Energikällor

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

inledning

Einstein sa en gång att Energi är lika med massa multiplicerat med ljusets hastighet i kvadrat. Ja, ved betyder det egentligen kan man fråga sig men sanningen är att just det som Einstein sa är någon som vi alla upplever varje dag. Varje gång solen går upp faktiskt! Solen är just ett lysande exempel på detta. I solen pågår kärnreaktioner och varje sekund lättar solens massa med 5 miljoner ton! Ganska mycket eller hur? Man varför kan man då fråga sig? Och det är här som Einstein relativitetsteori sätter igång. Einstein menade alltså att massa är lika som energi och det är vad som händer med solens massa, den blir till energi.
Massa bli ill Energi.
Men va där du energi? Energi är inte något man kan ta på. Du kan känna det som värme och du kan se effekterna av det, men du kan inte se det. Man brukar säga att energi är förmågan att utföra ett arbete. För har du inte energi kan du inte göra något. Energi finns runtomkring oss, hela tiden. Energi är ingenting som skapas eller förstörs. Energi kan bara omvandlas från en form till en annan. Men ändå är det ett problem för oss människor för energi är inte användbar för i all dess former så därför måste vi producera energi genom kärnkraftverk, vattenverk, vindverk osv. Alla våra energi källor, utom uran, från en och samma, solen.

solenergi

Vi är alla beroende av solen varken vi riktigt förstår det eller inte. Utan solen skulle vi inte existera.
Det finns många olika sätt använda energin i solens stålar och använda den för att till exempel värma upp våra hus.
Forskare runt om i hela världen håller hela tiden på med att komma på nya och förbättra gamla sätt för att utnyttja solenergin. Bl.a. håller man på med att få fram konstgjort fotosyntes. Men till dess har vi de gamla hederliga sätten: solfångare och solceller.

Solceller
Man använder sig av selen eller kisel vilka är ämnen som kan omvandla solstrålningen till elektrisk energi. Solcellerna omvandlar ca 20 – 30% till elektricitet. Men eftersom vi inte kan lita på sol hela dagarna behöver man spara energin och det kan man göra i laddningsbara batterier men det är en nackdel eftersom det blir dyrt. Solceller är emellertid mycket miljövänliga, kräver inte mycket i skötsel och de håller länge. Solceller används i en mängd olika apparater, din miniräknare kan t.ex. ha solceller, de finns i klockor, i husvagnar, på båtar, i fjällen och i rymden där deras kapacitet ökar p.g.a. att strålningen där är mer intensiv än på jorden.

Solfångare
En solfångare är som en låda med glas överst som släpper igenom solljuset och en ljusabsorberande yta i botten. Själva lådan är isolerad för att hålla maximalt med värme inne. Den ljusabsorberade plattar värms upp och värmer i sin tur upp vatten, luft eller någon annan vätska som cirkulerar i rör omkring inuti i lådan för att sedan koma ut igen. Detta system passar utmärkt för uppvärmning av bostäder eller vid uppvärmning av tappvatten. I Sverige är detta idealiskt eftersom p.g.a. vårt klimat har vi behov av rätt så låg uppvärmning under längre perioder.
Dessa plana solfångare är bra för mindre anläggningar men vill man överstiga 100 grader C med dem måste man förbättra dem på något sätt. Och detta kan man göra på följande sätt.

? Renare glas som släpper igenom mer solljus.
? Vakuum som minskar värmeförlusterna
? Selektiva ytor som är bättre på att absorbera värme.

Dessa förbättrade solfångare kan producera värme upp till 500 grader C men du använder man sig utav luft eller olja och inte vatten i rören. Räcker inte 500 grader C så behöver man koncentrerade solfångare och med dessa kan man uppnå temperaturer på 3600grader C. Dessa solfångare använda ofta för att värma upp stora mängder vatten.

Solugn
Så här fungerar en koncentrerad solfångare. Man har tusentals speglar och sätter ihop dem till en stor buktig spegel på marken. Den här stora spegeln följer solens rörelser och koncentrerar strålningen till ett torn. I tornet finns en liten solugn. Den här tekniken används inte för att värma upp hus eller något liknande men det är högst effektiv i forskande syften, dvs. när man vill se hur ett ämnes egenskaper förändras när det utsätts för hetta.

