Framtidens Energi Var kommer den komma ifrån?
Innehåll Inledning:... 2 Energi... 3 Elektricitet... 4 Vindkraft... 5 Historik... 5 Funktion och delar:... 6 Byggnad, plats och kostnad:... 7 Hur bygger man ett vindkraftverk?... 7 Vilken plats ska ett vindkraftverk byggas på?... 7 Vad kostar det att bygga ett vindkraftverk?... 7 Dagens vindkraft:... 8 Regler för byggnad av vindkraftverk... 9 Vindkraften i världen... 9 Politikerna åsikter om Sveriges energi... 10 Vattenkraft... 11 Historik... 11 Funktion och delar... 12 Byggnad, plats och påverkan... 13 Var finns vattenkraftverken... 13 Hur ser framtiden ut för vattenkraften... 13 Sveriges och världens energi... 14 Energin i världen... 14 Vattenfall... 15 Kärnkraft... 16 Historik... 16 Funktion och delar... 17 Fission... 18 Sveriges aktiverade kärkraftverk... 18 Var förvaras avfallen?... 19 Kärnkraft i världen... 19 Kärnkraftens framtid... 19 Sammanfattning... 20 1
Inledning: Energi. Vad är det? Var kommer det ifrån? vad använder vi det till? Hur använder vi det? Ordet Energi kommer från Grekiskans *En* som betyder I och Ergon som betyder kraft. Alltså en inre kraft. Denna inre kraft finns inom allt som existerar ute i naturen. Enligt energilagen säger man att energi verken kan skapas eller förstöras utan det kan bara omvandlas. Idag använder vi energi till oräkneliga saker. Vi använder energi till att få ljus och värme i våra hus och lägenheter eller för att driva en stor maskin. Vi förbrukar till och med en sorts energi i vår egen kropp för att klara av att vara vakna och för att orka röra på oss. Energi kan läggas in i flera olika kategorier. Det finns exempelvis värmeenergi, elektriskenergi, kemiskenergi och kärnenergi med mera. Dessa få och många andra klassas som energi, energin kan utnyttjas på flera olika sätt eller blandas med andra energier för att få fram en ny slags energi. Med detta arbete kommer jag att ta upp fakta om hur man kan utvinna elektrisk energi ur vindkraft, vattenkraft och kärnkraft. Jag kommer även ta upp vad vi använder denna energi till, vad som är bra och dåligt att använda dessa sätten att få fram energi samt göra en undersökning och jämförelse för att se vad som kommer vara bäst att använda i framtiden. 2
Energi Ordet Energi kommer från Grekiskans *En* som betyder I och Ergon som betyder kraft. Alltså en inre kraft. Energi mäts i Joule (J) och är ett väldigt stor och komplicerat begrepp. Energi kan vara allt från energin som ligger lagrad i mat eller i olja till en energi som får något stort att komma i rörelse. Det finns flera olika sorters energier. Som värmeenergi, rörelse energi,elektrisk energi med mera. Man kan säga att energi är rörelse eller en möjlighet till rörelse. Utan energi hade där inte funnits något liv. Som tidigare nämnt så kan energi finnas lagrat i saker så som kol, olja eller mat. Men kan göra om en slags energi till en annan slags energi, Tillexempel görs den lagrade energin i mat om till en energi som vi människor kan använda för att hålla oss i rörelse och leva. Det bildas även väldigt ofta restprodukter i form av värme energi. Det finns en lag som heter Energilagen den är baserad på att energi verken kan skapas eller förstöras utan endast omvandlas och bilda en ny energi. Den totala mängden energi är alltid konstant. Vi kan få energi från flera olika föremål, som från att förbränna kol. Då bildas värmeenergi som kokar upp vatten och omvandlar det till ånga. Ångan i sin tur förs vidare för att få en turbin att rottera, turbinen är kopplad till en generator som alstrar ström. Och på så sätt har man omvandlat värme energi till elektrisk energi. Ett annat stort exempel är solen. Solen är en väldigt stor källa till energi. Hade inte solen gett ifrån sig så mycket energi så hade vi inte kunnat överleva. Det är tack vara solen som vi har fått energi på jorden. 3
Elektricitet Elektricitet är en slags omgjord energi. Vi har använt elektricitet här på jorden i knappt 100år så det är en väldigt ny energi källa. Vi använder elektricitet till nästan allting i dagens samhälle. Det är inte ofta maskiner fungerar utan elektricitet. Vi har elektricitet för att driva maskiner eller för att få ljus i våra lampor. Många tror att elektricitet bara är något som kommer ut ur väggkontakten men var kommer det ursprungligen ifrån? Hur skapar man elektricitet? Elektricitet är precis som energi något som är väldigt svårt att förklara. Men det finns teoretiska svar på vad elektricitet är. Elektricitet kan först delas upp i både positiva och negativa laddningar. Om man har två av samma laddning (negativ, negativ eller positiv, positiv) nära varandra så kommer de att försöka stöta bort varandra. Medans om du har två olika laddningar så kommer de att dra sig emot varandra. Har man två olika laddningar av samma styrka så kommer de att förinta varandra i en elektrisk urladdning. Ett väldigt bra exempel på en elektrisk urladdning är en Blixt. En blixt är en av de mest extrema slagens elektriska urladdningar. Man brukar säga att i en elektriskkrets flyter det fram ett stort antal elektroner som är den vanligaste andelen av elektricitet. En elektron är en negativ partikel som man inte kan se med blotta ögat. Elektronen brukar