Energikällor

 Inledning

Vi är idag beroende av energikällor och är det som vi behöver för ett fungerande och utvecklande samhälle. Energi som kan utvinnas och omvandlas till energislag kallas energikälla och kan komma från naturresurser som vattenfall, vind eller oljefält. Ett system eller ämne som lagrar eller transporterar energi kallas energibärare och används till exempel när elektriciteten transporteras eller varmt vatten som används vi fjärrvärme. Det finns olika indelningar vid energikällor. Förnybara energikällor som även kallas flödande energikällor är de som kan förnyas under kortare tid och kommer inte vara skadligt för miljön och människor i framtiden. Icke- förnybara energikällor är namnet på energikällor som kommer från naturresurser och tar extremt lång tid att förnya sig, mycket längre än en mänsklig livslängd vilket gör den skadlig i eftersom den kommer ta slut och ha konsekvenser för människor och miljön, det kallas även lagrade energikällor.

Olika energikällor och dess olika sidor

Kärnkraft - Idag kommer cirka 40 % av elen från kärnkraft och är extremt viktigt för energiförsörjningen. Man använder ett kärnbränsle som kallas uran och energin kommer från en kemisk reaktion som kallas fission. Fission är när man med hjälp av en neutronstråle klyver uranatomer och då frigörs det energi som senare omvandlas till ett annat energislag. Fissionen sker i olika reaktortankar. Uranbränslet klyvs i en reaktorhärd, det frigör energi och alstrar värme som får vatten att koka, ångan som bildas får en turbin att rotera och bildar därmed rörelseenergi vid en generator.  En fördel med kärnkraft är att under bearbetningsprocessen släpper inte kärnkraft ut växthusgaser vilket gör det till ett bättre val än att förbränna fossila bränslen. Med dessa förutsättningar väljer människor hellre kärnkraft. Det är låga kostnader med kärnkraft lockar befolkningen. Kärnkraft påverkar inte växthuseffekten. Det är en säker och stabil el källa som inte är beroende på väder. Nackdelar med kärnkraft är främst avfallen. Avfallen förvarar man i slutförvar och det tar cirka 100 000 år för att radioaktiviteten ska minskas till samma nivå som radioaktivitet som naturligt uran.

Kärnkraftsolyckor sker med ett genomsnitt på varje årtionden. Kärnkraftsolyckor är väldigt skadliga för omgivningen och kan leda till att områden blir livsodugliga under extremt lång tid. Olyckor bidrar till att det bildas en oro mot kärnkraft, risken finns alltid att något ska gå fel och att en olycka som ska ske. De radioaktiva ämnena skadar kroppens celler genom strålningen som sänds ut.

Fossilt bränsle - Fossila bränslen är organiska rester som har hamnat i sjöar och hav och blivit täckt av sand, lera och grus och av hög temperatur, högt tryck och utan syre har det bildats en svart blandning som vi kallar för fossila bränslen. Förbränningen av oljan, kolet och naturgasen frigör värmeenergi som olje- och kolkraftverken omvandlar till värmeenergi. Däremot vi är fullständigt beroende av fossila bränslen idag och som så småningom kommer det ta slut.

Naturgas - Naturgas består framförallt av metan och lätta kolväten men är även en blandning av olika gaser. Av den globala energiförsörjningen står den för ungefär 20–25 %. Naturgasen bränner man för att bilda termisk energi, värmeenergi. Värmeenergi värmer vatten och det bildas ånga. Ångan drivs till en turbin som i sin form omvandlar ångans energi till elektrisk energi. Ungefär två tredjedelar går åt spillo i processen eftersom värmen rör sig i alla riktningar och inte kan ”fångas” vilket är en nackdel. Det är en besvärlig restprodukt och det leder till att man bränner upp resterna genom gasfackling, det som förbränns i luften är mycket gas som går åt spillo. En fördel är att den vid förbränning har låga utsläpp av svavel eller tungmetaller.  Jämfört med de andra fossila bränslena är naturgas det bästa alternativet.

