Utgåva. Utökad med FoU avsnitt ENERGI KÄLLOR

Transkript

1 7 Utgåva Utökad med FoU avsnitt KÄLLO

2 Den eviga kärnreaktorn Solen är inte bara viktig för vårt välbefinnande. Ur solen hämtar vi också det mesta av den energi vi använder och omvandlar den till ljus, kraft och värme. solen pågår ständiga kärnreaktioner där materia omvandlas till energi. Denna energikälla är nästintill outtömlig. Bara under ett år innehåller solstrålningen mot jorden gånger mer energi än vad vi på jorden normalt använder under ett år! nergin kan delas in i tillgångar som ständigt flödar, och tillgångar som är lagrade. Den flödande energin kommer från solstrålningen och ger upphov till vattenrörelser och vindar. Fossila bränslen är däremot exempel på lagrad energi. De har en gång i tiden bundit solens energi i växter och djur och sedan under miljoner år omvandlats till kol, olja och gas. Man delar även in energikällorna i förnybara och icke förnybara. Den flödande energin och biobränsle hör till de förnybara. Utnyttjar man dessa energikällor återskapas de inom en mycket snar framtid. Till de icke förnybara hör alla fossila bränslen och uran. De fossila bränslena förnyas visserligen, men ytterst långsamt och inte alls i den takt vi förbrukar dem. i i den rika delen av världen tar energin för given. Det är en del av välfärden. n självklarhet. utvecklingsländerna är situationen en helt annan. Där är den vanligaste energikällan ved. l hör definitivt inte till vardagen. Hur mycket energi vi använder varierar med dygnet, årstiden och var på jordklotet vi är bosatta. Av all den energi som används av människan i den industrialiserade världen, kommer bara 13 procent från förnybara energikällor medan 80 procent kommer från fossila bränslen. De resterande 7 procenten är kärnkraft. Målet för mänskligheten måste vara att skapa ett uthålligt energisystem för framtiden: Att fånga solenergin med minsta möjliga miljöingrepp. Men för att klara detta krävs både utveckling av dagens energisystem och kanske nya spännande lösningar, med hjälp av vanliga och ovanliga energikällor. 2

3 4 6 år energiförsörjning ad är energi? nergikällor för elproduktion 8 attenkraft 10 indkraft 12 Bioenergi 14 Torv 15 Kol 16 Olja 18 as 19 Avfall 20 Kärnkraft nergiomvandling 24 Olika sätt att ta till vara på energin 26 Kondenskraftverk, kraftvärmeverk, gasturbin 28 lens väg 30 Fjärrvärme 31 ärmepump 32 Framtidens energi 34 Solceller och solfångare 35 ågenergi och tidvattenkraft 35 eotermisk energi 36 Fusionskraft och bridreaktorn 37 Bränsleceller 38 Forskning och utveckling 42 nergikällor i jobbet 46 nergifakta 50 Ordlista Beställare: Kalle Lindholm, Svensk nergi Produktion: Beckeman & Wenner AB Framsidesbild: Beckeman llustrationer: Anders Pettersson AP illustrationer, Luleå Foto: Hans Blomberg, Håkan Borg, Krister Carlsson, Jan Collsiöö, Lars Hansson, Bengt Johansson, Bernt Toftgård, Mark Tomalty, Anders örby, attenfalls bildarkiv m fl. Tryck: TP Tryckeri Utgåva 7,

