Upload
pidgin-group
View
233
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Frågor om energi och energiförsörjning, i Sverige och världen över, handlar ofta om ödesfrågor för överskådlig tid. Ökad kunskap, saklig debatt och diskussion kan bidra med mycket inför framtiden. Därför har de båda vetenskapsakademierna IVA och KVA i ett gemensamt projekt tagit fram denna bok, som ska bidra med fakta. Boken tar också upp ett antal frågeställningar som är väl värda att fundera över. Frågornas svar finner vi i vår gemensamma framtid – någonstans där vetenskap möter vardag.
Citation preview
ENERGI
MÖJLIGHETER OCH DILEMMAN
ENERGI
KUNGL. INGENJÖRSVETENSKAPSAKADEMIEN (IVA) är en fristående akademi med uppgift att främja tekniska och ekonomiska vetenskaper samt näringslivets utveckling. I samarbete med näringsliv och högskola initierar och föreslår IVA åtgärder som stärker Sveriges industriella kompetens och konkurrenskraft.
För mer information om IVA och IVAs projekt, se IVAs webbplats: www.iva.se.
KUNGL. VETENSKAPSAKADEMIEN (KVA) är en fristående akademi, vars uppgift är att främja vetenskaperna, företrädesvis matematik och naturvetenskap samt att arbeta för att stärka vetenskapernas inflytande i samhället.
För mer information om KVAs verksamhet, se KVAs webbplats: www.kva.se
Utgivare: Kungl. Ingenjörsvetenskapsakademien (IVA), 2009Box 5073, SE-102 42 StockholmTfn: 08-791 29 00
IVA-M 413ISSN: 1102-8254ISBN: 978-91-7082-815-7
Projektledare: Elin Vinger, IVA (andra upplagan)Redaktör och ansvarig utgivare: Henrik Lagerträd, IVA (andra upplagan)Layout och illustationer: Airi IlisteHuvudskribent: Eva Stattin, IVATexter: Håkan Borgström (Capio AB), Harry Frank, Bengt Kasemo, Henrik Lagerträd, Christer Sjölin, Eva Stattin och Elin Vinger.Produktion: Pelle IsakssonTryck: Billes Tryckeri AB
© Kungl. Ingenjörsvetenskapsakademien (IVA) och Kungl. Vetenskapsakademien (KVA)
Denna skrift är framtagen inom ramen för IVAs och KVAs projekt ”Vetenskap & Vardag – Aspekter på energi” där ledamöter från IVAs Energi och Miljöråd samt KVAs Energi-utskott har medverkat.
Allt oftare läser vi larmrapporter om klimathot, global uppvärmning och den påverkan som koldioxid och övriga växthusgasutsläpp får på vår miljö. Vi läser även om kommande oljebrist, men vet inte säkert när. Energiförsörjning, energianvändning och energiberoende är centrala frågor för vår välfärd och debatteras flitigt både i medierna och inom politiken – samtidigt är det frågor som är svåra att få grepp om. Oavsett om vi är unga eller gamla, lekmän eller forskare, politiker eller näringslivsrepresentanter behöver vi samlad och saklig information – utan ideologiska eller mediala vinklingar. Ökad kunskap, saklig debatt och diskussion bidrar till att finna de bästa lösningarna inför framtiden.
Boken du håller i din hand är en ny upplaga av boken Energi – möjligheter och dilemman. Nya, aktuella siffror och nya, intressanta exempel är några av de uppdateringar som genomförts. Grunden är dock densamma – en problematiserande, saklig framställning av energiområdet. Problematisering innebär bland annat, att med fakta, resonemang och olika ståndpunkter belysa stora utmaningar och komplexa frågor, som saknar enkla lösningar och svar.
Kungl. Ingenjörsvetenskapsakademiens Energi och Miljöråd och Kungl. Vetenskapsakademiens Energiutskott har tillsammans tagit initiativ till projektet, med målet att ur ett vetenskapligt perspektiv sprida kunskap om energifrågor i ett större sammanhang. Ett viktigt motiv till projektet var insikten att frågorna om energi och energiförsörjning under överskådlig tid kommer att vara en ödesfråga både för Sverige och världen i övrigt. Ett annat motiv var övertygelsen om att forskare och ingenjörer har en viktig uppgift i att bidra till hållbara lösningar.
Styrgruppen för andra upplagan har bestått av undertecknad, professor Bengt Kasemo (ledamot IVA och KVA), som ordförande. Övriga ledamöter i styrgruppen har varit Gerd Bergman (KVA/NTA), professor Harry Frank (ledamot IVA och KVA), vicerektor Eric Giertz (ledamot IVA), fil. dr Dick Hedberg (ledamot KVA), kommunikatör Henrik Lagerträd (IVA), direktör Christer Sjölin (ledamot IVA) och projektledare Elin Vinger (IVA).
Vi vill bidra med en samlad kunskap om energifrågornas stora betydelse på ett sätt som både ökar ditt engagemang och tydliggör de utmaningar vi står inför. Det här är en bok att bläddra och göra nedslag i. Förhoppningsvis leder det till att du läser vidare, och får en bild av energifrågornas komplexitet. Kanske har du då också funnit några av svaren på frågorna inför framtiden eller åtminstone fördjupat din kunskap inom området.
Förord
Bengt Kasemo, styrgruppsordförande, projektet “Vetenskap & Vardag – Aspekter på energi”,ledamot av IVA och KVA
Kapitel 1 Beroende av energi? 6Faktaruta: EFFEkt OCH ENErGI 7Faktaruta: ENErGIBÄrarE 7
Ett lyft 8Faktaruta: FYSIkENS LaGar 8Faktaruta: tErMODYNaMIk 10Faktaruta: EXErGI 10Faktaruta: EXErGI I PraktIkEN 11
Energikvalitet 10
Förluster är svåra att undvika 11
Energibärare 11Balanskonster på nätet 12
Faktaruta: VaD Är EFFEktBrISt? 13Faktaruta: ELIMPOrt 13
Magasinering och reglering 14Faktaruta: VattENkraFt 14
Faller en faller flera 15
Den totala energianvändningen i vårt land 16Syns inte men finns ändå 19
Energi och mat 20
Energi till bostäder och service 21Synliga förbättringar – mindre synliga förluster 22
Faktaruta: FJÄrrkYLa 22Faktaruta: trE SOrtErS kraFtVErk 23
Energi till transporter 24Faktaruta: ENErGIDEkLaratIONEr FÖr FaStIGHEtEr 24Faktaruta: LItE DYrarE MED E85-BrÄNSLE 25
Energi till industrin 25Faktaruta: EXtErNa kOStNaDEr 26
INNEHÅLLSFÖRTECKNING
Vad påverkar elpriset? 26Faktaruta: LIVSCYkELaNaLYS 28
Livscykelanalyser – ett försök att uppskatta alla kostnader 28Faktaruta: MarGINaLEL 29
Kapitel 2 Energi i globalt perspektiv 31
Skiftande tillgång till jordens energiresurser 32Faktaruta: EkOLOGISka FOtaVtrYCk 38
Energi och globalisering 38
Vem vill inte ha en egen bil? 39
Säkerhetspolitik 40
Oljekris 41Faktaruta: kaMPEN OM ENErGItILLGÅNGarNa 41
Peakteori 42
Växthuseffekt – orsaker och verkan 44Faktaruta: LIVGIVaNDE trÄD 44Faktaruta: kOLSÄNka 45Faktaruta: VÄXtHuSEFFEkt-OM DEtta tVISta DE LÄrDE 47Faktaruta: FÅNGSt OCH LaGrING aV kOLDIOXID 48
Lagring av koldioxid 48Faktaruta: utSLÄPPSrÄttEr 50
EUs grönbok 50
Djupa skogar och eroderade vidder 51Omställningar och överväganden 51
Faktaruta: kaMP OM rÅVaraN 52
El på en gemensam marknad 54Faktaruta: rISkEr OCH MÖJLIGHEtEr FÖr FÖrEtaG 56
Drivkrafter och alternativ 57
Kapitel 3 Framtida lösningar 59
År 2050 – ett scenario 60Aspekter på energi 60
Tekniksprång 61Faktaruta: Ett Par EXEMPEL PÅ LEaPFrOGGING 64
Svensk energiteknik under framväxt 64
Ny teknik och lösningar inom bostadssektorn 65Faktaruta: PaSSIVHuSEN I LINDÅS Park 67Faktaruta: BLI EN ENErGIEFFEktIV BILÄGarE! 68
Ny teknik och nya bränslen inom transportsektorn 68Vägar att vinna 69
Faktaruta: FÖrNYBara BrÄNSLEN 70Satelliter som guidar 72
Faktaruta: ELBILar OCH HYBrIDBILar 72
Svenskt ”brännvin” eller sprit från Brasilien? 72
Bränsleceller 74
Mer och fler transporter 74
Ny teknik och nya bränslen inom industrin 74
Exempel på framtida tekniker för elproduktion 76Kärnkraft 77
Fusionskraft 78
Fler alternativ 79
Kraft från solen 81Faktaruta: GrÄtZELCELLEN 81
Vågkraft 82
Elsamhälle 83Faktaruta: Hur LÅNGt kaN MaN kÖra PÅ EN HEktar ÅkErMark? 84
Vätgassamhälle 85
Livsstil, attityder och inlärda beteenden 87
Kapitel 4 Mer om energikällor 89
Mer om energi 90
Förnybart eller ej – indelning av energikällor 90
Fossila energikällor 91Olja 91
Kol 91
Fossilgas 92
Kärnkraft 93Tjernobyl och andra incidenter 97
Geotermisk energi 98Bergvärme 99
Ytjordvärme 99
Förnybara källor 99
Vattenkraft 100
Vindkraft 100
Biobränslen 101Biopellets 102
Solkraft 103Artificiell fotosyntes – bränsle från solenergi och vatten 103
Solfångare 104
Solceller 106
Havskraft 106
Register 109
Källförteckning 112
Om projektet 116
Beroende av energi?
Vilken energi kan du klara dig utan och hur mycket energi behöver du för att just ditt liv ska fungera?
Hur mycket energi använder du egentligen under en dag, under ett år, under ett liv?
Går det verkligen att sätta en prislapp på all den påverkan på miljö och omvärld som energianvändningen för med sig?
Kapitel ett
6
Frågor att fundera över:
en elektriska väckarklockan ringde. Cecilia vred sig trött, tände sänglampan och
stängde av oljudet. Kvart över sex. Hon suckade, reste sig och satte ned fötterna på golvet. Golvvärmen hjälpte till lite i alla fall. På väg mot duschen kände hon kaffedoften och en härlig lukt av rostat bröd. Maken Patrik hade tydligen gått upp tidigare och lagat frukost. Härligt!När hon klätt sig, fönat håret och väckt det minsta barnet, Ellen, hörde hon hur Johns klockradio gick igång. Hoppas bara tonåringen nu vaknade. Hon hämtade lite kläder till Ellen direkt ur torktumlaren. Tur att det går att torka overaller så snabbt i dessa tider när det är så slaskigt på dagisgården, tänkte hon. Medan hon hjälpte Ellen med kläderna slog hon ett öga på nyheterna på TVn i sovrummet. I Johns rum gick stereon igång, så nu var han vaken i all fall. När Cecilia kom ner i köket hälsade hon glatt på Patrik som doftade rakvatten. Han såg upp och slog som vanligt huvudet i taklampan ovanför bordet när han satte ned filmjölkspaketet. Efter att ha hjälpt honom med frukosten och dukat fram juice, flingor, bröd, choklad och te, bänkade hon sig tillsammans med barnen och slog upp tidningen. En fet rubrik täckte förstasidan: Vårt energiberoende – en risk! Det stod att svenskarna inte ökat sin energianvändning under de senaste 30 åren, men blivit allt mer beroende av tillgången till energi. ”Hur då?”, tänkte Cecilia.
Morgon hos familjen Eriksson
D
EFFEKT OCH ENERGI
Effekt (Watt) är energi per tidsenhet, alltså den kraft som krävs för att utföra något under en viss tid.
W (watt) anger effekt (energi per tidsenhet)
kW (kilowatt) – 1 000 WMW (megawatt) – 1 000 000 WGW (gigawatt) – 1 000 000 000 WTW (terawatt) – 1 000 000 000 000 W
Energi är det arbete som krävs för att utföra en prestation under en viss tid. All energi kan omvandlas. Energi är resultatet av effekten x tiden.
1 kWh (kilowattimme) – 1 kilowatt under 1 timme.
1 MWh (megawattimme) – 1 000 kWh1 GWh (gigawattimme) – 1 000 000 kWh1 TWh (terawattimme) =1 000 000 000 kWh
ENERGIBÄRARE
Ett ämne eller ett tillstånd som kan användas för att lagra, förflytta eller överföra energi. Bränslen är energibärare med kemiskt bunden energi. Elektricitet är en energibärare som kräver att spänning och strömstyrka upprätthålls vid definierade nivåer. I vattenmagasin lagras lägesenergi (potentiell energi). Hetvatten i fjärrvärme är en energibärare som överför värmeenergi till fastigheter. Kylt vatten i fjärrkyla är en energibärare som upptar värmeenergi från fastigheter. Vätgas är en energibärare som måste produceras från andra energikällor.
7
8
elektrisk energi
rörelseenergi
värmeenergi
kemisk energi
elektrisk energi
ljus ochvärmestrålning
lägesenergi
rörelseenergi
Vad är energi? Energi tros vara världsalltets upprinnelse. Enligt fysikerna är vårt universum
resultatet av en enda stor energiomvandling. Under den första sekunden efter universums födelse omvandlades ofattbara mängder energi till materia – massa – i form av protoner och neutroner. Fysikern Albert Einstein visade att energi och massa i själva verket är en och samma sak. Hans berömda formel E=mc2 anger hur mycket energi som motsvaras av en viss massa. Även om många var tvek
samma till Einsteins teorier då det begav sig, har senare forskning givit honom rätt: vid klyvning av atomkärnor omvandlas en liten del massa till rörelseenergi.
Energi omvandlas ofta i långa kedjor. Exempel från naturen kan vara en sjö, eller ett magasin med vatten, som kan ha energi genom sitt läge, då vattnet ligger högre än sin omgivning. Denna energi kan omvandlas till rörelseenergi som fångas upp i en vattenkraftsturbin, som sedan omvandlas till elektricitet i generatorn. Den energi som transporteras via
Från 1800-talet har tillgången på energi lett till omvälvande förändringar av samhället. Häst och vagn har ersatts av skåpbilar, gåspennor av datorer, segelfartyg av flygplan. Eldstäder för värme är idag utbytta mot fjärrvärme och andra bekväma uppvärmningsmetoder. Vi är inte längre hänvisade till sill och potatis, utan kan välja mellan maträtter från hela världen. Möjligheter att effektivt kyla ned och snabbt kunna värma upp livsmedel har inte bara bidragit med bekvämlighet utan också till minskad sjukdomsspridning och förbättrad hälsa. På område efter område har tillgången till billig och lätt åtkomlig energi formligen lyft hela vårt samhälle. Allt fler människor får möjlighet att resa och se nya platser, vissa av oss till och med ut i rymden. Men hela detta lyft, den stora omvälvning som tillgången till energi inneburit, har också en del baksidor.
Ett lyft
Fysikens lagar säger att energi varken kan ta slut eller förstöras utan bara omvandlas från en form till en annan, exempelvis från massa till energi. Energi kan alltså aldrig försvinna, bara ändra form. Till exempel kan den kemiska energin i ett äpple lagras i kroppen. Den omvandlas till rörelseenergi i benen när man går eller springer, då energirika molekyler förbränns i kroppens muskelceller.
1
FYSIKENS LAGAR
9
elektrisk energi
rörelseenergi
värmeenergi
kemisk energi
elektrisk energi
ljus ochvärmestrålning
lägesenergi
rörelseenergi
el kan omvandlas till värmeenergi i en köksspis och få vatten att koka, rörelseenergi genom köksfläktens motor och ljus i köksfläktens lampa. Det vatten som regnat ned från himlen och fyllt vattenmagasinen har ursprungligen värmts av solen. När vattnet värms av solen omvandlas det till vattenånga, som stiger till himlen och bildar moln. När det regnar fylls magasinen på nytt.
Det finns alltså flera olika former av energi. Gemensamt för dem alla är att de kan uträtta arbete. Uttrycket energi kommer av det grekiska ordet ”ergon” som betyder arbeta. Energi betyder helt enkelt ”förmåga att uträtta arbete”. Nästan all energitillförsel här på jorden har sitt ursprung i kärnreaktioner. Enda undantaget är tidvattnet som uppstår som en följd av gravitationskraften främst mellan jorden och månen. När atomkärnor klyvs i en reaktor omvandlas en del av deras massa till rörelseenergi som senare blir värmeenergi, som i sin tur bland annat omvandlas till elektricitet som sedan kan uträtta arbete.
Energin som strålat ut från solens varma yta har genererats av fusion
av vätekärnor i solens mycket varma inre. Även i jordens inre pågår kärnreaktioner, radioaktiva sönderfall främst av grundämnena uran och torium, som orsakar jordvärme, så att det blir varmare ju längre ner i jorden vi kommer.
För en uthållig framtid diskuteras energi som bygger på förnybara energikällor som solstrålning, vatten i rörelse, vind och biomassa. Kärnkraft, kärnfission och kärnfusion, är också exempel på energilösningar som kan säkra en långsiktig tillförsel av energi. Visste du att…
!
… energiinnehåll i bland annat mat mäts i joule? Människan behöver 8–10 megajoule (MJ) per dag. Måttet joule har ersatt det äldre energimåttet kalori och kilokalori, kcal. En kalori är 4,19 joule. Trots att det är ett äldre begrepp talas ofta än idag om matens kaloriinnehåll. Till exempel innehåller en 200 grams påse chips 1 000 000 kalorier, det vill säga 1 000 kilokalorier. Med dagens mått blir det 4 190 000 joule, det vill säga drygt 4 megajoule. Det är för övrigt samma mängd energi som krävs för att värma 10 liter nollgradigt vatten upp till kokpunkten.
10
Energikvalitet
En aspekt på energins värde är att se till olika energikällors effektivitet och användningsområden. Den helt omvandlingsbara delen av energin kalllas för exergi, den del som kan konsumeras.
Exergibegreppet tar alltså med i beräkningen om och hur energin kan nyttiggöras. Energi i form av elektricitet är exempelvis ren exergi. Den kan omsättas i mekanisk energi, kemisk energi, värmeenergi etc. Värmeenergi som är spridd i ett rum har däremot låg exergi eftersom den är svårare att utnyttja till annat.
Ofta blandas energi och exergi ihop. Det kan leda till att man drar fel slutsatser och ur effektivitetssynpunkt väljer mindre lämpade energikällor till olika ändamål. Det kan vara lätt att tro att en viss energimängd, som 1 kWh, kan utföra samma arbete oavsett om den kommer från värmen av ett eldat vedträ eller från ett vattenkraftverk som gjort el av energin i det strömmande vattnet. Sanningen är istället att den elenergi vi tar från vägguttaget kan utföra flera gånger mer arbete än värmeenergin från vedträet.
Sett ur exergiperspektiv gäller: ju fler användningsområden – desto värdefullare energiform. I ett samhälle där exergi är den ensamt rådande faktorn för hur man värderar olika resurser i relation till varandra, blir grundregeln för energianvändningen att alltid försöka använda energi med så lågt exergivärde som möjligt. Det är dock svårt
TERMODYNAMIK
Termodynamik är läran om energi. Det finns två termodynamiska huvudsatser som kan vara bra att känna till:1. Energiprincipen – säger att energi inte kan skapas och heller inte förstöras. Det finns alltså egentligen inget sådant som ”energiproduktion” eller ”energikonsumtion”, även om vi kallar det så i vardagligt tal. Mängden energi i universum är nämligen konstant. Däremot kan energiomvandlingar ske till exempel från energi bunden i massa till rörelseenergi.2. Entropiprincipen – Energins kvalitet minskar varje gång en energiomvandling sker.
EXERGI
Exergi betecknar energikvalitet. Exergi förväxlas ofta med energi. Exergi är ordnad rörelse, eller förmåga till arbete. Energi däremot är rörelse eller förmåga till rörelse, alltså inte nödvändigtvis arbete.
Energikvalitet med faktor 1,0 (exempelvis elenergi) innebär i praktiken att all energi kan utnyttjas för att uträtta arbete. Energikvalitet med exempelvis faktor 0,2 lämpar sig väl till uppvärmning av hus, men kan inte användas till så mycket annat.