man även hitta i en cirkulerande bana runt omkring de laddade partiklarna i en atom. Det finns flera hundra olika sätt att skapa elektricitet. Tre av alla de exemplen kommer jag i detta arbete att ta upp och det är när man använder vindkraft, vattenkraft och kärnkraft. Men det finns även andra sätt att få fram el på som att använda solens energi eller kol och olja. Formler att räkna ut elektrisk ström och spänning. där = ström U= spänning r= resistans I denna formel räknar man ut den ström styrka som gäller för likström i en elektrisk krets. Resistans är det motstånd som finns i kretsen i form av en lampa eller en resistor. (mäts i ohm (Ω) Spänning är en slags skillnad i elektrisk potential mellan två olika punkter. Om en metalltråd hade kopplat samman de två punkterna så hade det bildats en elektrisk ström mellan de två punkterna för att jämna ut den elektriska potentialskillnad det finns mellan punkterna. där = ström U= spänning Z= impedans Men hjälp av denna formel kan man räkna ut strömmen i en växelström. i en växelström ändrar strömmen sin riktning hela tiden. Impedans är det elektriska motstånd i en växelström och mäts i (Ohm (Ω) precis som resistansen i en vanlig krets. 4
Vindkraft Vindkraft har existerat i många århundraden. Det har varit en väldigt användbar energikälla för att det finns i stort sätt oändligt med luft och vindar här på jorden. Denna enkla drivkraft och energi har använts till att hålla igång kvarnar, pumpar men även stora segel fartyg. Vindkraft är ingen nytt användnings område den tidigaste användningen av vindkraft tros vara runt 200 f.kr i det antika Persien som sträckte sig från dagens Turkiet till Indien under sin tid. Under slutet av 1100 talet så började vindkraften att vanda upp genom Europa genom Medelhavsområdena. I det Persiska imperiet hade man vridaxeln på kvarnarna vertikaltt vinklade medans man i Europa satte vridaxeln horisontellt. Med hjälp av kugghjul som var en väldigt ny uppfinning under denna period så kunde man använda kvarnarna inom flera områden som att mala mjöl, pumpa vatten eller även i sågverk. Historik Kvarnarna som byggdes här i Europa hade oftast ettt roterbart huvud som vändes åt det håll vinden blåste från för att alltid kunna användas. De var även oftast byggda av sten men det roterbara huvudet var av trä för att lättare roteras. Väderkvarnarna var väldigt användbara ända in på sent 1800 tal då man upptäckte ångmaskinerna och började användaa kolförbränningen till det mesta. Tillsist slutade man helt att använda väderkvarnarna då 1900 talet påbörjades. Runt 1930 började man på nytt använda vinden som kraftkälla. Fast denna gång började man använda vinden till att producera den nykomna elektriciteten. Elektriciteten hade börjat bli en vana i större städer och byar men på landet var det väldigt få människor som använde sig av elektricitet. Men efterhand som elektricitet även började användas på landet för att underlätta arbetet på gårdarna så utvecklades och byggdes den såkallade windcharger. Som var en väldigt tidig och lätt variation av dagens vindkraftverk. Man använde den för att få snabbare och lättare tillgång till elektricitet på de större gårdarna runt om i landet. Windcharger använde sig av ett par propellrar som roterade i vinden. Propellrarna var kopplade till en generator som alstrade ström som därefter lagrades i ett batteri. I Usa blev det byggt flera hundratusentals windchargers men det blev senare även använt här i Europa och i Norden. 5
Funktion och delar: Hur fungerar då ett vindkraftverk? Ett vindkraftverk kan se ut på flera olika sätt. Det finns vindkraftverk som ser ut som cylindrar eller kanske gigantiska propellrar. Men som innebörd utgör de samma funktion, de omvandlar rörelseenergin i vinden till elektrisk energi i generatorn som sedan förs vidare för att driva tillexempel lamporna i ditt hus. Den vanligaste konstruktionen av vindkraftverk är de stora propellerdrivna kraftverken vi ser ute på stora öppna ytor som åkrar eller de som står längst kusten. De är uppbyggda så att de kan vridas mot vinden för att kunna alstra så mycket elektrisk energi som möjligt. Uppbyggnad: 1: Rotor Rotorn är uppbyggd av vingarna som är fästa vid ett nav som sitter fast i självaste maskinhuset. Rotorns jobb är att ta emot rörelseenergin från vinden. Vinden i sig gör då att rotorn börjar snurra. På så sätt förs den roterande kraften vidare in i maskinhuset. Det är vanligast att man använder sig av tre vingar i rotorn. Det finns kraftverk med både flera och färre vingar men tre vingar gör det mera stabilt än två men även tystare för vindarna slår inte runt lika mycket vid tre vingar än om det hade varit flera. Vingarnas längd beror helt på hur mycket energi som kommer alstras ur det individuella kraftverket. En vinge kan vara över 40 meter långt och väga upp till och över 10 ton. 2: maskinhus Maskinhuset byggs överst i vindkraftverket. Det ända som går över maskin huset är de roterande vingarna. I maskinhuset förs rotorns rörelse energi vidare till en generator som i sin tur börjar alstra elektrisk energi. I maskin huset finns även alla anda komponenter som krävs för att vindkraftverket ska fungera och prestera så bra som möjligt. Det finns över 20 olika komponenter i maskin huset några av dem är: Huvudaxel, Oljekylare, Växellåda och Generator. 3: Torn För de vindkraftverk som idag byggs i Sverige och i Europa använder man sig för det mesta av torn som är cylindriska och konformade (bredbotten som tunnar av efterhand) och är gjorda av stål. För att underlätta byggnaden av tornet så gör man tornet i flera olika delar. Tornet måste även vara hållbart för att klara av tyngden från vingarna och de hårda vindar som kan blåsas. Tornen kan bli från minst 40meter höga och upp till över 100meter i höjd. Det beror på helt vilken plats och hur mycket energi man vill att ett visst vindkraftverk ska tillverka. Viste du att: 6 Ett vindkraftverk producerar el vid vindhastigheter mellan 4m/s och 25m/s
