Förnybar energi (FE)

Transkript

1 Värmland mot Kärnkraft Lokalförening av Folkkampanjen mot kärnkraft/kärnvapen Förnybar energi (FE) Kommenterat material från en studiecirkel i studiefrämjandets lokaler i Karlstad, april/maj 2012 Författare och kursledare: Wolfgang Ranke wolfgang.ranke@gmail.com En vanlig invändning mot kravet att avveckla kärnkraften är att vi tyvärr behöver den. För Sverige med sin energikrävande industri finns, tycker många, ingen alternativ, särskilt om man också måste sluta med användningen av fossila energikällor som förstör klimatet. Däremot påstår föreningen Värmland mot Kärnkraft att: Omkring 40% av den svenska elproduktionen kommer från kärnkraft. Men Kärnkraft är farlig! Oförutsägbara händelser och slarv kan aldrig uteslutas. Och Kärnkraft är onödig! Sverige har utomordentligt goda förutsättningar för att ställa om elproduktionen och hela energiförsörjningen till förnybara energikällor som Sol, Vind, Vatten, Biomassa Frågan är förstås: Stämmer det? Frågan är komplex och likaså svaret. Förutsättningarna för en omställning till förnybar energi är olika i olika delar av världen och denna omställning kommer att ta tid. Omställningen går inte utan ingrepp i naturen och kommer att ändra våra livsvanor. I Tyskland har man kommit längre både i den politiska och i den praktiska processen. Där kallar man omställningsprocessen för "Energie-wende". Begreppet "Wende" användes för omvälvningen som var förknippad med sammanbrottet av östblocket, slutet av kalla kriget och återföreningen av Tyskland. Att använda samma begrepp i "Energiewende" betyder att man uppfattar det som en långvarig och djupt ingripande process. Men världen har upplevt många djupt ingripande förändringar. Så varför inte en "Energiewende" om den är möjlig och framför allt om den är nödvändig? Materialet som följer användes i en studiecirkel som föreningen Värmland mot Kärnkraft organiserade under April-Maj Materialet kommenterades och diskuterades i kursen och var därför inte helt självförklarande. Här har det försetts med korta förklarande texter men har fortfarande kvar karaktären av en "bildhistoria". Mycket material och många bilder har tagits från internetencyklopedin wikipedia, mest från den tyska versionen. Tyska och engelska wikipedia är ganska omfattande. Svenska wikipedia är mycket mindre eftersom Sverige och det svenska språkområdet är litet. Bilder med källuppgiften "wolran" har författaren gjort. Begreppet "förnybar energi" är i fysikalisk mening inkorrekt. Energi kan inte förnyas, bara omvandlas från en form i en annan. Begreppet härstammar från erfarenheten att naturen förnyar växtligheten som vi använder, låter vinden blåsa, solen skina och regnet falla i ett för människans tidsmått evigt kretslopp. Ursprungskällan är mest solstrålningen. I den meningen tycker jag att det är i sin ordning att använda begreppet. 1

2 Innehåll 1. Problemen 3 2. Energi - lite fysik 5 3. Egenskaper hos förnybara energikällor 8 4. Potential - globalt och i Sverige Elproduktion och fördelning: en ny struktur behövs Värdering Betydelse, framtidsutsikter En modell för Sverige Politiska styrmedel 26 2

3 1. Problemen Varför ska vi egentligen ställa om till förnybar energi? Fossilbränsle är begränsat och orsakar global uppvärmning. Kärnbränsle är begränsat, användning av kärnkraften är farlig, avfallsfrågan är olöst och enligt min uppfattning även olösbar. Frågan är inte om omställningen måste ske men när. Och frågan är om vi klarar att organisera den eller om den kommer att ske i en kaotisk process. Sverige använder redan mycket förnybar energi och har jämförelsevis låga CO 2 utsläpp per person. Är det inte då de andras tur att bli så bra som vi innan vi behöver bekymra oss om att ställa om fullständigt till FE? Det finns etiska skäl, till exempel solidaritet med länder som har det svårare. Dessutom är det viktigt med förebilder och en totalomställning måste ske i vilket fall. Och att vara tidigt med i en världstrend ger alltid ekonomiska fördelar. Vad anses som FE? Hur mycket energi handlar det om? Finns så mycket FE som skulle behövas? Vilka FEkällor finns och vilka finns i Sverige? Den geografiska fördelningen av solstrålning, vind, geotermi etc. bestämmer vad som är lönsamt att använda i Sverige. Solen skiner inte alltid, vinden blåser inte alltid. Hur kan man hantera dessa problem? Är FE bara bra och miljövänlig? Vilka problem finns? Vilka fördelar? Förnybara energikällor är inte koncentrerade som stora kol- eller kärnkraftverk. Biomassa växer i skogar och på åkrar och måste samlas in, vindkraft och solstrålning måste samlas in med många decentraliserade anläggningar. Det kräver bla en anpassning av kraftnätet. Men det kan också vara en fördel. Decentralisering av energiproduktion och lokal autarki gör energiförsörjningen mindre sårbar, likaså fördelning av ägandet på många småägare istället för få monopolistiska företag. Hur är läget? Hur vill vi att det blir? Grafik. wolran Första raden visar energitillförseln i Sverige 2010 och dess fördelning bland de olika energislagen. Andra raden visar hur mycket av det som slutligen användes. Skillnaden är förluster framför allt i form av spillvärme. Spillvärmen från kärnkraften förs ut i havet. I Sverige används olja nästan bara i transportsektorn. Spillvärmen från motorerna förs ut i luften. Träd och sopor bränns upp i värmekraftverk. Spillvärmen används delvis som fjärrvärme, resten förs ut i luften eller i vattendrag. 3

4 Tredje raden visar hur mycket av den slutliga energianvändningen som hamnar i olika användningsområden. Sista raden visar hur den slutliga användningen kunde se ut år Pga effektivisering och besparingar kan användningen reduceras, andelen förnybar energi kan öka till nästan 95% och elandelen har ökats och används delvis i elbilar. 10 TWh/år 1 (fungerande) kärnkraftverksblock eller ca vindkraftverk (typ Molkom, 3 MW p ). En svensk kärnreaktor producerar i genomsnitt bara ca. 6 TWh/år. Vad är FE? De flesta former av FE härrör från solstrålningen, antingen direkt (ljus, värme) eller indirekt (vind, vattenkraft, vågkraft, biomassa). Energin i tidvattnets rörelse och i havsströmmar kommer från rörelsenergin av himmelskropparna sol, jord och måne. Värmen i jordens inre som utnyttjas i bergvärme och geotermi är dels kvar från tiden där planeten jorden formades och dels bildas den från kärnklyvning av uran i jordens inre. Jordens yttre lager värms också upp av solen. Urspunglig energikälla använd energi detaljer Sol ljusstrålning solel (fotovoltaik) ljus och värme solvärme, solvärmekraftverk vind vatten vågor biomassa ved, flis, pellets, biodrivmedel biogas Måne-sol-jord, kin. energi tidvatten Kärnklyvning i jordens inre, jordens restvärme havsströmmar (bergvärme osv.) geotermi Energin i fossila energikällor härstammar också från solen. Kol och olja har bildats från växter och djur under miljontals år. På detta vis blev atmosfärens sammansättning som den är nu med ungefär 20% syre, lämplig för högre liv. Genom att bränna upp kol och olja håller man på att återställa den urprungliga sammansättning med mer CO 2 och mindre syre. Första effekten på vägen är klimatuppvärmning pga högre halter av växthusgasen CO 2. Kärnbränslet uran bildades i det inre av stjärnor under universums historia. I stjärnornas historia kommer en fas där de exploderar som supernovor. Materialet sprids då som damm i rymden och byggs in i nya himlakroppar som tex. jorden. Elementet uran är ganska finfördelat i jordskorpan, mängden är begränsad. Annat klyvbart material som tex. plutonium finns inte naturligt men bildas som biprodukt vid uranklyvning i reaktorer. Vad är icke FE? Fossila Kärnenergi kol, brunkol, (torv) olja naturgas uran 4