Kvalitetsfaktorn för olika energiformeri en standardomgivning av rumstemperatur (20 °C)
mekanisk energielektrisk energikärnbränslesolstrålningkemiska bränslentermisk energi och värmestrålning vid 300 °Ctermisk energi och värmestrålning vid 100 °Ctermisk energi och värmestrålning vid 40 °Ctermisk energi och värmestrålning vid 20 °C
Energikälla
1,001,000,950,93
omkring 10,490,210,060,00
Kvalitetsfaktor
>
att låta denna aspekt vara ensamt avgörande i beslut om vilka energislag som är mest lämpade. Ett modernt samhälle bygger på samband mellan ett antal olika komplexa system och ställningstaganden utöver vad som ligger i exergibegreppet.
Förluster är svåra att undvika
Det går åt mycket energi i samhället. Vi behöver energi för uppvärmning och kyla, för belysning och apparater, för att förflytta oss och för produktion och distribution av varor och tjänster. Energin kommer från många olika källor. Sverige är ett avlångt land med vattenkraft i norr och en stor andel hushåll som förbrukar el i söder. Därför har vi ett omfattande elektriskt överföringssystem med kraftnät som leder elen från en landsände till en annan.
I ett kärnkraftverk går cirka två tredjedelar av energin som används förlorad i omvandlingen från energikällan (uran) till el. I svenska kärn
kraftverk bildas ca 150 TWh värme per år i omvandlingsprocessen, som måste kylas bort. Idag finns inte ett lönsamt sätt att ta till vara denna värme energi, men i en ny generation av kärnkraftverk planeras ett effektivare utnyttjande av primärenergin.
För vattenkraften uppstår inte några såna förluster. Under ett normalår producerar Sverige ca 65 TWh elkraft i våra vattenkraftverk. Förluster uppstår dock när elen transporteras genom kraftledningarna. Ungefär 11 TWh (ca 7 procent) av den totala elproduktionen är distributionsförluster över nätet.
Energibärare
De flesta former av energi kan – mer eller mindre enkelt – omvandlas till elektricitet. Tvärtemot vad många tror är el inte en energiform, utan en energibärare. Energi kan komma ifrån fossilt bränsle (olja, kol, fossilgas), vatten, vind, våg och solkraft, biobränsle eller kärnkraft innan den
Vecka v 52
MWh/vecka
0
1,0
2,0
3,0
4,0
Elproduktion i Sverige under ett år
Vattenkraft
Kraftvärme
Kärnkraft
Behovet av el kan skifta ganska kraftigt under en vecka. Till exempel kan en plötslig köld-knäpp öka behovet avsevärt. I Sverige ligger kärnkraften som bas för elbehovet. Kärnkraft kan regleras veckovis. Vattenkraft kan regle-ras på sekunden när och kan snabbt täcka förändrade behov. Kraftvärme, som kan ha olika energikällor som bas, ligger på toppen av dessa. Källa: Svensk energi
EXERGI I PRAKTIKEN
I Kvarnsvedens pappersbruk drivs kvarnarna, som frilägger fibrerna för pappersproduktion, av elenergi. Processen är utformad så att den värme som uppstår vid malningen också används för att producera ånga, som i sin tur används vid torkningen av tidningspappret i pappersmaskinen. Spillvärmen används sedan i Borlänge Energis fjärrvärmesystem. På så sätt optimeras användningen av energi i flera steg, trots allt lägre exergiinnehåll.
omvandlas till elektricitet. El är praktisk, eftersom den, så länge det finns tillgängliga kraftledningar för transport över långa sträckor, kan driva olika utrustningar och apparater.
Som energibärare i ett framtida energisystem kan förutom el också biogas och fossilgas, eventuellt även väte, komma att spela en roll. Väte i vätske eller gasform kan framställas antingen genom energikrävande elektrolys av vatten, produktion ur fossila bränslen och biobränslen och i en framtid kanske genom artificiell fotosyntes. Med dagens kända teknik är det dock svårt att lagra och transportera vätgas och det krävs speciell utrustning för att hantera den.
Balanskonster på nätet
I de flesta länder transporteras en stor del av energin som el. Elledningar är sammankopplade i landstäckande nät. Elen matas in i nätet från ett antal kraftverk, som kan ha olika energikällor som bas, och tas ut av förbrukare på ett stort antal andra ställen. Leveranserna från kraftverken varierar under dag och natt, sommar och vinter. Den mängd el som används i bostäder, inom servicesektorn och industrin varierar också. Något som man sällan tänker på är att den el som krävs för att få en lampa att lysa måste tas fram just när lampan lyser. De nationella näten är sammankopplade så att el kan exporteras och importeras. Ett flöde över landsgränserna sker dagligen för att bäst utnyttja de olika produktionsalternativ som står till buds.Det finns ännu inget bra sätt
ecilia har fått besök av sin syster Jenny som bor i samma område som familjen Eriksson.
Jennys son Christian är jämngammal med Cecilias son John och för drygt tio år sedan
gick deras söner på samma dagis. Numera är det familjen Erikssons minsting Ellen som går på dagis och det verkar inte som mycket har förändrats sedan killarna var små¨.– De har så märkliga lösningar på Ellens dagis. Först så har de eluppvärmt med takvärme inomhus. Golven är kalla, så alla barnen måste ha tofflor. Sen när det blir dålig luft inne så öppnar de fönstren. Snacka om att elda för kråkorna. All värme går rakt ut.Sen har de en central knapp för belysningen som tänder och släcker alla lampor i hela huset. Inga mellanlägen där inte!– Det låter inte som det hänt någonting sedan John och Christian gick på dagis. Tänk att det inte förändrats på tio år. De har säkert kvar samma torkskåp också, de där som inte kan stängas av förrän efter två timmar. Lite onödigt om man bara ska torka ett par vantar... – Jodå torkskåpen är kvar. Faktiskt rätt konstigt när man tänker på det. Det är väl inte tillräckligt lönsamt med nya lösningar helt enkelt. – Undrar just hur de gjort på det nybyggda dagiset nere på Slånvägen. Använder de fortfarande direktverkande elvärme? Eller?
Syster Jenny på besök
C
12
13
att lagra el. Däremot kan man lagra råvaror som olja, fossilgas, biomassa, vatten och kärnbränsle som används för att tillverka el. Magasinerat vatten har en särställning, eftersom det omedelbart kan omvandlas till elenergi i kraftverkens turbiner när magasinen töms. Att el inte kan lagras gör ibland situationen lite besvärlig, inte minst i vårt land då elförbrukningen vintertid är avsevärt högre när hus och lokaler ska värmas och lysas upp.
Genom att vi på årsbasis (ett normalår då vi inte haft vare sig torka eller stora mängder nederbörd) kan importera el har vi aldrig någon egentlig energibrist i vårt land. Där emot kan effektbrist uppstå, det vill säga att vi har svårt att klara de hårdast belastade perioderna. Det kan hända då det plötsligt slår till och blir kallt i hela Norden och alla vill både använda och importera el samtidigt. Effektbrist kan medföra att det uppstår flaskhalsar i flödena, så att det blir svårt att få ut den el som behövs till alla användare. Vid dessa tillfällen kan det bli nödvändigt att använda oljeeldade reservkraftverk eller att importera el med fossilt ursprung, som producerats från olja, fossilgas eller kol.
VAD ÄR EFFEKTBRIST?
Effektbrist uppstår när förbrukningen av el är större än produktionen vid en viss tidpunkt. Exempel på situationer då effektbrist kan uppstå är vid mycket kalla vinterdagar eller vid händelser som påverkar förhållandet mellan tillgång och efterfrågan på el i hela eller delar av Sverige, till exempel att en kärnkraftsreaktor snabbstoppas.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 elförbrukning.
… den mängd energi vi använder alltid måste täckas av lika mycket tillförd energi? Detta kallas för energibalans, det vill säga jämvikten mellan vår totala energianvändning och den totala mängden energi som skapas i eller importeras till ett land.
Visste du att…
!
ELIMPORT
Ett ”normalår”, det vill säga med normal nederbörd, konjunktur och temperatur, tvingas Sverige importera elektricitet. Men importbehovet varierar. Under år 2007 importerade vi exempelvis 1 TWh samtidigt som vattenkraftproduktionen var normal. Energianvändningen var också något lägre än normalt, bland annat på grund av höga priser och svag industrikonjunktur.
… el är en energibärare och är ett mycket effektivt sätt att transportera energi. Det är sättet att framställa el som kan ge påverkan på miljön, inte elen i sig.
Magasinering och reglering
Vi behöver tillgång till el året om, och eftersom den måste tillverkas i samma stund som vi använder den behöver vi ha tillgång till magasinerade energikällor. Här fyller vattenkraften en viktig funktion i vårt land. De stora vattendammarna i norra Sverige fungerar nämligen som stora lager. I dem bevaras energi i form av lägesenergi. Vi kan låta vattnet rinna ut och omvandla dess rörelse till el när vi själva bestämmer det. På så sätt har vattenkraften dubbla funktioner: den kan både lagra energi och göra den omedelbart tillgänglig när den behövs som bäst.
Kärnkraftverken är också stora lager som, när de är fulladdade med uran, kan drivas i flera år. El från kärnkraftverk går också att reglera, men inte lika enkelt och med så korta intervall som i vattenkraftverk.
Vattenkraftverk kan regleras efter behoven på sekunden när. Kärnkraftverk regleras istället veckovis.
Vindkraftverk saknar denna förmåga eftersom de bara kan generera el när det blåser lagom kraftiga vindar. De kan därför inte heller lagra energi. För att ha en säker och ständigt tillförlitlig eltillförsel behöver därför vindkraft kombineras med andra energikällor, och då är det bästa alternativet den reglerbara vattenkraften.
VATTENKRAFT
3 000
2 500
2 000
1 500
1 000
500
0
KÄLLA: ENERGINET
17 okt 24 okt 31 okt 7 nov 14 nov
Vindkraftens e�ektsvackor måste fyllas med annan elproduktionExemplet visar dansk vindkraft, timvärden under 5 dygn i okt–nov 2006
vattenmagasin
regn
ånga
värme
vattenkraft=el
Vattenkraft spelar en stor roll för Sveriges framgångar. Tack vare Sveriges goda
tillgång på vattenkraft, som lagrar energi i vattenmagasin, kan vi ofta lätt
reglera effekten på nätet. I Sverige kommer nära hälften av elenergin från vattenkraft som är att betrakta som en ”ren” energikälla till skillnad från elproduktion från exempelvis olja, kol och fossilgas. Därför kallas ibland vattenkraften för ”det vita kolet”. Å andra sidan har utbyggnaden av vattenkraften påverkat landskapsbilden, torrlagt älvfåror och haft negativ påverkan på växt och djurliv. Samtidigt ger vattenregleringen i älvar en större möjlighet att kontrollera översvämningsrisker, vilket ger möjlighet att bygga hus närmare vattnet än vad som är möjligt i oreglerade älvar.
14
Faller en faller flera
Idag lever vi i ett sårbart tekniksamhälle. I flera avseenden har tekniklösningarna bidragit till att göra livet väsentligt enklare och bättre för oss människor. Men vi har utvecklat ett samhälle där allt och alla är i beroendeställning till varandra. Den kraftiga stormen 2005, som drabbade Småland och andra delar av södra Sverige med stora skador på el och telenät, skog och fastigheter som följd, är ett talande exempel på detta.
Vårt moderna samhälle har blivit allt mer uppbyggt och beroende av tjänster som vi inte längre själva har kontroll över. Sårbarheten ligger i att det sällan finns reservrutiner. Avsaknad av dessa gäller alla former av tekniska kollapser i samhällsviktiga funktioner som el, tele, vatten, och ITsystem, men även logistik och transporter. Tidigare var samhället uppbyggt av självständiga sektorer som fungerade oavsett vad som hände i omgivningen. Så är det inte längre. Forskare vid Krisberedskapsmyndigheten säger att hela samhället numera är byggt utifrån ett justintimekoncept: tempot är högt och såväl privatpersoner som företag och organisationer måste hämta delar till vardagen från olika håll för att det ska bli en helhet.
å nyheterna varnades det för att en ny storm är på väg in över Sverige och familjen
Eriksson har bänkat sig i TV-soffan. I väntan på väderprognosen drar de sig till minnes
stormen Gudrun, en av de kraftiga stormar som tidigare dragit in över Sverige:– Tänk att den där stormen slog ut el och telefon i nästan hela södra Sverige. Det var många som blev utan ström i flera dagar, till och med veckor. Kan det bli så den här gången också tro?– Ja, det är väl först när något sånt händer som man påminns om hur mycket av vår vardag som faktiskt är låst i lösningar som bygger på att vi har tillgång till elektricitet.– När vi hade strömavbrott i 20 minuter på jobbet i förra veckan irrade alla omkring som yra höns och fick ingenting uträttat. – Jag tycker det var mysigt när strömmen försvann på dagis. Vi fick tända ljus och sitta och mysa med fröken.
P
15
16
Den totala energianvändningen i vårt land
Sveriges totala energitillförsel år 2007 var cirka 577 TWh. Olja och kärnkraft stod för de största andelarna, följt av biobränsle och vattenkraft. Sedan år 1970 har sammansättningen, mixen, i energitillförseln förändrats rejält.
Användningen av råolja och oljeprodukter har exempelvis minskat med drygt 40 procent. Genom utbyggnaden av kärnkraft (och även vattenkraft) har användningen av el ökat. Även elproduktion från biobränslen har mer än fördubblats. Andra saker påverkar också. Under
1980talet byggde många kommunala energibolag stora värmepumpar för att producera fjärrvärme. I mitten av 1980talet infördes fossilgasen längs västkusten, och i mitten av 1990talet påbörjades utbyggnaden av vindkraft, men den bidrar än så länge bara marginellt till den totala energitillförseln i Sverige.
Andelen förnybara energikällor i den slutliga energianvändningen uppgick till 43 procent år 2007, vilket enligt Energimyndigheten är en relativt stor andel internationellt sett. Till de förnybara energikällorna räknas biobränslen och avfall, vattenkraft, vindkraft och värmepumpar.
Transportsektorn står för den
omvandling
Kärnkraft
Förnybart
Biobränsle
Fossilt(kol gas olja)
(33 %)
(12 %)
(20 %)
(1 %)
193 TWh
*Import av elektricitet 1 TWh**Exkl. olja till utrikes sjöfart KÄLLA: ENERGIMYNDIGHETEN, BEARBETAT AV KVA/IVA HARRY FRANK
26 %
35 %
39 %
Energitillförsel och energianvändning i Sverige år 2007
ENERGIKÄLLA SLUTANVÄNDARE ENERGIANVÄNDNING DISTRIBUTION OMVANDLING ENERGIBÄRARETotalt 577 TWh Totalt 404 TWh i procentTotalt 420 TWh
Elanvändningen inom industrin har ökat med 60 % sedan 70-talet.
Elanvändningen inom bostäder/service har mer än tredubblats sedan 70-talet.
Industri 157 TWh
Bostäder & service 143 TWh
Transporter 105 TWh
Omvandlingsförluster (mest i kärnkraften)
Distributionsförluster (mest i kraftledningar)
157 TWh27 %
16 TWh3,5 %
28 %
14 %
95 % 3 % (el, mest tågtra�ken)
2 % (bio)
Elektricitet 146 TWh*
Värme 173 TWh
Drivmedel 101 TWh
191 TWh
120 TWh
67 TWh
6 TWh
36 % 36 %
36 % 50 %
45 % 46 %
52 %
6 %3
48 %
98 % 2 % (bio)
bensindieseletanol,biogas etc**
(33 %)
(35 %)
(24 %)
(41 %)
Vattenkraft: 98 %Vindkraft: 2 %
Värmepumpar: 100 %
Skog: 87 %Jordbruk: 4 %
Torv: 3 %Avfall: 6 %
Olja: 80 %Kol och koks: 15 %
Fossilgas: 5 %
fossilt bio el
17
dominerande oljeanvändningen i Sverige. Några få procent går till petrokemisk industri eller andra industriprocesser, där man använder oljan som råvara och inte enbart som energikälla. Det finns kondenskraftverk som använder olja för att reglera brister i elproduktionen när det behövs mycket effekt och övriga resurser är begränsade, till exempel vid torrår.
Använd mängd energi måste på något sätt alltid motsvaras av tillförd mängd energi. Detta brukar kallas för energibalans, det vill säga balans mellan den totala energianvändningen och den totala energitillförseln i Sverige. Det är användningen som
styr hur mycket energi i form av el och värme som produceras. Energianvändningen i landet brukar indelas i sektorer som bostad och service, industri och transport samt förluster och utrikes sjöfart.
För bostadssektorn har energianvändningen varit nästan oförändrad sedan 1970talet. Inom transportsektorn har användningen ökat kraftigt, medan industrins ökning varit måttlig. Bidragen från olika energikällor har däremot förändrats väldigt mycket under de senaste 30 åren. Tidigare var oljan en betydligt mer använd energikälla. Oljans andel av energitillförseln har minskat från 77 procent år 1970 till omkring 30 procent i dagsläget.
omvandling
Kärnkraft
Förnybart
Biobränsle
Fossilt(kol gas olja)
(33 %)
(12 %)
(20 %)
(1 %)
193 TWh
*Import av elektricitet 1 TWh**Exkl. olja till utrikes sjöfart KÄLLA: ENERGIMYNDIGHETEN, BEARBETAT AV KVA/IVA HARRY FRANK
26 %
35 %
39 %
Energitillförsel och energianvändning i Sverige år 2007
ENERGIKÄLLA SLUTANVÄNDARE ENERGIANVÄNDNING DISTRIBUTION OMVANDLING ENERGIBÄRARETotalt 577 TWh Totalt 404 TWh i procentTotalt 420 TWh
Elanvändningen inom industrin har ökat med 60 % sedan 70-talet.
Elanvändningen inom bostäder/service har mer än tredubblats sedan 70-talet.
Industri 157 TWh
Bostäder & service 143 TWh
Transporter 105 TWh
Omvandlingsförluster (mest i kärnkraften)
Distributionsförluster (mest i kraftledningar)
157 TWh27 %
16 TWh3,5 %
28 %
14 %
95 % 3 % (el, mest tågtra�ken)
2 % (bio)
Elektricitet 146 TWh*
Värme 173 TWh
Drivmedel 101 TWh
191 TWh
120 TWh
67 TWh
6 TWh
36 % 36 %
36 % 50 %
45 % 46 %
52 %
6 %3
48 %
98 % 2 % (bio)
bensindieseletanol,biogas etc**
(33 %)
(35 %)
(24 %)
(41 %)
Vattenkraft: 98 %Vindkraft: 2 %
Värmepumpar: 100 %
Skog: 87 %Jordbruk: 4 %
Torv: 3 %Avfall: 6 %
Olja: 80 %Kol och koks: 15 %
Fossilgas: 5 %
fossilt bio el
18
Sedan 1970-talet har energibehovet ökat med omkring 30 procent. Samtidigt har det skett förändringar i sammansättningen av de energikällor som står för energitillförseln i vårt land. Kärnkraften har tillkommit och förnybara energikällor som vattenkraft och biobränseln har ökat i omfattning, medan användandet av fossila bränslen har minskat avsevärt.
Sveriges förändrade totalenergitillförsel, TWh
naturgas, stadsgas
kol och koks
biobränslen, torv mm
värmepumpar i ärrvärmeverk
vattenkraft, brutto
kärnkraft, brutto
vindkraft
elimport
råolja och oljeprodukter
elimport minus elexport
199
120
66
191
2811
350
18
43
414
1
61,4
1970 2007
457 TWh
624 TWh
KÄLLA: ENERGIMYNDIGHETEN
Industri
Driftel 1)
Hushållsel 2)
Bostadsuppvärmning 3)
Varav:
–småhus
–�erbostadshus
–lokaler
Tra�k (tåg)
Förluster
Summa användning
56
34
20
21
3
12
146
15
2
4
1) Avser motordrift, �äktar med mera i a�ärer, hotell, reningsverk, övriga serviceinrättningar med mera liksom gatubelysning.
2) Avser spisar, kyl och frysar, tvättmaskiner, belysning, TV med mera.
3) Blandning av olika uppvärmningsformer bland annat 4 TWh i direktverkande el i småhus och 1–2 TWh i fritidshus, vattenburen elvärme, värmepumpar, uppvärmning av varmvatten med mera.
KÄLLA: Statistik från Energimyndigheten och Svensk Energi bearbetad av Christer Sjölin
Elanvändningen i Sverige 2007 i TWh
19
ka�eplantage
transport (diesel)
transport (diesel)
el
rosteri (el)
förpackning (el)
Syns inte men finns ändå
Under en vanlig frukostmorgon använder en genomsnittlig svensk en relativt stor mängd energi, både direkt och indirekt. Den direkt förbrukade energin används till fler saker än man kan tro. Bara i hemmet hos en svensk familj finner vi ofta 30–50 glödlampor och 20–30 apparater som drivs med elektricitet. Till det kommer uppvärmning och ventilation, som ofta är de största energiposterna i ett ordinärt svenskt hushåll. En normalstor villa har en total energianvändning på cirka 25 000 kWh per år. Av dessa går ungefär en femtedel (5 000 kWh) till hushållsel, som belysning, TV, dator och andra apparater.