Byggnad, plats och kostnad: Hur bygger man ett vindkraftverk? Ett vindkraftverk som byggs på plan mar som på ett öppet fält är väldigt enkel. Man börjar med att lägga ett fundament som man anpassar efter vad det är för slags mark. O vanlig mark är fundamentet ca 2 3 meter djupt och består av armeringsjärn och betong. Fundamentets uppgift är att hålla fast hela kraftverket i marken så att det står rakt och inte välter eller förflyttas. Därefter anländer tornets olika sektioner och maskinhuset. Tornets delar tillverkas i olika fabriker och transporteras sedan till platsen där tornet ska byggas. Där det med hjälp av lyftkranar lyfts på plats och bultas samman. Man börjar med att bygga självaste tornet med den bredaste delen längst ner där efter monterar man på bit för bit och fäster de i varandra. På toppen sätter man tillsist in maskinhuset. Vingarna och navet som de sitter fast i kan monteras på två olika sätt. Det är vanligast att man sätter ihop navet och vingarna på marken och därefter lyfter upp hela propellern till maskinhuset med en stor lyftkran. Väl i rätt höjd så monterar man fast navet i maskinhuset och vindkraftverket är färdigt. Vilken plats ska ett vindkraftverk byggas på? Det är vanligast att man ser byggningen av vindkraftverk på land. Man bygger mest på stora öppna områden där det är långt ifrån berg eller skogar. Man gör detta för att de bästa och mest ihållande vindarna finns där. I södra Sverige är det vanligt och attraktivt att bygga sin vindkraft i för att det är väldigt slätt mark och det är nära mellan elkonsumenterna. Men på senare tid har man även börjat bygga vindkraftverksparker ute i havet. Tillexempel har vi nu vindkraftverksparken som ligger söder om Öresundsbron på Lillgrund. Idag står det 48 vattenburna vindkraftverk på Lillgrund söder om Öresundsbron. Dessa vindkraftverk är byggda och uppsatta av företaget Vattenfall, de 48 vindkraftverken producerar tillsammans ca 0,33 Twh årligen. Det motsvarar ca el till 60000 hushåll. Priset för det hela bygget blev ca 1,8miljarder svenska kronor. Vad kostar det att bygga ett vindkraftverk? Idag är vindkraftverk det billigaste sättet att använda sig av förnybar energi. Det är ingen stor kostnad för att det är vinden som används som energi källa och för att det är en så simpel konstruktion för att utvinna energi ifrån den. Priset på att bygga ett modernt vindkraftverk på vanlig öppen mark ligger på omkring 38 miljoner kronor och då inkluderas även anslutnings och markarbeten. Om man bygger vindkraftverken till havs så beror kostnaden helt på avståndet från land och hur djupt det är. Men det kostade ca en miljon mer att bygga ett vindkraftverk på lillgrund. Så att bygga ett normal stort vindkraftverk tillhavs koster ca 39 till 40 miljoner kronor. Viste du att: 7 Ett normalstort vindkraftverk kan ge ström till ca 500 hus om året
Dagens vindkraft: Idag är vindkraftverk en väldigt vanlig syn man kan hitta de både på land och till havs. Vindkraften idag är en väldigt ren och effektiv energi källa. Energin tas från vinden som är förnybar. En förnybar energi menas med att den kan återanvändas väldigt snart igen. Vinden är en av dessa förnybara källor och som vi alla vet så är det väldigt svårt att få slut på vinden här på jorden. Vindkraften är även väldigt bra för att den inte har någon slaggprodukt, den påverkar inte växthuseffekten och ger verken någon försurande eller övergödande effekt. Jämfört med oljan som är väldigt dyr, svår att få tag i och ger ifrån sig farliga gaser som förstör naturen så är vinden en mycket bra och pålitlig källa. Den Energin det tar för att bygga ett modernt vindkraftverk idag kan vindkraftverket själv producera tillbaka på en tid mellan 2 och 6 månader. Detta beror på hur bra det blåser under den tiden och hur bra effekt självaste vindkraftverket ligger på. Storleken för vindkraftverket och platsen den står på ingår även för hur lång tid det tar för ersättningen av energi. I Sverige började man använda sig av vindkraft redan under början av 1980 talet. Under denna tid var det bara för tester, det fanns inga effektiva sätt och det var inte så populärt att några kommuner ville bygga ut sin el med vindkraft. Men nu under dessa 10 år som har gått under 2000.talet så har viljan för och antalet vindkraftverk ökat väldigt mycket. I slutet av år 2006 fanns det omkring 750 installerade vindkraftverk i Sverige. I mitten av år 2008 fanns det omkring 