5 2. Energi lite fysik Vad är energi? Urspungligen var det människans och djurens kroppsliga arbete som var den enda kraftkällan när något skulle göras. Eldens värme som behövdes för att kunna överleva i kalla områden och som användes för att laga mat och så småningom att bränna keramik och att smälta och bearbeta metall uppfattades som något helt annat. Väderkvarn och vattenhjul var de första maskiner som kunde ersätta kroppsarbete. De hämtade någonting ur vinden eller från ett uppdämmt vattendrag som man så småningom kallade för energi. Under 17- hundratalet kom man på att även värme kunde användas för att driva en mekanisk maskin, nämligen en ångmaskin. Värme måste alltså också innehålla eller rentav vara en form av den där mystiska energin. Under 150 år av vetenskapligt arbete kom man fram till att energi uppträder i olika former (mekanisk, elektrisk, kemisk, nuklear, potentiell (läges-) energi, värme etc.) och kan omvandlas från en form till en annan men den kan aldrig försvinna. Lite speciellt är det med värmen. Alla energiformer kan lätt omvandlas till värme men värme kan aldrig fullständigt omvandlas tillbaka till en annan form. Ännu sämre är det med värme av omgivningstemperatur. Man kan på inget vis få den att driva en maskin och den är i den meningen "värdelös" eller oanvändbar. Vi säger att värme av omgivningstemperatur har lägsta kvalitet. - Energi kan inte förbrukas, bara omvandlas till andra former. - Inte alla energiformer är lika värdefulla för oss. - Energi i form av omgivningstemperatur T om kan inte omvandlas i andra former utan tillsats av E. Ibland används uttrycken Exergi (användbar energi) och Anergi (oanvändbar energi) Värme är också rörelseenergi. Varför är den inte lika användbar som annan slags rörelseenergi? När vi släpper en sten i torr sand, ser vi att stenens riktade rörelse först överförs till en oriktad rörelse hos sandkornen. Efter en kort stund ligger sanden stilla igen. Rörelsen har överförts till atomer och molekyler i sand och luft. Inom sandkornen är atomerna bundna och kan inte smita. Men de kan vibrera mot varandra. Denna vibration har nu ökat. Molekylerna i luften kan röra sig. Men efter en kort vägsträcka stöter de på andra molekyler. På så vis fördelas rörelseenergin snabbt. Stenens ursprungliga rörelse har alltså inte försvunnit men finfördelats bland en massa atomer och molekyler. Och dessutom är den helt oriktad. Vid vanlig omgivningstemperatur rör sig luftmolekylerna faktiskt ganska snabbt, omkring 300 m/s. För att kunna använda denna rörelse i en maskin skulle man behöva likrikta deras rörelse. Men det finns inget medel att göra detta. För att kunna leva behöver vår kropp (och själ): mat kemisk E värme termisk E (T>T om ) rörelse, transport kinetisk E lagring kemisk E (mat, bränsle) potentiell E (vattenreservoar) termisk E (akkumulatortank) Livsprocesser och tekniska processer är nästan alltid förknippade med energiomvandlingsprocesser. All energiomvandling är förbunden med förluster. Som förlust anser vi den del av energin som hamnar som värme i den stora värmereservoar som vi kallar för omgivningen. 5

6 Exempel: Vattenkraftverk Värme- (kondens)- kraftverk Laga mat (wolran) Energi och effekt - enheter En liter vatten har en massa på 1 kg. På jordytan trycker den med en kraft på underläget (tex vår hand) som är 9,81 N (Newton, enhet för kraft), alltså nästan10 N. Faktorn 9,81 heter jordens gravitationskonstant g och mäts i ganska konstiga enheter: g = 9,81 m/s 2. Om vi lyfter upp 1 kg mot kraftens riktning (här alltså uppåt) så ökar vi dess lägesenergi. Tvärtom får vi den tillbaka i form av rörelseenergi när vi låter massan falla ner. Vanligtvis överförs den omedelbart i molekylernas rörelse eller värme. Men i ett vattenkraftverk överför man rörelseenergin till en turbin som driver en generator. Den mest officiella enheten för energi heter Joule (J) som är lika med en Wattsekund (Ws). En annan är kwh (kilowattimme), en populär men inte längre officiell enhet är kalori (cal) eller kilokalori (kcal). Energi 1 J (Joule) = 1 kgm 2 s -2 energi nödvändig för att lyfta 1 kg ca. 10 cm (oberoende av tid). 1 kwh = 3,6 millioner J (megajoule, MJ). Det motsvarar lyfning av l vatten på 1 m. Inte lite eller hur? Effekt (energi per tidsenhet) Effekten är "hastigheten" i energiframställning eller förbrukning eller överföring. 1 W (Watt) lyft 1 kg ungefär 10 cm inom 1 sekund; lågenergilampa 10 W: lyft 1 liter vatten (1kg) 1 m per s Oftast har man att göra med ganska många Watt (eller Joule om det handlar om energi). Prefixet "kilo" betyder 1000 och avkortas "k". Mega betyder och avkortas "M" osv.: 1 kw = W (kilowatt) 1 kwh = 3600 Ws = 3600 J 1 MW = W (megawatt) 1 kj = J (kilojoule) 6