Förutom direkt användning av energi utnyttjar en normalfamilj en vanlig morgon även indirekt energi i form av olja och el för tillverkningsindustri, land, hav och lufttransporter, vatten och reningsverk, uppvärmning och drift av lagerlokaler, kylutrymmen, affärslokaler etc.
Bönorna till en familjs frukostkaffe kommer troligen från något land i Sydamerika. Bönorna har färdats
långt innan de blev kaffe i koppen på frukostbordet. Sedan de skördats har de torkats och fraktats med båt och lastbil, färdmedel som kräver diesel och bensin. Efter det har de rostats och malts, något som fordrar mycket energi. Den typ av aluminiumburk som bönorna förvaras i kräver mycket el för att tillverkas, färgas och tryckas. Dessutom behöver alla människor som arbetar med produktionen också energi. Innan kaffet till slut når familjens frukostbord har det färdats från grossister till detaljhandel, för att sedan hamna i matkassen på väg hem till familjen i deras bil, vidare ned i bryggaren och till slut står den där – en kopp varmt gott kaffe.
20
Energi och mat
Vår kropp får energi när vi äter mat – men det krävs också energi för att producera denna mat. Numera finns hela världen representerad på våra middagsbord, och vi börjar vänja oss vid en livsstil där tropiska frukter och exotiska livsmedel ingår i vardagsmaten. Vi importerar frukt och grönt året om och det som odlas i Sverige under vår odlingssäsong kompletteras ofta med både motsvarande och andra produkter från flera kontinenter. Cirka 95 procent av Sveriges import av frukt och grönt kommer från övriga Europa.
Livsmedelsproduktion är energikrävande. Hur långt livsmedlen har färdats, hur mycket de har behandlats, hur de förpackas och hur de tilllagas avgör mängden energi som går åt för att få maten från jord till bord. Kött och mejeriprodukter har störst energiåtgång. Modern kött och mejeriproduktion är energikrävande i flera
led av produktionen. Det blir också allt vanligare att förpacka råvaror i olika typer av inplastade tråg av till exempel frigolit och kartong. Det går även åt energi för att framställa allt material som går åt till paketeringen av varorna.
Sett ur ett energiperspektiv går det att vrida och vända på fördelar och nackdelar med långväga transporterade livsmedel jämfört med lokalt odlade. Det går också att vrida och vända på fördelar och nackdelar med färdiglagad mat och halvfabrikat. I Sverige har utbudet av färdiglagad mat och halvfabrikat ökat kraftigt de senaste tio åren. Ofta är det energibesparande att tillaga mat i effektiva restaurang och storkök, som sedan värms i mikrougn i var mans hushåll. I alla fall om man sätter detta i relation till alternativet att varje familj startar sin middag från start med uppvärmning av ugnar, kok av potatis och annat som krävs för att få varm mat på bordet.
...tomater som odlas i svenska växthus som värms med fossilbränslen leder till fem gånger större utsläpp av växthusgasen koldioxid jämfört med de tomater som fraktats till Sverige hela vägen från exempelvis Spanien. Trots de långa transportsträckorna är det med hänsyn till koldioxidutsläppen effektivare att importera tomater från soligare och varmare länder. Svenska växthus kräver mycket energi för att förse oss med tomater året om.
Visste du att…
!
...vi svenskar konsumerar stora mängder djupfryst mat jämfört med andra länder. Den djupfrysta maten kräver stora mängder energi, både vid infrysning och för att hålla den frusen.Även färdigmat blir allt vanligare i vårt land. Enligt en SIFOundersökning från år 2001 köper nästan var tionde svensk i åldern 16–74 år färdiglagade rätter från restaurang minst en gång varje vecka. Statistiken visar också att en svensk familj i genomsnitt använder 15 minuter per dag för att laga sina måltider.
21
Elförbrukning i lägenhet…
…och i småhus
Kyl och frys 18 %
Belysning 22 %
Matlagning 6 %
Tvätt 10 %
Tv och stereo 8 %
Dator 7 %
Stand-by 4 %
Annat 3 %
Ej redovisat 22 %
Kyl och frys 24 %
Belysning 23 %
Matlagning 9 %
Tvätt 7 %
Tv och stereo 12 %
Dator 6 %
Stand-by 4 %
Annat 5 %
Ej redovisat 10 %Energi till bostäder och serviceBostäder och service stod för motsvarade 37 procent av Sveriges totala slutliga energianvändning år 2007. I bostäder går huvuddelen av den energi som används åt till uppvärmning, matlagning och hushållsapparater. I sektorn bostäder och service ingår även kontorslokaler, fritidshus och service som till exempel ventilation, gatu och vägbelysning, avlopps och reningsverk samt el och vattenverk.
Energiförbrukningen inom sektorn har inte ökat sedan år 1970. Det kanske kan förvåna, eftersom lokaler har blivit större, bostäder har blivit fler och befolkningen har ökat med elva procent. Det finns flera förklaringar till detta. Energisparprogram och effektiviseringar har genomförts. Oljekriser, ökade energipriser, ändringar i energibeskattning och investeringsprogram har också påverkat både hushållning av energi och övergång från olja till el och fjärrvärme.
Fjärrvärme finns idag på hundratals tätorter och svarar för en stor del av all uppvärmning av bostäder och lokaler i Sverige. Ett vädermässigt normalt år levererar fjärrvärmeverken omkring 55 TWh värme i form av upphettat vatten som leds till kunderna via rörsystem i marken.
Diagrammen visar preliminär statistik från ett projekt om hushållens energianvändning som initierats av Energimyndigheten under 2006. Även om mätningarna inte redovisar all energianvändning indikerar resultatet att hushållen kan spara en hel del, till exempel genom att att använda lågenergilampor och energisnåla vitvaror.
22
Synliga förbättringar – mindre synliga förluster
Ytterligare en orsak till att energianvändningen inom bostäder och service inte har ökat sedan 1970 är att antalet elvärmepumpar ökat kraftigt de senaste åren. Användningen av elvärmepumpar minskar den faktiska användningen av energi i byggnader. Elvärmepumpar genererar 3–4 gånger mer energi än den elenergi som de själva förbrukar.
Ytterligare faktorer, som minskat energiåtgången för värme och varmvatten i bostäder och lokaler, är att vi faktiskt blivit bättre på att spara energi. Exempel på sparåtgärder är tilläggsisolering och fönsterbyten i gamla hus. Även utbyte av äldre vitvaror med stor energiförbrukning spelar roll. Gamla apparater byts kontinuerligt ut och utvecklingen går mot allt energieffektivare produkter.
Men även om den totala energianvändningen inte har ökat inom bostadssektorn har användningen av så kallad drift och hushållsel ökat. En förklaring ligger i att det blivit allt vanligare att svenska hushåll installerar så kallad komfortgolvvärme med elslingor i golven i sina hus. Dessutom ökar antalet apparater – inte minst hemelektronik – som dessutom ofta används i ett viloläge (standby). Nya undersökningar visar också att belysning har blivit den största posten i hushållens elanvändning, medan vitvarornas andel av hushållselen minskar. Men allt fler apparater äter som sagt upp effektiviseringsvinsterna.
FJÄRRKYLA
Behovet av kylanläggningar för komfort och kylning av olika industriprocesser har ökat väsentligt i Sverige, Europa och i den övriga industrialiserade delen av världen under det senaste decenniet. Bland annat har datorer och serveranläggningar bidragit till det ökade behovet. Tidigare producerades kyla till kontor, affärer och industrilokaler i huvudsak med eldrivna maskiner i varje fastighet. Fjärrkyla bygger på samma idé som fjärrvärme – att det är bättre att låta en central miljöanpassad anläggning bidra med kyla, istället för att många små kylanläggningar och luftkonditioneringsaggregat gör detta.Fjärrkyla innebär att fastigheten kyls med hjälp av kallt vatten (cirka 5–6 °C) som distribueras i rör från en central kylanläggning och ofta drivs av samma företag som producerar fjärrvärme på orten. Fjärrkyla används idag i större fastigheter som skolor, sjukhus och flerbostadshus. Liksom fjärrvärme utnyttjar fjärrkyla ofta spillvärme som annars skulle ha gått förlorad, till exempel vid avfallsförbränning eller produktion av kraftvärme. Ibland används värmepumpar för att i samma anläggning framställa både värme och kyla. I andra fall hämtas kylvatten från närbelägna sjöar och vattendrag.Enligt Svensk Fjärrvärme AB uppgår den totala efterfrågan på fjärrkyla till motsvarande 2–5 TWh.
… i hushållselen (om man undantar den del som står för uppvärmningen av våra bostäder) har belysning blivit den största posten. Samtidigt minskar energiförbrukningen till vitvaror då dessa i regel blivit energisnålare och effektivare.Enligt Energimyndigheten har ett hushåll i genomsnitt 1015 apparater som är i ständigt stand byläge och förbrukar el när de är tillsynes avstängda. Beräkningar säger att 3040 procent av den energi som en enskild apparat förbrukar under en livstid är stand byel. Det innebär att så mycket som 10 procent av den totala hushållselen förbrukas av en apparat i viloläge – en apparat som inte används. För ett hushåll med en total årsförbrukning på 5000 kWh innebär det en möjlig besparing på ca 600 kronor per år.
Visste du att… !
23
Apparater
Belysning
Varmvatten
Ventilation
Uppvärmning
Äldre småhus Nyproduceratsmåhus
Framtidenssmåhus
25MWh/år
20
15
10
5
0
Minskande energiförbrukning i småhus
KÄLLA: IVAs Energiframsyn
KondenskraftverkI kondenskraftverk produceras bara el. Kondenskraftverk kan drivas med olika bränslen: uran, kol, olja och biobränslen. Kondenskraftverk som drivs med uran kallas kärnkraftverk. I kondenskraftverket produceras framför allt elektricitet, men en biprodukt är även värme. Den värme som bildas i kärnkraftverken tas idag inte till vara, utan pumpas oftast ut i havet – eftersom det i dagsläget inte är lönsamt att ta hand om värmen.
KraftvärmeverkI ett kraftvärmeverk produceras både el och värme. Mängden el blir mindre än i ett kondenskraftverk, men kondensvattnets temperatur är så hög att det kan användas till fjärrvärmeproduktion. På så sätt utnyttjar kraftvärmeverket bränslets energiinnehåll mycket bra.
VärmeverkEtt värmeverk är en produktionsanläggning som är kopplat till ett fjärrvärmenät. Fjärrvärmenätens storlek varierar från enstaka bostadsområden eller stadsdelar till hela städer. Värmeverk producerar uppvärmt vatten för fjärrvärme. Uppvärmningen sker genom förbränning av bränsle eller med hjälp av elpannor, värmepumpar eller – som utomlands – med solfångaranläggningar.
Ett genomsnittligt svenskt småhus använder cirka 25 000 kWh per år. Nya småhus har ett betydligt lägre energibehov och förbrukar 15 000–17 000 kWh per år. De nya husen är ofta bättre isolerade, har värmeåtervinning på ventilationssystemen och kan tillvarata energi från solinstrålning och överskottsvärme från apparater. De har också nyare och mer energisnål utrustning. I ett småhus av det här slaget kan fördelningen av den köpta energin vara 8 000–9 000 kWh för uppvärmning och ventilation, 4 000 kWh för tappvarmvattenvärmning och 3 000–4 000 kWh för hushållsel per år. Det finns också exempel på nya småhus som är ännu mer energieffektiva. De behöver bara hälften så mycket energi per år jämfört med ordinära nyproducerade småhus. Eller om man hellre vill göra jämförelsen med äldre småhus så klarar de sig med bara en tredjedel av den energi som förbrukas i dessa.
I ett helhetsperspektiv använder bostäder och service mer energi än vad siffrorna visar när man redovisar bostads och servicesektorns energianvändning. Genom att många fastigheter har gått över till fjärrvärme har en stor andel av de omvandlingsförluster som tidigare låg på det enskilda hushållet eller fastigheten flyttats över till dem som producerat fjärrvärmen. Om man väger in alla delförluster som sektorn bostäder och service orsakar blir bilden därför en annan. Ser man till helheten har omvandlingsförlusterna minskat. Numera redovisas dessa som en del i omvandlingsförlusterna i fjärrvärmeproduktionen.
TRE SORTERS KRAFTVERK
24
Det som kallas för driftel går bland annat till kontorsmaskiner och belysning i kontorslokaler. Ökningen här beror på en snabb tillväxt inom servicesektorn – med fler och större lokaler.
Belysning och ventilation har blivit effektivare till följd av bättre ljuskällor samt förbättrad driftstyrning och dimensionering. Men det finns ytterligare potential att effektivisera driftsselen i kontor, affärer och offentliga lokaler.
EUkommissionen har i sin Grönbok ”Mot en europeisk strategi för trygg energiförsörjning” visat att bostäder och kontor kan spara 22 procent av sin energianvändning till år 2010. Mycket talar för att lagar, på både nationell nivå och även inom EU, kommer att tvinga fram en långt gående energieffektivisering inom bostadssektorn. Ett exempel på den utvecklingen är kravet på energi deklarationer som finns sedan år 2006. Ännu så länge är det främst vid fastighetsägarbyten som deklarationen måste finnas.
Energi till transporter
Transportsektorns totala energianvändning har ökat mycket sedan år 1970. Under den senaste 30årsperio
den är ökningen ungefär 80 procent. Transportsektorn står för cirka en fjärdedel (105 TWh 2007) av landets totala slutliga energianvändning. Liksom i övriga världen är oljeprodukter, framför allt bensin och diesel, den främsta energikällan.
Användningen av bensin har minskat något från år 2003, vilket enligt Energimyndigheten kan förklaras med en ökad användning av etanol och diesel, som efter år 2000 ökat varje år. Nyttjandet av flygbränsle minskade något i början av 2000talet för att sedan öka under år 2004. Uppgången beror dels på en starkare konjunktur, dels på en ökad konkurrens som har inneburit ett stort utbud av billiga flygresor. Vi flyger alltså mer idag.
Förnybara drivmedel som etanol, rapsmetylester (RME) och biogas utgjorde under år 2007 knappt tre
Visste du att… !...platta TVskärmar drar mer el än den äldre och ”knubbigare” varianten. Hur mycket mer den platta skärmen drar skiljer sig mellan olika modeller. Även i frånläge (standby) drar de ström. Enligt Konsumentverket drar plasmaskärmar i genomsnitt fem gånger så mycket el som LCDskärmar per år. Jämfört med den vanliga bildrörsTVn drar plasmaskärmar i snitt tre gånger så mycket el. Plasmaskärmen drar även mer el i frånläge även om skillnaderna då inte är lika stora.
ENERGIDEKLARATIONER FÖR FASTIGHETER
Vad är energideklaration?Energideklaration är en form av statuskontroll av byggnaders energiprestanda. I deklarationen ska byggnadens energianvändning redovisas. Den ska också innehålla referensvärden för att underlätta jämförelse mellan olika byggnader. Energideklarationen ska dessutom innehålla förslag till åtgärder som fastighets
ägaren kan genomföra för att förbättra byggnadens energiprestanda. Syftet med direktivet är att minska energianvändningen i bebyggelsen och reducera utsläppet av klimatpåverkande gaser samt minska EUs beroende av importerad energi.
25
procent av transportsektorns energianvändning. Kostnaderna för att framställa flertalet alternativa drivmedel är idag högre än motsvarande kostnader för bensin och diesel. Men för konsumenten minskar skillnaden i kostnad i takt med den tekniska utvecklingen, införandet av skatter och miljöavgifter samt ökat bensin och diesel pris. Produktionskostnaden sänks med storskaliga lösningar och effektivare produktionsprocesser.
Det relativt höga bensinpris vi har i Europa, till stor del beroende på de höga skatterna, har inneburit ett förbättrat konkurrensläge för förnybara fordonsbränslen. Man kan förvänta sig ytterligare konkurrensfördelar för dessa bränslen ju mer oljepriserna stiger.
Energianvändningen i transportsektorn styrs till stor del av ekonomiska och tekniska faktorer. De styrmedel som framför allt används är energi och koldioxidskatter, men även andra styrmedel som exempelvis drivmedelscertifikat kan vara av intresse.
El som drivmedel för transporter används bara i begränsad utsträckning. Idag är det i stort sett endast tåg som använder el för framdrift. Användningen uppgick år 2007 till 3 TWh.
Energi till industrin
Inom industrin nyttjades år 2007 157 TWh, vilket motsvarar 39 procent av landets slutliga energianvändning. 28 procent av industrins energianvändning kom då från fossila energikällor och 36 procent från biobränslen. Återstoden kom via el och fjärrvärme, vilka kan ha olika energikällor som bas för elproduktionen.
I Sverige svarar ett fåtal branscher för merparten av industrins energianvändning. För processindustrin är energi en viktig råvara som används till förädling av olika typer av produkter, exempelvis aluminium. Vi har en relativt omfattande processindustri i vårt land. Den energi som går åt i framställningen av produkter i processindustrin, som till exempel pappersmassa, papper, förpackningar, stål, läkemedel och livsmedel, genererar i nästa led en stor del av våra exportintäkter.
LITE DYRARE MED E85-BRÄNSLE
E85 består av 85 procent etanol och 15 procent bensin. Literpriset för etanol är vanligtvis lägre än för bensin. Då etanol har ett lägre energivärde går det emellertid år 25–35 procent mer E85 än bensin. Kostnaden för E85 för den enskilde konsumenten blir ibland dyrare än för bensin.
...1930talets bilar förbrukade mindre bränsle per kilometer än dagens genomsnittsbil? Orsaken är att andra egenskaper, exempelvis acceleration, hastighet, säkerhet och komfort, har värderats som viktigare än att minska bränsleförbrukningen.
Visste du att… !
Sammanlagt står de energiintensiva branscherna för drygt två tredjedelar av industrins totala energianvändning. Dessa är:
• Massa och pappersindustrin står för nästan hälften av energianvändningen inom industrin. Inom denna industri behövs el framför
allt till malning av ved till massa.• Järn och stålverken använder 15
procent. I denna bransch utnyttjas framför allt kol, koks och el.
• Den kemiska industrin utnyttjar i snitt cirka sju procent. El används främst till elektrolys och till värmeugnar.
I Sverige står verkstadsindustrin, som egentligen inte brukar räknas som en energiintensiv bransch, för drygt sju procent av industrins totala energianvändning. Det beror på att denna bransch i vårt land står för en så stor andel av den totala industriproduktionen.
Precis som för bostadssektorn har svensk industri gått över från olja till el, vilket har lett till en totalt sett lägre energiåtgång per producerad enhet. Att totala åtgången har ökat kan förklaras med ökad produktion. Sammanvägt betyder det att även energianvändningen i industrin i stort sett har legat still sedan år 1970.
Vad påverkar elpriset?
Det vanligaste sättet att värdera energi är att se till priset per kilowattimme (kWh). Sedan är det upp till marknaden att värdera hur mycket en sådan är värd. I priset kan man även väga in kvaliteten på energin och kostnader för de miljöeffekter som uppstår vid energiproduktion och användning.
Vattentillgången i vattenkraftverken har varit den faktor som inverkat mest på elpriset i Norden, eftersom vattenkraft står för en mycket stor
En extern kostnad är den negativa påverkan av en producent eller konsument som drabbar en tredje part, det vill säga någon som inte alls medverkat i beslutet som är orsak till en viss påverkan. Det kan till exempel vara utsläpp till luft och vatten eller att landskapsbilden förändras när man bygger en vindkraftspark eller att någon djur eller växtart får försämrade levnadsvillkor till följd av utsläpp.
Processindustri är elintensiv. Massa- och papperstillverk-ning står för nära hälften av industrins energianvändning. Genom olika satsningar blir industrin allt mer energieffek-tiv. Under den senaste 30-årsperioden kan merparten av ökningen i denna sektor förklaras med ökad produktion.
Massa- och papper 46 %
Järn- och stål 15 %
Kemisk 7 %
Verkstad 8 %
Övrigt industri
KÄLLA: Energimyndigheten och Energiframsyn Sverige i Europa
Industrins totala energianvändning 2007
24 %
26
EXTERNA KOSTNADER
andel av kraftproduktionen. Men under senare år har vi kunnat se att de nordiska elpriserna har ökat trots att vattentillgången varit god. Priserna i Norden har stigit i takt med priserna i centrala Europa. Fossilbaserad kraft i Danmark och Finland bestämmer tidvis priset på den nordiska marknaden. Priserna på den europeiska elmarknaden blir alltmer utjämnad. Om överföringsmöjligheterna mellan länderna förbättras ytterligare kommer vi att se en fortsatt utveckling i denna riktning.