895 vindkraftverk i bruk. Var av de flesta finns i Skåne, längs med västkusten, på Öland och på Gotland. Idag finns det drygt 1000 vindkraftverk här i Sverige. Fastän det finns så många så står vindkraften endast för ca 1,8% av hela Sveriges el produktion. När väl ett vindkraftverk har byggts upp så finns det inte många negativa aspekter med det. Det är inte på något sätt farligt eftersom det inte finns något utsläpp från självaste bygget. Ett vindkraftverks livstid ligger på mellan 25 och 30 år bruk. Efter det monterar man antingen ner eller bygger om de till den nyare tidens vindkraftverk. Då man har monterat ner ett vindkraftverk så finns det knappt något kvar där det stod så det är väldigt svårt att veta om där verkligen har stått ett vindkraftverk på en viss plats eller inte. Detta är väldigt bra för då kan naturen väldigt lätt växa tillbaka till sitt ursprung. Men även när ett vindkraftverk har byggts så går det väldigt fort för tillexempel fåglarna i området att vänja sig vid kraftverken. Det har gjort undersökningar som visar att fåglarna reagerar på samma sett emot vindkraftverket som mot vilken byggnad som helst. 8
Regler för byggnad av vindkraftverk Vad är det för slags regler och lagar som gäller då man bygger ett vindkraftverk? För ett medelstort landbyggt vindkraftverk, (ett vindkraftverk som är över 50m högt med vingarna) krävs det fler olika steg för att ett tillåtande ska kunna införas för byggnad. För att bygga en medelstor landbaserad vindkraftsanläggning krävs anmälan enligt miljöbalken samt bygglov enligt plan och bygglagen. Såväl bygglov och anmälan enligt miljöbalken prövas av kommunen. Vindkraften i världen Danmark är ett av de länder som hade mest vindkraft i världen under 1980 talet. Det var i Danmark som man började bygga kommersiella vindkraftverk och det är därifrån vindraften har spridit sig som mest. Vindkraften i Danmark står för nästan 20 % av landets energi. Under 1990 talet började även tyskland bygga upp sin vindkraft. De la mycket satsning på att bygga ut sin vindkraft och i slutet av 1990 talet gick de om Danmark i energiproduktion med hjälp av vindkraft. Danmark hade vid detta laget inte mera landbaserad plats att bygga ut sin vindkraft på. idag är Tyskland det ledande land när de gäller installerad effekt för vindkraft. Men även USA och Kanada har stort intresse för vindkraften och har ökat sitt bygge av vindkraft. År 2007 byggdes det nästan ut tre gånger så mycket vindkraft i USA som i Tyskland. Även i Asien bland annat i kina och Indien har vindkraften blivit mycket populär. Indien är med i de ledande länderna för vindkraft. Under 2007 byggdes det så många vindkraftverk så de sammanlagt har en effekt på 20 000MW. Idag beräknas det att det finns så många vindkraftverk i världen att de tillsammans genererar en effekt på ca 94000 MW. Fast det ger så mycket energi och elektricitet i världen så täcker vindkraften endast 1,1 % av världens energi behov. 9
Politikerna åsikter om Sveriges energi Socialdemokraterna: Socialdemokraterna står väldigt mycket för att utöka den förnybara energin som vindkraft eller solceller. De tycker att det är väldigt bra att försöka satsa på förnybar energi för att minska koldioxidutsläppet i Sverige. Vi har redan relativt lågt utsläpp men de tycker att vi kan minska det ännu mer. Deras ena mål är att de vill öka energi effektiviteten med ca 25 % tills 2020. De har som största mål att göra Sverige till ett av de ledande landen inom grönenergi, genom att använda vindkraft, vattenkraft och solceller. Om de lyckas få Sverige att använda mera förnybar energi så hoppas de på att kunna göra Sverige till ett bra och gott exempel som flera länder ska följa och ta hjälp av för att själva förbättra sitt lands förnybara energi. Socialdemokraterna är även emot kärnkraft. De vill stänga av alla reaktorer men med den hastigheten att det inte ändrar på Sveriges överskott av energi och att man hinner bygga upp och ersätta den med ny och effektiviserad förnybar energi. Vänsterpartiet: Vänsterpartiet står för att öka Sveriges energitillförsel med förnybar energi. De vill göra större satsningar på vindkraft och speciellt havsbaserade vindkraftparker. De vill även förstärka det statliga stödet till solenergi och göra de stöden med långsiktliga. De tänker sätta elföretaget vattenfall som ledande för byggnad och investering i förnybar energi. De tycker att vattenkraften i Sverige redan är tillräckligt stor. De vill endast effektivisera den men inte bygga ut mer. De vill även ta bort stödet till de småskaliga vattenkraftverken för de tycker att de små kraftverken försämrar den biologiska mångfalden. För att öka effektiviseringen av energi användning så har de några planer på att alla hus som byggs från och med 2011 ska vara klimatsmarta och inte använda el som uppvärmning av huset. Miljöpartiet: Miljöpartiet står starkt för att avveckla kärnkraft på så kort tid som möjligt och de vill påbörja avvecklingen så snabbt som möjligt. De säger att de kan avveckla kärnkraften på 10 till 12 år. De vill även avveckla förbränningen av kol och olja. De vill även att man ökar priset för el om det är kostsamt att producera den. Vattenkraften tycker de är färdigutbyggd och vill inte bygga flera vattenkraftverk för att inte förstöra de få älvar och floder vi har orört kvar. I det hela så står miljöpartiet mycket mera för att energieffektivisering än utbyggning av olika kraftverk. 10