4 Självklarhet för oss lyx för andra Å F S J nternationellt sett är Sverige ett av de länder som använder mest energi, räknat per invånare. Det beror dels på att industrin i stor utsträckning är inriktad på energikrävande förädling av våra råvaror som malm och skog m m, dels på att klimatet kräver att bostäder och andra byggnader värms upp under en stor del av året. Sveriges totala energitillförsel har ökat med 28 % sedan äknar man enbart nettot, den energi vi använder, har däremot mängden varit relativt konstant. y redovisningsmetod tt lands energitillförsel kan redovisas enligt flera olika metoder. dag följer Sverige den internationella redovisningsmetoden där hänsyn tas till kärnkraftverkets verkningsgrad. nergitillförseln från kärnkraften värderas till tre gånger den producerade elenergin. Detta måste beaktas när man jämför Sveriges energibalans idag med tidigare års redovisning, som inte inkluderade energiomvandlingsförlusterna. TWh Spillvärme mm i fjärrvärme åolja och oljeprodukter -75 Sveriges energitillförsel är huvudsakligen baserad på importerad energi var andelen importerad energi ca 80 procent. År 2000 hade importen av oljeprodukter, uran, kol/koks och naturgas minskat till 68 procent. Det är främst importen av olja som minskat sedan 1970 samtidigt som vattenkraft nästan fördubblats och kärnkraft tillkommit. Källa: nergimyndigheten Sedan 1970-talet har stora förändringar skett i vårt energisystem. Den viktigaste förändringen är minskningen av oljans andel från 77 procent 1970 till 33 procent år Samtidigt har vattenkraftbaserad el nästan fördubblats. Dessutom har kärnkraften tillkommit. Sveriges totala energitillförsel aturgas, stadsgas Det finns en mängd olika sätt att spara energi. tt exempel är den energikrävande massa- och pappersindustrin där spillvärmen från olika processer utnyttjas till att via egna kraftverk producera stora delar av elbehovet. Minst hälften av bränslet som används är bark och vedavfall som uppstår vid massatillverkningen. Kol och koks -85 Omvandlingsförluster i kärnkraft attenkraft, brutto Biobränslen, torv mm Kärnkraft 2000 i använder idag mer än dubbelt så mycket el som vi gjorde mporterad och inhemsk energi Av Sveriges energitillförsel 2000 svarar importerad energi såsom oljeprodukter, uran, kol/koks och naturgas för ca 40 procent medan den inhemska energin vattenkraft, biobränsle och spillvärme svarar för ca 60 procent. Det finns en ambition att minska beroendet av fossila bränslen i världen. Siktet är att kunna ersätta dem med uthålliga energikällor som vattenkraft, vindkraft, solenergi och energiformer baserade på biobränslen. 4

5 l en viktig energiform det moderna samhället har el fått en allt större betydelse. T, datorer och all modern teknik i olika former förutsätter att det finns el. Sedan 1970 har elproduktionen i Sverige ökat från 59 till ca 142 TWh. Största delen av denna ökning har skett genom kärnkraftens utbyggnad under 1970 och 80-talen. n avgörande faktor för den ökade elanvändningen har varit att elproduktionen via vatten- och kärnkraft är både tillförlitlig och förhållandevis billig. De tre användargrupperna Sverige brukar man fördela energianvändningen på de tre sektorerna industri, bostad/service samt transporter. Till sektorn bostad/service räknas energianvändningen i hushåll, handel, allmänna lokaler mm. issa delar av Sveriges energitillförsel används inte som energi i landet. Dit hör exempelvis de koloch oljeprodukter som är råvara vid plast- och asfalttillverkning och den olja som bunkras för utrikes sjöfart. Omvandlingsförluster i kärnkraften och överföringsförluster i elnät, fjärrvärmenät mm, är energi som tillförs landet, men inte når fram till s k slutlig energianvändning. Av de 585 TWh som tillfördes Sverige 2000 uppgick 392 TWh till slutlig energianvändning. äcker energin för framtiden? De energipolitiska målen anger att den framtida elproduktionen ska komma från inhemska och förnybara energikällor. dag är vattenkraften den enda förnybara källan till vår elproduktion av någon betydelse. aturgas 8 Uran 168 Kol/koks 26 etto import 5 TWh mporterad energi ndustri 156 Oljeprodukter och råolja TWh 392 TWh nhemsk energi attenkraft 79 nrikes transporter 92 Biobränslen, torv mm 97 Spillvärme 7 Utrikes sjöfart och energi för icke energiändamål 39 Bostäder och service 144 nergitillförsel och slutlig energianvändning i Sverige 2000 i TWh. Av den energi som tillförs Sverige används 2/3 som energi i landet. esten är omvandlings- och transportförluster, råvara för exempelvis plast och asfalttilverkning samt bunkerolja för utrikes sjöfart. Siffrorna är hämtade ur nergiläget i siffror 2001, nergimyndigheten. nligt riksdagsbeslut förhindras dock större utbyggnader, enbart små tillskott kan bli aktuella. Dessutom har Sverige förbundit sig att inte öka koldioxidutsläppen, vilket gör att det blir svårt att i en nära framtid ersätta kärnkraften med olja, kol eller gas. Omvandlings- och distributionsförluster 154 Det innebär en stor utmaning för samhället de närmaste åren att hitta värdiga ersättare. Biobränsle är ett alternativ. Men minst lika viktigt är att effektivisera energianvändningen så att energin används på bästa möjliga sätt. Transportsektorns energibehov ökar ständigt och därmed ökar även trycket på miljön. Krav på avgasrening och bränslesnålare bilar försöker bryta detta mönster. nom transportsektorn finns en rad alternativa drivmedel som etanol (sprit), biogas och rapsolja, liksom eldrivna motorer och kombinationer av el- och vanliga motorer, sk hybridbilar, som bilen på bilden. ärmast på tur för tester står bränslecellsdrivna bussar, som ska prövas i Stockholm. Å F S J 5

