Listor / Berzan / Energi

Energi

Energi - Fysikalisk storhet som beskriver något med potential att medföra förändring, rörelse eller någon form av uträttat arbete. Energi kan vara lagrad (potentiell energi eller lägesenergi) eller något som överförs. Ibland avses med energi helt enkelt utfört arbete.

Exergi - Den totala mängden potentiellt arbete i ett system i en viss omgivning; betecknar energikvaliteten. Exergi förväxlas ofta med energi. Exergi är arbete, det vill säga ordnad rörelse, eller förmåga till arbete. Energi däremot är rörelse eller förmåga till rörelse, alltså inte nödvändigtvis arbete.

Energibärare - Ett ämne eller system som lagrar och/eller transporterar energi, snarare än att vara en energikälla i sig.

Effektbrist i elsystemet uppstår om elnätet blir överbelastat, till exempel om några stora kraftverk plötsligt får driftavbrott, och elkonsumtionen samtidigt är stor. Effektbrist kan också uppstå på grund av att det blir riktigt kallt samtidigt som industrin går för fullt, vilket ökar elbehovet.

En åtgärd för att återfå balans i elsystemet är att stänga av strömmen i en till två timmar i några områden. Detta kallas för roterande bortkoppling. En sådan frånkoppling beordras av Svenska Kraftnät och innebär att nästan alla kunder kommer att få sin ström kortvarigt avstängd. Som första

åtgärd går dock Svenska Kraftnät ut och vädjar till hushållen att dra ned på sin elanvändning.

I ett kärnkraftverk går cirka två tredjedelar av energin som används förlorad i omvandlingen från energikällan (uran) till el. I omvandlingsprocessen i svenska kärnkraftverk bildas cirka 150 TWh värme per år som måste kylas bort.

Vattenkraften har inte samma problem med sådana förluster. Under ett normalår producerar Sverige cirka 65 TWh elkraft i våra vattenkrafter. Förluster uppstår först när elen transporteras genom kraftledningarna. Ungefär elva TWh (cirka sju procent) av den totala elproduktionen är distributionsförluster över nätet.

En villa har en total energianvändning på cirka 25 000 kWh per år. Det är ungefär energianvändning som att ha på en 200 watts dator i 125000 timmar/5200dygn/14 år. Eller att ha på en 100 watts TV i 250 000 timmar/10400dygn/29år. Kostnaden blir runt 25000kr/år och det är ganska mycket.

Fjärrvärme är vatten som värms upp i ett värmeverk. Det varma vattnet pumpas ut i ett nedgrävt rörsystem till de anslutna fastigheterna.

När vattnet kommer fram till fastigheten så värmer det fastighetens eget vattenledningssystem via en värmeväxlare. Vattnet i fjärrvärmenätet kommer alltså inte i kontakt med det vatten som cirkulerar i elementen i fastigheten eller det tappvarmvatten du använder. Det kylda fjärrvärmevattnet pumpas ut i nätet.

Livscykelanalys är en metod för att sammanställa, analysera och värdera den sammanlagda miljö belastningen som en vara eller tjänst ger upphov till under hela sin livscykel. För elproduktion innebär detta att resursanvändning och utsläpp från bränslekedjan, transporter, byggnation, drift och rivning av kraftverk och distributionsnät, samt hantering av avfall skall medräknas.

Jag tycker energianvändningen för privatpersoner i bostäder är viktigast eftersom att det kan varje enskild person vara med och påverka. Varje individ har ett eget ansvar för att inte slösa bort onödigt mycket energi. Genomsnitts-villan har en årsförbrukning på ca 25000kWh per år vilket är extremt mycket.

För att veta hur mycket vår planet påverkas av alla utsläpp ifrån vår energianvändning. Samt veta var resurserna finns tillgängliga och hur mycket de finns kvar av dom totalt på jorden. Till exempel så håller oljan på att ta slut.

Den landyta som behövs för att förse befolkningen i ett område med mat, transporter och bränsle, och för att ta hand om avfall och utsläpp. Det ekologiska fotavtrycket är ett mått på hur mycket vi påverkar miljön genom vårt sätt att leva. För att räkna ut storleken på ett ekologiskt fotavtryck tittar man på landets yta och granskar landets användning av naturresurser. I snitt har varje människa i världen ett ekologiskt fotavtryck motsvarande ungefär två hektar.