Solkraftverk
Här använder man sk. heliostater som fungerar som speglar som reflekterar solljuset mot ett torn där absorbatorn sitter. I tornet finns vatten som värms upp och börjar att koka och då bildas det ånga som kan användas för att driva en elektrisk generator. I USA finns ett solkraftverk som kan producera 10MW

Värmesamling
Solen värmer upp hela jorden; luften, vattnen och marken. Med hjälp av en värme pump kan man förflytta värmen från ett ställe till ett annat och denna pump drivs med hjälp av elektricitet.
Ja, man kan säga att det fungerar som ett omvänt kylskåp.
Du vet hur ett kylskåp är varm på utsidan men kallt på insidan och det är så det fungerar, ja, fast tvärtom. När det är kallt ute tar man värmen och förvandlar den till värme som sedan förs in i huset. Det hela går ut på att man kondenserar och förångar vätska. Du förstår att när en vätska kondenseras avger den värme. Den värmen fördas in i huset igen.


Solenergi i Sverige
Som jag sa tidigare har Sverige användning för solenergin som vi fångar upp under sommaren och lagrar för att använda under vinterhalvåret. 1995 fanns det 200000m2 solfångare installerade i Sverige och de ökar hela tiden.

Kostnad
Om man inte räknar med reglerings och lagringskostnader så är investeringskostnaden för solceller i Sverige (1994) ca 30-50 kr/ års-kWh
Den är prissumman är förstås mycket lägre i mer solrika länder. Produktionskostnaden är
0,30-0,35 kr /kWh.


Tillväxt
År 1990 producerades i världen sammanlagt 48MW av solceller och mot slutat av 80-talet låg tillväxt takten på 20% per år och om det inte har ändrats skulle vi förra året haft en effekt omkring 1 GW vilket är motsvarande en kärnkraft reaktor.

vindkraft

All har vi väl sett en väderkvarn någon gång? Vindkraft är inte något nytt. I Sverige har man utnyttjat vinden sedan 1300-talet.
Idag använder man inte vinden till mala mjöl precis utan för att producera elektricitet.
I Sverige sätter man upp vindkraftverk på platser där vindstyrkan över stigen 6m/s och det är då oftast vid kusten och på vissa ställen i inlandet. Vind är vad man kallar en förnybar energikälla och ur miljö synpunkt är den jätte bra men för att ersätta ett kärnkraftverk i Sverige skulle det behövas 3000 st vindkraftverk. Idag tar man upp 50% av vindens energi och forskarna tror att det är bara omöjligt att samla ihop mer än 60%.
1998 svarade vindproduktionen bara för 0,2% av all den el som producerades i Sverige.
Framtiden ser dock hoppfull ut. På grund utav de låga oljepriserna på 1980-talet så har satsningen på vindkraft varit mycket låg. Många vindkraftverk använda lokalt och satsningar har gjorts på mindre lokala kraftverk vilket tyder på att det finns en framtid för att vindkraften en dag ska kunna bli konkurrensduglig.

Ett vindkraftverk fungerar så att den dator styr när vinkraftverken ska starta och när de ska stängas av. När vinden är för hög måste man stänga av vindkraftverket och det går att göra på två olika sätt. Det ena är att öka anblåsningsvinkeln och bladen börjar att ”stalla” vilket innebär att vinkraften tappar sin effekt. Ungefär på samma sätt som när ett flygplan går in för landning och piloten höjer planets nos till en vinkel så att luftströmmen orkar inte följa med vingens översida och släpper och minskar därmed lyftkraften och planet sjunker.
Det andra sättet är att gör bladen vridbara sk. bladvinkelreglering vilket gör så att vinden får mindre anblåsningsyta som gör att effekten minskar.

