Olika sätt att ta till vara på energin

Transkript

1

2 24

3 Olika sätt att ta till vara på energin För att vi ska kunna tillgodogöra oss energin krävs inte bara att det finns tillräckligt mycket av den, utan den ska även vara i rätt form, på rätt plats och i rätt tid. I flera fall innebär det att energin måste transporteras långa sträckor. Den måste lagras, förädlas och omvandlas innan vi kan utnyttja den. Detta kallas för ett energisystem. Hela världen är t ex ett energisystem, Sverige ett annat och huset där du bor är ett tredje. I energisystemen distribueras energin på olika sätt. l är ett sätt att distribuera energi och varmvatten i element är ett annat. För att framställa el använder vi huvudsakligen två sätt. Det ena är att omvandla lägesenergi till el, i t ex ett vattenkraftverk. Det utnyttjar kraften i det vatten som rinner/faller för att sätta snurr på en turbin som driver en generator. tt vindkraftverk som utnyttjar luftens rörelse- och tryckenergi är ett annat exempel på omvandling av lägesenergi till el. Det andra är att omvandla värmeenergi till el. Genom att förånga vatten sätts en turbin i rörelse som i sin tur producerar el. För att koka vatten till ånga används i dag uran, olja, kol, gas, torv, biobränslen och sopor. 25

4 Kondenskraftverk gör el av värme tt kondenskraftverk producerar el genom att utnyttja värmen som bildas vid förbränning av olika bränslen. Som bränsle används olja, kol, gas, torv, biobränslen, sopor och avfallslutar (från massatillverkning). ven kärnkraftverk är en sorts kondenskraftverk. Den värme som inte kan utnyttjas kyls bort med havs- eller sjövatten. Kondenskraftverket utnyttjar alltså inte den del av ångans energi som finns kvar efter att den gått igenom turbinen. Detta gör att man inte utnyttjar mer än ca 45 procent av den energi som finns i bränslet. I Sverige används oljeeldade kondenskraftverk endast när produktionen av el från vattenkraft, kärnkraft och kraftvärme inte räcker till. Det sker t ex vid kalla vinterdagar, torrår eller vid driftstörningar. Orsaken är att dessa är dyrare i drift samt sämre för miljön. Turbin A Generator K A F T K Ångpanna Kondensor B Fjärrvärmeledning C adiator armvattenberedare A atten under högt tryck upphettas i en ångpanna tills det kokar och ånga bildas. Ångan leds till en turbin och trycker på mot turbinbladen så att turbinen tvingas att rotera. Turbinaxeln driver i sin tur runt en generator som alstrar el. B Därefter kyls ångan som nu har lågt tryck till vatten som pumpas tillbaka in i ångpannan. I ett kondenskraftverk kyls ångan med hjälp av havs- eller sjövatten. C Principen för ett kraftvärmeverk är densamma, förutom att överskottsvärmen i kondensorn värmer vatten som sedan kan pumpas runt i ett fjärrvärmenät eller användas inom industrin. 26

5 Kraftvärmeverk ger både el och värme tt kraftvärmeverk, som kallas mottrycksverk, liknar ett kondenskraftverk. Den stora skillnaden är att ett kraftvärmeverk förutom el också producerar varmvatten för att ge värme till industrin, eller till hus och lokaler via kommunala fjärrvärmenät (se sid 30). I kraftvärmeverket kan upp till 90 procent av bränslets värmeinnehåll utnyttjas jämfört med bara procent i ett kondenskraftverk. Utbyggnadstakten av kraftvärme i Sverige är låg, men antas öka i framtiden på grund av dess höga energiutnyttjande. I skilstuna finns Sveriges modernaste kraftvärmeverk. Det togs i bruk den 13 december 2000 och har som traditionen bjuder namn efter startdagen Lucia. Anläggningen är fliseldad och har en ny typ av generator, Powerformer, som levererar elen direkt till högspänningsnätet. Därigenom minskar energiförlusterna. K A F T K Gasturbin från 0 till 100 på fem minuter n gasturbin kan drivas med naturgas, olja eller förgasat kol. Den består av en kompressor som komprimerar (trycker ihop) förbränningsluften, en brännare som spru- tar in bränsle och en turbin som tar tillvara energin i avgaserna. n gasturbin når full effekt inom fem minuter! Den korta starttiden är väldigt användbar om det uppstår oväntade störningar i elförsörjningen, till exempel i samband med stormskador på kraftledningar och driftstopp vid kärnkraftverken. 27

