32
Hur ska vi ha det i framtiden? Världens energibehov kommer att öka. Främst på grund av världens ökande befolkning. Det innebär en ytterligare belastning på miljön, särskilt om de ökande behoven ska täckas med kol, olja och gas. Världens energiexperter är därför överens om att framtidens energiförsörjning måste bygga på mer effektiviserad energianvändning. Utöver det bör vi använda mer förnybara energikällor som bioenergi, vattenkraft, vind och sol. verige har vi goda förutsättningar för att klara övergången genom att använda mer bioenergi som hämtas från skogar och åkrar. Dessutom kan mer el produceras av vattenkraft och vind. På sikt kan även solceller ge ett tillskott. Kraftföretagens uppfattning är att kärnkraften bör användas så länge den är säker och kan leverera el till ett bra pris. Vattenkraften blir också i framtiden grunden i vår elproduktion. Den är inhemsk, förnybar och fri från utsläpp. På sikt kan vindkraft och solenergi bli mer betydelsefulla. n viktig fråga blir hur mycket energi biobränslen kan bidra med i framtiden. På följande sidor finns några energikällor och nya tekniker beskrivna. Vi tar även upp olika energikällors energipotential (hur mycket de kan bidra med i framtiden), ekonomi och miljökonsekvenser. Troligtvis finns en del av svaret på frågan i rubriken bland dessa energikällor. torforsen i orrbotten visar den mäktiga energi som finns i naturen. torforsen har inte byggts ut för elproduktion. 33
l och värme direkt från solen O olljuset innehåller ett överflöd av energi. verige är det huvudsakligen två tekniker som används för att omvandla den direkta solstrålningen till användbar energi. Med solceller kan vi alstra el och med solfångare utvinner vi värme. olceller olceller omvandlar ljusenergin direkt till el. olceller finns exempelvis i miniräknare. Andra användningsområden är bland annat fyrar och satelliter som behöver egen elproduktion. ågon storskalig användning för elproduktion i vanlig mening förekommer inte eftersom tekniken är dyr. olfångare en solfångare cirkulerar exempelvis vatten som värms upp av solen. Därefter överförs vattnets värme direkt eller via värmeväxlare till element eller varmvattenberedare i hus och lokaler. tt problem med solfångare är svårigheten att lagra värmen till vintern då värmebehovet är störst. Det kan lösas genom lagring av det varma vattnet i gamla gruvor och bergrum eller i välisolerade tankar under jord. Termisk solel n tredje teknik är termisk solel som används i ydeuropa och UA. olljuset koncentreras i parabolliknande solfångare som är anslutna till vattentankar. Vattnet hettas upp till ånga. Ångan leds till en turbin som genererar el. å fungerar en solfångare Den aktiva delen i solfångaren, absorbatorn, består av en aluminium- eller kopparskiva som är belagd med ett skikt som släpper igenom solvärme samtidigt som det skyddar absorbatorn från nedkylning. las och teflon skyddar absorbatorn från nedkylning av kall luft. å fungerar en solcell solcellen omvandlas energin i ljuset till elektricitet. Det sker direkt, utan vare sig rörliga delar eller genom att något ämne förbrukas. olcellen består av en tunn skiva halvledarmaterial, ofta kisel, med en kontakt på baksidan och en på framsidan. är solen lyser på solcellen uppstår en spänning mellan cellens framsida och baksida. lektroner frigörs i halvledarmaterialet och elektrisk ström genereras. n typisk solcell genererar cirka 0,5 Volt spänning. Cellerna seriekopplas till solcellsmoduler. n modul som ska ladda ett 12 V batteri består av 30 36 seriekopplade solceller. olcellerna har lång livslängd och kräver nästan inget underhåll, elproduktionen sker ljudlöst och helt utan utsläpp, men upphör omdelbart när ljuset försvinner. För att få en självförsörjande elanläggning kan solcellsanläggningen kompletteras med batterier och en laddningsregulator. Värmen fångas upp genom att en vätska, exempelvis vatten-glykolblandning, leds genom solfångaren i tunna rörledningar som har metallisk kontakt med absorbatorn. enom värmeväxlare värms vatten som kan lagras. Absorbator Antireflexmaterial Halvledarmaterial, ex kisel ränsmaterial Halvledarmaterial, ex kisel Varmvattenlager 34
nergi från havet Vågenergi Vågorna i världshaven innehåller stora mängder energi. Under senare år har det gjorts försök att ta tillvara vågenergin genom att låta vågorna driva en turbin. Flera metoder har prövats med skiftande resultat. förhållande till den energimängd man får ut av vågkraften är den ännu inte lönsam, i alla fall inte i verige. Det finns ett flertal idéer om hur man kan utvinna energi ur havsvågor. Kilrännekraftverket är en norsk konstruktion, där de höga havsvågorna pressas upp i en damm. Därefter får vattnet vid återrinningen till havet passera en turbin. nergi ur underjorden eotermisk energi skiljer sig från nästan alla andra energikällor eftersom den inte från första början kommer från solen. nergin hämtas i stället i form av värme från jordens inre. Värmen bildas när radioaktiva ämnen i jordens inre sönderfaller, men den kan också uppkomma av den friktion som bildas då jordskorpan är i rörelse. det vatten som fyller urbergets sprickor lagras värmen och kan