Kol - Stenkol och brunkol utvinner man energi ifrån i kolkraftverk. Idag förbränns det mest kol i USA och Tyskland. I Sverige försöker man minska förbrukningen av kol men för att jordens medeltemperatur ska klara sig kräver man att inte förbruka kolet och låta det vara i marken. Ett kolkraftverk fungerar genom att man krossar ner kolet till mindre bitar i en kvarn för att det ska brännas upp mer effektivt. Förbränningens värme, värmer vatten och det bildas värmeenergi av ångan som leds till en turbin där det omvandlas till rörelseenergi och det leds till en generator där det omvandlas till elektrisk energi. Kol är trygg energikälla eftersom tror att de kommer räcka i ca 200 år till och till dess har man tid att hitta en annan energikälla som är tryggare. Det är billigt och innehåller mycket energi, därav är den billig. Däremot är brytningen av kolet dåligt för atmosfären eftersom det sprids giftiga ämnen genom det men kraftverken släpper även ut en stor del koldioxid som i sin tur påverkar växthuseffekten negativt.

Olja - Olja är en blandning av kolväten i flytande form. Olja används b.la. till transportmedel, plast och asfalt. Man uppdelar oljan genom ett oljeraffinaderi som gör att produkterna skiljes isär. Detta är möjligt genom att man värmer råoljan som sedan pumpas in i en destillationskolonn. Produkterna har olika kokpunkter, De med lättare kolväten stiger till destillationskolonnens topp medan de tyngre stannar längre ner. De olika produkterna kondenseras och kan sedan användas. De lättare kolvätena används till bensin till exempel medan de tyngre kan användas till asfalt.  Som de andra fossila bränslena kan man utvinna mycket energi på olja och enkelt att transportera vilket gör det till en billig och effektiv resurs som används av hela världen. Men på grund av den massiva konsumtionen av olja har klimatet och miljön drabbats hårt. De släpps ut mängder med koldioxid och andra ädelgaser som har lett till temperaturökningar men även att människor skadas av gasutsläppen som i Indien till exempel.

Vindkraft - Eftersom det alltid kommer finnas vind så gör det vindkraft till en förnybar energikälla. Idag står vindkraftverken för 9 % av hela världens elproduktion och har ökat hastigt under de senaste åren. Ett vindkraftverk fungerar genom att rotorbladen börjar snurra med hjälp av vinden. Rörelseenergin från vinden omvandlas i en generator till elektrisk energi som leds till en transformatorstation som reglerar elektriciteten till en lämplig styrka, elektriciteten leds sedan vidare. Vindkraft bidrar inte till växthuseffekten, den har ger inga utsläpp under drift och med dess förnybara egenskaper kan man använda det hur länge som helst, det gör vindkraft till en bättre energikälla för miljön och klimatet. Det är även en billig form av elproduktion vid rätt placering av kraftverken. Nackdelar med vindkraftverken är att vinden inte innehåller mycket energi vilket ger mindre elektricitet än till exempel fossila bränslen. Eftersom de inte alltid är vid drift på grund av vinden behöver man komplettera med andra kraftverk. Däremot är produktionen av kraftverken energikrävande.

Solkraft – Med solens strålar och energi kan man omvandla ljusenergin till värme- och elektrisk energi. Man får energin genom solceller som är en tunn skiva, oftast av kisel. Mellan baksidan och framsidan bildas en elektrisk spänning som man sedan kopplar en ledning mellan sidorna för att bilda ström. Man brukar koppla flera solceller för att högre ström vilket är mer effektivt än att bara en solcell som inte bidrar med mycket ström. Solceller är förnybart och ger inga utsläpp vid drift. Solcellerna är bra för ställen med få elledningar och dåligt elnät eftersom man får elen ”direkt” och måste användas då om man inte lagrar det då man måste använda energin för att ladda upp batterier. Eftersom solcellerna endast tar vara på ca 15 % av den ingående ljusenergin blir det en mindre effektiv energikälla. Det är även beroende på väder.  Man måste därmed komplettera med andra energikällor för att få tillräckligt med energi. Solceller är dyrt att framställa både ekonomiskt och med energin. Med dessa nackdelar är det inte ett lika populärt val.

Vattenkraft – Vattenkraften utnyttjar energin som utvinns från strömmande vatten. Ett vattenkraftverk fungerar genom att man vattnet strömmar och får en turbin att snurra. Turbinen är kopplad till en generator med spolar och magneter inuti, när magneterna inuti spolarna börjar snurra och omvandlar rörelseenergin till elektrisk energi. Sedan skickas elektriciteten ut från en transformator som reglerar strömmens styrka. Elen är miljövänlig eftersom det inte bildas några restprodukter eller utsläpp. Så länge vatten finns blir det en pålitlig energikälla med lång livslängd. För att kunna lagra energin behöver man stora vattenmagasin som man sparar och kan använda när det behövs att producera el vilket ger vattenkraften en större fördel än de andra förnybara källorna men även att det är mer effektivt än de andra. En nackdel är att av nederbörd och det kan varieras en del genom åren och man vet därmed inte hur mycket el som kan produceras. En annan är att det tar mycket plats och kräver att vara på ett ställe med rätt vattendrag. Det bästa läget är uppe i norr vilket leder till energiförluster med tanke på att elektriciteten ska transporteras långt.