Menar att alla oljekällor kommer nå en punkt där de inte längre kan möta efterfrågan av olja i världen. När detta händer har vi nått en så kallad ”peak”.

Den snabba förbrukningen av jordens lagrade energislag, som olja, naturgas och kol, har medfört att stora mängder koldioxid tillförs atmosfären.

Baserat på ställningstaganden från IPCC försöker man inom världssamfundet enas om vilka åtgärder som behöver vidtas för att minska människans påverkan på klimatet. Sedan början av 1990-talet har ett antal FN-möten genomförts i syfte att ena världen kring regler och riktlinjer för hur utsläppen av koldioxid ska minska. Förhandlingarna tog sitt avstamp vid den så kallade Riokonferensen 1991.

Vid det möte som hölls i Kyoto i Japan i slutet av 1997 förhandlades sedan den överenskommelse där 141 av världens nationer enats om åtaganden för minskade utsläpp fram: Kyoto-protokollet.

Att minska utsläppen av koldioxid är en utmaning som kräver en hel del idérikedom och innovation i fråga om teknikutveckling. Att fånga och lagra koldioxid så att den inte når atmosfären är en av de lösningar som man jobbat med och teknik för detta har utvecklats under det senaste decenniet. Lösningarna

ligger i att antingen pumpa ned koldioxiden i berggrunden, i hålrum som skapats efter att de tömts på olja eller naturgas, eller via lagring i porösa bergarter. Man har också forskat på tekniker för koldioxidlagring i havet. Något som dock är förenat med stora osäkerheter, bland annat då detta kan medföra

att havets pH-värde förändras, vilket i sin tur kan få negativa effekter för växt- och djurliv i haven.

Transportsektorn bidrar med en femtedel av EUs totala utsläpp av koldioxid. Till skillnad från andra sektorer, där man generellt ser en minskning av koldioxidutsläppen över tid, fortsätter utsläppen från transporter att öka. Den tunga vägtrafiken står för den allra största andelen, men även för flygtransporter och sjöfart har utsläppen ökat. Förklaringen till utsläppsökningen ligger i att såväl person- som godstransporterna inom EU blivit mer omfattande.

Att omvandla ännu mer naturmark till odlad mark skulle vara minst lika farligt för mänsklighetens välmående som att fortsätta med användningen av fossila bränslen. Enligt en studie av Johan Rockström med flera, nyligen publicerad i "Nature", har, förutom atmosfärens koldioxidandel, förlusten av djur- och växtarter och omsättningen av kväve och fosfor i världen nått en mycket farlig nivå. Båda de sistnämnda problemen har en tydlig koppling till jordbruket.

Inför framtidens behov utvecklas nu ”smarta nät” (även kallade smart grids). Denna nya typ av nät gör det möjligt att koppla på mindre lokala anläggningar för elproduktion samtidigt som el från centrala anläggningar flödar i samma nät. De smarta näten gör det också möjligt för elen att flöda i flera riktningar, vilket gör att alla, såväl små som stora elproducenter, kan bidra med el till nätet. De nya näten skapar också nya förhållanden mellan produktion och konsumtion då driften av elproduktion kommer att bli allt mer realtidsanpassad. Det kommer i sin tur kräva att det utvecklas smarta elmätare hos konsumenterna och smarta styrsystem hos industrin.

Ett av problemen som behöver mötas för att smarta elnät ska fungera fullt ut är behoven av energilagring från de källor vars elproduktion vi kan styra (vinden som blåser och solen som flödar). Eftersom elbehovet varierar under dagen, och ökade behov av el kan uppstå även när det inte blåser eller när solen är i moln, behöver vi hitta sätt att lagra energin även från de källor vi inte kan styra. Detta för att det smarta nätet ska fungera stabilt, både för stora spänningsvariationer och i fråga om kapacitet.

15) Hur arbetas det politiskt för att minska växthusgaserna?  Tycker jag är den viktigaste frågan i det här kapitlet eftersom om folk inte klarar av att ta sitt eget ansvar får vi tillsammans sätta upp globala lagar så att växthus-effekten blir ännu värre och bildar stora översvämningar som kan bli livsfarliga med mera.