Vindkraftverk
Vindkraftverken ser oftast mycket lika ut. Under marken finns en stor betongplatta som är till för att hålla vindkraftverket på plats. Själva vindkraftverket är ca 40 m högt och högst upp sitter maskinhuset och rotorbladen. Ett vindkraftverk kan bestå utav två eller tre olika blad och detta beror på storleken och den genomsnittliga vindstyrkan.
Naven är tillsammans med gunglagringen fäst i växellådan som styr hur mycket energi som ska utvinnas. (utvinns för mycket av energin i vinden så stannar vindkraftverket.
Skivbromsen ser till så att bladen inte börjar rotera för fort, detta klarar växellådan ganska bra själv men skivbromsen är ett bra komplement till detta…
Generatorn förvandlar rotorbladens rörelse till elektricitet som sedan förs till ett elkraftverk.
Girmotorn och girlagret hjälps åt att snurra på vindkraftverket så att det alltid står i riktning mot vinden.

vattenkraft

Nästan hälften av vår elproduktion idag kommer från vattenverken. Och ändå är många av de Svenska älvarna orörda energikällor. Vattenkraftverken är en förnybar energikälla som inte har några miljöfarliga utsläpp

Vattenkraftverken kan byggas med nästan 100% inhemska material vilket spar på transportkostnader och avgaser. Vattenkraften är idag utbyggd till ca 64TWh men har en utbyggnadspotential upp till 130TWh.
Riksdagen har däremot bestämt att fyra älvar i Sverige ska skyddas, Torne älv, Kalix älv, Pite älv och Vindelälven. Här kan man alltså inte bygga några vattenkraftverk men man kan förbättra dem vi redan har så de kan producera mer.
Vattenkraftverken är idag mycket billiga och de är låga i drift och de behövs inte någon miljöavgift.

kärnenergi

Kärnenergi är idag den metod som används mest för att få energi men den är också den mest farligaste. Men det ska jag ta upp lite senare. Kärnenergi kan man utvinna på två sätt genom fusion och fission.

Fission
Detta är vad som används i kärnkraftverk. Tunga atomkärnor splittras genom att de blir ”beskjutna” med neutroner.

Kärnkraftverk
Här används fission som finns förklarat ovan. Egentligen är inte tekniken med ett kärnkraftverk så krångligt. Det är egentligen samma princip som när man utvinner elenergi från olja, kol och naturgas fast med kärnenergin blir avfallet kraftigt strålande. Och om reaktorn inte skulle vara fylld med vaten kan det bli härdsmälta.
Uran är dt man använder som bränsle. Till att börja med så måste man klyva den. Då delarna stöts bort ifrån varandra omvandlas den energi som band neutronerna och protonerna tillsammans (bindningsenergin) till rörelseenergi. Och när de splittrade delarna bromsas upp av andra atomer uppstår friktionsvärme. Och så har en kedjereaktion startat, en neutron träffar en annan atom som splittras osv.
Hela processen är inte lätt. Det är som ett dominospel, ligger inte brickorna helt rätt så dör hela processen ut efter ett tag. Detta kallas kritisk massa.
En moderator behövs också, den bromsar in på neutronerna så att de inte flyger förbi en massa atomer. I Sverige använder vi vatten. På andra håll används tungt vatten eller grafit (den kol som finns i blyertspennor).
Uranet placeras i 3-4 m långa rör som kallas bränslestavar. Dessa monteras ihop till bränsleelement. I en reaktor finns det upp till 750 bränsleelement.
I en kokvatten reaktor, som är den vanligaste typen i Sverige, reglerar man effekten (temperaturen) på två sätt. Dels genom att pumpa in olika mycket kylvatten genom reaktorn och dels genom att skjuta in styrstavar som hindrar processen. Man kan skjuta in alla styrstavar in samtidigt för att snabbt för att helt stoppa processen. Styrstavarna är konstruerade med bor som är ett ämne som fångar upp neutroner och därmed avtar kärnklyvningen.

Så hur kommer det sig att uranet blir till elektricitet då?
Jo, vattnet blir varm utav att kärnorna klyvs och avger sig energi. Detta förångar vattnet så att trycket ökar. Detta förvandlas till mekanisk rörelseenergi i en turbin, denna driver i sin tur en generator som omvandlar mekanisk energi till elektrisk och därifrån transporteras den ut till hushållen.