Vågenergi - Vågkraft är ganska nytt och utvecklas fortfarande. Sammanfattat fungerar det på två sätt, man kan utnyttja vågorna på botten eller de på ytan men det finns olika tekniker och processer. En teknik som man använder är att bojor på ytan som rör sig och med hjälp av en ledning till botten fortplantar vågornas energi till en generator som omvandlar det till elektrisk energi. Man kan fånga energin inuti bojarna eller andra konstruktioner. En annan teknik är att man fångar undervattenrörelser med till exempel bojar, vingar eller propeller. Det positiva med vågkraft är att det går att komplettera till vindkraften. Vågor kommer efter vinden och går därmed att nyttja av när det inte blåser och är tillgänglig en stor del av tiden. Det har stor potential och kan tillverka mycket energi. Det negativa med vågkraft är att det inte ha utvecklats mycket än och inte går att bygga ut storskaligt.

Biobränsle – Biobränsle är organiskt material och restprodukter som slam, växter, gödsel, mat- och slaktavfall. Biobränslen kan komma i form av biobränsle, pellets eller biogas. För att framställa biogas behöver man gå igenom en rötningsprocess där man bryter ner de organiska materialen i en anaerob miljö. Det bildas då metangas och koldioxid. Det går att använda till värme, elektricitet och fordon. Pellets är gjort av gamla trärester som sågspån och kutterspån. Man börjar med en torkningsprocess för att få bort vätskan från spånet. Sedan avskiljer man spånet från främmande föremål. Under hög temperatur och tryck binder lingonet i trät ihop sig och det bildas pellets. Etanol är biobränsle som är gjort från kolhydratrika råvaror. Framställningen av biogas fungerar genom att man tar till exempel vete och malar ner det till vete blandat med vatten.  Man tillsätter sedan enzymer som gör blandningen till en sockerlösning. När man sedan tillsätter jäst omvandlas sockret till koldioxid och etanol. Fördelar med biobränslen är att koldioxiden som släpps ut tillhör kretsloppet och blir därmed inte påfrestande på växthuseffekten. Våra avfall återvinns och kommer till nytta genom processen vilket är en stor fördel. Det negativa är att framställningen av biobränslen kräver stora utrymmen och tar områden som ”hjälper” djurarter att dö ut. Det leder även till försurning eftersom man dränerar markens näringsämnen.

Geotermisk energi – Energin lagrad i jordskorpan och sönderfall från radioaktiva ämnen kallas geotermisk energi. För att till exempel värma upp ett hus brukar det kallas för berg- eller jordvärme vilket fungerar på ett liknande sätt som värmepump. Det som händer är att man borrar ett hål och låter vatten eller etanol pumpas igenom, vattnet värms upp och pumpas tillbaka till marken. Värmen koncentreras av en värmeväxlare och på så sätt kan ett hus värmas. Vattnets värme lämnar och pumpas ner i marken för att värma på nytt. Man kan även göra om den geotermiska energin till elektricitet genom att man borrar ett hål med hög värme som kan driva en turbin som i sin tur gör om rörelseenergin till elektricitet i en generator. Det positiva med geotermisk värme är att anläggningen inte tar mycket plats eller resurser vilket gör den relativt billig för icke storskaligt. Jordskorpan kommer hålla sig varm och är inte beroende av något annat vilket gör det till en pålitlig energikälla. Geotermisk energi påverkar inte växthuseffekten värst mycket. Däremot kan det ha giftiga utsläpp som kvicksilver och arsenik. Utan rätt position och berggrund är det inte effektivt. De flesta svårigheterna visar sig vid storskaliga anläggningar.

Sammanfattning, egna tankar, jämförelse & framtiden – Alla energikällor har sina för- och nackdelar vilket gör det svårt att veta vilket som kommer vara bäst för oss. Fossila bränslen bör minskas eftersom det är en av våra främsta anledningar till att klimatet har försämrats. De förnybara energikällorna är extremt anpassade för miljön runtomkring och därför tycker jag att man borde man anpassa. På till exempel Island finns det gott om geotermisk energi på grund av vulkaner och det har utnyttjats på bästa sätt. På Island drivs 9/10 ...