Framtidens utmaningar kan också ses som drivkrafter för utveckling. Dessa drivkrafter kan speglas ur flera olika perspektiv, till exempel hållbarhetsperspektivet, med fokus på hur vi minskar vår påverkan på klimat och miljö, till exempel bygga dammar runt vattenkraftverk så att fiskarna kan simma runt kraftverket och på det sättet inte ta skada.

Drivkraften kan också ses ur sårbarhetsperspektivet, med fokus på säkerhetspolitik och energiförsörjning i relation till de fossila resursernas ändlighet, ur detta perspektiv är det bättre att satsa på förnybara energikällor så som vind och vattenkraftverk istället för värmekraftverk.

Eller tillväxtperspektivet och de drivkrafter som ligger i utvecklingsländernas färd mot ett ökat välstånd, till exempel skulle man kunna bygga solcells-anläggningar i Afrika eftersom de har det väldigt dåligt ställt och de har extremt mycket soltimmar.

Kungl. Vetenskapsakademien, KVA, har presenterat ett scenario för energiläget i Sverige fram till år 2050. Scenariot utgår från att den svenska befolkningen ökar till tio miljoner, att tillräckligt med basenergi finns tillgänglig för industriell utveckling, att välfärden utvecklas vidare samt att en betydande effektivisering av energitillförsel och energianvändning genomförs, bland annat genom ökad användning av el. Totalt kan energianvändningen minska under de 40 åren fram till år 2050. Huvuddelen av effektiviseringen kan åstadkommas inom transportsektorn och bostads- och servicesektorerna, framförallt genom övergång till elfordon, byggande av passivhus och ombyggnad av befintliga bostäder. Målet har varit att reducera den fossila energitillförseln som därmed minskar med 75 procent fram till år 2050, så att den då utgör endast åtta procent av den totala energitillförseln.

Hittills har det varit svårt att utveckla tekniker för energilagring som har en så pass hög verkningsgrad att de är kommersiellt gångbara. Det krävs också att lagringstekniken har en så pass hög kapacitet att den kan lagra energi inte bara över natten tills solen lyser igen, utan också under längre perioder då det är mulet väder eller vindstilla under flera dagar i sträck.

Idag är batterier en vanlig metod för energilagring. Men då batterier har en del inbyggda nackdelar, såsom lång laddningstid, låg lagringskapacitet, kort livslängd och höga kostnader och även innehåller miljö- och hälsoskadliga ämnen, behöver vi alternativ. Att förfina och utveckla redan kända metoder är en av vägarna framåt.

Ett sätt att lagra solenergi är saltsmältor. Metoden bygger på att man använder tusentals speglar som riktar solljuset mot en solfångare i toppen av ett torn. Den värme som då genereras kan används för att hetta upp till exempel en saltlösning, vatten eller luft. I en het saltsmälta kan värme lagras och när behoven uppstår kan den användas för att driva en ånggenerator.

I Sverige pågår framgångsrik forskning kring vindkraft, exempelvis när det gäller vertikalaxlade vindkraftverk och utveckling av billigare vindkraftsgeneratorer. I Sverige pågår även forskning och utveckling av ny teknik för vågkraft. Annan forskning handlar om energi ur avfall vilket också troligtvis kommer vara ett arbetsområde.

Jag skulle kunna tänka mig att arbeta med att hitta en lösning till energiförsörjningen fusion eller hjälpa till att utveckla kärnkraftverk då jag läste en del om det i 9an och tyckte tekniken bakom det var mycket intressant.

Passivhus

Ett lågenergihus som inte kräver någon tillförd energi. Huset värms passivt genom att tillvarata värmen från solstrålning samt från de apparater och människor som vistas i huset. Huset har mekanisk ventilation och effektiv värmeåtervinning.

Den typ av hus som genererar lika mycket energi som det förbrukar för att värma huset, värma det vatten som används och generera den hushållsel som husets apparater och utrustning kräver.

Lågenergihus som med hjälp av ordentlig isolering i kombination med solvärme och solceller blir så effektivt att det genererar energi. Man kan enkelt uttryckt säga att det producerar mer energi än det gör av med, vilket gör det möjligt för huset att agera ”elproducent”.