Kostnad
Priset för uran var i Canada 1982 647 kr/kg.

biobränsle

Detta är bränsle som kommer från naturen och har lagrats i några hundra år. Det består utav döda djur och växter. När vi använder biobränsle släpper vi inte ut lika mycket koldioxid i luften än vad som kan tas hand om.
I Sverige har vi mycket skog och det inneär mycket biobränsle. Värmen ur dessa utvinns bäst på ett värmekraftverk, där man får både el och värme. Men för att man ska kunna värma upp husen effektivt så behöver man ett fjärrvärme nät. Och det kan kosta lie att installera men ska man bygga nytt eller byta ut är fjärrvärme ett bra val.

Biobränslen i form av vegetabiliska oljor som rapsolja är speciellt lämat för drift av bilar eller andra fordon, eftersom det är så lätthanterligt. När svensk bilprovning skulle testa utsläppen från en parafferindriven bil var utsläppen så låga att deras instrument inte ens gav några utslag.

? Biobränslen ökar inte, till skillnad från fossila bränslen, inte koldioxidmängden i atmosfären på lång sikt.

? När man förbränner vissa biobränslen frigörs giftiga gaser, precis som med olja och kol. Därför är det viktigt med moderna reningssystem när man eldar bränslena.

? Biobränslen har inte lika stor energitäthet som kol och olja, men det finns förädlade biobränslen som pellets och pulver. De är nästan lika energitäta.

? Förädlade biobränslen är mer lätthanterliga och energitäta, vilket minskar transporterna.



TORV
Detta är ett slags biobränsle. Det är växtdelar som vuxit på platser som är syrefattiga och har därför inte förmultnat helt Vitmossa är ett exempel på detta. När sjöar växer igen kallas de för myrar eller mossor
Vitmossan växer hela tiden uppåt och under den bli det väldigt syrefattigt i den dyiga sjöbottnen och de nedre delarna dör och blir till torv.
Men eftersom Vitmossan växer väldigt långsamt så kallar man detta en sinande energikälla.
Man använder sig inte så mycket utav torv p.g.a. att det inte är lönande och för att det är viktigt att man inte förstör våtmarkerna.
Torven har också som funktion att vid våta perioder suga till sig regn för att vattna omgivningen vid torka och skulle dessa naturresurser försvinna skulle många växt och djurarter också dö ut.

fossila bränslen

Fossila bränslen är de bränslen som man inte kan förnya. Detta innebär inte att fossila bränslen inte produceras mer. Det innebär bara att vi använder upp dem för snabbt för att det ska hinna skapas nya.

Kol
Torv som fått bildats under en lång tid blir till brunkol. Brunkolen omvandlas sedan till stenkol.
Kol är ett fossilt bränsle och det finns mest kol av all fossila bränslen på jorden. Kol ansvarar dock för endast av 6% av Sverige energiproduktion. Vi importerar också allt kol.

Kostnad
Import priset på kol i en svensk hamn kostar ca 450 kr/ton 1981.

Olja och naturgas
Dessa två består egentligen bara utav döda djur och växt delar. Mikroskopiska planktonorganismer regnar ner på havets bottnen och de byggs upp eftersom tills de blir flera hundra meter tjock. Trycket ökar då och kolföreningarna i djuren och växterna förvandlas till just olja och naturgas.
Dessa två strävar alltid uppåt, genom de lösa berglagren så att om man ska borra efter olja får man ta sig igenom ett hårt lager av berget först som har hindrar oljan från att flytta sig uppåt. Lerskiffer kan vara ett sådant lager.
Vi har väl alla någon gång set på TV hur oljan fullkomligt sprutar ur de höga tornen. Hur kommer det sig då? Jo, trycket är så stort i hållrummet att den driver upp oljan.
Den olja som kommer upp från berggrunden kallas för råolja. (bergolja eller petroleum). Det består utav olika kolföreningar som kokar vid olika temperaturer.

