Från ämne till produkt/från vatten till el

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Inledning

Innan jag skulle börja mitt arbete så hade jag ett antal valmöjligheter. Jag valde mellan tre olika nämligen, vind – el, radioaktivtavfall – el och slutligen vatten – el. När jag hade fördjupat mig en aning i de tre valen så kände jag att det var någonting som drog mig åt vatten – el och att jag tyvärr inte hade ambitionen till de övriga två. Ännu en orsak till att jag valde att skriva om hur vatten blir till el är för att jag alltid har undrat över hur elen bildas. Även som liten grabb så har jag funderat över hur elen kommer från kraftverken till eluttaget så jag valda att skriva lite om det också.

Idag så har vi omkring 1200 vattenkraftverk i Sverige. I Sverige så använder vi ungefär 550 TWh per år som vattenkraftverkens produktion står för ungefär hälften. På bara femton år så har elproduktionen stigit mer än 100 % och ökningen bara fortsätter att stiga. Det nya Sverige blir allt mer beroende av elen något som experterna inte ser ljust på. Naturen skadas också hårt av vattenkraftverken. Vattenkraftverkens skador gör så växter dör och älvar torrläggs och naturskyddsföreningen är i största dels emot vattenkraften. Själv så är jag för energikällorna kärnkraft, vindkraft, biobränslen, olja, vattenkraft osv. Jag är för därför att jag tycker dem ska utnyttjas så gott det går nu när elpriserna är så höga.

Vad betyder allt?

Så att du som läsare ska förstå och veta vad du läser när du läser detta så följer här några enheter och hur mycket de kan användas till. Detta för att du ska få en uppfattning om hur mycket energi det handlar om.

Effekt (energi per tidsenhet)
1 kilowatt (kW)=1 000 W
1 megawatt (MW) = 1 000 kW
1 gigawatt (GW)= 1 000 000 kW
1 terawatt (TW)= 1 000 000 000 kW

Energi (effekt gånger tid)
1 kilowattimme (kWh) =1 000 Wh
1 megawattimme (MWh)=1 000 kWh
1 gigawattimme (GWh)=1 000 000 kWh
1 terawattimme (TWh)=1 000 000 000 kWh

Spänning
1 volt
1 kilovolt (kV) =1000 V

Så här länge räcker 1 kWh
Brödrost 1 timme
TV 10 timmar
Video 40 timmar
Solarium 2 timmar 15 min
Äggkokare 3 timmar
Uppgifterna från Svensk Energi
Historia

Man kan inte säga att det finns någon speciell grundare för vattenkraften utan den grundades i ättaper. Vattenkraften användes redan på 1200-talet. Då lät man vatten driva ett kvarnhjul och då kunde man framställe mjöl ur en kvarn. Sedan var det Christoffer Polhem som uppfann den s.k. stånggången. Stånggången var en upp till två km lång konstruktion av hopsatta stänger. Stånggången var bara en av ett flertal uppfinningar som Polhem uppfann, han levde mellan 1661 och 1751.

Han studerade i Uppsala men flyttade sedan till Falun och blev chefskonstruktör i Falugruva. Det var när han bodde i Falun som han kom på stånggången och han byggde sedan upp en experimentverkstad i Stjärnsund i Dalarna. När han dog så lämnade han kvar ett pris som delas ut vart femte år av svenska teknologifonden. När sedan engelsmannen Faraday uppfann generatorn så kunde elen transporteras riktigt långa sträckor. På 1880-talet så började man använda generatorer. Den generatorn som sitter i vattenkraftverk är oftast en växelströmsgenerator.

Hur påverkas naturen?

De som säger att vattenkraft inte skadar naturen och att det är mycket naturvänligare än kärnkraft ljuger. Det är nämligen så att när man bygger ett vattenkraftverk i en damm så förstör man väldig stor del av växt- och djurriket i den dammen. Stora områden med skogar, sjöar och deltan däms över, dammar byggs och forsar torrläggs. Långa sträckor av stränderna blir livlösa och erosionskadade. Av de tolv nordländska storälvarna så finns det bara fyra kvar nu. Men det hjälper inte att riva kraftverken för att få naturen återställd. Eftersom skadan redan är gjort så är det bästa att man stoppar utbyggnaden av kraftverken och låter naturen klara sig så gott det går. Men forskningen går framåt och idag så kan man bygga mer miljövänliga vattenkraftverk.