Vattenkraft Vattenkraften är ett väldigt effektiv och bra sätt att ge energi på. Här i Sverige består 48.8 % av vår energi från vattenkraft. Det är en väldigt hög summa för att komma från en förnyelsebarr källa men det kommer från ett relativt naturvänligt håll. Hela energiprincipen utgår från att göra om vattnets lägesenergi till elektrisk energi genom att låta vatten falla ner från en högra höjd till en lägre. Historik Vattenkraften upptäcktes först i Kina för över 2000år sedan. Det var inte förens inne på 1200 talet som man började använda vattenhjulet här i Europa. Under de tidigaste etapperna använde man sig av ett så kallat vattenhjul. Det fanns fyra olika sorters vattenhjul det första var överfallshjulet, där man lät vatten uppifrån och ner på ett vertikalt stående hjul som hade sin axel vågrätt. Hjulet i sin tur hade flera fickor i sig som fångade upp vattnet och då bildades det övervikt på den ena sidan av hjulet och det började rotera åt det håll det vägde mest. Det andra hjulet kallades underfallshjul detta var också ett stort hjul som stod vertikalt fast och hade sin axel vågrätt i detta fall lät man hjulet vila i vattnet av en rinnande flod. Och tack vara det rinnande vattnet började hjulet rotera. Det fanns även ett så kallade bröstfallshjul som också var placerat vertikalt med sin vågräta axel precis som de två första. Det fungerade precis som överfallshjulet fast istället för att vattnet faller uppifrån och ner på det så kommer vattnet ledas in på hjulet strax över mitten. Detta gör att det får samma rotering som underfallshjulet. Det fjärde hjulet var skvalthjulet. Det är ifrån skvalthjulett som man har utvecklat fram dagens turbiner. Skvalthjulet var ett vågrätt liggandes hjul, det var väldigt populärt för dess enkla konstruktion och det behövdes inte några kugghjul eller växlar som ändra de riktning på maskineriet. Detta sätt var väldigt populärt för att man inte behövde så mycket vatten för att få hjulen att rotera det behövdes heller inte så hög fallhöjd för vattnet. Nackdelen var att verkningsgraden var väldigt låga endast på 10 15 %. Eftersom axeln var vertikal så kunde man koppla hjulet direkt till en kvarnsten så man slapp att bygga in en växel. I Sverigee gjorde man lagar under 1200 talet om hur vattenkvarnar skulle konstrueras. Man använde vattenkvarnarna till att bland annat kvarnar, sågverk och hammarsmedjor. Men på senare år när industrinn började växa använde man vattenkraftverken till stora väverier, valsverk och mekaniska verkstäder. 11
Funktion och delar Hur fungerar ett vattenkraftverk? Ett vattenkraftverk har alltid samma funktion. Det är oftast storleken på vattenkraftverket som gör skillnaden på de olika. Det finns vattenkraftverk som är väldigt små och som inte ger mycket energi. I Sverige idag finns det omkring 1800 vattenkraftverk i olika storlekar. De ger tillsammans nästan 50 % av Sveriges el produktion. Vatten kraften är ett väldigt bra sätt att få ihop energi på. Det är väldigt effektivt, naturvänligt för att det inte har några farliga utsläpp. Samt att det är väldigt reglerbart om det behövs mera el under en viss tidpunkt. Energin man får från ett vattenkraftverk är omvandlingen från vattnets lägesenergi som blir elektrisk energi i generatorn. Uppbyggnad: 1: vattenmagasin Man lagrar de gigantiska vattenmassorna i stora dammar eller sjöar. Men låter även vattenhöjden stiga till en viss nivå innan man släpper vidare det. 2: tilloppstunnel/trycktub Trycktubens jobb är att föra vattnet vidare från magasinet och ner till turbinen. Denna tunnel har ofta en ganska hög lutning för att vattnet ska falla ner emot turbinen. För det är just denna energi som bildas vid fallet som man är ute efter. Så höjden ner till turbinen och vattenmängden är de viktigaste delarna i ett vattenkraftverk. 3: Turbin och generator Turbinen kommer i en roterande rörelse då vattnet strömmar igenom. Turbinen i sin tur är kopplad upp till generatorn. Generatorns jobb är att alstra elektrisk energi från den roterande turbinen. 4: utlopp Här kommer allt det vatten som har kommit igenom turbinen. Ju större fallhöjd vattnet har desto kraftigare blir strömmen och vattnet som kommer ut ur utloppet och vidare ut i älven igen. 5: Transformator Från generatorn förs den elektriska energin till en transformator vars jobb är att transformera upp den till en hög spänning innan den skickas ut till kunderna via stora kraftledningar. 12