6 Om asaloppsåkarnas energi v skulle den räcka till T Avdunstning från mark och sjö A D Ä nergi finns i många olika former. n människa som är ute och åker skidor omvandlar kemisk energi (mat) till rörelseenergi och värme människor som åker asaloppet gör i spåren av med över kwh eller ungefär lika mycket energi som skulle gå åt för att driva T-apparater under hela loppet! asaloppsåkarnas energi omvandlas inte till el utan till rörelseenergi F A K T A HU MÄT MA? Den internationella standardenheten för att mäta energi är joule (J), som är detsamma som en wattsekund (Ws). För el använder vi enheten kilowattimme (kwh), som motsvarar joule. ffekt är måttet på den energimängd per tidsenhet som produceras eller används. ffekten en watt motsvarar alltså en joule i sekunden (1 W = 1 J/s). umera används enheten 1 watt (1 W) även om det fortfarande är vanligt att ange bilmotorers effekt i hästkrafter (hk). är exempelvis en glödlampa lyser går det åt energi. Ju högre effekt (wattal) lampan har, desto mer energi drar den per sekund. som flyttar dem de nio milen från Sälen till Mora och till värme (att åka skidor fort och länge är svettigt!). n industri omvandlar exempelvis el till maskinellt arbete eller till värme. l är ett sätt att transportera energi, en energibärare. tt annat exempel på en energibärare är varmvattnet i fjärrvärmesystemen. Fysikaliskt är det fel att prata om energiproduktion och energiförbrukning eftersom det varken går att producera eller förbruka energi. gentligen handlar det om energiomvandling. Men för att i dagligt tal förklara energins roll i samhället underlättar det att använda felaktiga ord som energikällor, energiproduktion och energiförbrukning. Olika energikällor ästan alla energikällor har sin början i solen. attenkraften är ett exempel. Solen förångar vatten i hav och sjöar och ångan förs vidare som moln med vinden och faller ned som regn. attnet samlas i sjöar, hav och i kraftverkens vattenmagasin. Det uppsamlade vattnet kallas lägesenergi. är vattnet sedan strömmar genom ett vattenkraftverk omvandlas den ursprungliga solenergin till elenergi. Även de fossila bränslena (kol, olja och naturgas) har sitt ursprung i solen. De har under miljoner år bildats ur gamla växtdelar och är ederbörd Avdunstning egetation därmed en lagrad form av solenergi. Den kemiskt bundna energi som finns i fossila bränslen och i biobränslen (ved, flis, halm m fl) omvandlas genom förbränning till värmeenergi. Mat är ett annat exempel. äxterna bygger genom fotosyntesen energirika ämnen som kolhydrater och proteiner med hjälp av strålningsenergin från solen. äxter äts av både djur och människor. Även när vi äter kött är det alltså i grunden en form av lagrad solenergi. Det finns några undantag från regeln att alla energiomvandlingskedjor har sin början i solen. kärnkraftverken utnyttjas uran som anses ha varit ett av de ämnen som jorden en gång bildats av. Tidvattenkraft och geotermisk energi är två andra exempel. 6

7 re el -apparater ederbörd avrinning till vegetation till vattendrag rundvatten A D till havet Ä ärmen från solen får ytvattnet i sjöar och hav att avdunsta. attenångan stiger och bildar moln som förs in över land och ger nederbörd. attnet rinner sedan tillbaka till sjöarna och havet. F A K T A Om du med så räcker använder en: effekten: 1 kwh: Bastu W 12 min Brödrost W 60 min Dammsugare W 60 min lödlampa 60 W 17 tim Hårtork W 60 min Kaffebryggare 800 W 75 min Mikrovågsugn W 45 min adio 10 W 100 tim akapparat 4 W 250 tim Solarium 480 W 2 tim Strykjärn W 60 min Symaskin 85 W 12 tim Tandborste 2 W 500 tim T 80 W 13 tim ideo 40 W 25 tim Äggkokare 350 W 3 tim Skidåkning är energikrävande. Om t ex energin som asaloppsåkare använder för att ta sig från Sälen till Mora kunde omvandlas till el skulle den räcka till att driva över Tapparater under åtta timmar! 7