användas direkt till uppvärmning eller om temperaturen är tillräckligt hög, omvandlas till el. Jorden innehåller enorma mängder värme, men bara en mycket liten del läcker ut mot jordytan. eotermisk energi förekommer i alla världsdelar. sland är det land i orden som har de största tillgångarna. Där värms de flesta bostäder och lokaler med hetvatten från jordens inre. Där används också hetvattnet för elproduktion. verige är det inte praktiskt möjligt. Men det finns ett antal platser i landet där den geotermiska energin i kombination med värmepumptekniken kan utnyttjas för att värma bostäder. und utnyttjas geotermisk energi sedan mitten på 1980- talet. und utnyttjas geotermisk energi sedan mitten på 1980-talet. Ungefär hälften av stadens fjärrvärme kommer från geotermianläggningen. Vatten med en temperatur av 21 C pumpas upp från 700 meters djup. fter värmeuttaget med hjälp av värmepump återförs det 4 C kalla vattnet till berggrunden för att värmas upp på nytt. Tidvattenkraft Havsytan stiger och sjunker med jämna mellanrum. Det beror på månens och solens dragningskraft, samt jordens rotation. Detta kallas tidvatten. På vissa håll (bland annat längs engelska kanalen) är skillnaden flera meter. Dessa rörelser i vattnet kan utnyttjas för att framställa el. Vid flod kan vattnet dämmas upp och nivåskillnaden kan sedan driva en turbin som genererar el. Tidvattenkraftverk finns i drift bland annat i Frankrike. verige är tidvattenskillnaderna för små. V Å / O T M K 35
n ny sorts kärnkraft F U O K A F T ett vanligt kärnkraftverk produceras energi genom klyvning (fission) av atomkärnor. Men energi kan också framställas genom att atomkärnor slås samman fusion. Den värme som vi får från solen skapas på det sättet. De ämnen som används vid fusionsprocessen är väteisotoperna deuterium (tungt väte) och tritium (supertungt väte). n reaktion mellan dem förutsätter att de båda atomkärnorna kolliderar i mycket hög hastighet. Hastigheten måste vara så hög att de elektriska krafterna som normalt håller atomkärnorna ifrån varandra, övervinns. Det enklaste sättet att få den höga hastighet som behövs är genom väldigt hög temperatur, en temperatur på hundra miljoner grader eller mer. Fusionskraftverken skulle kunna bli säkrare än de vanliga fisionskraftverken eftersom processen är lättare att kontrollera och radioaktiviteten kan hållas på en låg nivå. Väteatom (tritium) Väteatom (deuterium) Heliumatom i mellanstadium Fusionsreaktion. Vid en mycket hög temperatur smälter deuterium- och tritiumkärnor samman till en heliumkärna och en neutron avges tillsammans med energi. Frigjord energi Heliumatom Fri neutron På flera håll i världen pågår forskning kring fusion. Om man lyckas framställa tekniskt och ekonomiskt fungerande reaktorer skulle vi ha tillgång till enorma energimängder eftersom väte är ett av de vanligaste grundämnena. Bridreaktorn utnyttjar det vanligaste uranet n bridreaktor fungerar i princip som ett kärnkraftverk (se sid 20). Det som är speciellt med bridreaktorn är att där bildas klyvbart plutonium av uran-238 (uran i sin vanligaste form) som normalt inte går att använda i ett kärnkraftverk. Tekniken befinner sig fortfarande på utvecklingsstadiet. n bridreaktor blir komplicerad och därmed blir kostnaderna höga. enom det relativt låga uranpriset finns det för närvarande inga ekonomiska förutsättningar för bridreaktorn att konkurrera med vanliga kärnkraftreaktorer. 36
Bränsleceller på försök Principen för bränslecell Anod Katod Väte H 2 yre O 2 Tekniken för bränslecellen är känd sedan mitten på 1800-talet och fick sitt genombrott i samband med det amerikanska rymdprogrammet. n bränslecell fungerar ungefär som ett batteri, men den behöver inte laddas. Den drivs med bränsle (t ex naturgas) i stället, vilket gör att den alltid kan vara i drift. ntresset är stort eftersom tekniken har en hög verkningsgrad, är miljövänlig och ger möjligheter till kraftvärmeproduktion i mindre enheter. verige sätts ett par nya försöksanläggningar i drift under år 2002. Bränslecellen har en anod (positivt laddad elektrod) och en katod (negativt laddad) på varsin sida av en elekrolyt (elektriskt ledande lösning). Vätgas tillförs anoden och delar sig till vätejoner och fria elektroner, som vandrar till katoden och bildar en elektrisk ström. Vid katoden tillförs syrgas. Där förenar sig vätet med syret. esultatet av processen blir vatten, el och värme. tröm av elektroner e e lektroder Vätejoner H + e lektrolyt Vid anoden leder man in vätgas i bränslecellen och vid katoden syrgas (luft). yrejoner O 2 Vätet delar sig till vätejoner, H +, och elektroner, e. lektronerna går genom en ledare från anod till katod. n elektrisk ström uppstår. yremolekylen delar sig vid kontakt med fria elektroner till syrejoner, O 2. B Ä C Vatten H 2 O Kvarteret Bådan i Hammarby jöstad blir försöksområde för ny energiteknik. åghuset i mitten är gemensamhetslokal. Där finns också bränslecellen som ska förse lokalen med värme och el samt driva bostadshusens cirkulationspumpar och förse husen med reservel vid elvabrott. Bild: JM/Arkitekturkompaniet Vätejonerna passerar genom elektrolyten och förenar sig med syrejonerna till vatten. 37