El är numera en handelsvara på en hårt konkurrensutsatt marknad. Men förutom utbud och efterfrågan finns något annat som påverkar tillgång och pris: politik. För att öka andelen el från förnybara energikällor har många europeiska länder infört ekonomiska subventioner som ska gynna elproduktion från till exempel biobränslen och vindkraft. År 2003 infördes ett system med elcertifikat i Sverige. Elproducenter får en ersättning (ett elcertifikat) för varje MWh el som produceras från förnybara energikällor, som sedan levereras ut på nätet. Dessutom krävs att alla med undantag för den energikrävande industrin måste köpa dessa certifikat enligt ett kvotsystem.
Åtgärder för att underlätta tillstånd och undanröja osäkerhet om villkor och skatter kan påverka i vilken utsträckning olika energislag används. Andra kan motverka dem. Just skatter, certifikat och utsläppsrättigheter är politiska styrinstrument för att främja det energislag som man tror gagnar landet, regionen och miljön bäst.
Energi och miljöpolitik har alltså ett nära samband. Några exempel på
atrik och Cecilia är på väg hem från Moster Ainas lantställe. Det var länge sedan de var
där. Det hade förändrats en del sen sist och det får dem att tänka:
– Det var lite skillnad på utsikten från verandan på Ainas och Bosses lantställe. – Mmm, det var ju ett tag sen vi var där sist. Lite sorgligt när kohagen har blivit energiskog men det är väl bättre än att hagen bara hade stått där och vuxit igen. – Det behövs visst mycket av den där energiskogen sen de bytte till biobränslen i värmeverket. – Ja, tänkte du på att de där stora kolhögarna som låg i hamnen förut var borta nu. Tiderna förändras… – Numera slåss man om vad skogen ska användas till. Det behövs mycket skog för att täcka alla behov i dessa tider när förnybara bränslen har blivit högsta prioritet. Skogen ska ju gå till kraftvärmeverken, göras etanol av det och räcka till pappersindustrin. Vi får nog bjussa på några mindre öppna landskap om det ska gå ihop.– Känns inte helt rätt att ställa det ena mot det andra på det där viset, men du har nog rätt…
P
27
28
styrmetoder är: skatteväxling, tillståndsprövning, miljöavgifter, teknikupphandlingar, skattereduktioner, koldioxidskatt, elcertifikat, dubbelbeskattning, investeringsbidrag, miljöbonus, avgiftsbefrielse, svavelskatt, feedintariff, kväveoxidskatt och fastig hetsskatt för kraftverk. Därför kan det vara svårt att bara ta priset på exempelvis el eller olja som ett mått på tillgången – eftersom ett antal andra faktorer påverkar priset på vägen från producenter till konsumenter.
Framtida energilösningar måste ses i ett större samhälleligt sammanhang, även globalt. Energitekniker och energisystem utvecklas inte i ett vakuum. Stora förändringar i infrastrukturer kräver samarbete mellan en rad olika aktörer. Investeringar i energisystemets infrastruktur är med nödvändighet långsiktiga.
År 2005 infördes handel med utsläppsrätter. Detta är en åtgärd man vidtagit inom EU för att minska utsläppen av så kallade växthusgaser (läs mer om detta i kapitel 2).
Livscykelanalyser – ett försök att uppskatta alla kostnader
Det är inte lätt att uppskatta vad energi faktiskt kostar, då en mängd olika faktorer ska vägas in och också viktas mot varandra. Men i det som kallas livscykelanalyser (LCA) bedöms och värderas all den påverkan som en produkt eller ett energislag har.
En LCA utgår alltid från en bestämd produkt, till exempel ett vindkraftverk, en bil av en specifik modell, en mobiltelefon eller någon annan
LIVSCYKELANALYS
UTSLÄPP AV KOLDIOXID I SVERIGE
Livscykelanalys eller Life Cycle Assessment (LCA) för elproduktion är en metod som används för att försöka skapa en helhetsbild av den totala miljöpåverkan en producerad kilowattimme har under hela
cykeln från råvaruutvinning, till tillverkning och användning och vidare till avfallshantering och lagring. Även transporter och energiåtgång i mellanled inkluderas.
Utsläpp inom Sverige år 2005 uppdelat på samhällssektorerMton CO2e
Industri 25,0
Vägtransporter 18,8
Fjärrvärmeproduktion 4,4
Bostäder/service 3,4
Elproduktion 1,5
Flyg, inrikes 0,7
Sjöfart, inrikes 0,7
Militär 0,3
Jordbruk 10,0
Avfall 2,2
Totalt 67,0
KÄLLA: En svensk nollvision för koldioxidutsläpp, IVA, 2009
Livscykelanalyser för elproduktion från olika källor
Grupp 1
Grupp 2
Grupp 3
KärnkraftVattenkraftVindkraft
NaturgasBiobränslen
OljaKol
0,10,10,01
öre/kWhExtern kostnad
– 2,0*– 2,0– 2,0
0,2 2,0
– 5,0– 13,0
25
– 50– 50
KÄLLA: EXTERN E STUDIEN MED FLERA SAMMANFATTAD
*Kostnaden inkluderar priset för en eventuell stor olycka.
29
apparat av ett visst slag. En LCA visar främst den mängd naturresurser som förbrukas, vilka resurser det rör sig om och vilka ämnen som släpps ut till luft, mark och vatten. Det kan handla om antal kilo bruten järnmalm, antal kilo uttagen råolja, antal kilo utsläppt koldioxid och en mycket lång rad andra mätbara utsläpp som har effekter på natur och miljö. En LCA ska också redovisa hur produkten påverkar miljön under själva användningen, till exempel genom utsläpp (emissioner), buller med mera. Men också dess påverkan efter att den slutat användas.
Med hjälp av omräkningsfaktorer kan man sedan uppskatta utsläppens miljöeffekter, exempelvis klimatförändringar, försurning och minskad biologisk mångfald. I analyserna kan man även beakta sådant som rädslan för olyckor och värdet av öppna land
skap. Detta brukar benämnas som ex-terna kostnader (se faktaruta sidan 26).
Även med en fullt genomförd LCA kan det vara svårt att svara på frågan om en produkt är bättre för miljön än en annan. Vad man har lagt i värderings och omräkningsmodellerna och hur olika faktorer viktas mot varandra kan ge olika utfall. Är det bra om man kan minska bidraget till växthuseffekten med en enhet trots att detta kostar en enhet ökad försurning? Många gånger är det också svårt att uppskatta kostnaden. Det handlar om sannolikheter för att olika saker ska inträffa.
Värderingsmetoder är alltid mycket omdebatterade, vilket är naturligt eftersom värderingar kan vara så olika. Även om vi inte accepterar alla värderingsmetoder, måste vi på något vis ändå värdera en LCA för att ha nytta av den.
MARGINALEL
Marginalel kan definieras som den elproduktion som tillförs eller försvinner då elanvändningen ökar eller minskar. När någon slår på en strömbrytare måste elen produceras i samma ögonblick som den ska användas. Miljöbelastningen beräknas utifrån den källa och den teknik som användts för att framställa elen. Det händer att denna el, som produceras på marginalen av ordinarie elproduktion, kommer från andra källor än vatten och kärnkraft, de mest förekommande källorna till elproduktion i vårt land. I många sammanhang är marginalel synonymt med el från dansk eller finsk kolkondens och miljöbelastningen kan därmed beräknas utifrån dessa. I ett helhetsperspektiv är det lämpligast att beräkna miljöbelastningen från marginalel baserat på vad som kallas för ”nordisk medelel”. Detta är summan av de utsläpp till luft som nordiska elproduktionsanläggningar ger upphov till, dividerat med den totala elproduktionen i Norden under ett år.
Sverige Norden EU (25)
kg CO2/MWh 10 58 415
Genomsnittliga koldioxidutsläpp från elproduktion, 2005. Källa: Elforsk
30
31
Energi i globalt perspektiv
Hur kan du bäst påverka utvecklingen inom energiområdet? Är det hemma hos dig själv, hos energibolagen eller vid stora internationella toppmöten?
Kommer utvecklingsländerna att ärva våra misstag eller har de förutsättningar att hitta rätt teknik från början? Hur kan utvecklingsländerna bli våra förebilder inom energiområdet?
Kapitel två
Frågor att fundera över:
32
L ångt tillbaka i historien var exempelvis vattenkraft vanligt förekommande i Asien, en teknik
som sedan exporterades till västvärlden. Under en period var Storbritannien den ledande producenten av kol. Men där har man nu gått över till olja och fossilgas. Numera är Kina en nation som i allt större omfattning nyttjar kol som energikälla och utvecklar tekniker för detta.
Energi och teknik för att utnyttja resurserna är hårdvaluta och tillräckligt starka drivkrafter både för att generera utveckling och orsaka krig. De flesta länders välfärd bygger på möjligheterna att skapa infrastruktur
som järnvägsräls och motorleder och uppförandet av byggnader, och allt kräver god tillgång på energi.
Det man sällan tänker på är att en så enkel sak som tillgången till rent vatten, vanligt dricksvatten, kräver energi – vilket ställer till problem för många utvecklingsländer. Vattnet behöver både pumpas och renas.
Det är främst efter industrialiseringen som krig och konflikter upp
Skiftande tillgång till jordens energiresurser
Tillgången på energi har sedan urminnes tider varit olika på olika platser på jorden. Orsaken är naturligtvis att resurser som exempelvis ved, kol, olja och forsande vatten varierar på vårt jordklot. Olika tekniker för att utnyttja energislagen har genom historien flyttats mellan nationer och världsdelar.
Via satellitbilder framgår var det finns ljus på jorden nattetid. De ljusaste områdena är de mest urbaniserade, men inte nödvändigt-vis de mest befolkade (jämför exempelvis Europa med Kina och Indien). Slående är också att mer än 100 år efter uppfinningen av elektriskt ljus, har många regioner inget ljus alls på natten. Bilden är ett montage.
Foto: NASA GSFC, NOAA NGDC
2
33
stått på grund av konkurrens om jordens energiresurser. Erövring av landområden för att få kontroll över energitillgångar går att finna även långt tillbaka i historien. Idag är slaget om energitillgångarna ett slags krig som till stor del förs i form av högre världsmarknadspriser och kontroll över energitillgångar. Nuvarande importberoende tvingar EUländerna att upprätthålla goda förbindelser
med leverantörsländerna. Med ökad brist på energi skapas framtida konfliktrisker.
Samtidigt ökar energianvändningen i världen för varje år. I rika länder försöker man spara energi genom att använda den effektivt. I de fattiga länderna väntas energianvändningen öka, men är per invånare räknat fortfarande mycket låg. I Europa används exempelvis sex gånger mer energi per invånare än i Afrika och Asien och tre gånger mer än i Latinamerika. I många utvecklingsländer används ved för att få energi till matlagning. I vissa av dessa länder kan insamlingen av en
Skiftande tillgång till jordens energiresurser
ntligen lite lugnt. Barnen snusade i sina sängar och diskmaskinen brusade lite i bakgrunden. Cecilia slog sig ned framför
datorn. Hennes syster hade ringt under dagen och berättat att hennes son Christian
nu skrivit brev från sin luffarresa. Hon surfade till sajten backpacker.com. Snart fann hon hans resedagbok.”Hej alla!Kina, så här långt, har inte alls varit som den förutfattade bild vi haft av landet... Här är en salig blandning av uråldriga lösningar och modern teknik. Nu har vi spenderat två dagar i ljusets stad. Och då menar vi neonljuset. Shanghai är en speciell stad, det är en mix mellan öst och väst. Gamla människor utan tänder med säckar på ryggen och moderna ungdomar på Starbucks-caféer. Men fy vilken smog, och trafikstockningarna är sanslösa. Det är svårt att förstå att de väljer att sitta i såna bilköer.Innan vi kom hit var vi på en tredagarskryssning nedför Yangzefloden och såg landskapet innan vattnet höjs med 130 meter – där världens största damm snart är klar och kommer tvinga miljontals människor att flytta. På en biflod såg vi ett berg av stenkol. Någon berättade att det skulle till kolkraftverket Shidongkou som förser hela Shanghai med elektricitet.Här händer verkligen massor och det får en att fundera. När vi var nere i hamnen träffade vi några svenska sjömän. De skulle med en båt som först fraktat sten från Sverige och nu, när den har huggits till i lagom stora klossar, ska tillbaka till Sverige igen. Helt otroligt att stenarna på torget i stan har varit i Kina och vänt!”
dags behov av bränsle ta en familjemedlems hela arbetsdag i anspråk. För dem skulle tillgång till en gammaldags svensk vedspis innebära en avsevärd energieffektivisering.
Ungefär 80 procent av jordens primära energiförsörjning, det vill säga de tillgångar som används i samhället, utgörs av fossila bränslen (olja, kol och fossilgas). Sett till energianvändning världen över kommer ungefär 67 procent av den energi som används från fossila energikällor. Bland länder som är starkt beroende av fossila bränslen för sin elproduktion kan nämnas USA, Kina, Indien, Tyskland, Japan och Storbritannien. En stor andel av biobränsleanvändningen är den ved som går till matlagning i tredje världen.
Då det gäller elproduktion skiljer sig Sverige från många andra länder. I vårt land står vattenkraft och kärnkraft för merparten av elproduktionen. Det är bara Frankrike som har en större andel av sin nationella elproduktion baserad på kärnkraft. Endast Norge, Brasilien, Venezuela och Kanada har en större andel av sin nationella elproduktion baserad på vattenkraft.
Under de senaste trettio åren har världens energianvändning ökat till nästan det dubbla. Från 4607 Mtoe 1973 till 8084 Mtoe 2006. (Mtoe = Million tons of oil equivalent). Då OECDländerna minskat sin energikonsumtion med närmare 12 procent har Kina och övriga Asien ökat sin andel till nära det dubbla.
Ä
34
35
Sedan 1970-talet har världens totala energianvändning, och därmed även energiförsörjning, i stort sett fördubblats. Världen över står fossila energikällor för merparten av elproduktionen. Men i Sverige används nästan inga fossila bränslen som bas för elproduktion.
Källa: Underlag till diagram och tabell på detta uppslag är hämtade från International Energy Agency (IEA), Energy Key Statistics 2006 och 2008.
Kärnkraft
Vattenkraft
Brännbart avfall
Kol
Olja
Gas
12 000
10 000
8 000
6 000
4 000
2 000
01971 –77 –83 –89 –95 –01–74 –80 –86 –92 –98 2004
Utvecklingen av världens totala energiförsörjningÅr 1971 till 2004
Källor till jordens totalaenergianvändning
Kol 8 %
Olja 43 %Fossilgas 16 %
Brännbart avfall & förluster 13,7 % Elektricitet 16,2 %
Övrigt 3,4 %
8 084 Mtoe
Mtoe
Kol
2004
TWh Olja
2004
TWh Gas
2004
TWh
USAKinaIndienTysklandJapanSydafrikaAustralienRysslandPolenKoreaÖvriga världenVärlden
2 0901 713
461308294226190161143142
1 2166 944
USAJapanSaudi ArabienKinaMexikoItalienIndonesienIndienKuwaitIrakÖvriga världenVärlden
139133
8172704736363332
4911 170
USARysslandJapanStorbritannienItalienIranThailandMexikoSaudi ArabienEgyptenÖvriga världenVärlden
732421244160130125
89877972
1 2803 419
Fördelning av elproduktion från fossila bränslen
NorgeBrasilienVenezuelaKanadaSverigeRysslandKinaIndienJapanUSAÖvr. världen*Världen
98,882,871,057,045,018,916,112,7
8,86,5
14,216,1
De 10 ländernamed högst vattenkraft-produktion
USAKinaKanadaBrasilienJapanRysslandIndienNorgeFrankrikeSverigeÖvr. världenVärlden
99866759464430282516
307807
Installerad kapacitet GW
KinaKanadaBrasilienUSARysslandNorgeIndienJapanVenezuelaSverigeÖvr. världenVärlden
13,312,111,3
9,75,84,53,32,92,52,2
27,6100,0
397364337290174136100
867565
8252 994
Land
% avvärlden
totaltTWh
* Exkluderat länder utan vattenkraft.
2005 2003 2004
Vattenkraft i världen Procentandel vattenkraft av total inhemsk elproduktion
Jämfört med Sverige är det bara Frankrike som har större andel av sin elpro-duktion baserad på kärnkraft. Endast fyra länder har större andel el baserad på vattenkraft. I många länder världen över är det fossila energikällor som utgör basen för elproduktionen.36
Land
2004
TWh**Installerad kapacitet
2004
GW
De 10 ländernamed högst kärnkrafts-produktion
2004
Procentandelav den totala
elproduktionen
USAFrankrikeJapanTysklandRysslandKoreaKanadaUkrainaStorbritannienSverigeÖvr. världenVärlden
813448282167145131
90878077
4182 738
% avvärlden
totalt
29,616,410,3
6,15,34,83,33,22,92,8
15,3100,0
USAFrankrikeJapanRysslandTysklandKoreaUkrainaKanadaStorbritannienSverigeÖvr. världenVärlden
996345222116131212
945
357
FrankrikeSverigeUkrainaKoreaTysklandJapanStorbritannienUSARysslandKanadaÖvr. världen*Världen
78504837282620201615
816
Kärnkraft i världen
*Exkluderar länder som saknar kärnkraft.**Värdena i tabellen avser netto, efter omvandlingsförluster
ohn har precis läst kusinen Christians resedagbok och det
får honom att fundera. Över en kvällsmacka hemma vid matbordet
börjar han och pappa Patrik att resonera:
– Christian har uppdaterat sin resedagbok på nätet. Nu är han visst i Indien och får massor av nya intryck. – Kan tänka mig det, det händer ju så otroligt mycket i Kina och Indien just nu. Tillväxttakten är enorm. Egentligen borde vi också passa på och resa till Indien, snart ser det väl likadant ut där som här. Bilar överallt, stora köpcentrum utanför städerna och allt det där som är så typiskt för det västerländska samhället.– Tror du verkligen det? Man kan väl alltid hoppas att de lär av våra misstag och inte låser in sig i en massa tekniklösningar som gör att de fastnar i samma problem som vi har.– Det vore rätt så coolt att se när Indien sätter sig på kartan som världens främsta exportör av miljöanpassad energiteknik. Rätt vad det är kanske Kina och Indien blir våra förebilder.– Kanske, men jag måste säga att det inte känns så troligt.
J
Under de senaste 30 åren har den totala energianvändningen nära nog fördubblats. Samtidigt har det skett en hel del för-ändringar i energianvändningen om man ser till fördelningen mellan olika världsregioner. Då OECD-länderna minskat sin andel med omkring 12 procent har Kina och övriga delar av Asien i stort sett fördubblat sin andel.
Källa: Underlag till diagram och tabell på detta uppslag är hämtade från Inter-national Energy Agency (IEA), Energy Key Statistics 2006 och 2008.
Fördelning i procent av energi-användning mellan världsregioner
Forna Sovjetunionen 9,0
Mellanöstern 0,9
Mellanöstern 4,3
Forna Sovjetunionen 12,8
1973
2006
Icke OECD medl. Europa 1,5
Icke OECD medl. Europa 0,9
Kina 8,0
Kina 15,0
Asien 7,1
Latinamerika 3,8
Latinamerika 5,1
Asien 12,1
Afrika 4,2
Afrika 5,6
OECD 61,7
OECD 48,0
4 607 Mtoe
8 084 Mtoe
37
38
Energi och globalisering
Frågor kring handel, energi och miljö är aktuella idag. Orsaken är bland annat den oerhört snabba utvecklingen i Asien. Parallellt med snabb ekonomisk utveckling i olika fattiga regioner är det viktigt att också planera och ta ansvar för att minska alla negativa följdeffekter – vilket inte alltid sker idag.
Inom EU finns lagar som ställer höga krav på utsläpp och annan miljöbelastning, exempelvis för energikrävande produktion. Men då utflyttning av produktionen sker till länder utanför unionen är det naturligtvis respek
tive lands regelverk som gäller. När industrier flyttar sin verksamhet överför EU en stor del av sin miljöpåverkan till exempelvis Asien. Och även om man i vissa fall kan flytta ett miljöproblem från en del av världen till en annan så minskar inte den totala negativa inverkan detta har på miljön.
Termen ekologiska fotavtryck (se faktaruta) syftar på den markyta som krävs för att kunna hålla igång samhällssystemet för produktion av varor, livsmedel med mera. På exempelvis Naturvårdsverket uppmärksammas det att EUs fotavtryck just nu växer mycket snabbt, inte bara beroende på importen utan också beroende på den miljöpåverkan som vi exporterar. Sättet som samhällen organiserar sig, metoderna för stadsplanering och design av transport och energisystem både i västvärlden och i de växande ekonomierna i Asien, Sydamerika och i utvecklingsländerna påverkar hur man kan hitta långsiktigt hållbara lösningar.