7 1 GW = W (gigawatt) 1 TW = W (terawatt) 1 kwh = 3,6 MJ 1 PW = W (petawatt) 1 TWh = 3,6 PJ Exempel (alla räknade utan förluster) För att framställa 1 kwh = Ws i en vattenkraftverk måste man låta ,1 l = 360 m³ vatten falla ner 1m (eller 36 m³ 10m etc.) producerades i Sverige 67 TWh el från vattenkraft. Om den genomsnittliga fallhöjden i kraftverken är 50 m, hur mycket vatten har då fallit? Din tvättmaskin förbrukar ca. 1 kwh per tvätt (beror framför allt på temperatur). För att koka upp 1 l vatten från rumstemp. till 100 behöver man 0,1 kwh. Det motsvarar 36 m³ vatten som faller 1 m. En Google-search förbrukar ungefär så mycket energi som behövs för att koka 1 kopp (1/6 l) kaffee. Det motsvarar 6 m³ vatten som faller 1 m. En villa är uppvärmd med direktel. Den förbrukar kwh/år. Det motsvarar x360 m³ = m³ vatten 1m eller 7,2 tärningar med kantlängd 100 m. En TV har en effekt på ca. 100 W. Tänk att du hade en trampcykel med en generator som kan generera 100 W. Tror du att du kunde få TVn att gå med din muskelkraft? En liten solpanel (0,5 m²) levererar 50 W när solen skiner för fullt på den. Hur många kwh kan man samla in över ett år? Räcker det för ljuset? För ljuset och TVn? En ny bilpool i Malmö gör reklam med att deras 3 elbilar kör med solel från garagetaket. Solelen räcker för 1000 mil. Hur miljövänlig är bilpoolen? 1 kwh motsvarar (utan förluster): vattenkraft 360 m³ vatten 1m ved, flis, pellets 0,25-0,35 kg olja ca. 0,1 kg stenkol ca. 0,14 kg uran 235 4,2 mg solvärme ca. 1,2 m² 1 timme i full sol solel ca. 10 m² 1 timme i full sol Elenergi från andra källor: El är bekvämt att transportera och använda. För att framställa energi i form av el från andra källor använder vi oss av olika apparater: Rörelseenergi till el: Strålningsenergi (sol) till el: Kemisk energi till el: generator eller dynamomaskin solceller, solpaneler bränsleceller (väte+syre till vatten) batterier (olika ämnen) El till kemisk energi och tillbaka: akkumulatorbatteri generatorprincip, elektromagnetisk induktion (wolran) 7

8 3. Egenskaper hos förnybara energikällor (se också tabell, s. 14) Här följer en kort karakterisering av de olika formerna av förnybara energikällor samt den tekniska utrustning som behövs. Värderingar som ingår är delvis ganska kvalitativa, ibland subjektiva. Syftet är att vi ska få en känsla för de olika energikällornas potential i Sverige och för de samhälleliga kostnaderna. Först kommer lite bilder och diagram. Sen följer en tabell (s. 14) som sammanfattar och jämför egenskaperna. Solstrålning Solinstrålningen per m² (lodrätt till solinstrålningen) utanför atmosfären (solarkonstant) är 1367 W/m². Vid klar himmel når ca. 750 W/m² jordytan i Sverige (middagstid, lodrätt till solinstrålningen). Vid optimal (men fixerad) positionering kan man insamla omkr. 100 kwh/m² solel per år. Solen skiner inte alltid. Därför behöver man en lagringsmöjlighet. Solenergi är en okoncentrerad energiform. Man behöver ganska stora ytor med solpaneler eller solfångare. Därför är investitionen dyr. Däremot är driftkostnader låga eftersom själva solstrålningen är gratis. Ljusstrålning, fotovoltaik, solceller, solpaneler Solljusets spektrum ovanför atmosfären och på jordytan. En black body är en ideal strålningskälla dess strålningsspektrum beror bara på temperaturen (i Kelvin-grader K). Avvikelsen av solens spektrum beror på absorption av delar av strålningen i solens atmosfär. Absorption i jordens atmosfär ändrar spektrumet ännu mer. Efter wiki (wolran) Brandenburg, Tyskland, hus med solpaneler. (wolran) Parkeringsautomat, typisk "island solution". (wiki de). Fastän priserna har fallit dramatiskt under det gånga decenniet är solpaneler fortfarande så dyra att det inte är lönsamt med solel i Sverige. I Tyskland där det finns väldigt många solpaneler beror det på inmatningsprissystemet (se kap. 9). Lönsamt är det däremot för island solutions, alltså användningar utan förbindelse med elnätet (på öar, i fjällstugor eller kolonistugor, för parkeringsautomater etc.), där man kan spara in kostnaden för ledningen. Mest har man där ett batteri som lagringsmedel. Det räcker dock inte för stora elförbrukare. Ljus och värme, solfångare Att samla in solvärme med solfångare lönar sig också i Sverige eftersom verkningsgraden är betydligt högre än för solpaneler. Det lönar sig framför allt för enskilda hus (villor, gårdar) som har egen värmepanna eller varmvattensystem med akkumulatortank. Ofta kan man ansluta en solfångare direkt till det existerande systemet. Annars lönar det sig alltid vid en modernisering eller byte av värmesystem. Vanligast är idag vakuumrörsolfångare av olika slag. Solstrålningen koncentreras med reflekterande rännor på en vätska i ett rör som är omgiven av ett evakuerat rör. Vakuum är den bästa värmeisolering som finns. 8

9 Vakuumrörsolfångare (wolran) Grannens vakuumrörsolfångare (wolran) Solfångare hjälper helt enkelt till att värma upp vattnet i akkumulatortanken. Pannan slår bara på när solvärmen inte räcker. Efter: www_energiefachberater_de (wolran) Drifttimmar per månad av solfångare i Östra Ämtervik. Från mars till oktober räcker det för varmvattnet. (Jaap och Els/wolran) Ljus och värme, koncentrerad solvärme (CSP, concentrated solar power) En alternativ till solpaneler för solelproduktion är att man värmer upp en vätska så högt att man kan förånga vatten och driva en vanlig ångturbin. Man måste då koncentrera solstrålningen på vätskan i parabolrännor eller med hjälp av ställbara speglar (heliostater). Det lämpar sig bara för större anläggningar i solrika områden. Fördelen är att verkningsgraden kan vara högre än för solpaneler och framför allt att man kan lagra den heta vätskan och producera el när den behövs, tex på natten. Det finns fungerande parabolrännekraftverk i Kalifornien och i södra Spanien. Vind Parabolrännor, Kalifornien (wiki-de) 9 Schema: Solartorn (wiki-de) Vindens rörelseenergi användes i många århundraden men glömdes nästan bort när användningen av vattenkraft, kol, olja och kärnkraft tog över. Moderna vindsnurror började utvecklas på 1970 talet. Ledande blev först Danmark och Tyskland. Nu är också Kina en storproducent. Ny teknik och nytt material gjode det möjligt att bygga större och större snurror. Begränsningen är numera transportmöjligheten från fabriken till uppställningsplatsen. Tornhöjder på mer än 100 m och rotordiameter på 100 m är numera standard i vindparker. Dessutom finns förstås mindre verk, ofta stående enstaka (gårdsverk). Energimängden som kan skördas stiger kvadratiskt med vindens (medel-) hastighet. Därför lönar det sig att bygga höga torn där medelhastigheten ökar med höjden. Och det lönar sig att bygga på annars ganska otillgängiga ställen med mycket vind, tex på havet ( off-shore ) eller på fjällen. Fast ljudet från moderna vindsnurror är minimalt kan ljud och skugga störa. Men ljudet från en trafikerad väg är mycket värre. Vissa tycker att vindsnurror är fula. Sånt speglar den individuella inställningen till

