metoder och större volymtillverkning är material kostnaden en alltför stor del av den totala kostnaden.

Solfångare

Solstrålningen kan i en solfångare direkt omvandlas till värme som i sin tur kan användas för t. ex. uppvärmning av bostäder, lokaler eller till uppvärmning av kranvattnet. I solfångaren cirkulerar vatten genom tunna rörledningar som avleder värmen från solfångaren. Värmen överförs direkt eller via en värmeväxlare till ett värmesystem. En svårighet är dock att spara värmeöverksottet på den varma delen av året till vintern, då det stora energi behovet finns. En metod att lagra värme är att lagra sommarens uppvärmda vatten i bergrum eller i gruvor, man kan då under vintern få billig värme till fjärrvärmenätet.

Solvärme medför normalt inte några miljöfarliga utsläpp. Dagens solfångare består av material som aluminium, koppar, glas, gummi och isolering. Det mesta av detta kan återvinnas vid en skrotning. En stor nackdel är dock att större solvärmesystem kräver stora utrymmen och påverkar då den fysiska miljön.

Kostnaden för solvärme idag är dock alldeles för hög för att kunna konkurrera med vissa dagens energikällor, som exempel mindre grupp centraler som eldas med olja. Men forskning pågår för att kunna sänka kostnaden på tillverkning och användandet av solfångare. Man hoppas kunna sänka kostnaderna med 30-40% och då kunna konkurrera ut befintliga oljeledningar.

Förnyelsbara energislag har gemensamt att de omsätts snabbt i naturen t. ex. trädbränsle, vindkraft och vattenkraft.

Vindkraft

Vindens energiinnehåll kan omvandlas till elkraft i vindkraftverk. Både i Sverige och på andra håll i världen håller vindkraftverk på att byggas ut. Den internationella utvecklingen går mot allt större vindkraftverk med större effekt. Med dagens vindkraftverk på storlekar upp till 500kW kan man producera billigare elektricitet. I våra grannländer kan vindkrafts producerad elenergi konkurrera bättre med el som är producerad på andra produktionssätt. Detta har lett till en mer omfattad utbyggnad av vindkraftverk utomlands än i Sverige. Kostnaderna för vindkrafts producerad elenergi har sjunkit i takt med att tekningutvecklingen fortskridit och allt större marknader har öppnats, vilket har möjliggjort serie produktion av aggregaten. Men fortfarande krävs det statligt stöd för att vindkraften skall vara ekonomiskt lönsam i Sverige.

Det är viktigt att man placerar ett vindkraftverk där det blåser mycket, för att man skall kunna få ut maximal effekt av det. De bästa lägen i Sverige är Västkusten, i Skåne, Ölan och Gotland. Ett vindkraftverk är i regel i drift när det blåser mellan 6 och 26m/s, om vindhastigheten är högre släpper bladen förbi en del av luften då också effekten sjunker. På grund av att vindhastigheten varierar så måste man samköra vindkraftproduktionen med det övriga kraftsystemet för att jämna ut variationerna. I Sveriges kraftsystem ingår det en stor del vattenkraft som kan regleras tillräckligt snabbt för att ta hand om relativt mycket vindkrafts producerad elektricitet.

Vindkraftverken producera elektricitet under cirka 6000 av årets 8760 timmar. Vinterhalvåret är vintrigare än sommarhalvåret, vilket är gynnsamt då efterfrågan på elektricitet är större på vintern än på sommaren. Ett modernt vindkraftverk kan idag utvinna ungefär 50% av vindens energinnehåll. Elproduktionen från vindkraftverk sker utan några luftföroreningar och aggregaten kan återvinnas vid skrotning.

Förmodligen är ett av vindkraftverkens mer negativa inverkan på miljön den att de kräver tillgång till öppna områden, de syns då på långt avstånd och kan då förstöra landskapsbilden. De kan också ge upphov till buller, skuggor, reflexer i vissa fall kan även TV-störning inträffa.

Vattenkraft

I vattenkraften utnyttjar man lägesenergin mellan två olika vattennivåer. När vattnet från den högre nivån faller ner mot den lägre nivån så passerar vattnet en turbin och få då turbinaxeln att snurra. Turbinen driver en generator som omvandlar vattnets energi till elenergi. Elektriciteten förs sedan via en transformator ut på ledningar över hela landet.

För att kunna lagra vatten och höja dess fallhöjd dämmer man upp älven där det är lämpligt. Överskottsvattnet från den vattenrika delen av året förvarar man i stora vattenmagasin. Vattenmagasinen tappas sedan på vattnet successivt under året, speciellt under vintern då efterfrågan på el är störst medans tillgången på vattnet vintertid oftast är låg. Det är även stor skillnad på vattentillgången år från år, det är exempelvis stor skillnad på vattentillrinningen mellan våtår och torrår. Vattenkraften är miljövänlig men medför förändringar i de naturliga vatten förhållandena, bl.a. kan fiske och renskötsel påverkas av dammbyggena.

Biobränslen

Med ordet biobränsle menar man bränslen som har hämtats från växtriket, dessa bränslen är oftast inhemsk producerade och består av produkter som trädbränslen, avfall, och avlutar Dessa produkter används inom fyra huvudområden:

• Skogindustrin
• Fjärrvämreverken
• Småhusektorn
• Elproduktionen

Skogsindustrin

Skogen är idag Sveriges största förnyelsebara resurs, skogen är också den största delen av alla biobränslen som används idag. Idag utvinns redan mycket energi från skogen. Nästan hälften av denna energi kommer från avlutar som är en restprodukt som man får vid massatillverkning. En del andra biprodukter bl. a. sågverksbiprodukter som spån och bark använder man som energi.