Många ser internationell samverkan för att hitta lösningar för minskade utsläpp av växthusgaser som en nyckelfråga inför framtiden. Idag är FNs ramkonvention om klimatförändringar (UNFCCC) central för det globala arbetet för att minska och hantera påverkan av globala klimatförändringar. Men det faktum att USA, Australien och ytterligare några länder inte ratificerat Kyotoproto kollet, se sid 47, är ett hinder för att uppnå miljömålen i UNFCCC. Att vissa länder står utanför samarbetet betyder för den skull inte att de inte har vidtagit åtgärder för att minska utsläppen
EKOLOGISKA FOTAVTRYCK
Ekologiskt fotavtryck kallas 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 2 hektar (20 000 kvadratmeter). I den rika delen av världen gör vi av med enorma resurser genom att bland annat köra bil och äta importerad mat. Det gör att vårt ekologiska fotavtryck blir stort. Iländernas ekologiska fotavtryck är i genomsnitt ungefär 7 hektar per person. I Afrika är det bara 1,3 hektar per person.
Not: Ekologiska fotavtryck är ett begrepp som etablerats av miljö-organisationer bland andra Världsnaturfonden, WWF.
39
av växthusgaser. I såväl USA som Australien finns flera exempel på radikala växthusgasminskande åtgärder.
Vem vill inte ha en egen bil?
Vår livsstil påverkar energiförbrukningen i stort som smått. Det är fullt möjligt att förändra sitt sätt att leva så att det blir både energi och resurssnålare. Vi kan till exempel både färdas bekvämt och bo komfortabelt utan att förbruka mer av jordens ändliga resurser om vi tänker till och använder resurserna på ett optimalt sätt. Men i vår del av världen lever vi inte speciellt resurssnålt. Det krävs förändringar i såväl konsumtions som beteendemönster om jordens begränsade resurser ska räcka till alla och utvecklingen ska bli uthållig.
Den västerländska livsstilen har
blivit eftersträvansvärd för många jorden över. Med växande ekonomier kommer i regel också förbättrade levnadsförhållanden. Men med ökad resursåtgång och ett allt större behov av energi, både för att producera och konsumera, kommer också en del negativa följder. Kina, världens största land och snart största ekonomi, är ett tydligr exempel som kan illustrera alla växande ekonomier. Energikonsumtionen i Kina har under senare tid ökat med mer än 5 procent varje år och för att tillgodose dessa energibehov har man tvingats importera energi i allt högre utsträckning. Den snabbväxande ekonomin väcker nya behov och skapar samtidigt problem. Bakom den kraftigt ökande energiförbrukningen finns flera förklaringar. Det handlar om allt fler bilar, luftkonditionerade bostäder, kylskåp
Sedan 1800-talets mitt har användandet av fossila energikällor skjutit i höjden. Världen över arbetar man nu på strategier för att oljeberoendet ska bry-tas och förbrukningen ska plana ut. Mycket arbete återstår innan vi är där…
1800 2000 2200 2500
–200 000 år –100 000 år År
År
0 2000Jesu födelse
Det som tog några hundra
miljoner år att bildas förbrukas
på några hundra år.
Förbrukad mängd fossila bränslen per år
40
och andra energikrävande produkter, när den kinesiska befolkningens livsstil alltmer börjar likna den västerländska. Den växande industrin kräver också stora energitillskott. Kinas industri har dessutom gått från att vara lätt och arbetsintensiv till tung och mer energiintensiv. Bara mellan åren 2002 och 2003 ökade Kinas oljeimport med över 40 procent. Finanskrisen har emellertid inneburit att energikonsumtionen avtagit: Förmodligen beror det på att den energiintensiva industrin drabbats av krisen medan ekonomin ändå fortsatt växa snabbt. Minskningen måste dock betraktas som tillfällig. Man bör också påpeka att Kinas kraftiga ökning av energikonsumtion sannolikt bidrar till minskad resursåtgång på andra håll i världen, eftersom en stor del av det som produceras i Kina går på export. Nettoeffekten är svår att bedöma och beror av många faktorer. Kinas andel av världens sam
lade utsläpp blir allt större. USA har hittills varit det land som enligt den officiella statistiken släpper ut mest växthusgaser, men nya uppgifter säger att Kina numera har den egentliga tätpositionen. I Kinas satsningar på miljö ingår en plan att tillhöra världens ledande producenter av el och hybridbilar. Målet är att under perioden 2008 till 2011 gå från 2 000 tillverkade el och hybridfordon till en halv miljon. Resurser som satsas på forskning om alternativa drivmedel är också betydande. Om Kina blir lika biltätt som USA kommer det att finnas 600 miljoner bilar i landet – det är med god marginal fler än vad som finns i hela världen idag. Det blir svårt att få ekvationen att gå ihop. Om alla ska ha samma livsstil och konsumtionsmönster räcker inte energitillgångarna på långa vägar, och den s.k. Ivärldens länder har knappast rätt att förneka utvecklingsländerna samma levnadsstandard som de själva har. Framtidens globala utmaningar är minst sagt omfattande såväl energi mässigt som politiskt, med stora inbyggda spänningar och konflikthot.
Säkerhetspolitik
Kina och USA är några av de länder som strävar efter säkra oljeleveranser från länder som Iran, Sudan och Irak, vilket skapar oro i världen. Statliga ingrepp i oljehandeln kan bli allt vanligare. Idag talas ofta om säkerhetspolitik när energifrågan debatteras. Kanske just därför, eller möjligen med en gryende insikt, har både Indien och
Kinas energiplan från 2006 revideras under 2009 med anledning av att planerna från tre år tillbaka inte anses tillräckliga för att möta behoven år 2020. En snabbare utbyggnad än vad som tidigare planerats anses nödvändig för att garantera en stabil ekonomisk utveckling. Den reviderade planen är i skrivande stund inte officiell men siffror som angetts är att kapaciteten i energisystemet ska höjas med 50 procent. Enligt kinesiska officiella representanter ska höjningen lösas främst genom kraftiga utbyggnader av kärnkraften, bioenergi, vindkraft och solkraft. Kol förväntas få mindre betydelse för Kinas energimix år 2020 jämfört med i dag, men ändå öka i absoluta termer. Vid ett flertal tillfällen har sagts att siktet är inställt på minst 18 procent förnybar energi 2020 i den reviderade planen, möjligen kan detta mål höjas till 20 procent.
På gång i vår omvärld
41
Kina uttryckligen sagt sig vilja minska beroendet av fossila bränslen.
Även i övriga världen talas ofta om säkerhetspolitik när energifrågor nämns. Ett alltför starkt beroende bidrar ju också till sårbarhet. Ett av alla exempel på detta gäller de stora mängder olja som många länder förväntar sig ska flöda från Azerbajdzjan i Kaukasus till marknaderna västerut. Västländerna hoppas att detta ska minska beroendet av olja från det oroliga Mellanöstern. Men Azerbajdzjan hotas också av instabilitet. Landet distribuerar olja i en lång oljeledning som går via Georgien till en turkisk hamn i Medelhavet. När oljan strömmar för fullt år 2009 kommer en miljon fat per dag att fraktas västerut. Det
är bara drygt en procent av den totala världsproduktionen och motsvarar ungefär en fjärdedel av den förväntade ökningen i oljekonsumtion under de närmaste åren. Det är den här sortens små förändringar i utbud och efterfrågan som påverkar oljepriserna.
Oljekris
Oljekriserna under 1970talet utgör välkända exempel på beroende och sårbarhet på energiområdet. År 1973 utlöstes den första oljekrisen som en följd av Yom Kippurkriget mellan Israel och Egypten, Jordanien, Syrien och Irak. Oljekartellen, OPEC, höjde då plötsligt priset på olja. Detta fick allvarliga konsekvenser för världs
KAMPEN OM ENERGITILLGÅNGARNA
Kampen om kontrollen över världens energitillgångar och energitransportleder tilltar. I takt med att oljan på sikt kommer att bli en bristvara, har fossilgasalternativet blivit en världspolitisk fråga av största vikt. På nyårsdagen 2005 ströp den ryska gaskoncernen Gazprom leveranserna till Ukraina. Detta till följd av att Ukraina vägrat att godta höjda priser på gas och den kompromiss som president Vladimir Putin erbjudit landet. Krisen löste sig efter en tid men Gazprom har därefter åter anklagat Ukraina för att tappa av gas som pumpas genom landet till Västeuropa. Ukraina
och Moldavien har bett EU om hjälp att medla i tvisten med Ryssland. I kölvattnet av denna konflikt har en rad nya energipolitiska konflikter seglat upp till ytan.
En av dessa är konflikten mellan Bulgarien och Ryssland. Även i detta fall är det Ryssland som vill höja priset för sin fossilgas, något som Bulgarien vägrar att acceptera. Precis som i fallet med den ryskukrainska konflikten har parterna starka förhandlingskort. Ryssland står för gasen men Bulgarien är inte bara köpare av gas utan även transitland för den ryska gasen, som också går
på export söderut till bland annat EU landet Grekland och storkonsumenten Turkiet.
Ytterligare ett exempel är trätor mellan Kina och Japan om vem som har rätt att utvinna den olja och gas som finns i Östkinesiska sjön.
I USA och inom EU håller man ett vakande öga på vad som sker i Bolivia. Där har presidenten Evo Morales lovat att nationalisera den bolivianska gasen som idag ägs av ett antal amerikanska och västeuropeiska olje och gasbolag.
42
ekonomin, eftersom så många länder gjort sig beroende av olja. Delvis på grund av detta har många länder sedan dess minskat sitt oljeberoende och försökt hitta andra och nya energikällor. Men fortfarande är beroendet stort. Idag är stora delar av Europas länder beroende av fossilgas, eftersom dessa länder inte har tillgång till energikällor inom de egna nationsgränserna. Många länder försöker därför sprida riskerna och köpa gasen från olika håll, men fortfarande är man naturligtvis beroende av att det inte uppstår oro eller krig i de regioner som levererar gasen. De flesta länder är också fortfarande väldigt beroende av olja, även om bundenheten har minskat och alternativ har börjat användas.
Peakteori
Experter och forskare är oeniga om hur mycket olja som egentligen finns.
En del tror den räcker i hundratals år, andra bedömer att resurserna räcker högst ett tiotal år till. Dessutom tvistar
Oljefyndigheterna är väl spridda över världen. Med oljeförbrukningen ser det annorlunda ut, även om olja används som energikälla världen över. USA står för den avsevärt största förbruk-ningen. Med den snabba ekonomiska tillväxten i länder som Kina och Indien förändras beho-ven och därmed även förbrukningen. Källa: IEA
När man talar om en viss mängd olja brukar man räkna den i fat. Ett fat är 159 liter. I början av 2000talet var åtgången i världen ca 80 miljoner fat om dagen. Konsumtionen förväntas växa ännu mer, inte minst på grund av tillväxten i befolkningsrika utvecklingsländer som Kina och Indien. 2007 konsumerades det 1,7 respektive 0,7 fat per person och år i Kina och Indien. Det kan jämföras med 25 fat i USA och 13 i Sverige. Om utvecklingsländerna ska komma upp i en förbrukning som motsvarar den västerländska oljeförbrukningen krävs ett enormt produktionstillskott.
Visste du att…
!
Världens oljeförbrukning 2004
30 %
21 %18 %
11 %6 % 6 %
4 % 3 %
USAEuropa
Kina/Indien
övr. Asien
Mellanöstern
Sydamerika
fd Sovjetunionen
Afrika
43
man om eller när vi når toppen för utvinningen av de tillgängliga oljefyndigheterna – den så kallade Peakteorin.
Att oljan skulle ta slut helt och hållet är inte sannolikt. Däremot kommer den att bli allt dyrare ju svårare den blir att utvinna.
Det har tagit årmiljoner av processer att bilda de oljelager vi utnyttjar idag. Förbrukningstakten är numera så hög att man lite tillfriserat kan säga att vi förbrukar lika mycket olja under ett år som det tagit en miljon år att bilda. Men i jordens inre finns mycket stora energiresurser, inte bara i form av flytande olja. Där finns även något som kallas för tjärsand och skifferoljor. Dessa kan användas, men de är dyrare att utvinna. Tjärsanden ger ungefär fyra gånger mer energi
än vad som krävs för att utvinna den. Det kan jämföras med lättillgängliga oljefyndigheter som ger omkring 50 gånger så mycket energi. Storleken på oupptäckta oljefyndigheter är i stort sett okänd även om det finns uppskattningar. Det är dock ett antal faktorer som ska vägas mot varandra när man ska bedöma om det är värt att fortsätta söka efter nya oljefyndigheter.
Sett till peakteorin gäller enligt många bedömare att produktionen av konventionell lättolja redan nu är nära sitt kapacitetsmaximum. På 10–20 års sikt förväntas efterfrågan inte längre kunna mötas av produktionskapaciteten. Det är därför troligt att det redan höga oljepriset kommer att stiga ytterligare.
Världens oljefyndigheter är väl spridda världen över. Arabiska halvön står sammantaget för en stor andel av den olja som produceras. Även länder som USA, Ryss-land, Iran, Kina, Mexiko och Norge producerar ansenliga mängder fat olja per dag.
Saud
iarab
ienRy
sslan
dUSA Ira
nKin
aM
exiko
Norge
Kuwait
Niger
ia
Före
nade
Ara
bem
irate
nKa
nada
Vene
zuela Ira
kSt
orbr
itann
ienBr
asilie
nLib
yen
Alger
ietAng
ola
Kaza
ksta
nIn
done
sien
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Oljeproduktion, miljoner fat per dag
Världens största oljeproducenter
KÄLLA: OIL AND GAS JOURNAL
44
Gemensamt för både pessimister och optimister är dock att ingen säkert vet. De konstaterade oljereserverna är oljenationernas hemligheter. De senaste åren har länder som står utanför OPEC svarat för 60 procent av världens produktion av råolja, samtidigt som deras rapporterade reserver bara utgör en fjärdedel av världens samlade oljereserver.
I statistiken kan man enkelt se hur oljekonsumtionen har ökat med två procent per år under de senaste femtio åren. I USA, där fem procent av världens befolkning lever, konsume
ras en fjärdedel av all olja. De allra flesta experter är också ense om att om man räknar in alla okonventionella oljereserver har vi inte ont om olja. Däremot börjar vi få ont om tid. Det finns beräkningar som visar att det tar minst 20 år att ställa om samhället och anpassa teknik och samhällslösningar till en värld med små eller begränsade oljetillgångar.
Växthuseffekt – orsaker och verkan
Efterfrågan på energi ökar över hela världen. Det gör att mer av jordens lagrade energiformer som olja, fossilgas, och kol används. Många forskare anser att förbränning av fossila bränslen har orsakat klimatförändringar under de senaste decennierna.
Jordens gashölje – atmosfären – går att likna vid taket på ett växthus. Om inte atmosfärens växthusgaser fanns skulle medeltemperaturen vid jordytan vara cirka minus 18 ºC, istället är medeltemperaturen omkring plus 15 ºC. Benämningen växthuseffekt har fått sitt namn av att gaserna har samma effekt som glaset har på ett växthus. Fenomenet gör att långvågig värmestrålning hindras från att lämna jordens atmosfär på grund av växthusgaser som koldioxid, metan och vattenånga. Dessa gaser utgör mindre än en procent av atmosfärens huvudsakliga gasinnehåll, som är kväve och syre. Växthusgaserna fångar upp en del av den värme som sänds ut mot rymden av den soluppvärmda jordytan och hindrar den från att stråla ut i rymden. Koldioxid (CO2) är den gas som vid sidan av vattenångan främst bidrar till
Ett stort träd har cirka 200 000 löv och väger tiotals ton. Av den vikten är bara 100–150 gram klorofyll. Den lilla mängden fångar ändå in så mycket solenergi att det bildas cirka 12 kilo kolhydrater varje dag. Enligt konsortiet för artificiell fotosyntes i Uppsala skapar dessutom
trädet tillräckligt med livgivande syre för en familj om fem personer. En solig dag tas cirka 9 400 liter koldioxid till vara, och lika mycket syre skapas. Nattetid dominerar den motsatta processen, respiration, då koldioxid istället avges.
LIVGIVANDE TRÄD
Tar upp ca 9 000 liter koldioxid per dag
Bildar12 kg kolhydraterper dag
Avger syre för en hel familj
45
växthuseffekten. Koldioxid kommer bland annat från djurens utandning och från växters förmultning, vilka är helt naturliga biologiska processer.
Det naturliga tillskottet av växthusgaser förstärks av ökande utsläpp av växthusgaser förorsakade av mänsklig verksamhet. De stora mängder koldioxid som tillförs atmosfären – från andra källor än naturliga – kommer framför allt från förbränning av kol, olja och fossilgas. Nedhuggning av skogar och svedjebruk, främst i tropiska områden, orsakar också stora utsläpp av koldioxid till atmosfären.
När det talas om växthuseffekten brukar man oftast mena just den del som människan orsakat. Främst handlar det om koldioxid genom förbränning av fossila bränslen. Men det pågår en diskussion om hur stor den delen egentligen är. Genom mätningar av luftens koldioxidinnehåll, av koncentrationen i trädens årsringar samt iskärnor från borrhål i glaciärer kan man se att växthusgaserna ökat dramatiskt sedan industrialismens genombrott. Just detta faktum är relativt okontroversiellt. I det internationella forskarsamhället är man idag även tämligen överens om att den globala temperaturen ökat med 0,7 grader sedan slutet av 1800talet och att koldioxidhalten i atmosfären ökat med ungefär 30 procent under samma tid. Man är även i stort sett överens om att detta kan leda till framtida uppvärmning av jorden. Däremot finns olika åsikter om hur alarmerade situationen är.
Trots att alla forskare inte är överens om orsak och verkan i fråga
KOLSÄNKA
En kolsänka är den process eller del i biosfären, ekosystemet eller jordskorpan som binder kol ur atmosfären och samlar detta långvarigt (mer än ett år). En kolsänka minskar alltså mängden koldioxid i atmosfären och dämpar växthuseffekten. Skogen tar upp koldioxid genom fotosyntes och ger ifrån sig koldioxid genom respiration. Nettoupptaget av koldioxid i svensk skog beräknas till en fjärdedel av totalutsläppen.
Upptaget av kol och kolförråden i skog och mark är en naturlig del av kretsloppet. Att skog och mark lagrar atmosfäriskt klodioxid är sålunda gammal kunskap. Genom avverkningar har människan länge frigjort stora mängder markbundet kol och därigenom bidragit till den ökade koldioxidhalten i atmosfären. Avverkningen innebär också att kapaciteten för skogens koldioxidupptag minskar. Omvänt innebär skogsplantage att kolförrådens omfattning ökar och koldioxidkoncentrationen i atmosfären minskar.
Ända sedan toppmötet i Kyoto år 1997 har de förhandlande länderna diskuterat i vilken utsträckning som kolupptaget i markbundna ekosystem ska få räknas av mot de utsläppstak som finns inskrivna i Kyotoprotokollet. En stor politisk oenighet har präglat förhandlingarna då betänkligheterna är flera. En viktig fråga är om lagring av atmosfäriskt koldioxid i växande biomassa är en rättvis och långsiktigt hållbar klimatstrategi, istället för att minska utsläppen av växthusgaserna från energi och transportsektorn. Idag har vi ändå kommit dithän att omfattande rapporteringssystemet för kolupptag i skog och mark är en central del av den internationella klimatpolitiken..
46
om klimatförändringarna, så blir slutsatserna av flera andra skäl ändå desamma: vi bör snarast finna långsiktigt hållbara alternativ till fossila bränslen.
FNs klimatpanel IPCC – som består av flera hundra ledande klimatforskare – har utifrån den samlade klimatforskningen och med hänsyn till de osäkerheter som kvarstår, kommit till slutsatsen att den globala uppvärmningen sannolikt beror på människans utsläpp av växthusgaser. Det finns dock ett antal forskare som anser att riskerna och människans inverkan på dessa är överdrivna. De menar att den ökning vi nu ser bara är naturliga skillnader som inträffar då och då på grund av naturliga variationer. De baserar sin argumentation på det faktum att klimatet under de senaste tusen åren har skiftat av helt naturliga orsaker som inte hänger samman med människans utsläpp av växthusgaser. Det kan exempelvis handla om skiftande instrålning från solen, vulkanaktivitet eller att naturens egna utsläpp av koldioxid och vattenånga är felaktigt bestämda. Enligt IPCC kommer medeltemperaturen på jorden sannolikt att öka med minst två grader under de närmaste hundra åren. Bland mycket annat väntas detta medföra att havsnivån under samma tid kommer att stiga märkbart.
Den mest bidragande av de växthusgaser som kommer från fossila bränslen, koldioxid, är långlivad. Den finns länge kvar i atmosfären innan den försvinner genom olika processer, bland annat genom att gasen tas upp av havsvattnet eller i växternas fotosyntes. Det betyder att det koldioxid
Växthusgaser bidrar till att vi har ett drägligt klimat på vår planet, då växthusgaserna har en isolerande effekt och minskar värmeut-strålningen till universum.