10 vindenergin. Säkert ska man noggrant planera var vindkraft ska byggas och vilka områden som ska förbli ostörda. Potentialen i Sverige är så stor att man inte alls behöver bygga vindkraftverk överallt. Vindpark i Sachsen-Anhalt, Tyskland. Direkt fult är det nog inte. Jag övernattade i tält vid platsen där bilden är tagen. Jag hörde inte ljudet från vindsnurrorna. (wolran) Vindelproduktionen i Sverige ökar trots ganska svåra konkurransförhållanden. Men absolutmängden är inte särskilt hög. Tex hade Tyskland 2010 en sju gånger högre vindelproduktion. Grafik: wolran Vatten I ett vattenkraftverk omvandlas vattnets lägesenergi till rörelseenergi när det rinner från en högre till en lägre nivå. Rörelsen driver en turbin som i sin tur driver en generator. Sverige har gott om vattenkraft, framför allt i Norrlands stora vattendrag. Bortsett från ett fåtal skyddade älvar är alla stora vattendrag utnyttjade. Det finns därför inte mycket potential att bygga ut. Att bygga stora dammar och reservoarer är ett betydande ingrepp i natur och kultur. Den översvämmade biomassan är en källa till miljöskadlig metan. Att bygga stora vattenkraftverk anses därför inte längre som hållbart. Men de som redan finns ska man naturligtvis använda. Vattenkraftverk: A - damm, B - kraftstation, C - turbin, D - generator, E intagsgrind/intagslucka, F - tilloppstub, G - transformator, H - sugrör/avlopp. wiki Biomassa - biodrivmedel, råvara till kemiindustrin, biodiesel, bioetanol Biomassa var fram till för några århundraden sedan den enda bränslekällan. I länder som Sverige är ved, pellets och flis från träd och buskage fortfarande en mycket viktig värmekälla. Men biomassa kan användas till mycket mer. Dels kan bränslet användas effektivare i kraft-värme-verk som utvinner el och använder spillvärmen (som utgör ca. 60% av bränslets energiinnehål) för att värma upp hus, dels kan man framställa drivmedel som så småningom kan ersätta bensin och diesel i transportsektorn. Organisk avfall, gödsel, halm och silage kan användas till biogasproduktion. 10

11 Biodrivmedel och deras råmaterial: metanol från trä, skogsråvaror exempel: planerad metanolfabrik i Hagfors förgasning av trä (eller kol) etanol från framför allt stärkelse kan stå i konkurrens till matproduktion och socker genom jäsning biodiesel från rapsolja kan stå i konkurrens till matproduktion Biomassa - ved, flis, pellets Ved och pellets används i stor skala i kaminer och i enskilda värmepannor med akkumulatortank. I dessa fall kan systemet lätt kombineras med solfångare. I tätt bebyggda områden finns det mest fjärrvärmeverk som ofta använder kraft-värme-koppling och producerar el som "biprodukt". Ofta eldas det också upp sopor. I så fall är det förstås inte bara biomassa som bränns upp. Under de gångna decennierna har eldning med kol, koks och olja nästan fullständigt ersatts med eldning av biomassa. Detta har förändrat intensiteten i skogsbruket. Men än så länge verkar det inte ha haft negativa konsekvenser. Skogsstyrelsen påstår tvärtom att den svenska skogens tillstånd aldrig har varit så bra under de sista århundradena som nu. Kraft-värme-koppling används mest i fjärrvärmeverk av alla storlekar. Kakelugn: Gammal bra teknik med värmelagring. Verkningsgrad upp till ca. 85% (wolran) Kraft-värme-koppling Istället för panna och turbin kan en gaseller dieselmotor användas. Spillvärmen används för att värma upp hus. Grafik: wolran Anledning: El är en mycket högvärdigare energiform än värme. Det lönar sig att använda mer bränsle och få ut en del i form av el. Vid framställning av el i ett kondenskraftverk blir det alltid mycket värme över, som kan utnyttjas till att värma upp hus. Biomassa - biogas CH 4 + CO 2 (+ H 2 O) All biomassa och biologisk avfall som komposteras eller som bara bryts ner i naturen under lufttillgång blir till slut CO 2, vatten och lite mineraler. Utesluter man syre, bildas det istället CO 2, metangas CH 4, mineraler och lite material som mikroberna i processen inte kan bryta ner. Blandningen CO 2 och CH 4 kallar man för biogas. Skiljer man av CO 2 så är ren metangas kvar, vilket är samma gas som naturgas. Biogas kan framställas av nästan allt organiskt material förutom trä. Ofta kombineras en biogasanläggning med stora djuruppfödningsföretag. Gödslet som annars ofta är ett miljöproblem blir då en värdefull råvara och kan blandas med allt möjligt annat biomaterial. Biogas kan tämligen lätt lagras och användas i ett kraftvärme-verk när det behövs el. Spillvärmen används mest lokalt för uppvärmning. Restmaterialet är ett utmärkt och giftfritt gödsel. material (exempel) utbyte m 3 /t färskmassa majssilage grässilage bioavfall flyt. svingödsel metanhalt % Biogas används oftast i lokala kraftvärmeverk. Metanet kan också avskiljas och är sen identiskt med naturgas. Tyskland 2011: 71% av anläggningar ägs av jordbrukare. Data från wiki-de 11

12 Större biogasanläggning i Sachsen-Anhalt, Tyskland (wolran) Vågkraft Sverige har mycket kust men vågorna där är inte särskilt höga. Därför är potentialen för vågkraftanvändning låg. bilder från wiki-se Lysekilprojektet. En flytmatta överför vågornas upp-och-ner rörelse med en lina till en lineargenerator som står på havets botten. "waterdragon", en dansk idé. Övre bilden: En slags flytande ö med en bassäng i mitten som fylls av vågorna. Vattnet rinner ner i mitten och driver en turbin. Nedre bilden: Uppifrån. Vågorna koncentreras mot insläppet med hjälp av en slags tratt bestående av två flytande barriärer. Tidvatten, havsströmmar Ingen potential i Sverige Berg-, jord-, vattenvärme (ytnära) I berg och jord nära ytan, i vatten och även i omgivningsluften finns lagrad värme. Problemet är att deras temperatur är så låg att värmen inte kan användas för att värma upp hus. För att "lyfta" den där värmen till högre temperatur behövs en maskin som kallas för värmepump. Den värmen som man "pumpar upp" är gratis men maskinen måste drivas med elektrisk energi som till slut också blir värme. Vitsen är alltså att man får betydligt mer värme (med användbar temperatur) än bara den som motsvarar den insatta el-energin. Hur mycket man teoretiskt kan få beror på temperaturskillnaden mellan reservoar (berg, jord, vatten) och det uppvärmda vattnet i uppvärmningssystemet. Praktiskt har man alltid värmeförluster. Deras storlek beror på hur bra maskinen och isoleringen är. 12