Byggnad, plats och påverkan Utbyggnaden av vattenkraft i Sverige pågick som mest under 40 och 50talet. Så idag byggs det nästan inga nya vattenkraftverk. Politikerna i Sverige står inte för någon mer utökning av vattenkraften utan de vill endast effektivisera den. När det gäller miljöpåverkningen från vattenkraftverk så kommer det då man bygger vattenkraftverket. Det finns inget koldioxidutsläpp från självaste anläggningen men då vattenkraftverket byggs så ändras miljön runtomkring den genom att vatten blir stoppat där magasinet finns och då blir ofta sjön eller älvens vattennivå högra. Och det kan orsaka till att djur måste flytta från sina boende. Men detta kan ersättas med att ju mer el som produceras från vattenkraften desto mindre el måste produceras från energislag som förstör naturen mycket mer som kol och olja. Sverige är ett land som har turen att ha mycket rinnande älvar så vi har kapaciteten att kunna bygga vattenkraft och använda det mycket. Istället för att förbränna kol eller olja. Det är väldigt svårt att säga hur mycket energi ett vattenkraftverk ger ut för det finns så många olika storlekar på vattenkraftverken. Det finns vattenkraftverk i Sverige som ger upp emot 2,3 Twh energi under ett vanligt år. Av de omkring 1800 vattenkraftverken så finns det bara 200 av de som är klassade som stora vattenkraftverk. De stora vattenkraftverken har en installerad effekt på över 10Mw. Var finns vattenkraftverken Alla de vattenkraftverk som byggts här i Sverige ligger utspridda över hela landet. Om man vill hitta ett vattenkraftverk så behöver man följa en av Sveriges många floder eller älvar. De största anläggningarna vi har här ligger uppe i norrland. Man har byggt de största vattenkraftanläggningarna uppe i norrland för att det finns så många och stora älvar där. Vi har flera vattenkraftverk i samma älvar fast med olika stora fallhöjder och olika installerade effekter. Stensjöfallet är det vattenkraftverks om har längst fallhöjd i hela Sverige, dess fallhöjd ligger på 318 m. Medans vattenkraftverket i harsprånget har Sveriges största installerade effekt, som ligger på 830 Mw. Där efter finns det hundratals olika vattenkraftverk i alla olika storlekar och effekter. Det finns omkring 8 vattenkraftverk i Luleälven med en installerad effekt på över 200 Mw. Hur ser framtiden ut för vattenkraften Enligt vänsterpartiet, socialdemokraterna och miljöpartiet så verkar det inte som om det kommer ske någon större utbyggnad av vattenkraften. De vill hellre spara på de få orörda älvar och floder vi har kvar i Sverige, så vattenkraftens utbyggnad kommer vara väldigt minimal för framtiden. Men de vill istället effektivisera vattenkraften så att den blir bättre och ger ifrån sig mera energi fast än den ligger under samma förhållanden som det redan finns. Enligt företaget vattenfall så finns det mycket mera plats för utbyggnad men enligt svensk lag så får det inte byggas flera vattenkraftverk i ett antal älvar så de satsar nu istället på att förbättra sina gamla vattenkraftverk eftersom det är många som fortfarande har lite äldre teknik sedan de byggdes i mitten av 1900 talet. Idag finns det en årskapacitet på ca 64Twh i Sverige men man hade kunnat bygga ut vattenkraften till hela 130Twh om året, det hade kunnat täcka nästan hela Sveriges energibehov men enligt staten är det bara ekonomiskt möjligt att utveckla 27 Twh till. 13
Sveriges och världens energi Idag använder Sverige flera olika sorters sätt att skaffa energi på. vi använder oss av vindkraft, vattenkraft, kärnkraft, olja, kol, gas, biobränsle med mera. Vi får mest energi av vattenkraften (48,8%), men vi får även mycket energi av kärnkraft (37,5%). Av olja, kol och gas får vi tillsammans (3,3%) av Sveriges energi. Sveriges Energikällor Vindkraft 1,8% vattenkraft 48,8% Kärnkraft 37,5% olja, kol 3,3% gas 1,7% övrigt 6,9% Energin i världen Världens energi vindkraft 1,1% vattenkraft 16,2% kärnkraft 13,5% kol, olja 46,5% gas 21% övrigt 1,7% Sammanlagts i världen så ser vi att olja och kol fortfarande är de två största energikällorna. Detta är inte en bra syn eftersom både olja och kol släpper ut stora mängder koldioxid och andra farligare ämnen vid förbränning. Jämfört med vattenkraft och vindkraft som inte har något utsläpp alls så är det ganska förvånande att man fortfarande satsar så mycket på kol och olja för att få energi. 14
Vattenfall Vattenfall är ett stort företag som producerar nästan 50% av Sveriges el. De använder sig av allt från vattenkraft, vindkraft och kärnkraft till solceller, gas och sopförbränning. Här i Sverige äger de 92 vattenkraftverk, omkring 100 vindkraftverk var av de äger alla 48 vindkraftverk som står på Lillgrund, de driver även sju kärnreaktorer. Var av fyra finns i ringhals och 3 finns i forsmark. De har inte bara reaktorer, vattenkraftverk och vindkraftverk i Sverige. Vattenfall äger och driver flera olika sorters kraftverk i hela Norden. Bara i norden så står vattenfall för nästan 20% av el produktionen. De använder som bas vattenkraft och kärnkraft men använder sig även av biobränslen, vindkraft, avfall och fossila bränslen används till el produktionen. Historik Vattenfall är ett väldigt gammalt företag. Det skapades redan år 1909 här i Sverige. företaget bildades då Sveriges första stora vattenkraftverk byggdes. Och under åren mellan 1909 och 1992. Har företaget bara ökat i storlek när det gäller utbyggnad av sina olika kraftverk. Vattenfall är ett statligt företag som under dessa år var väldigt starkt och ledande inom utbyggandet och utvecklingen av den svenska el produktionen. Under 1970 80talet började man använda sig av kärnkraft i Sverige det gjorde att man kunde minska behovet av att importera olja och kol. Under senare 70 och 80talet