Ser man till de statistiska mätningarna av jordens medeltemperatur blir det tydligt att temperaturen ökat sedan mitten av 1900-ta-let. Om det rör sig om naturliga förändringar eller om det är en följd av mänsklig påver-kan, genom förbränning av fossila energi-källor, är inte lika påvisbart. Många är dock övertygade om att så är fallet.
Ju mer växthusgaser i jordens atmosfär, desto mer hinder för solljuset/värmen att re�ekteras tillbaka ut ur
atmosfären. Jordens temperatur ökar.
° C0,8
0,4
0,0
–0,4
1880
1860
1900
1920
1940
1960
1980
2000
Temperatursvängningar 1860–2005med 1900-talets sista år som jämförelsepunkt
47
tillskott som tillförs atmosfären idag, när vi eldar med kol, olja och andra fossila bränslen, ständigt fylls på. Enligt IPCC räcker det därför inte med att hejda utsläppens nuvarande ökning och stabilisera dem på en oförändrad nivå. Även efter en sådan åtgärd skulle allt mer koldioxid samlas i atmosfären.
Något man dock ska akta sig för – oavsett ståndpunkt i debatten – är att blanda ihop väder med klimat. Väder kallas lokala fenomen under kort tid, medan klimat är en global företeelse under lång tid. Att jordens klimat förändrats står utom allt tvivel. Frågan är om de förändringar vi sett under de senaste årtiondena främst beror på utsläppen av växthusgaser, eller om de främst är resultat av naturliga variationer.
Hotet om en förstärkt växthuseffekt betraktas nu av en majoritet av klimatforskarna som ett av de allvarligaste miljöproblemen. Detta har bidragit till att 141 av världens länder enats om en överenskommelse kallad Kyotoprotokollet. Det innebär att de så kallade Annex Iländerna (främst Europa och OECDländerna) åtar sig att minska utsläppen av växthusgaser med i genomsnitt 5,2 procent till 2008–2012 (jämfört med utsläppsnivåerna basåret 1990). Protokollet började gälla den 16 februari 2006 efter att Ryssland ratificerat avtalet. En av de saker man enats kring inom ramen för Kyotoprotokollet är handeln med utsläppsrätter.
Protokollet betyder att Sverige och världens länder i övrigt under de närmaste åren står inför stora utmaningar när det gäller att ställa om samhället mot system och verksamhe
OM DETTA TVISTA DE LÄRDE
En varmare, längre och mer regnfri sommar behöver inte vara en följd av klimatförändringar, orsakade av ökande utsläpp av växthusgaser. Temperaturökningen påverkar nämligen sådant som molnbildning, luftströmmar och havstemperatur som i sin tur påverkar balansen mellan koldioxid löst i havsvattnet osv. Detta är ett mycket komplext och ickelinjärt system, det vill säga att en orsak inte automatiskt leder till en given, förutsägbar verkan. Därför är det svårt att exakt modellera och spåra orsaker och samband. Man kan – väldigt förenklat – säga att koldioxideffekten leder till två frågor: Har mänsklig verksamhet (förbränning av fossila bränslen med mera) påverkat koldioxidhalten i atmosfären? Här verkar svaret vara ett ganska oomtvistat JA. Den andra frågan är: Har detta lett till en mätbar växthuseffekt i form av temperaturhöjning? Det är här åsikterna går isär – vilket har att göra med komplexiteten. Det gäller även mätproblem bakåt i tiden och hur koldioxidhalten har hängt samman med temperaturvariationer och om vad som är orsak och vad som är verkan.
inget ställningstagandeej undertecknatundertecknande under förhandlinghar undertecknat
Undertecknande av Kyoto-protokollet 2006
48
ter som ger betydande minskningar i utsläpp av växthusgaser – men också för att möta och lindra konsekvenser av eventuella förändringar i klimatet.
En del ekonomer och miljöinstanser anser också att ansvaret för dessa minskningar måste vara uppdelat mellan nationer, så att de ekonomiskt mer utvecklade länderna har ett större ansvar. Dessa länder bör genomföra de största minskningarna av utsläpp, eftersom de orsakat de största växthusgasutsläppen. EUs ministerråd förordar minskningar av utsläpp av växthusgaser i storleksordningen 15–30 procent senast år 2020 och 60–80 procent senast år 2050 för välbärgade industriländer.
Lagring av koldioxid
Möjligheterna att fånga och lagra koldioxid bedöms idag väsentligt mer optimistiskt än för bara några
år sedan. Avskiljning och lagring av koldioxid uppskattas minska verkningsgraden i kraftverken med ca tio procentenheter och höja kostnaderna för elproduktion med 10–20 öre/kWh. Metoderna är under utveckling och kostnaderna väntas minska. Koldioxidlagring i havet är förenat med stora osäkerheter, men det finns möjligheter att lagra koldioxid i geologiska formationer (olje och gasfält, djupa kollager och hålrum i berget).
Ett sätt att minska utsläppen av koldioxid är att fånga in den så att den aldrig når atmosfären. Idag finns teknik för detta. En möjlighet att dessutom lagra koldioxiden är exempelvis att pumpa ner den i berggrunden. Det kan vara ett bergrum som tömts på naturgas eller olja. Det går även att lagra gasen i porösa bergrunder. Haven rymmer också enorma mängder koldioxid och kan ta upp en del koldioxid genom att gasen löser sig i vattnet. Det kan dock medföra förändringar i havens pHvärde (surhetsgrad) vilket får följder för havens växt och djurliv. Bilarnas koldioxid går ännu inte att fånga in. Med dagens kända teknik anses det vara för dyrt och otympligt att montera koldioxidavskiljning på en bilmotor.
FÅNGST OCH LAGRING AV KOLDIOXID
lagring av koldioxid
kraftverk
elektricitet
kolgruva
49
I likhet med andra viktiga energifrågor kan frågan om avskiljning och lagring av koldioxid väntas bli livligt diskuterad.
Kraftbolag över hela världen mobiliserar för att pumpa ner tonvis av växthusgas i berggrunden, där trycket är så högt att koldioxiden är en vätska och inte gas. Att elda fossila bränslen och sedan slutförvara koldioxiden kan bli ett billigt och kraftfullt sätt att hejda klimatproblemen. I flera sammanhang argumenteras för att utsläppsfri förbränning av brunkol och fossilgas kan bli ett mer kraftfullt vapen mot växthuseffekten än biobränslen och vindkraft. Visionen är att kraftindustrin till år 2020 byggt tiotals, kanske hundratals, nya kraftverk för förbränning av kol eller
naturgas – ”utan skorstenar”. Tonvis med komprimerad koldioxid pumpas ner till ungefär tusen meters djup i berggrunden. Den flytande koldioxiden sprider sig långsamt i den porösa, vattenfyllda sandstenen och stannar sedan kvar där.
Det finns dock kritiker, energi och klimatexperter, som anser att det kommer att ta lång tid innan koldioxidlagring blir praktiskt användbar och att det snarare handlar om uppehållande än uthållig teknik. Bland annat framförs att det krävs energi för att avskilja och komprimera koldioxiden. Andra motargument som framförts är att man underskattat svårigheterna som ligger i att få tekniken utbyggd för att den ska ge tillräcklig effekt. Dessutom påpekas att
Där oljeplattformen Sleipner står finns ett hålrum i berget under havet. Det är 200–300 meter högt och 26 000 kvadratkilometer stort. Sedan 1996 har en miljon ton koldioxid pumpats ned varje år. Det motsvarar två procent av Sveriges totala koldioxidutsläpp. I detta hålrum skulle Europas samlade koldiox-idutsläpp under 200 år kunna få plats.
2
3
1
havsbotten
Sleipner
koldioxid800 m geologisk formation
tätt ”lock” av lera och skier
2 000 m gas- och oljefyndighet fossilgas
Lagring av koldioxid under Nordsjön
2) Koldioxiden avskiljs på kemisk väg.
1) Fossilgas pumpas uppoch innehåller också koldioxid som man vill undvika att tillföra till atmosfären.
3) Koldioxiden pumpas tillbaka ner i berget där den sprids i håligheter i den porösa berggrunden.
50
man troligen inte kan komma åt alla utsläpp av koldioxid med den här tekniken – till exempel bilavgaser.
EUs grönbok – så kan vi spara och säkra tillgångarna
Att det behövs åtgärder för såväl energi effektivisering som alternativa energislag har bland annat EU kommit fram till. I en så kallad grönbok, ett diskussionsunderlag med förslag på energiområdet, som presenterades under våren 2006, skissas EUs allmänna inriktning för energi politiken
upp. Grönboken fokuserar bland annat på hur Europa kan förbättra självförsörjningen av energi med hjälp av forskning, produktion av bioenergi och miljöåtgärder. Idag importeras cirka hälften av den energi som används inom EU, och farhågorna gör gällande att beroendet kommer att öka kraftigt under de närmaste decennierna. Italien är redan idag beroende av import till cirka 95 procent.
För att försäkra sig om tillräckligt med energi behöver EU i framtiden sprida sina energiköp mer än nu, och samtidigt måste transportvägarna bli fler. Men det handlar inte bara om EUs kontakter med omvärlden. EUkommissionen anser också att det är minst lika viktigt att unionen blir mer självförsörjande på energiområdet och att medlemsländerna använder mer förnybar energi, främst vattenkraft, biobränslen och vindkraft. Kommissionen vill att ett första steg mot en säker tillförsel ska vara att minska behovet av energi. Det ska också öka konkurrenskraften, eftersom det gör europeiska företag mindre sårbara för avbrott i energitillförseln.
Grönboken förespråkar inte hur enskilda medlemsländer producerar sin energi, eftersom detta bryter mot överenskomna regler. Men på flera ställen återkommer kommissionen till att ländernas energiproduktion är som ett blodomlopp, beslut i ett land påverkar hela unionen. Avvecklingen av kärnkraften i Sverige, Tyskland och Belgien pekas ut som beslut med konsekvenser för många andra medlemsländer.
UTSLÄPPSRÄTTER
Den 1 januari 2005 inleddes ett system med handel med utsläppsrätter för växthusgaser inom EU. Systemet syftar till att på ett kostnadseffektivt och samhällsekonomiskt effektivt sätt minska unionens utsläpp av växthusgaser. Syftet är att EU ska kunna nå sitt åtagande enligt Kyotoprotokollet.Grunden för handeln läggs genom att ett tak sätts för hur stora utsläppen får vara under ett år. Varje anläggning som omfattas av handeln får sedan ett antal utsläppsrätter som kan köpas och säljas.Företag med höga kostnader för att minska utsläppen kan köpa utsläppsrätter från företag med lägre kostnader. Ett företag kan genom handeln i princip välja mellan att minska sina egna utsläpp – eller betala andra för att göra detsamma.
51
Djupa skogar och eroderade vidder
Miljöproblem som hör ihop med energiproduktion är inget nytt. Skog är en naturresurs som förstörts till följd av energibehov ända sedan antiken. Det finns exempelvis idag stora områden runt Medelhavet som helt saknar skogar till följd av att avverkningstakten varit alltför hög. Detta leder i sin tur till problem med eroderande jordar, försämrade jordbruksmarker, ökenspridning och sämre möjligheter för befolkningen att försörja sig. Dessutom kan växande skog ta upp koldioxid. När skogsarealerna blir mindre, minskar också möjligheten att binda koldioxid.
Omställningar och överväganden
År 2003 infördes ett elcertifikatsystem i Sverige som ska ge en ökad elproduktion från förnybara energikällor. Under år 2006 fattade riksdagen beslut om att förlänga och utvidga systemet. Målet var att den förnybara elproduktionen, exklusive vattenkraft, ska motsvara ungefär 16 procent av den totala elproduktionen i Sverige år 2016. 2009 kom regeringen med förslag till ökade ambitioner – dessa är i skrivande stund ännu ej tagna.
Elcertifikatsystemet är uppbyggt så att producenter av förnybar el får ett elcertifikat för varje producerad MWh el. För att skapa efterfrågan på elcertifikat är det obligatoriskt för elanvändare att köpa en viss mängd elcertifikat i förhållande till sin elanvändning, den så kallade
kvotplikten. I och med försäljningen av elcertifikat får producenterna en extra intäkt utöver intäkterna från elförsäljningen, vilket skapar bättre ekonomiska villkor för miljöanpassad elproduktion.
De förnybara källorna som erhåller elcertifikat är:
• vindkraft• solenergi• geotermisk energi• biobränslen• vågenergi• vattenkraft småskaliga vatten kraft
anläggningar (enheter om högst 1 500 kW)
ökning av produktionen i befintlig vattenkraft
ny vattenkraft
År 2002 stod dessa energikällor för 6,5 TWh producerad el, cirka 4,5 procent, av den totala elproduktionen.
Systemet har hittills bland annat inneburit att flera kraftbolag beslutat investera i nya vindkraftverk. Till exempel satsar ett kraftbolag på en stor vindkraftpark i Östersjön söder om Trelleborg med upp till 150 kraftverk.
Enligt en överenskommelse inom EU ska länderna inom EU till år 2020 minska utsläppen av växthusgaser med minst 20 procent, öka andelen förnybar energi med minst 20 procent av energikonsumtionen varav biobränslen specifikt ska stå för 10 av dessa procent. Energieffektivisering ska medföra en ytterligare minskning av energi användningen på 20 procent. Målen refereras ofta till som 202020målen.
Visste du att…
!
52
Ett område som varit föremål för stor debatt är biobränsle. Ska vi i Sverige använda skog och annat biobränsle som ersättning för olja, bensin och andra fossila energikällor – eller göra papper och kartong av skogen? I vårt land är tillgången till biobränsle stor jämfört med många andra länder. Om biobränsle ska kunna ersätta hela världens användning av olja skulle det krävas bioenergiplantager på en yta som är fem gånger hela Europas jordbruksmark. Även Sverige bedöms få problem om det är biobränsle som fullt ut ska ersätta all olja. Frågan är omtvistad bland annat genom de slutsatser som lanserades av den statliga ”Kommissionen mot oljeberoendet” som presenterade sina förslag sommaren 2006. Enligt denna kommission ska en stor del av oljan ersättas med biobränsle.
Det höjs röster, bland annat från skogsindustrin, att biobränsle inte kan täcka minskningen av olja, bensin och diesel. Andra tycker att målet
är ett slag i luften, eftersom vi redan har blivit kvitt det mesta som gick någorlunda lätt att fasa ut. Sveriges oljeberoende är idag bara hälften så stort som för 25 år sedan.
Sverige har en stor roll som världsmarknadsaktör inom tillverkning av pappersmassa, papper och kartong. Representanter för skogsindustrin menar att om vi gör bränsle av skogen tappar vi mycket exportinkomster från förädlade skogsprodukter, som papper och kartong.
Från flera håll finns en stor optimism och höga förväntningar på bioenergi som lösning till klimatproblemet, för tryggad energiförsörjning och som blivande ryggrad i en ny svensk exportindustri. Oomtvistat i frågan om bioenergin är att konkurrensen om råvaran hårdnar. Idag står skogen och jordbruket för omkring en femtedel av Sveriges energi och är därmed landets tredje största energikälla. Det finns de som tror att det finns goda förutsättningar att öka dess andel. Dels kan det ske genom ett större uttag av skogens restprodukter, dels genom en intensivare odling. Sveaskog – Sveriges största skogsägare – hävdar att vi med relativt enkla medel kan få ut 20 procent mer bioenergi från skogen. Och de tror även att vi på lång sikt (mer än 50 år) skulle kunna öka tillväxten av biobränsle med 50 procent med helt nya metoder, genmodifiering och gödsling.
Ett problem är att ledtiderna är långa. Det som planteras i dag kommer inte ut på marknaden på många år. Och det är inte lite som behövs – ska alla drivmedel och hela kärnkraf
KAMP OM RÅVARAN
Att producera biomassa för energiproduktion är inte oproblematiskt. Om mark och råvaror används till energiproduktion minskar tillgången av mark och råvara för pappers och massaproduktion samt produktion av mat. Ett exempel är att ökad efterfrågan på majs för etanolproduktion, en utveckling som drivits på av majsproducenter i USA, inneburit en brist på majs för matproduktion i andra amerikanska länder. Ansträngningar görs för att minska konflikten mellan användningsområdena för samma råvara, t.ex. genom att använda sädeskornen till mat och halmen till bränsle – dvs. olika delar av samma skörd. Svårigheter med enzymatiska processer i omvandlingen av halm till bränsle är fortfarande en flaskhals.
tens elproduktion ersättas handlar det om 500 TWh per år, vilket är fem gånger mer än dagens användning och flera gånger mer än biobränsletillgången i Sverige. Och vad ska energin från biobränslena användas till? Ska vi bränna för att få värme eller destillera för att skapa drivmedel? Eller ska biomassa istället användas till att göra papper och kartong? Svaret är inte givet. Det som avgör är vilket problem vi vill lösa. Eller vad marknaden är beredd att betala mest för.
Prioriterar vi klimatfrågan är det värme och kraftvärmeproduktion som först ska få tillgång till biomassan. Effektiviteten är överlägsen, både när det gäller att få ut energi och att minska koldioxidutsläppen. Om försörjningstrygghet för transportsektorn är viktigast bör större delen gå till drivmedelsframställning. Är det en avveckling av kärnkraft som vi i första hand vill uppnå, är det en biobaserad elproduktion som bör prioriteras. Om vi ser till inkomster och sysselsättning bör pappersproduktionen främjas. Uppenbart är att våra resurser från skog och jord inte räcker för allt detta samtidigt.
Oavsett hur mycket biobränsle som kan produceras kommer ekvationen aldrig att gå ihop om energianvändningen inte effektiviseras. För närvarande är den årliga tillväxten av all svensk skog 100 miljoner skogskubikmeter per år och det motsvarar ca 230 TWh. Men all den skog som växer i Sverige är ju inte att betrakta som energiråvara utan ska ju användas till sågvirke, pappersmassa, papper och kartong. Ett stort uttag av biobränsle
inns du Al Gores film ”En obekväm sanning”, den om
klimatförändringarna? – Ja, den fick många att ta varningarna om en förstärkt
växthuseffekt på allvar. – Mm, den och ovädren de hade i USA som till exempel stormen Katrina. – Kanske hade det sett annorlunda ut om Al Gore hade vunnit valet år 2000 när Bush vann istället? – Ja, förmodligen. Men nu har ju Barack Obama blivit president och han säger ju att han tar klimathoten på allvar. – Det gör han säkert, men ingen vet ju riktigt vad det innebär. Men vi får hoppas att de börjar tänka mer i termer av ”better safe than sorry”. – Ja, det har väl USA redan visat genom att ställa upp på målet att begränsa temperaturökningen till 2 grader Celsius fram till år 2050.
53
54
ur skogen kommer också i konflikt med andra miljömål som bevarande av biologisk mångfald och skydd för olika typer av miljöer.
Biomassa har dessutom gått från att vara en produkt för en lokal marknad till att bli en allt viktigare handelsvara globalt. Sverige importerar massaved, pellets och etanol i stora mängder.
Bioplantager i tropiska områden kan trots det långa avståndet bli attraktiva, och särskilt bedöms Sydamerika och Afrika som intressanta regioner. En klar möjlighet för dessa länder är deras effektiva produktion av etanol från sockerrör som kan säljas på världsmarknaden. Förespråkarna säger att kostnaden för de långa transporterna inte är något stort hinder: Det kostar lika mycket att köra en lastbil 20 mil från Norrlands inland och ut till kusten som att skicka en båtlast 1 000 mil. En del kritiker hävdar att miljövinsterna äts upp av de dieseldrivna transporterna.
En annan aspekt är att bioplantager i regel är monokulturer som skiljer sig avsevärt från den stora biologiska mångfald som ryms i regnskogarna. Stora nya uppodlade ytor kommer att inverka negativt på den biologiska
mångfalden. Det är svårt att uppskatta kostnaderna för en minskad mångfald i relation till vinsterna av ökad energi från odlad biomassa. Frågan är om det över huvud taget är möjligt att relatera det ena till det andra i form av vinster och förluster.
Det finns risker med att förlita sig på import. Allt fler länder ser bioenergi som ett viktigt verktyg för att hantera klimat och försörjningsproblem. Speciellt när det läggs avgifter på produktion som bidragit till utsläpp av växthusgaser. Risken är därmed stor att priset på biomassa stiger kraftigt. Dessutom kan transportsektorn bli en flaskhals. Att transportera biomassa innebär så stora volymer att det inte finns fraktfartyg så det räcker.
Ändå är de flesta överens om skogens betydelse för klimatpolitiken. Och då handlar det inte bara om bränsle för värme och drivmedel. Därtill kommer dess möjligheter som så kallad kolsänka (se faktaruta på sidan 45).