13 Värmepump Princip omvänt kylskåp. Genom tillförsel av energi kan värme från en lägre nivå (anergi, värmereservoar vid låg temperatur T low ) överföras till högre nivå (högre temperatur T high ). Utbytet beror starkt på (T high -T low ). För T low =0 och T high =35 ska COP)* vara minst 4,5. Dvs att 1 kwh insatt elektrisk energi ger 4,5 kwh värme. Luft-luft-värmepump : COP)* blir ganska låg när det blir riktigt kallt. Det förstärkar energitoppen. )* COP= coefficient of performance, värmemängd per insatt elmängd efter wiki-de (wolran) Grafik: wolran Geotermi (djup geotermi) Jordens inre är mycket varmt. Värmen är dels restvärme från tiden då jorden bildades och dels härrör den från sönderfallet av radioaktiva ämnen och klyvning av uran som finns fördelad där. Jordskorpan isolerar mot värmen. Hur bra den isolerar beror på dess sammansättning. Värmeökningen med djupet är större där lagret ovanpå isolerar bättre mot den kalla atmosfären. Extra stor är värmeökningen med djupet i vulkaniska områden som befinner sig nära jordplattornas kanter. Lönsamheten i utnyttjandet av geotermi beror på temperaturökning per km djupt. I Sverige är den mest omkring 10 /km. Bara i områden med sedimentär berggrund som isolerar bättre (tex Skåne, "Siljansringen") är den högre, ca. 30 till max 50 /km. Lund får ca. 50% av fjärrvärmen från geotermi. Annars är potentialen låg. I vulkaniska områden kan temperaturökningen vara mycket stor, 100 /km, tex i Island, Japan, delvis Italien, även vissa områden i Tyskland. Där kan vatten förångas och driva en turbin. "Spillvärmen" används för att värma upp hus. Bäst är det om det finns vatten i den varma bergrunden som kan användas som värmebärare direkt. Annars måste man bryta isär berggrunden så att den blir genomtränglig för vatten som man pumpar in (HDR metod, "hot dry rock"). Till vänster: Djup geotermi, HDR-system (Hot-Dry-Rock) wiki-se 13

14 Tabell: Egenskaper hos förnybara energikällor, kvalitativ översikt; grön: lämpligaste källor inom Sverige energikälla lönsam anläggningsstorlek ljusstrålning solpaneler ljus+värme solfångare ljus+värme koncentrerad solvärme vindkraft vindsnurra produktenergi investitionskostnad per kwh p) 1 driftkostnad ) 2 utbyte per år el hög låg ca. 15% ca 100 kwh/m 2, ca 800 kwh/kwh p ) 1 verkningsgrad livscykelkostnader öre/kwh ) lagring akumulatorbatteri eller nätförbund värme låg - medel låg upp till 90% ca 600 kwh/m 2 akkumulatortank el? låg ca 30%?? akkumulatortank (flytande salter), nätförbund el låg - 82 (land) medel 116 (hav) vattenkraft el låg - medel låg (ca 50%) ca 0,22 kwh per inst. kwh p) 1 låg ca 90% nätförbund (pumpreservoar) lönsamt i Sverige 2012? bara island solutions liten - stor potential i Sverige stor ja liten - stor stor nej stor nära noll nätförbund ja liten - stor ) 4 ja liten - stor mycket stor tämligen utnyttjad vågkraft el (hög?) (låg?)??? nätförbund?? tämligen låg tidvatten, el (hög?) (låg?)??? nätförbund nej stor noll havsströmmar biomassa ved, flis, pellets värme (+ el)) 5 låg medel upp till 90% 82 (el) direktanvändning akkumulatortank (nätför- ja liten - stor stor biomassa råvara t. kemi, drivmedel biomassa biogas ytnära geotermi berg-, jord-, vattenvärme djup geotermi kemisk E metanol, etanol, diesel kemisk E låg medel (?) bund) medel 70%) 7 tank delvis förmodlig en ja medel - stor låg medel? tank ja liten - stor metan värme medel låg min. 4,5) 6 akkumulatortank värme, el medel låg (el) fjärrvärme resp. nätförbund ja liten - stor stor tämligen hög stor lokalt ja stor låg ) 1 kwh p: index p betyder installerad maximal effekt (peak) som anläggningen kan leverera tex vid full sol eller stark vind. ) 2 låg: själva energiråvaran är gratis; medel: energiråvaran är tillgänglig i större mängd inom Sverige. ) 3 inmatningspriser för mindre anläggningar enligt tyska Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), april 2012, 1 =8,9kr. Obs: EEG är också ett politiskt styrmedel. ) 4 vissa vattenreservoarer kan användas att lagra elöverskott från vind eller solkraft genom att man pumpar upp vatten från en lägre belägen reservoar. ) 5 el produceras i värmeverk med kraft-värme-koppling. ) 6 värmemängd per insatt elmängd vid reservoartemp. 0, värmeavgivning vid 35 C. ) 7 för metanol från skogsråvaror enligt VärmlandsMetanol Sammanställd av Wolfgang Ranke, Föreningen Värmland mot Kärnkraft, wolfgang.ranke@gmail.com. Ingen garanti för uppgifternas riktighet. 14

15 4. Potential - globalt och i Sverige Sveriges största potential: biomassa, vind, vatten (tämligen utnyttjad), solvärme Biomassa är lagrad och koncentrerad solenergi. Vind är redan en mer koncentrerad form av solenergi. Vindel är redan lönsam idag. Vattenkraft Solvärmen förångar vatten i varma områden. När ångan kyls ner kondenserar vattnet och faller som regn eller snö. Vattnets lägesenergi omvandlas i rörelseenergi när det rinner ner. Vatten kan också lagras i högt belägna reservoarer. Vattenkraft är alltså en koncentrerad form av solenergi. Solstrålningen som når jorden är 2850 gånger större än energiförbrukningen på jorden. Därtill kommer vindenergi som är 200 gånger större än energiförbrukningen osv.. Ur: E[R], se kap. 8. Solstrålning Solinstrålningen per m² (lodrätt till solinstrålningen) utanför atmosfären (solarkonstant) är 1367 W/m². Vid optimal (men fixerad) positionering kan man i Sverige samla in omkr. 100 kwh/m² solel eller 600 kwh/m² solvärme per år. Solen skiner inte alltid. Därför behöver man en lagringsmöjlighet. A SUSTAINABLE ENERGY OUTLOOK FOR SWEDEN 15

16 Vind I de vita områdena är vindens genomsnittshastighet störst. På våra breddgrader är vinden starkast på vintern. Det passar bra för då är energibehovet störst. wiki Under hittar man detaljerade kartor över vindens genomsnittshastighet i Sverige på olika höjder över mark. Just nu anses en genomsnittshastighet högre än 7 m/s (orange - röd i diagrammen) som ekonomiskt lönsamt för vindel. De lämpligaste områdena i Sverige är längs kusterna och i fjällen. I Värmland är det bäst på Vänern och längs dess stränder och i några få andra områden. Solstrålning Vindelproduktion 2011 : Sverige ca. 6 TWh Tyskland ca. 40 TWh Kartan visar fördelningen av den årliga solinstrålningen på 1 m 2 optimalt orienterad solpanel. Det är tydligt att Norden inte är den mest lönsamma platsen för solel. Egentligen inte Tyskland heller. wiki-de 16