började vattenfall satsa mera på vindkraft och biobränslen. Efter 1992 förstorades vattenfall ännu mera. Då Eu tillät öppen handel för elmarknaden, började vattenfall att konkurera med andra internationella elföretag. Vattenfall spred sig då till finland, polen, tyskland och flera andra länder. Under 2005 blev vattenfall även en stor och viktig aktör i den danska elmarknaden. Grunden till att vattenfall blev så stort var att de fick med sig många olika elföretag från olika länder under namnet vattenfall. Vattenfall såg tidigt att klimatfrågorna var något väldigt viktigt när det gällde elproduktion. De bestämde att de skulle göras stora investeringar inom förnyelse av energisystem de satte som mål att företaget ska vara helt klimatneutrala till 2050. Det har gjorts stora satsningar i att utveckla och bygga ut vindkraften i både Danmark och Storbritannien. Det görs även stora satsningar på att utveckla och effektivisera vattenkraften, biobränslet och vågkraften. 15
Kärnkraft Kärnkraften är en väldigt ny energikälla. Man har inte som vattenkraften eller vindkraften använt den i hundra tals år. I Sverige har kärnkraften endast använts i omkring 40år. Det finns idag 10 aktiverade kärnkraft reaktorer i Sverige. fyra av det finns i kärnkraftverket i ringhalls, tre finns i Forsmarks kärkraftverk och 3 finns i Oskarshamns kärnkraftverk. Historik Kärnkraftens historia börjar för lite mer är hundra år sedan med att Henri Becquerel upptäckte radioaktivitet. År 1905 lägger Albert Einstein ut sin relativitetsteori som är en av grunderna till dagens kärnkraft. Hans teori säger att en massa kan förvaldas till energi och att den energin är oerhört stor. Där efter forskade Marie och Pierre Curie vidare radioaktiva ämnen och lyckades tillsist framställa det radioaktiva ämnet radium. 1938 upptäcktes fissionen av Lise Meitner och Otto Robert Frisch. Detta gjorde att rusningen till att göra det första atomvapnet påbörjades och det var tyskarna som satt med denna vetenskap i händerna. Året där på 1939 upptäckte Niels Bohr och John A Wheeler att uran 235 var delbart med långsamt rörande neutroner. Under andra världskriget skyndades forskningen till atomvapen på av både tyskland och USA. USA i sin tur var rädda att tyskland skulle hinna före de att bygga en atombomb. Men tack vare kriget mot britterna han Amerikanarna först med att konstruera atombomberna. I augusti 1945 demonstrerades fissionens enorma energi genom att två atombomber släpptes över städerna Hiroshima och Nagasaki i Japan. Först efter atombombernas detonationer började länder känna till kärnkraften och idén om att använda fisson som en energi källa började växa. Men USA hade redan börjat testa med en Nybyggd forsknings reaktor i Chicago 1944. 16
Funktion och delar Hur fungerar ett kärnkraftverk? Ett kärnkraftverks funktion går ut på att man använder sig av en kedjereaktion i from av fission. Fissionen sker då man skickar in en neutron för att krocka och dela en atomkärna. I sin tur delas atomkärnan i flera delar och några av delarna är nya neutroner som åker iväg för att dela nya atomkärnor. Processen accelereras då och det bildas stora mängder energi. Energin i sin värmer upp vatten så det bildas ånga, ångan färdas genom en turbin som är kopplad till en generator. Generatorns jobb är att alstra elektrisk energi. Det finns två olika sorters reaktorer, kokvattensreaktor och tryckvattenreaktor. Deras funktion och prestanda är väldigt lika varandra. kokvattenreaktorns Uppbyggnad: 1: Reaktor I reaktorn finns det vatten och uran. Under självaste reaktionen bildas det värme som vattnet i sin tur tar upp och börjar förångas. 2: Turbin Ångan färdas längst ett rör och vidare till en turbin som börja snurra av ångan. (ca 3000varv/min) turbinen i sin tur är kopplad till en generator. 3: Generator Generatorn omvandlar turbinens rörelse energi till elektrisk energi. Strömmen som bildas skickas vidare ut till användarna via el ledningar. 4: Kondensor När ångan har kommit igenom turbinen så färdas den vidare till en kondensor. Kondensorns jobb är att använda kallt havsvatten för att kyla ner ångan. Havsvattnet förs in via ett par rör och när ångan vidrör de kalla rören så kondenseras den ner till vatten igen. Det avkylda vattnet pumpas vidare tillbaka till generatorn för att sluta kretsloppet. Havsvattnet i sin tur åker tillbaka till havet utan att ha rört vid vattnet som använts i generatorn. Den ända skillnaden är att havsvattnet är 10 grader värmare när det kommer ut. Skillnaden mellan en kokvattenreaktor och en tryckvattenreaktor är att i en tryckvattenreaktor använder man inte vattnet i reaktorn för att driva turbinen. Man har vatten i generatorn under oerhört högt tryck och det vattnet blir omkring 280 grader varmt. Det varma vattnet värmer upp en tank som finns bredvid generatorn som i sin tur börjar förångas. Och den ångan transporteras till turbinen och vidare. På så sätt rör inte det vattnet den radioaktiva fissionen. 17