Kostnad
I slutet på 1982 var priset på lätt eldningsolja 1 800 kr/m3. Man beräknade år 1984 att priset kommer att stiga med ca 1% per år för perioden 1990-2000 efter det med 2% per år, möjligen med 2,4%. De senaste åran har dock priset sjunkit.
1982 kostade en m3 en krona. Man beräknade att priset kommer att öka med 1% per år.


Oljeraffinaderi
I ett oljeraffinaderi destillerar man rå oljan. Man får fram flera olika produkter och därför kallar man den här tekniken för fraktionerad destillation.
Man värmer upp rå oljan och vid olika temperaturer tappar man ut produkterna; gas, bensin, fotogen, diselolja, eldningsolja, smörolja och asfalt.

Naturgas
Naturgasen finns på samma platser som på oljan och den uppkommer på samma sätt.
I Nordsjön finns dock naturgas resurser av ren naturgas, dvs att hållrummen inte innehåller någon olja alls.

miljö

Ur den miljövänliga synvinkeln, som kanske är den bästa, är det stor skillnad mellan de olika energikällorna.

Solenergi
Detta är en sk. förnybar energi källa som inte tar slut, åtminstone inte på ett par miljarder år.
Solenergi är ett definitivt bra val om man tänker ur miljövänlig synvinkel eftersom den är en sk. ren energi källa. Dvs. att den inte skapar några skadliga restprodukter som kan skada naturen.

Vattenkraft
Vattenkraft är också en förnybar energi källa. Men det enda dåliga med den är att när människan bygger stora vattenkraftverk påverkar det här den naturliga omgivningen. Eftersom att man inte kan lagra energin man får utav vattnet måste man lagra själva vattnet vilket innebär att vissa områden kan svämmas över i perioder vilket påverkar den naturliga flora och djurliv som finns både på land och i vattnet. Laxen hotas också när detta händer eftersom de är beroende av de forsande fallen att leka i och därför har man byggt sk. laxtrappor .

Fossila bränslen
I miljö synpunkt är fossila bränslen inte så bra och detta, bland annat, på grund utav försurningen som orsakas i naturen. Kol och Olja innehåller svavel och dessa ämnen frigörs när man eldar kol och olja. Svaveloxiden hamnar i luften och när det bildas moln följer svaveloxiden med och när molnen kondenseras följer svavlet med ner i marken och försurar marken. I bilar och förbrännings motorer bildas kväveoxider och när dessa reagerar med vatten bildas salpeter syra som regnar ner över land och vatten.

Kärnkraft
De som arbetar på kärnkraftverk vill ofta att det sk framstå som ett ofarligt och bra ätt att framställa el men de tar inte upp några utav nackdelarna. När man framstället t. Ex. uranet ur bergmalmen så får man en massa bi produkter så som de radioaktiva ämnena thorium, radium och bly. Som om inte det vore nog så finns även kvicksilver, arsenik, zink, kadium och barium. Dessa sprider sig i grundvattnet och förgiftar miljön runt omkring. Radongas sprids sedan när man finfördelar malmen och gasen sprider sig luften och regnar ner för att sedan tas upp utav växter och djur.
Risken från strålningen är inte direkt liten minst sagt och den är också en stor miljöfara.
Lågaktivt avfall så som overaller, trasor etc kan tas hand om.
Sedan finns det medelaktivt avfall och detta är filter som renar vattnet och använda maskindelar. Dessa förvarar man i ett jättelikt bergrum 60 m under havsbottnen.
Det högaktiva avfallet, dvs bränslet, har man inte hittat någon hållbar lösning för än. Till att börja med förvarar man bränslet i vattenbassänger för att sedan låta de grävas ner 500 m under marken. Men detta är inte möjligt än. Den slutgiltiga förvaringen kommer inte att finnas tillgänglig förrens 2010 och det kommer att dröja 100 000 år innan strålningen har kommit ner på en ofarlig nivå.

Strålningen är dåligt för miljön och dåligt för människor. Det finns bevisat samband mellan den radioaktiva strålningen och sköldkörtelskador, fosterskador, cancer för att bara nämna några.

Effektivisera
Den miljövänligaste energin är "negawattimmarna" - den energi som kan sparas och effektiviseras bort utan att nyttan minskar. Enligt statliga NUTEK kan vi min...