El på en gemensam marknad
Elektricitet är både nödvändigt och kritiskt för många processindustrier,
Ökade exportintäkter
Minskad import av olja
Så kan en miljon kubikmeter ved användas (angivet i miljoner kronor)
LWC papperMassa
Biobränsle Drivmedelsvartlutsför-gasning
Drivmedelkonv. teknik
3 440
950
343226 124
Tidningspapper 1 850
55
både i Sverige och i andra länder. Och som vi sett tidigare använder även bostadssektorn stora mängder el.
Eftersom el är en energibärare anser många att vi i Sverige är lyckligt lottade som har en så pass väl utbyggd infrastruktur för transport av elektricitet. För transportens skull spelar det ju ingen roll hur energin från början framställdes. Det är egentligen samma sak med rören
som idag läggs för att fyllas med fossilgas. Själva rören är en infrastruktur, medan innehållet kan variera. Istället för fossilgas kan de fyllas med biogas framställd vid exempelvis reningsverk. Men många bedömare, bland andra Världsnaturfonden (WWF), menar att valet av transportmedel har betydelse för de energislag vi väljer idag – och det får konsekvenser för vilka energikällor vi har i morgon. Ett kärnkraftverk
En kubikmeter ved kan användas till mycket. Frågan är: till vad ska den användas? Källa: Skogsindustrierna
När man ska investera i infrastruktur för olika energisystem är det bra att ha livslängden för varje enskild lösning med i kalkylen.
Livslängd för energins infrastruktur
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 ++
Motorfordon 12–20 år
Gas 26–35 år
Kärnkraft 30–60 år
Kolkraft 45 år och längre
Byggnader från 45 år och mer
Vattenkraft 75 år och mer
beräknad livslängd minst max livslängd
Ökade exportintäkter
Minskad import av olja
Så kan en miljon kubikmeter ved användas (angivet i miljoner kronor)
LWC papperMassa
Biobränsle Drivmedelsvartlutsför-gasning
Drivmedelkonv. teknik
3 440
950
343226 124
Tidningspapper 1 850
56
byggs inte för att rivas nästa dag. Har man byggt ett system för fossilgas, menar en del att det även minskar möjligheterna för alternativa energikällor att utvecklas. De flesta har också säkert lagt märke till hur lång tid det tar att bygga ut infrastrukturen för nya drivmedel till fordon, som biogas och etanol.
Mer el behövs på många håll och många beslut som rör el är politiska. Den 1 januari 1996 förändrades exempelvis den svenska elmarknaden. Konkurrens infördes i handel och produktion av el, medan nätverksamhet fortfarande är ett reglerat monopol. Man skiljer därför mellan elleverantör och elnätsoperatör. Alla elleverantörer, vare sig dessa är producenter med egna kraftverk eller enbart handlare som köper och säljer el, har rätt att transportera sin el
på vilket nät som helst och sälja till vilken kund som helst. Därmed kan kunderna välja den elleverantör de önskar. Övriga länder i Norden har infört liknande system och det har skapat en nordisk elmarknad – Nord Pool. Där organiseras en dygnsmarknad för handel med el, den så kallade spotmarknaden. På spotmarknaden fastställs elpriset timme för timme för nästkommande dygn genom att olika aktörer lämnar bud på köp och försäljning av el, som på en auktion.
De senaste årens prisutveckling på den svenska och nordiska elmarknaden har skapat en diskussion om hur väl elmarknaden fungerar. Bland annat har lönsamheten bland elmarknadens aktörer och effektiviteten i prisbildningen ifrågasatts. Planen är nu att hela EU ska bilda en gemensam elmarknad, enligt EUs grönbok.
RISKER OCH MÖJLIGHETER FÖR FÖRETAG
Klimatförändringar och kraftiga väderomslag, översvämningar, orkaner och smältande havsis har blivit en verklighet att ta hänsyn till för företag runt om i världen. Förutom att det finns risker att rent fysiskt drabbas av stora oväntade kostnader på grund av naturens krafter finns en osäkerhet om hur politiker kan komma att hantera läget med lagar och förordningar. Samtidigt finns en oro över att det egna varumärket ska bli lidande om man inte klarar att vidta klimatåtgärder. Det
framgår av den årliga undersökning som Carbon Disclosure Project, CDP, sedan år 2000 gör av bland annat de 500 största globala företagen, Global 500. Av undersökningarna framgår också att samtidigt som många stora företag tar klimatfrågan på allt större allvar, så skiljer det mycket mellan företagen vilka resurser som avsätts. Organisationen drog slutsatsen av år 2008 års undersökning att företagen genom sitt engagemang blir alltmer redo att vara med och forma den politik
som klimatfrågan just nu kräver.Enligt organisationens senaste rapport, som presenterades under 2006 anser idag 87 procent att klimatförändringarna medför kommersiella risker – men också möjligheter. Till de senare hör företag som satsar på vind och solkraft, som ökat sina marknadsandelar kraftigt under det senaste året. I USA uppskattas marknaden för “ren” energi växa från nästan 40 miljarder dollar till 167 miljarder dollar fram till 2015.
57
I de flesta av medlemsländerna pågår därför en förändring av elmarknaden. Vissa länder, som Sverige och Storbritannien, startade processen för flera år sedan. Andra länder har alldeles nyligen börjat tillämpa sina nya regelverk. Viktigast för att upprätta en europeisk inre marknad för el är att det ska vara lika lätt att handla med el mellan länder som inom ett land.
Det finns både förespråkare och skeptiker till en gemensam elmarknad. Några analytiker talar om fördelarna, men säger samtidigt att medlemsländerna befinner sig i så olika faser att det kan ta mycket lång tid innan marknaden fungerar. En del länder, som exempelvis Italien, har svårt att köpa el från andra än sina närmsta grannländer, eftersom det saknas en utbyggd infrastruktur med elnät och andra anslutningar.
Drivkrafter och alternativ – för ”gamla” som nya ekonomier
Energi är en mycket stark drivkraft för samhällsutvecklingen. Hela industrialiseringen i västvärden har sin bas i olika energislag, och energibärare som ånga och elektricitet. I Sverige har vattenkraften betytt mycket för utvecklingen. I många länder är det kol som haft störst betydelse. Men framför allt är det oljan som gjort det moderna samhället möjligt. I vissa länder utgör oljan motorn för hela samhället. Beroendet av olja för bland annat privatbilism är omfattade. Det tydligaste exemplet är USA, ett land som till stor del är uppbyggt kring bi
lism. USA förbrukar en fjärdedel av världens dagliga oljeproduktion. Av cirka 520 miljoner bilar i världen körs 200 miljoner i USA. Men USA förfogar inom sina egna landgränser endast över tre procent av jordens olja. Därför är landets import omfattande.
På 1970talet importerade amerikanerna en tredjedel av den olja man förbrukade. Idag importeras två tredjedelar. Även om kongressen beslutar att öppna oljefälten i Alaska för exploatering, bedöms importbehovet om tjugo år vara ännu större.
Kina som idag, utöver sina befintliga kolkraftverk, börjar med ett ”tomt bord” har en möjlighet att planera sitt samhälle och från grunden bygga upp en infrastruktur som är mer energi effektiv än vad länderna i västvärlden har kunnat göra. Kina satsar idag på ett batteri av åtgärder för att hålla nere energianvändningen med bland annat ransonerad luftkonditionering, hybridbilar, se sid 72, och effektiva transportsystem. Landet planerar också ett stort antal nya kärnkraftverk och de satsar tre miljarder dollar på flera anläggningar för att framställa syntetisk olja ur kol.
I USA finns en stark lobby för olja och övriga fossila bränslen. Men det växer också fram en stark opinion som pekar på behov av såväl effektiviseringar som ökad andel förnybara bränslekällor och källor som inte släpper ut koldioxid, som till exempel kärnkraft. De kraftiga oväder som drabbat USA, av vilka orkanen Katrina är den mest beryktade, har satt fart på diskussionen om klimatfrågor och energi användning.
58
59
Framtida lösningar – teknik, visioner och förändringsvilja
Är det små, successiva och outtröttliga steg hos var och en av oss eller nya storskaliga lösningar som kommer att vara avgörande för den framtida utvecklingen?
Kommer framsynta lösningar och överenskommelser i det globala samhället att någorlunda mjukt ta oss in i ett framtida uthålligt (energi)samhälle? Eller kommer energikriser, miljöproblem och konflikter om energiresurserna att förändra vår framtid på ett mindre välordnat sätt?
Tror du att det går att enas om när, hur och med vad man ska ersätta ändliga energikällor med långsiktigt hållbara?
Kapitel tre
Frågor att fundera över:
60
Numera behövs nästan ingen energi för att hålla våra hus varma. Även för att kyla och
ventilera fastigheter behövs minimalt med energi. Våra hushållsapparater har blivit oerhört energieffektiva. Vi transporterar oss från ett ställe till ett annat med endast en bråkdel av den energi vi behövde för 50 år sedan.
Varje gång vi ska ta ställning i energifrågor så har vi bra metoder för att värdera all påverkan som varje enskild lösning kan innebära. Vi kan värdera och sätta ett pris på det mesta så att en livscykelanalys verkligen ger svar på vad som är bäst för oss människa och vår natur. Över hela världen samverkar vi för att minska belastningarna från våra industrier och vår livsstil i övrigt. Trots att detta har inneburit stora förändringar i våra liv, om man blickar ett par generationer tillbaka, så fortsätter ekonomi och marknader att växa och utvecklas.
Aspekter på energi
Scenariot för 50 år framåt i tiden bygger på ett antal faktorer som exempelvis framgångar inom forskning och teknikutveckling, beslut tagna av politiker, företagsledare, organisationer och enskilda individer i såväl vårt land som världen över.
Energifrågor kan belysas ur ett antal perspektiv. Ett perspektiv utgår från produktion av el och värme, där kol, fossilgas, kärn, biobränslen och vattenkraft idag är de dominerande källorna. Vill vi minska riskerna för klimatförändringar måste vi avveckla de nuvarande kol och fossilgaskraftverken. Vad ska vi ersätta dem med? Förslagen är många, men oenigheten är stor.
Ett annat perspektiv på energifrågan är drivmedel. Om oljepriserna fortsätter stiga, och oljetillgången inte kan möta efterfrågan, vad ska vi då ersätta oljan med?
3 År 2050 – ett scenarioOj vad vi har blivit effektiva! I Sverige använder vi inte längre några fossila bränslen för att värma hus och lokaler, för att hålla industrin igång eller för att transportera människor och produkter. Men vad använder vi då? Jo, en mångfald av olika små och stora system för energiförsörjning har växt fram. Vi använder den mest lämpade tekniken och den bäst lämpade energikällan i alla sammanhang och i alla avseenden.
Om vi tittar i backspegeln kan vi se hur vi lämnade olja som främsta energikälla för att driva landets värmeanläggningar. Oljekriser och politiska beslut har bidragit till förändringar. Till att börja med ersattes oljan av många olika energikällor. Successivt har biobränslen kommit att bli den dominerande energikällan för fjärrvärmen. Att det skulle bli så kunde vi inte ana för 30 år sedan. Om vi nu tittar framåt vet vi att olja måste ersättas som främsta energikälla för drivmedel. Flera olika alternativ för framdrivning av fordon är under utveckling. Vissa växer sig snabbt starka, andra som först verkade ha god potential, försvinner från marknaden. Vi kan gissa och ana vad framtiden kommer att erbjuda men vi vet inte med säkerhet idag.
Ett ytterligare perspektiv handlar om hur vi ska förhålla oss till individens åsikter och önskemål om bekvämlighet kontra samhällets bästa. Det är en generell fråga, oavsett om det gäller olika personers förkärlek till eller motstånd mot sådant som kärnkraft, flygtrafik, vatten, vindkraftverk, koldioxidutsläpp eller klimatdiskussioner. Det är också en fråga om demokrati, utveckling för hela jordens folk och rätten till naturresurser på lika villkor över hela planeten.
Tekniksprång
Många hoppas på ett tekniksprång, det vill säga att någon forskargrupp plötsligt ska presentera en ny framgångsrik teknik som löser många av de problem vi har att tackla idag.
ecilia märkte att Patrik trivdes. De hade bjudit in barndomsvännerna Bertil och Jenny från
Ludvika på middag. Patrik berättade om den nya utebelysningen som han köpt. Det var
solcellslampor som laddades under dagen och som lyste upp entrégången till deras hus på kvällen. Han var mäkta stolt. Han förklarade att de numera faktiskt gjorde något åt miljöfrågan.– Men du Patrik, de där lamporna skapar väl inte mer än någon tiondels watt. Borde inte ni tänka i lite större skala?Patriks självsäkra min försvann.– Hur menar du?– Det är väl gasolvärmaren som gör att vi kan sitta ute på verandan trots att det är en kylig kväll, eller hur? Borde du inte fila på en lösning så att vi kan sitta här i solvärme även en kväll som denna?Det blev en lite märklig kväll, för istället för att prata om barn, jobb och resor som de brukar göra när de ses, ägnades större delen av kvällen åt att prata om energi och miljöproblem. Men så sägs det ju också att klimatförändringarna är det som oroar oss svenskar mest inför framtiden. Det är bara så svårt att ta på problemet... Ingen var i alla fall beredd att offra den gemensamma charterresan till Teneriffa för att få ett bättre miljösamvete, så den resan fortsätter de att se fram emot.
År 2050 – ett scenario
C
?
61
Flera intressanta lösningar är under uppsegling – men historiskt sett sker inte tekniksprången så ofta som man gärna tenderar att tro. Men det pågår intensiv forskning, inte bara för att hitta nya energikällor, utan också för effektivare energianvändning. Det sannolikt mest effektiva sättet att minska de miljöproblem som uppstår till följd av vår energianvändning är att minska resursförbrukningen. Man brukar tala om att den bästa energin är “negawattimmarna” – det vill säga den energi som kan sparas och effektiviseras bort utan att nyttan minskar.
Många tekniska lösningar diskuteras inom energiområdet. Ibland framhålls solceller, ibland bränsleceller som kommande språng. Problemet är att tekniksprången sällan inträffar när vi själva vill eller önskar.
De senaste decennierna har vi haft ett tekniskt genombrott som verkligen påverkat samhällsekonomin: Internet. Men kanske kan man datera det verkliga genombrottet till 1970talet då det plötsligt blev möjligt att framställa en hel dator på ett litet chip, alltså en mikroprocessor. Uppkomsten av mikroprocessorn var i sin tur ett resultat av flera decenniers utveckling.
Vissa teknikhistoriker menar att liknade språng bara kan spåras till 1700talet, då ångmaskinen togs i bruk inom industriproduktionen och under slutet av 1800talet, då el och förbränningsmotorerna fick sina genom brott. Det tog emellertid tid in n an dessa innovationer blev praktiskt användbara. Det behövs tid – ibland
ecilia har just kommit hem från jobbet och hon är märkbart irriterad: – Idag på lunchen kastade jag ur mig
att det skulle vara svårt att leva utan den där golvvärmen som vi lagt in i sovrummet. Lite överdramatiserat jag vet! Så var det nån besserwisser i fikarummet på jobbet som kommenterade att det är rätt många världen över som får leva med trampat jordgolv och som faktiskt helt saknar el. Glädjedödare! – Men mamma, det ligger faktiskt någonting i det. Vår lärare i skolan har precis förklarat för oss att det behövs minst fyra jordklot till för att försörja hela jordens befolkning om alla skulle leva på samma sätt som vi.– Kan hända att det är så, men det hör väl inte direkt till vardagen att jämföra sin elförbrukning med någon som bor i Burundi eller Bangladesh. Men jag trycker ändå att det är irriterande när någon ska påpeka det för mig sådär...– Jo det är klart, men ändå.
C
4 ja ja…
62
ångmaskinen
elektricitet
microchipet
förbränningsmotorn
lång tid – för att utveckla nya system och ny infrastruktur. Samhällsförändringar sker inte över en natt.
Ett besläktat uttryck till tekniksprång är ”leapfrogging”. Med det avses ibland ett ekologiskt utvecklingssprång som ett utvecklingsland kan göra genom att gå direkt på den bästa teknik som finns. Det finns flera goda exempel som visar att uländerna inte måste följa samma utveckling som industriländerna. Ett sådant är att satsa på trådlös telefoni istället för att först bygga upp trådbundna telenät. I Indien finns fler mobiltelefoner än fasta telefoner. Ett land behöver inte ha 1900talets industribas för att bygga upp 2000talets informationsekonomi, nanoutveckling eller energisystem. Istället för att följa de rika ländernas utvecklingskurs kan uländer hoppa bock över till en nyligen utvecklad teknik.
En av de viktigaste systemlösningarna handlar om energieffektivisering, och Sverige har goda möjligheter att bli en exportör av energieffektiva systemlösningar för exempelvis komponenter till bränsleceller, vågkraft, förgasning av biobränsle eller solenergi.
63
64
Svensk energiteknik under framväxt
Det finns många spridda områden som var och ett kan dra sitt strå till stacken för att komma ur beroendet av fossila energikällor. I Sverige pågår framgångsrik forskning kring vindkraft, exempelvis när det gäller så kallade vertikalaxlade vindkraftverk samt utveckling av lättare och billigare vindkraftsgeneratorer.
Annan forskning handlar om ener
gi ur avfall, där potential finns inom exempelvis förbränning och förgasning samt rötning och biogasproduktion. Syftet är att bättre ta till vara energin i sopor och restprodukter från industrin.
Den nya biologin (kunskapen om celler, gener och proteiner och hur de påverkar förutsättningarna för våra liv) och den nya materialtekniken skapar förutsättningar för starka och lätta kompositer (en sammansättning av flera komponenter med olika egenskaper) och för materialsnåla förpackningar. I och med dessa nya kunskaper och tekniker skapas förutsättningar, som i ett livscykelperspektiv kan minska energibehovet för transporter.
Forskare i Umeå arbetar med att öka mängden tillgänglig biomassa med hjälp av genteknik, för att öka produktiviteten i den svenska skogen liksom för åkermarksgrödor. Prognoser visar på en potential som motsvarar ytterligare 50 TWh i form av växande skog inom 50 år.
Med materialteknik skapas möjligheter för framsteg inom energiområdet. Förbättrade material har bidragit till att höja verkningsgraden i fossil baserade kraftverk väsentligt. Nanoteknik, där man strävar efter att hantera materien på atomär nivå, kan ge helt nya material med nya egenskaper och funktioner och bidra till effektivare energianvändning. Ett exempel på det är artificiell fotosyntes, se sid 103.
Inom kärntekniken bidrar svenska forskare framgångsrikt i utveck
Ett vanligt exempel på leapfrogging är när befolkningen i länder, där telefoner tidigare varit en lyxvara, skaffar sig mobiltelefoner istället för fasta telefoner. De hoppar på så sätt över ett steg i teknikkedjan. Ett exempel är Indien, där större andel har mobila istället för fasta telefoner.
Etanolanvändningen i Brasilien är ett annat exempel på leapfrogging, där utvecklingen tagit en annan väg än den vi vant oss vid. I Brasilien används etanol från sockerrör som drivmedel i mycket större utsträckning än bensin.
Sista exemplet kommer från kinesiska staden Rizhao, också kallad ”Solar City Rizhao”. Enligt uppgift använde 99 procent av hushållen i centrumdistriket, år 2007, solvärme för uppvärmning. Dessutom användes i huvudsak solceller till stadens trafikljus och belysning..
EXEMPEL PÅ LEAPFROGGING
lingen av transmutationstekniken, där målsättningen är att långlivat kärnavfall ska kunna elimineras i framtidens kärnkraftsreaktorer.
IT kommer tveklöst att få stor betydelse för utvecklingen på energiområdet. Möjligheterna till mätning och styrning av energianvändningen – och främst då elanvändningen – skapar förutsättningar för effektivisering inom både bebyggelse och industrisektorn.
Utmaningarna inför framtiden är många. Det hjälper inte bara med ny teknik. Flera av lösningarna finns att hämta i ändrade beteendemönster och attityder. Sådana förändringar kommer oftast ur nya insikter och ökad kunskap. Sverige bidrar, både inom näringslivet och inom forskningen, aktivt till ny teknik och effektiva lösningar.