17 Geotermi Geotermi är lönsamt i vulkaniska områden som finns nära kontinentalplattornas kanter (T-ökning ~100 /km djup).sverige ligger mitt på en mycket gammal och tjock platta med mest bara ~10 /km. Lite bättre är det där sediment ligger på urberget som isolerar bättre. Där kan T-ökning vara 30 /km (max. 50 /km). wiki. wiki-de Hur mycket vindkraftverk eller solpaneler behövs egentligen? En svensk kärnkraftverksblock producerar i genomsnitt ~6 TWh/år För att ersätta den med vindkraft behövs ~7 800 vindkraftverk (typ Molkom, 3 MW p ) eller ~ hustak (30 m 2 ) med solpaneler Just nu (2011) är Sveriges vindelproduktion: ~6 TWh/år 5. Elproduktion och fördelning: en ny struktur behövs Tidsfördelning El kan inte lagras bra. När vinden inte blåser och solen inte skiner kan man använda vattenkraft och biogas. När vinden blåser och/eller solen skiner kan man spara in vatten och biogas. Eftersom Sverige har mycket vattenkraft och bra biogaspotential är det jämförelsevis lätt att kombinera dessa källor till en kontinuerlig energiförsörjning. Vind Sol nackdel: fördel: nackdel: fördel: Vatten (reservoar) nackdel: - fördel: blåser inte alltid blåser mer vintertid skiner inte alltid, skiner inte på natten skiner mindre vintertid levererar dagtid (förbrukningsmax.) kan användas när som helst kan snabbt sättas på och stängas av Biomassa värmeverk med kraft-värme-koppling nackdel elproduktion kopplad till värmebehov fördel: värmebehov högst på vintern Biomassa biogas nackdel - fördel: kan lagras, kan sättas på och stängas av snabbt Idealisk kombination: Vatten och biogas med vind, sol wiki Ofta kan man kombinera olika energikällor lokalt till en anläggning som utifrån verkar som ett kontinuerligt arbetande kraftverk: Kombinationskraftverk ( virtuellt kraftverk ). Den fungerar ännu bättre om även reservoarvattenkraft finns med. Produktionen av förnybar energi är starkt decentraliserad. Lokal energiautarki är möjlig (tex energiautarka byar) 17

18 Energilagring, produktion vid rätt tid, intelligent förbrukning El-energi är svår att lagra. Därför måste det i stort sett alltid produceras lika mycket el som förbrukas. Under dagsförloppet ändrar sig elförbrukningen starkt. Därför indelar man kraftverk i tre typer: Grundlastkraftverk som täcker det nästan konstanta grundbehovet. De går på full last hela tiden och kan knappast regleras. Exempel är stora kärn-, kol-, oljekondenskraftverk och flodvattenkraftverk. Mellanlastkraftverk sätts på under dagen. De kan sättas på eller stängas av snabbare och deras last kan regleras i viss mån. Exempel är reservoarvattenkraft, biogaskraftverk, biomassakraftverk. Topplastkraftverk sätts på vid förbrukningstopparna. De kan sättas på och stängas av snabbt. Exempel är reservoarvattenkraft, gaskondenskraftverk. Toppar är extra dyra eftersom man måste tillhandahålla kraftverkskapacitet som bara sällan används. Därför gäller det att undvika toppar. Vind- och sol är fluktuerande energikällor. Deras elproduktion passar inte in i förbrukningsschemat. När det blåser eller när solen skiner måste man anpassa elproduktionen från andra kraftverk. Det går lätt med reservoarvattenkraft. Sverige har mycket reservoarvattenkraft som jämförelsevis lätt kan anpassas till fluktuerande källor. Överskottsel kan man använda genom att lagra den i andra energiformer. El-energi är svårt att lagra, därför: Elproduktion just in time (vid rätt tid) lämpliga förnybara energikällor: biogas, biomassa, reservoarvattenkraft el-överskott kan användas till att pumpa vatten till en högre reservoar att ladda elbilbatterier produktion och lagring av H 2 att ladda en värmereservoar (flytande salter) Förbrukningstoppar kan undvikas genom smart användning av el på natten tex. ladda elbilbatterier, köra tvätt och diskmaskin stänga av viss industriproduktion vid vissa tillfällen Grundlast, mellanlast, toppar, lördag, söndag, vardag i Tyskland (wiki-de) Till höger: Elanvändning i tyska hushåll (efter wikide). I svenska hushåll ser det nog tämligen likadant ut. Det som sparats in genom effektivisering under de sista 30 åren har ersatts av ny förbrukning: dator och kommunikation, radio och TV, torkning av tvätt. Kraftnätanpassning Omställning till förnybar energi kräver en anpassning av kraftnätet. Grundlasten kommer idag framför allt från kärnkraft som finns koncentrerad på tre ställen. Anläggningar som använder biogas och biomassa (från kraft-värme-koppling i fjärrvärmeverk) är däremot små och decentraliserade. Också fluktuerande källor (vind, möjligvis också solel) är små och fördelade. Det kräver ett annat slags elnät. Vind finns framför allt längs kusterna och i fjällen. Norrland kommer att producera mycket el som måste transporteras till centren i söder. Diagrammet visar schematiskt skillnaden mellan nätet nu och sen. Det visar bara de stora samlings- och fördelningsledningarna. 18

19 19

20 nu Norra Sverige: mycket vattenkraft, litet behov sen Norra Sverige: mycket vattenkraft, mycket vindkraft, biomassa, litet behov Södra Sverige: mycket kärnkraft, stort behov Södra Sverige: mycket vindkraft, biomassa, stort behov kv=kraft-värme-verk bg=biogasanläggning wolran Nätförbund Olika regioner har tillgång till olika förnybara energikällor. Ett stort internationellt nätförbund kunde bidra till att jämna ut lokala elöver- och underskott enligt principen: "Någonstans blåser det alltid, någonstans skiner solen och någonstans finns det vattenkraft!" Problemet är att det då behövs stora och långa ledningar som folk som bor i deras väg vanligtvis inte är förtjusta i. DESERTECs idéer för en supergrid EU+MENA (Middle East & North Africa) för utjämningen av fluktuerande FE källor. Nordens vattenkraft är särskilt interessant för resten av Europa. wiki 20