För transportsektorn finns minst två aspekter när vi ser på framtidens utmaningar och lösningar: komponentnivån och systemnivån.

På komponentnivån handlar det om effektivare drivsystem – allt som driver fordonet, det vill säga motorn, kopplingen, drivaxeln, växellådan, batteriet etc. Motorn kan vara en el- eller en förbränningsmotor. En elmotor kan drivas av batterier eller en bränslecell. Bränslecellen behöver, liksom förbränningsmotorn, ett drivmedel som finns ombord och batterierna behöver laddas med jämna mellanrum.

En hybridbil är en bil med dubbla drivsystem där framdrivningen sker med förbränningsmotor eller elmotor eller en kombination av båda. I den renodlade hybriden laddas det begränsande batteriet av förbränningsmotorn och bromskraftsåterföring. Elmotorn hjälper till att driva bilen vid accelerationer och låga hastigheter. Hybriddrift kan sänka energiförbrukningen med 20–30 procent. Tekniken ger också förutsättningar för låga utsläpp av kolväten och kväveoxider, framför allt i stadstrafik.

I framtiden kan elbilens batteri och förbränningsmotorersättas med en bränslecell som då ger kontinuerlig el till elmotorn.

Länder som Finland och Frankrike satsar nu på kärnkraft igen. Efter kärnkraftsolyckan 2011, i Fukushima i Japan, har dock vissa länder åter blivit tveksamma till att använda kärnkraft. I Tyskland har man fattat beslut om att fasa ut kärnkraften helt.

På kärnkraftsområdet pågår omfattande internationell forskning. För framtiden är säkerheten och hanteringen av det radioaktiva avfallet de viktigaste frågorna. Mycket har också satsats på att öka effekten i våra befintliga kraftverk och kärnkrafttekniken har utvecklats sedan nuvarande reaktorer konstruerades. Med ny teknik har den totala kärnkraftsproduktionen ökat utan att antalet reaktorer har ökat. För framtiden kan bland annat ny så kallad transmutationsteknik komma att användas för att minska mängden långlivade radioaktiva ämnen i använt kärnbränsle från dagens reaktorer.

Transmutation är en metod för att omvandla radioaktiva ämnen till mindre farliga radioaktiva produkter. Med metoden, som ännu bara är på forskningsstadiet, hoppas man kunna minska de radioaktiva ämnenas strålningstid så att merparten av de radioaktiva ämnena elimineras. På så sätt skulle mängden radioaktivt avfall som behöver slutförvaras minska avsevärt. Forskare uppskattar att man om 30–50 år kommer att ha transmutationstekniken tillgänglig att nyttja i större skala.

Kärnfusion är den process då atomkärnor smälter samman och bildar större och tyngre kärnor. På grund av de små atomkärnornas låga bindningsenergi per nukleon kan man tjäna energi om man slår ihop två små kärnor till en tyngre. I stjärnor förekommer kärnfusion i mitten av stjärnan, och det är detta som är deras energikälla. På jorden förekommer fusion i större omfattning endast i vätebomber, men mycket pengar och forskning har lagts ner på att kunna använda fusion som praktisk användbar energikälla precis som skett med fission (kärnklyvning), men endast små framsteg har gjorts. För att fusion ska kunna ske måste först extrema temperaturer och tryck uppnås, vilket den planerade reaktorn ITER ska försöka åstadkomma. Att kunna genomföra fusion under mindre extrema förhållanden och skala vore en upptäckt med ännu längre gående konsekvenser för världens energiförsörjning.

Trots att solens potential som energikälla är känd sedan länge har det varit svårt att utveckla tekniker för att fullt ut tillvarata och omsätta solenergi på ett sätt som passar det moderna samhällets behov. Det finns redan idag en mängd olika lösningar för att tillvarata solens energi. Inför framtiden är det främst inom två områden man ser stor potential: el som produceras med så kallade solceller samt så kallad CSP-teknik (Fångar solens energi och omvandlar den till värme som sedan värmer upp vatten eller luft för att driva turbiner till elgeneratorer). För framtiden sätts också hopp till den teknik som gör det möjligt att direktomvandla solens energi till så kallade solbränslen.

Men forskningen är påväg framåt och senaste åren har priset på solceller minskat till hälften och förväntas sjunka ännu mer.