6 ilken väg tar elen till dig? 1 2 L N S 3 G l kan inte lagras. Den produceras i samma ögonblick som den når ditt eluttag. Du kan bo hundra mil från kraftverket, elen kommer alltid fram samtidigt som den produceras! ilken väg tar då elen för att nå fram till dig? id kraftverket finns en transformator (1) som ökar spänningen från volt till eller volt innan elenergin förs ut på stamnätet (2). Detta görs för att minska energiförlusterna vid överföringen. Stamnätet fungerar som elens egen motorväg och har anslutningar till många stora kraftverk. När strömmen är framme i uttaget hemma hos dig (3), har den passerat flera stationer som minskat spänningen igen, till en nivå som är lämplig att använda i bostäder, industrier mm. F A K T A AD HND I LDNINGN? l är en ström av elektroner. När elektronerna rör sig genom en ledning blir den varm. I en del fall märks inte värmen, i andra fall blir det så varmt att ledningen börjar glöda. ärmen beror på att elektronerna knuffar till varandra så att dessa kommer i dallring. Atomerna avger då energi som vi märker av som värme och i en del fall också som ljus. Ju fler elektroner som tränger sig fram eller ju smalare ledning, desto mer värme. Något som utnyttjas i apparater som brödrosten, spisen och hårtorken. Glödlampans glödtråd består av en extra smal ledning där elektronerna möter stort motstånd. Därför värms tråden upp så kraftigt att den blir glödande och avger energi både som värme och ljus. Har du någonsin provat att ta på en glödlampa som är tänd? 28

7 atten i norr kärnkraft i söder Den svenska elproduktionen baseras i huvudsak på kärn- och vattenkraft. attenkraften produceras i huvudsak i norr medan de fyra kärnkraftverken är placerade i anslutning till de stora befolknings-områdena i söder. Ungefär hälften av den el som produceras i norr skickas söderut. attenkraften är beroende av tillrin- ningen vilken varierar från år till år. tt våtår som 2000 var t ex produktionen mer än 50 procent högre än torråret Under år 2000 svarade vattenkraften för 55 procent av elproduktionen medan kärnkraften endast svarade för 39 procent var förhållandena i stort sett omvända. indkraften produceras mest längs kusterna, men utgör en mycket liten del av vår elproduktion. Kraftvärmeverk finns i många städer, samt några kondenskraftverk som utnyttjas som reservkapacitet under kalla vinterdagar då elbehovet är extremt stort och vid torrår. INSTALLAD FFKT Å 2000 ATTN- OCH KNKAFTK KNKAFTK A. Forsmark MW B. Oskarshamn MW C. inghals MW D. Barsebäck 600 MW ATTNKAFT LA 1. Lule älv MW 2. Skellefte älv MW 3. Ume älv MW 4. Ångermanälven MW 5. Indalsälven MW 6. Ljungan 600 MW 7. Ljusnan 800 MW 8. Dalälven MW 9. Göta älv 350 MW 10. Klarälven 400 MW Lule älv 2 Skellefte älv 3 Ume älv 4 Ångermanälven Indalsälven Ljungan F A K T A LKTISKA OCH MAGNTISKA FLT FALIGA? lektriska och magnetiska fält uppstår både kring kraftledningar och elapparater. Tätt intill apparater, som hårtorkar och dammsugare kan magnetfälten till och med vara större än under en kraftledning. Myndigheterna rekommenderar dock att man ska vara försiktig och undvika att förlägga t ex bostäder L N S G Klarälven Ljusnan Dalälven och skolor nära kraftledningar. nnu finns inga entydiga vetenskapliga svar på frågan om elektro- A Forsmark magnetiska fält är farliga. Många forskningsprojekt pågår. Parallellt med forskningen om eventuella faror kring elektriska Göta älv 9 och magnetiska fält pågår arbeten inghals C Oskarshamn B för att minska magnetfälten kring högspänningsledningar. Datorer konstrueras numera på Barsebäck D ett sätt så att de elektriska och magnetiska fälten kring skärmen minskar. 29