De miljökonsekvenser som uttag av skogsbränslen skulle innebära skulle vara att näringsämnen tas bort från skogens ekosystem. Detta kan man lösa genom att komepnsationsgöddsla eller genom att sprida ut askan från förbränningen av biobränslena i skogen. En kompensations gödsling eller återföring av askan skulle innebära att skogens kretslopp slöts och en skogsförsurning motverkades.

Fjärrvärme

Oljan dominerade som insatsbränsle i fjärrvärmeproduktionen under 1970-talet. Sedan har oljans andel från 1970 tills idag minskat successivt och nu utgör oljan cirka 15% av produktionen. Trädbränsles användning inom fjärrvärmeproduktionen har övertagit stora delar av oljans plats och under de senaste åren har trädbränsel användningen ökat. Den största delen av detta trädbränsle är avverkningsrester och biprodukter från skogsindustrin.

Även avfall från hushållen och industrin används som frjärrvärmeproduktion. De svenska hushåll producerar tillsammans ungefär 3,2 miljoner ton avfall, av detta återvinns ungefär 0,5 miljoner ton. Ungefär 55% av hushållsavfallen förbränner man i värmekraftverk, detta innebär en energi mängd på ungefär 4,2 TWh Men en ökad källsotering kommer att medföra förändringar på mängde av det avfall som går till förbränning, mängden hushållsavfall som återvinns vid en förbränning kommer troligtvis att minskas i takt med en utökad källsotering.

I industrisektorn produceras det ca 4,5 miljoner ton avfall per år. Ungefär 50% av avfallet från industrin är brännbart. Industrinsavfallen har en bränslepotensial på ungefär 9 TWh/år. I början av 1980-talet ifrågasattes avfallsförbränningen ur miljösynpunkt. Det var utsläppen av dioxiner som var oroande, men idag har avfallsförbrännigen mycket höga miljökrav på sig och problemen med dioxin utsläpp är lösta på ett tillfredsställande sätt.

Ett sätt för att spara energi skulle vara att man köpte så kallade lågenergi lampor, en sådan lampa på 11 W har samma ljusstryrka som en glödlampa på 60 W men har endast en energi åtgång på 18% jämfört med vanliga glödlampor. Man skall docka vara medveten om att lågenergi lampor inte avger lika mycket spillvärme i form av värme som vanliga glödlamor, detta betyder att på vinter så kommer elementen att dra mer energi än tidigare. Detta sparar man dock in på sommaren då elementen är avstängda samtidigt som lågenergi lamporna nästan inte alls avger någon spillvärme.

Värmepumpar

Värmepumpstekniken möjliggör åtkomsten av förnybar energi som förekommer som lågtemperaturvärme i luft, mark, berggrund och sjöar. Värmepumpen kan också ta till vara energin som finns i ventilationsluft och avloppsvatten. Industrin har funnit många tillämpningar med värmepumpen där värmepumpen återvinner spillvärme som sedan används i andra delar av industriprocessen.

Köldmedierna som sitter i dagens värmepumpar är kemiska ämnen som oftast kallas för freoner. Nackdelen med freoner är att de har en stark nedbrytande effekt på ozonlagret samtidigt som de bidrar till växthuseffekten. Därför har man en internationell överenskommelse om att man skall sluta använda freon. I Sverige har användningen av vissa freontyper, bl. a. sådana som sitter i vissa värmpumpsystem, redan förbjudits.

Sammanfattning

Förhoppningsvis kommer man i framtiden att hitta andra vägar att tillgodogöra sig energi istället för med kärnkraftverk. Som det ser ut idag så verkar vi inte ha så speciellt många alternativ till kärnkraften.

En alltför stor utbyggnad av vattenkraften skulle ha en kraftig negativ effekt på fisket, renskötseln och skulle då störa den ekologiska balansen. Vindkraftverken beskrivs idag som störande för allmänheten samtidigt som de producerar lite energi. Vindkraftverken är ju beroende av vinden som växlar mycket kraftigt ibland och vindkraften måste därför samköras med något annat kraftsystem, vilket gör att vindkraften idag inte är någon hel hets lösning utan endast ett komplement till något annat kraftsystem.

En attraktiv lösning är den att vi skulle ta till vara all den energi som kommer från solen. Detta låter bra men idag har vi inte tekniken att tillgodogöra oss all den energi som kommer från solen. Både solceller och solfångare är idag mycket dyra att producera samtidigt som de har en låg verkningsgrad. Ett annat faktum är att solen lyser mest på sommaren och frågan är då hur vi på ett bra sätt skall kunna spara värmen från sommaren tills på vintern då den verkligen behövs. Både på solfångare och solceller kvartsår det mycket forskning om det skall fungera såväl praktiskt som ekonomiskt.

Lösningen på dagens energiproblem ligger inom biobränslena. Det är här vi har de stora energi resurserna och många av dessa utnyttjas inte idag. När vi i framtiden kommer att avveckla kärnkraften så är det biobränslena som kommer att vara den stora ersättaren för dagens kärnkraftverk. Ett bättre uttag av avverkningsresterna och kompensations gödsling är bara två av de många saker som finns att göra för att kunna utvinna ännu mera energi ur skogen.