21 6. Värdering Ersättning av kärnkraft - klimatskydd I samband med diskussionen om reducering av CO 2 -utsläpp tycker många att kärnkraft är ett bra alternativ för att den påstås vara CO 2 -fri. Själva kärnkraftverket producerar verkligen nästan inget CO 2. Men om man betraktar hela livscykeln inklusive uranbrytning, kärnbränsleframställning och avfallshantering då ser det annorlunda ut. CO 2 -utsläpp är inte noll och ökar i takt med att man kommer att vara tvungen att använda uranfattigare malmförekomster. Förnybar energi går inte heller att bygga ut utan CO 2 -utsläpp men det är ganska lågt och kommer att minskas i takt med att energin som används i produktionsprocessen också blir förnybar. Från broschyren "Varför inte kärnkraft", Milkas, Grafiken kommer från en tysk källa. "Negativt resultat pga utebliven oljeuppvärmning" är ett konstigt sätt att se på saken. Dessutom gäller det bara så länge det finns oljeuppvärmning, alltså inte i Sverige. Miljömässig värdering Det finns ingen energikälla som kan utnyttjas utan ingrepp i naturen. Står det klart att man inte vill ha kärnkraft och fossil energi så gäller det att spara in energi (vilket förstås är det allra bästa) och att bygga ut förnybar energi på skonsammast möjliga sätt. Vi glömmer lätt att vi redan har ingripit i naturen och blivit vana vid det. Radiomaster, master för mobil telefoni, kraftledningar, motorvägar, villaområden i skog och vid stränder anser vi efter ett tag acceptabla. Skogsbruket har ändrat våra skogar totalt. Det moderna jordbruket har skapat stora åkrar, stora djurbesättningar och vita ensilagebalar överallt. Dessutom förstör vår sätt att använda kärnkraft och fossil energi naturen i andra länder. Oljefält, kol- och urangruvor förbrukar stora områden, mestadels irreversibelt. Det är nog bara rimligt att ingripa i vår natur för att utvinna energin som vi använder. Invändningar mot förnybar energi är många. Jag listar upp några. Var och en kan försöka att hitta ett svar själv. Vanliga invändningar och frågor - är de berättigade? Hur ska vi hantera dem? Solenergi Vattenkraft Vindkraft Solpaneler är dyra, fula och förbrukar jordbruksmark! De tjänar knappast in energin som används att framställa dem! (Det är länge sen detta stämde.) Vill vi verkligen ha ännu fler utbyggda vattendrag och fler reservoarer med föränderlig vattennivå? Vattenkraft är inte ofarlig, dammar kan brista. Vindsnurror är fula, bullriga, förstör natur och kulturlandskap och skadar fåglar! 21

22 Biomassa Geotermi Tål skogarna ännu intensivare skogsbruk? Ska man gödsla skogen? Vilka konsekvenser har konstgödseln? Ska man ta ut kvistar och toppar? Hur bra är det med energiskog? Ska man verkligen använda jordbruksmark till energiplantor (majs, socker till etanol, rapsolja till diesel, silage till biogas)? Ska man elda upp livsmedel? Stör man inte jordens värmebalans? (Nej, den faran är verkligen obefintlig.) Den utlöser jordbävningar och släpper ut gaser fråm djupet. Är problematiken likadant i Sverige och i andra länder? Finns det problem som är problem överallt? Vilka problem är lokala? FE-branschen genererar arbetsplatser och profiter Ibland tror folk att arbetsplatserna i Sverige är i fara om man inte längre kan använda sig av kärnkraft och fossil energi. Man glömmer då att produktion och drift av anläggningar för förnybar energi ger väldigt många nya arbetstillfällen. Den decentrala naturen av förnybar energiproduktion ger dessutom jord- och skogsbruket helt nya chanser, något som också gynnar glesbygden. Här några siffror från Tyskland. Tyskland: Arbetsplatser i FE-branschen prognos (fler än i kemi-branschen) investitioner redan nu: invest FE > invest konventionell el + gas försörjning prognos 2020 >28 mrd per år (dubbelt så mycket som nu) (efter wiki-de) Försörjningsstruktur Förnybara energikällor är fördelade och gynnar decentralisering av energiproduktionen. Det påverker ägarstrukturen och gynnar nationell och lokal autarki (självförsörjning). Återigen siffror från Tyskland: Tillsammans äger de lantbrukare äger: 51% av förnybar el kommer från små privata producenter, (40% privatpersoner, 11% lantbrukare) 50% av solelproduktion 54% av vindkraftproduktion Investeringar hittills: 700 mrd kronor (M-teknik ) 20% av alla fotovoltaikanläggningar 71% av alla biogasanläggningar (Der Tagesspiegel, Berlin, ) Energiautarki Det finns gårdar och byar som är helt eller nästan energiautarka. Det visar framför allt att det går att lösa upp beroendet av stora oligopolistiska energiföretag. Ekopolitisk fördel: mindre sårbarhet. Så här täcker man behoven: Värme: solartermi (solfångare), biomassa El: solel (fotovoltaik, solpaneler), vindkraft, vattenkraft, biomassa, kraft-värme-koppling Drivmedel biodiesel, bioetanol Det handlar alltså om solenergi, direkt eller mellanlagrad i form av vind eller biomassa. Acceptans 22

23 Acceptansen ökar dramatiskt om inte bara "de där", alltså de stora energiföretagen, genomför omställningen och tjänar pengar. Ett sätt att ta med folket är genom ett inmatningsprissystem som det som utvecklats i Tyskland: "Erneuerbare-Energien-Gesetz" (EEG, lag om förnybar energi), se kap Betydelse, framtidsutsikter Priserna Det finns en del beräkningar av livscykelkostnader för el (öre/kwh). De kommer fram till lite olika absoluta priser, beroende på beräkningssätt. De överensstämmer däremot ganska bra gällande relativa priser. Här en inte helt färsk uppställning som har fördelen att inte kunna anses som "partiskt" ( (LRF, Naturskyddsföreningen, Tällberg Foundation+SEI, 2010). Framför allt priserna för solpaneler har sjunkit sen dess. Klart är att kärnkraft redan 2010 var tydligt dyrare än vindkraft. Var priset för det kraftigt försenade kärnkraftsbygget i Olkiluoto (Finland) slutligen ska landa är helt obekant (prognos) vind (land) (havs) biobränsle (kraftvärme) solpaneler (PV) konc. solkraft kärnkraft Olkiluoto ~90 Att kärnkraft är för dyr bekräftas av ett meddelande i Berliner Zeitung, : Eon och RWE ger upp projektet att bygga nya kärnkraftverk (totalt 6000 MW) i Storbritannien. Anledning: projektet är inte längre lönsamt. Privatägandet bryter de stora elbolagens oligopol Privata producenter vill ha garanterade kostnadstäckande priser. De stora elbolagens interesse är däremot att elproduktionen tillräckligt ofta befinner sig nära "toppen" så att priserna är höga. Den följande grafiken är upplysande om man försöker betrakta den med deras ögon. Marknadspriset för all el bestämms av den momentant dyraste använda produktionsmetoden, i genomsnitt alltså av kolkondens, vid topparna av oljekondens och gasturbiner. Vid sådana tillfällen tjänar elbolagen ofantligt mycket på vind, vatten, kraftvärme och kärnkraft. Källa: J. Gode, K. Byman, A. Persson, Rapport: Miljövärdering av el ur systemperspektiv, Svenska Miljöinstitut, 2009 Därför har bolagen inget interesse av att alla kärnreaktorer funkar på vintern! Hur är läget? Hur vill vi att det blir? 23