Vatten till el

Hur vattnet blir till el är egentligen inte så komplicerat som man kan tro. Vattenkraftverket är uppbyggt av ett vattenmagasin där allt vatten som ska skapa elektriciteten finns, en generator som är den som skapar elektriciteten, en vattenturbin som driver generatorn och en transformator som ökar spänningen på elektriciteten. Vattenkraftverket utnyttjar höjdskillnaderna som finns mellan två vattennivåer. Vattnet på den övre nivån leds sedan igenom ett rör och vidare till en turbin. Turbinen ser ungefär ut som ett hjul som det sticker plankor från och när vattnet kommer så börjar den snurra. Turbinen driver en generator som omvandlar vattnets energi till el. Som sagt så är det en växelströmsgenerator i ett vattenkraftverk och jag ska nu beskriva lite kortfattat hur växelström fungerar. I vanlig ström så kallad likström går strömmen från pluspolen till minuspolen. Men med växelström så ändrar strömmen riktning fram och tillbaka alltså den växlar därav namnet växelström.


En växelströmsgenerator fungerar på följande vis: magnetfältet alstras av statorerna och påverkar elektronerna i rotorlindningen. Det finns ett underskott av elektroner i den positiva statorn och drar därför till sig elektronerna i rotorlindningen. Då börjar elektronerna i hela den elektriska kretsen att röra sig. När rotorn har snurrat ett halvt varv så dras statorernas elektroner åt motsatt håll. När det händer så börjar alla elektroner i den elektriska kretsen att röra sig åt motsatt håll. Då ändrar strömmen riktning två gånger för varje varv rotorn snurrar och det är alltså växelström. Sedan när strömmen ska ut till elledningarna så går den igenom en transformator. Transformatorn ökar spänningen i elektriciteten så att den kan transporteras ut till de olika delarna av Sverige. I nästa stycke kommer du få läsa lite mer om hur transformatorn gör för att öka spänningen.

Från vattenverket till hemmen

Elledningar har använts sedan förra seklet och de sträcker sig över hela Sverige. Världens första elledning som kunde föra strömmen långa sträckor var en 380 000 voltsledning och den byggdes 1952. Den byggdes för att man skulle kunna föra över ström från Harsprångets kraftverk till Mellansverige. Hur man skickar ström till de olika delarna i Sverige är inte så komplicerat som man kan tro. Efter att energin har skapats vi kraftverket så kommer den till en transformator. Transformatorn består i princip endas av två spolar som lindats med isolerad tråd utanpå en järnkärna. Fast det inte finns någon elektriskkontakt mellan spolarna så kommer den första spolen att ge en spänning över den andra. Hur kan det ske då? Jo det kallas induktion. Man ändrar antalet varv i spolen för att få höga eller låga spänningar.

I modellen nedanför så är transformator 1 kraftverkens transformator. Transformator 2 är en transformator som sitter på en mottagnings- eller stamstation. Alltså strömmen kommer från kraftverket och går till en transformator. Då är spänningen låg och går in där det inte är många varv lindat. Sen förs den vidare till där det är många varv lindat och spänningen omvandlats till hög. Detta för att den ska kunna färdas genom elledningarna. Efter turen i elledningarna så kommer den till en mottagnings- eller stamstations transformator. Den gör likadant fast åt motsatt håll. Den inkommande spänningen ligger i regel på 10 kV. Innan strömmen når husen så transformeras den ner till 230/400 V. Från mottagnings- eller stamstationen så fördelas strömmen till dem olika bostadsområdena.

Det finns många olika spänningar som används de vanligaste är 400 kV, 220 kV, 130 kV, 10 kV och 230/400 V. Valet av en kraftlednings spänning görs med hänsyn till omfattningen av den elenergi som ska överföras. En kraftig ledning gör hög spänning kostar naturligtvis mer än en mindre ledning för lägra spänning. Men en större ledning ger ändå vinst för förlusterna av energin på en mindre är större än en större.


Lagring och energiomsättning

Det är så att el måste användas i samma ögonblick som den produceras. Det är därför man inte kan lagra el. Det är på vintern som efterfrågan på el är högst men det är också då som vatten nivån i våra forsar är minst. Eftersom vattenkraften står för 50 % av vår el-tillverkning så är det självfallet att man skulle ha varit tvungen att ökat produktionen på de andra energikällorna. Men istället för att lagra el så lagrar man vatten i stora vattenmagasin som man sedan använder till att skapa energi.