Fission Fission betyder klyvning. Det kopplas för det mesta till fysiken då det håller sig till kärnklyvning. Kärnklyvning och fisson är samma. Hela meningen med fisson är att vid klyvningen av en atomkärna utsändas stora mängder energi oftast i form av värme. För att lyckas med fisson så använder man oftast uran eller plutonium. Självaste fissionen sker då man först skickar in en Neutron emot en atomkärna av exempelvis uran 235. När neutronen har krockat in i atomkärnan så delas atomkärnan sig i två mindre delar. Det blir även nya neutroner som frigörs och skickas iväg i högfart för att i sin tur krocka med nya atomkärnor det bildas då en kedjereaktion. Vid delningen bildas det man är mest ute efter i en fission, det bildas stora mängder energi. Vid delningen av uran 235 bildas det krypton och barium två ämnen som är väldigt radioaktiva. Reaktionerna i ett kärnkraftverk är kontrollerade reaktioner medans reaktionerna i ett kärnvapen är okontrollerat. Sveriges aktiverade kärkraftverk Kärnkraften i Sverige ger oss idag nästan 40% av all vår el. man brukar säga att kärnkraften här står för hela landet bas energi. Det finns idag 10 aktiverade kärnreaktorer. 4 av finns i ringhals, 3 i forsmark och 3 i Oskarshamn. Vi har även två avstängda reaktorer i Barsebäck. Ringhals kärnkraftverk Ringhals kärnkraftverk ligger ca 20kilometer norr om staden Varberg. Det finns idag 4 reaktorer i ringhals. Den första reaktorn aktiverades 1 maj 1975. Den andra reaktorn aktiverades 1 januari 1976. Därefter beställdes två reaktorer till som sattes i bruk 9 september 1981 och 21 november 1083. Ringhals ger idag ca 18% av hela Sveriges energi. Ringhals ägs idag av både vattenkraft och E.on. men det är vattenkraft som äger mest av kärnkraftverket (70,4%) medans E.on äger (29,6%) av företaget. Det finns bara en kokvattenreaktor i ringhals, de andra tre reaktorerna är tryckvattenreaktorer. Oskarshamns kärnkraftverk Oskarshamns kärnkraftverk ligger ca 25 kilometer utanför staden Oskarshamn i småland. Idag producerar detta kärnkraftverk ca 10% av Sveriges el det är tillräckligt med el för att tillsammans försörja Stockholm, Göteborg och Malmö samtidigt. Idag ägs Oskarshamns reaktorer av E.on (54,5%) och Fortum (45,5%). Det finns tre reaktorer i Oskarshamn, den första aktiverades för kommersiellt bruk 6 februari 1972. Reaktor två startades 1 januari 1975 och den tredje reaktorn startades 14 augusti 1985. 18
Forsmarks kärnkraftverk Forsmarkskärnkraftverk ligger i uppland. Den totala effekten som finns på de tre generatorerna här är 3157 Mw. Forsmarks huvudägare är företaget vattenfall. 10 december 1980 aktiverades den första reaktorn. Reaktor två kom i bruk 7 juli 1981 och den tredje och sista Reaktorn sattes igång 21 augusti 1985. Var förvaras avfallen? Kärnbränslet som används i de svenska reaktorerna håller att användas i fem år. När kärnbränslet använts i dessa fem åren är det helt förbrukat. Men var gör man av det förbrukade kärnbränslet då? När kärnbränslet väl har blivit förbrukat så är det väldigt varmt och starkt radioaktivt. Så först läggs avfallet i en stor basäng fylld med vatten för att svalna och efter ca ett år flyttas avfallet till ett stort lager som ligger i närheten av Oskarshamns kärnkraftverk. Avfallet lagras där i stora basängrar som är 30 meter djupa och fyllda med vatten. Det är här som man mellan förvarar avfallet för kylning och avskärmning. Lagret idag har plats till ca 8000 ton kärnbränsle. Mellanlagret är ett säkert lager som kontrolleras regelbundet men det är bara ett mellanlager. Det använda kärnbränslet förvaras efter nedkylning i kopparkapslar och kommer i framtiden förvaras i ett lager som det idag finns planer på att bygga i Forsmark. I detta lager kommer sedan det kylda kärnbränslet att finnas under en lång tid. Så detta lager ska inte behöva kontrolleras lika mycket som mellan lagret. Kärnkraft i världen Kärnkraften i världen är inte så stor jämfört med förbränningen av kol och olja. Idag kommer endast 13,5 % av världens energi från kärnkraften medans 46,5% av världen energi kommer från förbränningen av kol och olja. Det finns i världen idag ca 440 kärnkraft reaktorer i 30 olika länder. Det är även planerat 40 nya reaktorer inom en snar framtid. Medans på lång sikt så är det planerat att bygga 200 reaktorer till i världen. De stora satsningarna på kärnkraft kommer för det mesta ske i Asien. Kina, japan, Indien och Nordkorea har börjat satsa stort på kärnkraften istället för kol förbränning. De ledande länderna i antalet kärnkraftverk i världen är USA, Frankrike, Japan och Ryssland. USA har hela 104 aktiverade reaktorer. Frankrike har 59, Japan har 56 och Ryssland har 31. Men det håller just nu på att byggas flera nya reaktorer i alla fyra länderna. Kärnkraftens framtid I Sverige ser inte framtiden ut att vara så bra för kärnkraften. Efter en omröstning så har det bestämts att kärnkraften ska stängas ner efter hand som man kan bygga upp förnybar och mer naturvänlig energi. Men ute i världen satsar många länder fortfarande på att bygga ut och uppdatera sin kärnkraft. Det farliga med kärnkraften i sig kommer inte från att den har något utsläpp utan det farligaste är avfallet som kommer fram efter att klyvningen. Sverige har bra förvaring men det är redan bestämt att lägga ner kärnkraften här. För den närmaste framtiden så kommer de flesta redan existerande reaktorerna i världen endast att effektiviseras och byggas om. 19