8 arannan lägenhet värms på distans Hjärtat i ett fjärrvärmesystem är pannor som värmer upp stora mängder vatten, precis som i en vanlig villapanna. Det varma vattnet leds via ledningar till de fastigheter som är anslutna till fjärrvärmesystemet. De bränslen som används är huvudsakligen trädbränslen, men även avfall, gas, kol och olja. Också el och spillvärme från industrin används, liksom värmen i avloppsvatten, som tas till vara med hjälp av värmepumpar. Förutom värmepannor som enbart producerar hetvatten kan kraftvärmeverk användas. I dessa produceras både el och värme samtidigt. Det är ett mycket effektivt sätt att ta vara på bränslets energi. Fjärrvärmenät finns i drygt 200 tätorter runt om i landet och förser mer än 3,5 miljoner svenskar med varmvatten och värme. Drygt hälften av fjärrvärmen går till flerbostadshus. F J M ia ett välisolerat stålrör (framledningen) kommer det varma vattnet från värmeverket till huset. Där passerar vattnet en s k värmeväxlare och värmen växlas över till husets värme- och varmvattensystem. När vattnet använts återvänder det i den andra ledningen, returledningen, till värmeverket och värms upp på nytt. Temperaturen på framledningsvattnet varierar mellan 65 och 120 C och returvattnet mellan 25 och 70 C. Det är lägst framledningstemperatur under sommaren då det bara behövs varmvatten till dusch, tvätt mm. 30

9 ärmepumpen ger mer än den tar ärmepumpen är i princip lika gammal som kylskåpet. Den fungerar som ett omvänt kylskåp, där man tar till vara den värme som finns i t ex uteluft, berg, mark och sjövatten. ärmepumpar används främst för uppvärmning av bostäder, men de används också i industrin och för fjärrvärme och fjärrkyla. För att driva en värmepump används el (i vissa fall även ånga). lenergin driver runt en vätska eller gas (köldmedium) som tar upp värmeenergi i jorden, i vattnet eller i luften. tt miljöproblem med värmepumpen har varit utsläpp av freoner som använts som köldmedium. Om de läcker ut kan de skada jordens skyddande ozonskikt i atmosfären. issa av dessa köldmedier är idag helt förbjudna. De som nyinstalleras är mer miljöanpassade och utvecklingsarbetet att hitta ännu bättre medier fortsätter. F A K T A MFAKTO n värmepump tar upp dubbelt så mycket energi som det går åt för att driva den. Det innebär att man får mer värme till ett hus med en värmepump, jämfört med om man värmde huset med el. För varje kilowattimme el som används för att driva värmepumpen får man tre kilowatttimmar värme tillbaka. esten av värmen hämtar värmepumpen från omgivningen, marken, luften eller vattnet. Kvoten mellan avgiven värmeenergi och tillförd elenergi kallas värmefaktor. id fjärrkyla ökar utnyttjandegraden ytterligare. Ytjordvärme Tar energi ur marken via en vätska som cirkulerar i nedgrävda plaströr. Grundvattenvärme Tar energi ur grundvattnet som pumpas ur en brunn. Luftvärme Tar energi ur uteluften. ärmepumpen tar vara på värmeenergin i luft, mark och sjövatten. Den kan utnyttja energin i exempelvis berg med bara några få plusgrader. ia fjärrvärmeledningar kan värmen utnyttjas både för uppvärmning och varmvattenproduktion i bostäder och industrier. Det kalla vattnet som lämnar värmepumpen kan utnyttjas för kylning av maskiner eller lokaler under varma dagar, s k fjärrkyla. M P U M P 31