Bränsleceller fungerar ungefär som ett batteri som inte behöver laddas med el – de gör sin egen el från energin i vätgas eller annan energibärare med väteinnehåll, som exempelvis metanol. Elektriciteten från bränsleceller kan exempelvis användas till att driva bilars elmotorer. Utsläppen från den vätgasdrivna bränslecellsbilen är i princip bara vatten.

Det finns mycket som lockar när man ser till möjligheterna för vätgas. Inte minst är det renheten som lockar. När vätgas förbränns bildas i stort sett bara vatten, så länge temperaturen inte blir för hög för då bildas kväveoxider.  Om detta lyckas skulle vi få ett helt koldioxid fritt samhälle.

Men det finns många problem som måste lösas först, dels hur all vätgas ska produceras utan att all renhet ska gå förlorad, denna del glöms ofta bort i diskussioner om vätgassamhället. Och dels finns det både tekniska och ekonomiska problem att lösa när det gäller bränsleceller som också måste lösas.

Elektrolys av vatten är en möjlighet, kräver dock mycket el. En annan är konstgjord fotosyntes. Gemensamt för dessa tekniker är att de är i ett tidigt forskningsstadium och har en del kvar att utvecklas.

Jag tycker olika tekniker för energilagring är viktigast i kapitel 3 eftersom att ta tillvara på solenergin går bara mer och mer framåt i utvecklingen och priset på solceller har sjunkit till hälften senaste åren och beräknas sjunka ännu mer. Olika tekniker håller fortfarande på att utvecklas för solenergi och om vi vill ha ett rent och hållbart samhälle och bli av med alla koldioxid utsläpp måste vi hitta en lösning så vi kan använda solenergin på natten och vinterhalvåret också.

Kapitel 4 & 5

Först ved

1728 - Första ångmaskinen i Sverige i bruk vid gruva.

1800-tal - Industrier var i begynnelsen självförsörjande på energi i form av kolkraftverk eller vattenkraft.

1900 - Ny teknik möjliggör överföring av el över riktigt långa avstånd.

1909 - bildas statliga Vattenfall med uppgift att bygga ut vattenkraften i norr.

1960-1970 – Kärnkraft

Grundenheten för energi är en joule, som motsvarar en ganska liten energimängd (en sockerbit innehåller cirka 50 joule). Energi mäts därför oftast i kilowattimmar, kWh, som är en betydligt större energimängd. En kilowattimme är lika med 3,6 miljoner joule och motsvarar den kemiska energin i en deciliter olja eller ett halvt kilo färsk björkved.

Oljan som energikälla har varit känd i flera tusen år och använts som bränsle i stor skala sedan 1800-talets mitt. Största delen av den olja vi importerar till Sverige förädlas till bensin, dieselolja och flygbränsle. Endast en fjärdedel används som eldningsolja. Precis som kol är olja rester av växt- och djurdelar. Genom miljoner år har växter och djur lagrats och tryckts samman så att den energi som fanns i dessa växter och djur brutits ner och omvandlats till kol och olja. Nedbrytningen sker hela tiden, men på grund av att vi förbrukar så mycket olja idag kommer den inte att kunna ersättas av nybildning i samma takt. Därför är inte energikällor baserade på olja, kol och naturgas förnybara.

I Sverige finns två typer av kärnkraftverk, kokarreaktorer (se beskrivning) och tryckvattenreaktorer. Den varma ångan från ångturbinen kyls med havsvatten i en kondensor. Havsvattnet pumpas därefter tillbaka till havet. I Sverige fanns år 2012 tio reaktorer i drift på tre platser. I Ringhals finns tre tryckvatten- och en kokarreaktor med en sammanlagd effekt på 3 717 MW. I Forsmark finns tre kokarreaktorer på sammanlagt 3 144 MW, och i Oskarshamn tre kokarreaktorer på tillsammans 2 603 MW. Anläggningarna togs i drift mellan 1972 och 1985. Idag importerar Sverige uran från i huvudsak Kanada, Ryssland, Nigeria och Namibia.