24 I Sverige har man under de gångna decennierna nästan totalt ersatt olje- och kol i uppvärmning med biomassa (fjärrvärmeverk, ofta med kraft-värme-koppling, pellets, ved). Men det händer inte så mycket gällande ersättning av kärnkraft och bränsle till bilar och transporter. Globalt sett händer det mer än man tror angående omställningen till förnybar energi. Mycket håller på att komma igång, förhoppningsvis inte för sent för att begränsa klimatuppvärmningen. Mycket är på gång. Exempel: Bygge av nya kraftverk Här kommer några diagram som visar vilka typer av nya kraftverk byggs i världen och i utvalda regioner och länder. Källa: E[R]. Globalt är just nu hälften av tillbygget förnybart. Tendens: starkt ökande. I Kina byggs fortfarande mycket kolkraftverk som fakiskt utgör nästan det hela globala tillbygget. Men det byggs samtidigt väldigt mycket vatten- och framför allt vindkraftverk. Kina är med avstånd den största vindkraftproducenten i världen. I Sverige stannar elförbrukningen upp sen många år. Därför byggs det inte många nya kraftverk. Vad som byggs är förnybart. I USA är situationen oklar liksom energipolitiken. Det byggs både kolkraft och förnybar energi. Den stora röda rutan markerar perioden där energiproduktionen deregulerades. I EU-europa byggs just nu många naturgaskraftverk som producerar el med mindre CO 2 -utsläpp än kolkraftverk. Men förnybar energi kommer med stora steg. röd: kärnkraft (knappast någon nybyggnad f n); svart: kolkraft; ljusblå: naturgas; alla andra: förnybar energi (olika slag). Det byggs fortfarande kolkraftverk, framför allt i Kina. En del ersätter gamla kraftverk med låg effektivitet. Men andelen kraftverk för förnybara E- källor är lika stor där och växer snabbt. 24

25 8. En modell för Sverige Vilka FE källor finns i Sverige? (Skriftstorleken symboliserar potentialen för olika energislag.) Biomassa Vind Vatten Geotermi Solvärme Solel värme, el, drivmedel, kemiråvaror el el, (tämligen utnyttjad) värme, el värme el Det finns ett detaljerat förslag hur omställning till förnybar energi kan gå till i världen och i enstaka regioner och länder. Jag citerar det som E[R]: the advanced energy [r]evolution, a sustainable energy outlook for Sweden European Renewable Energy Council EREC, Greenpeace, 2011, E[R] jämför tre scenarier: ref fortsätt som nu, 2050: 30% av E-tillförsel förnybar E[R] 2050: 85% av E-tillförsel förnybar adv E[R] 2050: 92% av E-tillförsel förnybar Nödvändiga åtgärder för att kunna nå målet: 1. Effektivisering 2. Bilar: mer el och H 2 från elektrolys av vatten, mer transport på räls 3. Kraft-värme-koppling: el+fjärrvärme från biomassa, gas 4. Mer el, men bara från förnybara källor: vind + solel, balanserad av el från vattenkraft mellanlagring i form av H 2 och i elbilbatterier, smarta nätverk 5. Värme från solfångare, biomassa, geotermi 6. Transport: mer på räls, elbilar, biodrivmedel (biogas, metanol, etanol) Det visar sig att omställningen enligt E[R] och adv E[R] är nästan kostnadsneutral. I början kostar omställningen lite mer pga högre investeringar, i slutet blir det billigare pga lägre rörliga kostnader (vind + sol är gratis). Kom ihåg att "fortsätt som nu" inte är fritt från investitioner, ffa i form av ersättning av gamla anläggningar. Så ska den totala E- tillförseln (inte bara el) förändras (E[R]). 25

26 Potential (exempel förnybar elproduktion enligt E[R]) Capacity GW Prod (TWh) utnytt jande grad 2050)* Hydro ,49 Biomass ,11 Wind ,24 Geoth ,5 0,02 Photovolt ,5 0,13 Conc. SP Ocean E Förändring elproduktion enligt förslaget i E[R] Total )*Om man sätter den (prognosticerade) årsproduktionen i relation till kapaciteten så kommer man fram till utnyttjadegraden. Den är nödvändigtvis mindre än 1: Vatten finns inte hela året runt i stora mängder; biomassa är ofta kopplad till värmeproduktion som inte används året runt; vind blåser inte alltid; geotermi används mest för uppvärmning, elproduktionen är marginell; fotovoltaik (solel) finns bara när solen skiner. Concentrated solar power och ocean energi spelar ingen roll i Sverige. Hur bra är Sverige nu? Andelen förnybar E i Sveriges E-tillförsel är hög om man jämför med andra länder. Men om man jämför den absoluta produktionen, ser det inte så lysande ut. Tex Tyskland E-tillförsel Sverige 2010: Absolut jämförelse Sverige - Tyskland 2010: I absoluta siffror har Tyskland en nästan dubbelt så stor förnybar E-produktion fastän förutsättningarna (vindrikedom, mängd biomassa per invånare) är betydligt sämre! Kan Tyskland, då kan också Sverige! wolran 26

27 El från förnybara källor Energitillförsel från förnybara källor Weber-Abb1 Weber-Abb2 Sverige har en hög andel förnybar energi men nästan ingen ökning! 9. Politiska styrmedel Kan Tyskland? Tysklands "Erneuerbare Energien Gesetz" (EEG, Lag om förnybar energi) Lagets syfte: Främja förnybar energi 1991: Energie-Einspeisungs-Gesetz (energiinmatningslag): Nätföretagen måste ta emot förnybar el från alla producenter till ett garanterat minimipris. Med det blev vindenergi lönsam med anpassningar 2004, 2009: Erneuerbare Energien Gesetz (EEG, lag om förnybar energi): Nätföretagen måste ta emot förnybar el från alla. Ersättningarna är olika för olika energikällor men fastlagda så att investeringar är lönsamma, garanterade för vanligtvis 20 år framåt. Med det blev alla slag av förnybar energi lönsamma. Två viktiga förutsättningar för framsteget var: - Tydliga politiska beslut angående avveckling av kärnkraft - Gynnsam lagstiftning: Energie- Einspeisungs-Gesetz (1991) och Erneuerbare Energien Gesetz EEG (2000/2004/2009) Förnybar elproduktion i Tyskland (wiki, modif. wolran) Energieinmatningslagen 1991 och dess efterträdare Lagen om förnybar energi 2000 satte igång en stor produktionsökning av förnybar el. "Induktionstiden" är tiden som behövdes för att få fart på produktion av utrustning och att sätta upp den. Här verkar det handla om 4 år. 27