När man sparar vattnet så tar man överskottvattnet från de vattenrika delarna av året som är våren för då kommer mycket regnvatten och allt vatten från snösmältningen. Sen så använder man vattnet successivt under året som är för mesta dels på vintern när vattnets efterfråga är stor. Hur stor energi vattentillverkningen ger per år vararirer. Om det är ett normalår så tillverkas ca 65 TWh medan om det är torrår så tillverkas bara ca 50 TWh. Men om det är mycket nederbörd och det blir s.k. våtår så kan det tillverkas hela 75 TWh.


Vattenfall och Graninge

Jag valde också att skriva lite om två av Sveriges största kraftföretag nämligen Vattenfall och Garninge. De här två företagen har hjälpt mig i min forskning.
Företaget Vattenfall skapades 1909 men leds idag av ordförande Dag Klackenberg. Han tillsattes 2001. VD (verkställande direktör) är Lars G Josefsson och är även koncernchef. Innan Josefsson kom till Vattenfall så har han varit 23 år inom mobilföretaget Ericsson på en rad ledande poster. Han har även jobbat inom en rad andra företag som Celsius, Chemtronics och Surface Sensor Division. Om man lägger ihop alla de dotterbolag som Vattenfall har så har de drygt 27200 personer anställda. Vattenfall står för dryga 20 % av all elförsörjning i norden. Idag så producerar Vattenfall el till stora delar av Europa.

Till skillnad från Vattenfall så har Graninge funnits ända sedan 1673. Då koncentrerade dem sig mest på att framställa energi genom skog. Men det var inte förrän på 1930-talet som Graniges vattenkraftverk börjades byggas ut. Det var då Graninges utveckling mot att bli ett kraftföretag började. Graninge har inte alltid hetat just Graninge utan 1999 bytte dem namn från Koncernen Graningeverkens AB. Graninge grundades av en man som hette Friherre Carl Larsson Sparre och bodde i Norrland. Varför just Graninge började med vattenkraft var faktiskt en ren slump. Det var så att nära fabriken som Sparre hade byggt fanns ett lämpligt vattenfall för just vattenkraft. Sparre tyckte att det var värt ett försök att testa sig på vattenkraften. Men just som det började gå bra så brann hela koncernen ner då danskarna försökte erövra Jämtland. Men Sparre gav sig inte och efter fem år så va det uppbyggt igen men han valde då att inte vidareutveckla vattenkraften förens 1930-talet. Garninge leds idag av Lars Enslöf och han har med alla dotter bolag närmare 14000 anställda.

Vattenkraftverken i Sverige

Som ni kanske vet så är det mer vattendrag och sjöar i norr än i söder. Så det är inte en slump att nästan alla vattenkraftverk ligger uppe i norr. I Sverige så har vi drygt 1200 vattenkraftverk i olika storlekar, det flesta är små. Det största vattenkraftverket ligger i Lule älv och alstrar 4350 MW per år. Andra stora vattenkraftverk är de som ligger i Ångermansälven som ansluter till Faxälven och det kraftverket som ligger i Indalsälven. Tillsammans så alstrar de 4620 MW per år. I Sverige så finns det bara ett vattenkraftverk, som är någorlunda stort så man kan sätta ut det på kartan, som ligger i Götaland.

Porsi

Kraftverket som ligger i Lule älv heter Porsi och byggdes 1958 och heter Porsi. Porsi är idag ett av det modernaste i landet därför att det byggdes om 1983 samt 1999. 1999 så hade Vattenfall tillsammans med ABB utvecklat en ny generator som gjorde att elen kunde direkt anslutas till elnätet utan att behöva genomgå en transformator. Runt Porsi så finns det många vanliga växter och djur. 2000 så beslutade Vattenfall att dem skulle bevara dessa och inrättade då vattenfalls första värnområde. Värnområdet är idag 20 ha stort och enligt vattenfall så ligger vissa av Sveriges finaste naturområden där.

Källförteckning

Böcker:
Bergman, L, Den Nya Elmarknaden 1994
Liber Utbildning, Energi och miljö 1995
Paulss...