De 435 kärnreaktorer som var i drift i början av 2012 stod för runt 15 procent av världens elproduktion. Frankrike får omkring 75 procent av sin elektricitet från kärnkraften och slår därmed alla andra länder i fråga om kärnkraft som främsta energikälla. Anledningen till detta är att landet i stort sett inte har några egna energitillgångar och bedömde kärnkraften som en nationell strategisk nödvändighet. På samma sätt är det med andra stora kärnkraftsländer, som Storbritannien, Korea och Japan. I USA får man visst federalt stöd för att bygga kärnkraftverk, bland annat av miljöskäl. Tyskland ska avveckla och har lagt ner fler reaktorer än Sverige.

Merparten av den svenska vattenkraften kommer från vattenkraftverk i Norrland. De ligger på flera ställen i Luleå älv, Ume älv, Ångermanälven, Indalsälven, Ljusnan och Dalälven. Kraftverken i Norrland svarar för cirka 80 procent av vattenkraftsproduktionen, resten kommer från anläggningar som finns i Svealand och Götaland. Det finns cirka 1 800 vattenkraftverk i Sverige. De flesta är små med effekter på bara några tiotal eller hundratal kilowatt. Störst är Harsprånget i Lule älv med en effekt på 830 megawatt (830 000 kW). Där produceras varje år 2,2 TWh el. Det är genom att utnyttja höjdskillnaden mellan två nivåer som energi kan utvinnas i ett vattenkraftverk. När det vatten som samlas i dammar och magasin får strömma ned genom kraftverkets turbiner börjar dessa rotera. Den snurrande turbinen driver en generator som omvandlar vattnets energi till elektricitet. Efter att spänningen höjts i en transformator kan elen transporteras vidare ut på ledningsnätet.

Den solenergi som kommer till hela jordklotet är cirka 10 000 gånger större än vad alla världens människor gör av med i form av olja, naturgas och kol och även kärnkraft och vattenkraft. Mänskligheten skulle alltså kunna få hela sin energiförsörjning från den solenergi som träffar en bråkdel av jordens yta. Tyvärr finns ännu inte den kombination av teknik och kostnad som gör det möjligt att ta tillvara mer än en mycket liten del av den mängden energi. Men teknik är under utveckling. En utmaning är dock att få dessa nya tekniker kommersiellt gångbara och etablerade på marknaden. Både höga priser och bristande vilja kan stå i vägen för en sådan etablering. En stor del av världens energianvändning har sitt ursprung från solens energi – direkt eller indirekt – som till stor del finns lagrad i någon form. Den lagrade solenergin finns framför allt i de fossila bränslena olja, naturgas och kol. Vi finner även lagrad solenergi i biomassa, till exempel i träd och annan växtlighet. Men även vattenkraft, vind- och vågkraft har sitt ursprung i solens energi.

Rörelser i hav rymmer oerhörda mängder energi. Även om teknik funnits, har människan hittills inte kunnat ta hand om den på ett ekonomiskt bra sätt. Men nu börjar allt fler idéer provas.Nästan tre fjärdedelar av jordens yta består av hav. På den ytan hamnar cirka tre fjärdedelar av den solenergi som faller över jorden. Men förutom att värma upp havsytan överförs solstrålningen även till vindar, vars rörelseenergi överförs till vattnet när vinden bromsas upp mot havets yta. Vågenergi är mer komprimerad än andra förnybara energikällor. Ju större vågor, desto mer energi innehåller de. Varje gång en vågs höjd fördubblas, fyrdubblas dess energi. Dessutom kan vågenergi utnyttjas dygnet runt, till skillnad från vind- och solkraft. Det beror på att energi lagras i vågor även efter att det har slutat blåsa.

Artificiell fotosyntes är, som namnet antyder, ett sätt att på konstgjord väg efterlikna växternas fotosyntes. Med artificiell fotosyntes skall sol-ljusenergin utnyttjas direkt i ett fotokemiskt system, för att skapa ett bränsle (vätgas). Vätgasen ska produceras genom att spjälka vatten med hjälp av solljus, via fotokemi.

Hur skatten påverkar varje individ till att tänka bättre för ett hållbart samhälle.  Till exempel, med stöd av skatt på eldningsolja blev det lönsamt för fastighetsägare att installera värmepumpar etc. istället. På liknande sätt skulle man kunna göra med bensinskatter och andra oförnybara bränslen för ett hållbart samhälle.

Källa här!

Publiceringsdatum: 2013-11-26