Ny teknik och lösningar inom bostadssektorn
På många områden är vi redan idag duktiga på att hushålla med energi. Mellan åren 1970 och 1990 ökade inte energianvändningen nämnvärt för bostadssektorn – trots att Sverige under denna period ökat sin befolkning med en halv miljon människor och att det byggts många fler hus som måste värmas. Utmaningen på 1970talet var att man ville minska användningen av olja. Istället för att värma hus med oljepannor började många koppla in sig på fjärrvärmenäten. Där skapas värmen i en stor anläggning och pumpas via nedgrävda rör till hus i närliggande områden. Det blir mer effektivt än om
amiljen Erikssons gamla oljepanna har gjort sitt och vid TV-soffan tar Cecilia
och Patrik upp frågan som de har en tendens att skjuta upp:
– Patrik, vi måste ta tag i det här med bytet av oljepannan nu. Den har gjort sitt. Har du kollat upp det där med bergvärme som alternativ?– Ja, bergvärme borde funka för oss. Det är en rätt stor investering men det känns ändå som en bättre lösning än att bara byta oljepanna.– Den där pelletspannan vi tittade på förut då? Ska vi slopa den lösningen?– Nja, det är ju också ett alternativ. Så kollade jag upp det där med anslutning till fjärrvärmenätet också. Det funkar för dem som bor på Blåbärsvägen och bortåt, men för oss verkar det bli för krångligt. – OK, hur som helst tycker jag att vi satsar på en mer miljöanpassad lösning, nu när vi ändå bestämt oss för att skippa oljan.
F
pelletspanna…
fjärrvärme?
65
66Värmeväxlare
wc kök
Tank för tappvarmvatten
Takfönster för dagsljus och sommarvädring,solfångare för tappvarm-vatten.
Energisparhus
Januari 15°
Januari 15°
Juli
54°
• Värmeåtervinning- återvinner upp till 70% av värmen i utluften i ventilationssystemet med hjälp av värmeväxlare.
• Täta, välisolerade ytterväggar tak och golv.
• ”Intelligenta fönster” med argongas mellan glasen som har goda isolerande egenskaper, själva glasen har egenskapen att släppa in ljus och solvärme men inte ut inomhusvärmen. Mindre fönster mot norr, större mot söder.
• Solfångare i form av vattenslingor på taket som leds in i huset och i sin tur värmer en tank vatten.
• Friskluftintag från norr
tvätt bad
sovrum med extraluftvolym
Större fönster mot söder, solinfall resp. solavskärmning medvetet planerat
Juli
Vindfång
alla hus själva skulle ha egna system för värmeproduktion.
Ett annat exempel på effektiv energianvändning i hus är elvärmepumpar. En elvärmepump, se sid 98, är en anordning som överför värme från en kall till en varm plats. Den kalla platsen blir kallare och den varma platsen varmare. Genom att tillföra elenergi för att driva pumpen får man ut tre till fem gånger så mycket energi i form av värme. En så kallad frånluftsvärmepump är den enklaste och billigaste typen av värmepump. Här har man kommit mycket långt i utvecklingen och idag finns mycket effektiva frånluftspumpar. De utnyttjar den värme som går ut från huset via ventilationen och återför den till husets värmesystem. En bergvärme
Efter beslut i riksdagen faktureras sedan 1 juli år 2009 alla svenska elkunder efter faktiskt förbrukning. Det innebär i praktiken att de svenska elnätbolagen måste ta reda på hur mycket el varje kund förbrukat – exakt och varje månad. En elmätare som mäter och rapportera den exakta förbrukningen av el ska installeras i alla hushåll. När du fått en sådan elmätare blir varje elfaktura exakt på den mängd el du förbrukat under perioden. Det innebär att du slipper preliminära fakturor och årliga slutfakturor. Dessutom får du bättre koll på din elförbrukning – det syns redan på nästa faktura om du sparat eller slösat på elen. !
KÄLLA: Tidningen Arkitekten
67
pump utnyttjar det vatten som finns nere i berggrunden. För att kunna utnyttja bergvärmen måste man borra ett djupt hål ner i marken till ett djup på mellan 100200 meter. Forskning och medveten teknikupphandling har bidragit till att Sverige är ett av de länder som har flest värmepumpar. Idag sparar värmepumpar närmare 14 miljarder kronor för bostäder och andra lokaler.
Idag finns teknik för att bygga mycket energieffektiva hus. Isoleringen kan göras så god att de inte behöver traditionella system för uppvärmning. Istället värms husen upp av överskottsvärme från människor, lampor, elektriska apparater samt från solvärme. Även luften som ventileras bort används för uppvärmning. Husen klarar att hålla mer än 20 grader inomhus, även om det är minusgrader utomhus. Husen har även en värmepatron som kan tillföra värme till luftintaget under extremt kalla dagar. Dessa så kallade passiva hus är väl genomtänkta. Förutom att de har bra isolering i väggar, golv och tak är de placerade med stora fönster mot söder som kan ta emot solvärme och fönstren mot norr är mindre. Det finns också flerfamiljshus som bygger på samma principer som för passivhus.
Det pågår också mycket utveckling inom fjärrvärmeområdet och produktionen av fjärrvärme ökar. Under de närmaste åren räknar man med en ökning motsvarande 20 procent. Idén är att ta till vara resurser som annars går förlorade, till exempel spillvärme från industrier, energi
ur avfall eller grenar och toppar från skogsavverkning. Det finns de som anser att fjärrvärme har ytterligare potential genom den mångsidighet och det systemtänkande som finns i fjärrvärmelösningarna. Idag domineras fjärrvärmeproduktionen av biobränslen och i viss mån spillvärme från industrin. Allt tyder på att den
PASSIVHUSEN I LINDÅS PARK
En relativt stor andel av den svenska energianvändningen går åt till att värma upp bostäder, och det finns politiska mål om att denna användning ska minskas. Samtidigt ökar kraven på komfort, bland annat när det gäller inomhustemperatur. För att den ekvationen ska gå ihop måste energisnåla bostadshus byggas. Passivhus är ett koncept för att minska energianvändningen för uppvärmning med upp till 80 procent. Ett av flera exempel på passivhus är de 20 radhus som färdigställdes år 2001 i området Lindås Park, Göteborg. Resultaten blev lyckat, men i efterhand kan man också konstatera att i byggprocessen prioriterades främst de tekniska lösningarna, medan de boendes åsikter inte användes. Vetskapen om att husen kunde bli för varma sommartid och åsikter om husens styrsystem togs inte till vara. En avhandling från Linköpings universitet om husen i Lindås, visar även på vikten av att det initialt fanns en eldsjäl som kunde förankra energikonceptets idéer hos olika deltagare i byggprocessen: byggherre, byggentreprenör, konsulter och forskare.
...en person förbrukar i genomsnitt 75–100 liter varmvatten per dygn, motsvarande 3–5 kWh per dygn?
...nästan 20 procent av den totala energianvändningen i ett hushåll går åt till att värma vatten till dusch/bad, tvätt, disk med mera?
...ett byte från en mer än tio år gammal kyl eller frys till en ny spar cirka 500 kWh per år?
Visste du att…
!
na produktion kommer att fortsätta dominera. Även användningen av avfallsbränslen och fossilgas förväntas öka, medan kol och oljeanvändningen kommer att minska. Sammantaget innebär det att de totala koldioxidutsläppen från den svenska fjärrvärmen kommer att minska ytterligare.
Ny teknik och nya bränslen inom transportsektorn
På medellång sikt, inom 20 år, ser inte analytiker, experter och företagsledare inom den svenska bilindustrin någon enskild lösning för att hitta vägar ut ur fossilbränsleberoendet. Bedömningen är att energianvändningen inom transportsektorn under denna period kommer att öka med ungefär 10 procent. Detta
eftersom både godstransporter och persontransporter kommer att öka, utan att effektiviseringsåtgärder hinner slå igenom fullt ut.
Men alternativen kommer att vara betydligt fler än idag. ”Alkoholbilar”, hybridbilar, elpluginhybridbilar och rena elbilar kommer att vara i drift i avsevärt större skala. Krav på minskade utsläpp och minskad bränsleförbrukning väntas inledningsvis leda till en övergång till hybridfordon med både förbränningsmotorer och elmotorer. Bränslecelldrivna elbilar kommer att få konkurrens från nya dieselmotorer med hög verkningsgrad och med flexibilitet för olika typer av bränslen. Men på sikt blir kanske elbilen mest effektiv för persontransporter och biobaserad ”diesel” (DME) mest effektiv för tunga fordon, se sid 70.
Det finns många olika lösningar för transportområdets energibehov. Ska vi utveckla nya drivmedel för de fordon vi redan har, ska vi utveckla nya typer av fordon eller ska vi kanske ändra hela transportsystemet och även vårt beteende? Nya satsningar behövs för att starta teknikutvecklingen inom området. Enligt EU bör en femtedel av behovet täckas av alternativa drivmedel inom tjugo år. Som vanligt finns inga enkla svar.
Det är i alla fall många områden som kan energieffektiviseras. För transportsektorn finns minst två aspekter: komponentnivån och systemnivån.
BLI EN ENERGIEFFEKTIV BILÄGARE!
Vägverket tipsar:• Välj bil efter behov. Hur långt kör du och hur ofta? Hur
ofta är ni fem i bilen? Lönar det sig att hyra en större bil de få gånger det finns behov?
• Sätt upp ett mål för hur låg bränslekostnad du vill ha.• Fråga alltid efter bränsledeklarationen. Bilhandlaren är
skyldig att redovisa exakt siffra för varje modellalternativ.• Om du köper bil med dieselmotor – välj med partikelfilter.• Beställ broschyren ”Bilar, bränsleförbrukning och vår
miljö” gratis från Konsumentverket. Det är en årlig sammanställning av bränsleförbrukning, koldioxidutsläpp, fordonsskatt med mera för alla bilar på den svenska marknaden.
68
På komponentnivån handlar det om effektivare drivsystem – allt som tillsammans driver fordonet, det vill säga motorn, kopplingen, drivaxeln, växellådan, batteriet etc. Motorn kan vara en elmotor eller en förbränningsmotor. En elmotor kan drivas av batterier eller en bränslecell. Bränslecellen behöver, liksom förbränningsmotorn, ett drivmedel som finns ombord, som väte. Batterierna behöver laddas med jämna mellanrum. Förutom utvecklingen av hybridbilar och bränslecellsbilar pågår en effektiviseringsprocess.
På systemnivån handlar det om forskning kring köbildning, tomgångskörning, effektiva allmänna kommunikationer men även logistik i transport – både av människor och av gods.
Vägar att vinna
Enligt Vägverket är den viktigaste insats var och en kan göra för att minska bidraget till växthuseffekten att köpa en bränslesnålare bil. Vägtrafiken är en av de största källorna till utsläpp av koldioxid i Sverige och varje minskning av bränsleförbrukningen leder till motsvarande minskning av koldioxidutsläppen. Ska man byta bil bör man alltså fråga efter bränsledeklarationen. Räknar man över bilens hela livslängd kan skillnaden i bränslekostnad mellan två olika bilmodeller motsvara vad det kostar att köpa bilen. Utvecklingen har på senare tid accelererat och idag går det att köpa bilar som drar mindre än en halv liter bensin eller diesel per mil.
tt erbjudande till personalen på Patriks
arbetsplats är värt att överväga och Patrik passar på att ta upp frågan för diskussion
hemma vid middagsbordet:– Det är många på jobbet som funderar på det där miljöbilserbjudandet som företaget har. Vad tycker du Cecilia, ska vi teckna oss för en företagsbil som är etanoldriven? Numera finns det ju några olika modeller att välja mellan.– Klart värt att överväga. Bensinpriset lär ju inte gå ner. Men nu läste jag i tidningen att priset på etanol är i stort sett det samma så det är väl fråga om det blir så värst märkbart i plånboken om vi byter bil. – Vet du om de har E85 på macken nere i korsningen? Om det inte finns en mack nära där som har etanol blir det väl lätt så att man tankar bensin ändå, eller vad tror du?
E
69
E85…?
70
Förutom vikten är det många saker som påverkar bränsleförbrukningen:
• Motoreffekten. När man lägger till extra hästkrafter sjunker ofta verkningsgraden. Motorn blir helt enkelt för kraftfull i förhållande till vad som krävs för normal körning. Samtidigt inbjuder effektstarka motorer till mer aggressiv körning.
• Motortypen. Dieselmotorer har ofta högre verkningsgrad än ben
sinmotorer, vilket gör dem snålare, men utan partikelfilter är de smutsigare.
• Växellådan. En automatlåda är normalt mindre effektiv än en manuell växellåda. Men det finns automatlådor som inte ökar bränsleförbrukningen, till exempel steglösa (CVT).
• Fyrhjulsdrift. Ger högre energiförluster än tvåhjulsdrift och ökar dessutom bilens vikt.
FÖRNYBARA BRÄNSLENEtanolNettotillskottet av växthusgasen koldioxid från bilar och bussar som körs på etanol minskar i bästa fall med 70–80 procent. Etanoldrivna bussar har också låga utsläpp av kväveoxider och partiklar. Den etanol som används till fordonsbränsle i Sverige idag kommer till viss del från en fabrik i Norrköping och är baserad på svenskt vete. Men merparten av etanolen importeras från bland annat Brasilien och är baserad på sockerrör. Den etanol som produceras i Norrköping används också till låginblandning av etanol i bensin i Stockholms och Mälardalsregionen.
MetanolAlkoholerna etanol och metanol har liknande egenskaper som fordonsbränsle. Metanolen kan tillverkas från såväl fossilgas som biomassa. Det sker dock ingen tillverkning i Sverige idag. Metanol kan liksom etanol låginblandas i bensin. Metanolen är intressant,
eftersom den kan fungera i vissa typer av bränsleceller.
Fossilgas och biogasBåda består av metan, men har olika ursprung. Fossilgasen är fossil, vilket betyder att den tillkommit genom årmiljoners processer, medan biogas utvinns från färskt organiskt avfall, till exempel slam från reningsverk. De flesta bilar som körs på metan är bensinbilar försedda med en extra gastank och kan köras på både metan och bensin.Utsläppen av miljöfarliga kolväten från lätta fordon är 90 procent lägre vid metandrift än vid bensindrift. I tunga fordon är även utsläppen av kväveoxider låga. Att köra på fossilgas minskar utsläppen av koldioxid med 15–20 procent jämfört med bensin och vid biogasdrift med närmare 100 procent.
RME, RapsmetylesterRME framställs av rapsolja. Flera dieselfordon av senare årsmodell, både lätta
och tunga, är godkända för RMEdrift. RME är mer trögflytande än dieselolja. Vid temperaturer under minus 15 °C rekommenderas inblandning av dieselolja. Vid RMEdrift är utsläppen av växthusgasen koldioxid ca 70 procent lägre än vid dieseldrift. Utsläppen av partiklar är vanligen något lägre, medan utsläppen av kväveoxider är lika höga eller något högre. En nackdel är rapsodlingens negativa miljöeffekter, en annan att potentialen är blygsam. RME är skattesubventionerat och milkostnaden i nivå med att köra på dieselolja.
DME, dimetyleterEtt gasformigt drivmedel för dieselmotorer med goda utsläppsegenskaper. DME kan framställas ur såväl fossilgas som biomassa och ger upphov till låga utsläpp av hälso och miljöskadliga ämnen. En stor nackdel är att DME kräver ett nytt distributionssystem. DME finns ännu inte på marknaden.
71
På gång i vår omvärld
Biodiesel från talloljaPå fem år har projektet SunPine utvecklat en process för att utvinna biodiesel från massabrukens tallolja. Resultatet är talldiesel som snart kan vara i kommersiellt bruk. I Piteå står snart en färdig fabrik som beräknas producera 100 000 ton rådiesel per år. Första leveransen beräknas ske redan under 2010. Genom att rena talloljan från svavel, ta bort komponenter utan dieselegenskaper och ändra om molekylstrukturer, kan man utvinna biodiesel. För att öka miljönyttan kommer rådieseln att renas ytterligare och ges rätt köldegenskaper. På så sätt kan den blandas med fossil diesel, som då får bättre tändegenskaper. Produktionen beräknas motsvara bränslebehovet av 100 000 dieselfordon som kör i snitt 1 000 mil per år.
Bio-DME som drivmedelI Piteå bygger det svenska bränsleteknikföretaget Chemrec en pilotanläggning för utvinning av BioDME. Till sommaren 2010 beräknas anläggningen vara klar och ska då kunna utvinna 4 ton BioDME per dag. Råvaran till bränslet, förgasad svartlut, hämtas från närliggande massa och pappersbruk. Pilotanläggningen finansieras av EUs sjunde ramprogram och Energimyndigheten. Flera företag har visat intresse för bränslet. Volvo har beslutat att köra 14 lastbilar på det nya bränslet och Preem kommer att tillhandahålla det på bensinstationer.
Biomassa kan användas till mycket. Genom olika omvandlingsprocesser kan biomassans olika beståndsdelar föräd-las till en mängd olika drivmedel. Vissa av dessa används redan kommer-siellt, andra är fortfarande på utvecklingsstadiet.
KÄLLA: CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA
Alternativa transportbränslen från biomassa
Förgasning
Jäsning
Pressning
Rötning
Syntesgas bildas (CO och H2)
av socker
och esterisering
Metan bildas
Cellulosa och lignin
Stärkelse
SockerSockerrör
Olja
Rest�öden
Spannmål, vete, korn, majs mm.
Raps,solrosfrön
från skogsbruk, jordbruk, och övriga samhället. Sågspån, halm, sopor, slam, slakteriavfall, gödsel
Skog, skogsplantage,svartlut
Elektricitet
Vätgas
Fischer-Tropsch Diesel
Metanol
Etanol
Biodiesel (t ex RME)
Biogas
DME (Dimetyleter)
ENERGIBÄRAREOMVANDLINGSPROCESSBIOMASSA
FÖRNYBARA BRÄNSLEN
Satelliter som guidar
Mycket görs också för att planera trafiken bättre. Om ett transportföretag som levererar varor kan planera så att de inte behöver köra i onödan vinner alla på det. Därför har flera transportföretag börjat använda sig av satellitnavigering. Med hjälp av radiosignaler från bilarna till satelliter kan de se exakt var deras bilar befinner sig. Så kan man även samordna hämtning och leverans av varor bättre. Den teknik som kallas Telematics och GPS (Global Positioning System) används inte bara för att samordna leveranser utan även för att hitta bästa och närmaste vägsträcka mellan två platser. Tekniken kan också användas för att undvika proppar i trafiken och kan på så sätt även bidra till att spara både tid och bränsle.
Svenskt ”brännvin” eller sprit från Brasilien?
I Sverige har vi ett överskott av jordbruksmark. En alternativ användning av spannmål, som exempelvis etanolproduktion från vete, har välkomnats
ELBILAR OCH HYBRIDBILAR
ElbilarDagens elfordon är utpräglade tätortsbilar. Räckvidden per laddning är 5–10 mil, beroende på årstid, batteristorlek och körstil. Idag saluförs en handfull modeller på svenska marknaden och ca 600 elbilar rullar i Sverige. Laddning från tomt till fullt batteri tar ca 10 timmar. Vissa modeller kan snabbladdas med särskilt aggregat.I drift är miljöprestandan hos elbilar överlägsen alla andra fordonstyper som serietillverkas idag. Energiåtgång, utsläpp och buller är lägre, även med hänsyn till miljöpåverkan vid elproduktionen. Inköpspriset är i de flesta fall 50 000–100 000 kr högre än motsvarande bensinbil beroende på batteriet. På sikt kommer priset att sjunka kraftigt. Driftskostnaden är ca 1–2 kr per mil.
HybridfordonBilar som har dubbla drivsystem. Dagens serietillverkade hybridbilar har en kombination av bensinmotor och elmotor, vilket ger en mycket bättre räckvidd än för den rena elbilen. Batteriet laddas av bensinmotorn och en elmotor 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. Mest känd är Toyota Prius
LaddhybridfordonBilar som kan gå 6–10 mil på batteri innan en förbränningsmotor tar vid och ger fordonet en förlängd körsträcka. Denna typ av bilar förväntas finnas på marknaden 2011.
På gång i vår omvärld: El på väg
Produktutvecklingen har kommit olika långt i arbetet att hitta alternativen till bensin och diesel. Men det är elpluginhybridtekniken som kan komma att dominera i framtiden.Hybridtekniken kombinerar en vanlig förbränningsmotor med en elmotor. Lägger vi dessutom till ett större batteri blir det möjligt att ”tanka”
bilen på natten via att vanligt eluttag, en uppladdning som räcker för minst 10 mils körning. Behöver man resa längre är det bara att växla över till förbränningsmotorn. Dessutom är elen så effektiv att vi radikalt skulle kunna minska transportsektorns energianvändning. Uppskattningsvis använder Sveri
ges drygt fyra miljoner personbilar årligen cirka 60 TWh energi. Med elpluginhybridtekniken skulle den summan kunna minskas till 20 TWh, med mestadels el. Det här är visserligen en räknemodell, men resultatet är slående – el spar energi.
av företrädare för jordbrukssektorn. I Sverige finns det också från politiskt håll en önskan om att hålla landskapen öppna. En möjlig lösning, som skulle kunna bidra till öppna landskap och ökad sysselsättning i jordbrukssektorn, är odling på jordbruksmark av en lågväxande cellulosarik gröda som kan flisas eller pelleteras för värmeproduktion eller användas som råvara för effektiv drivmedelsproduktion.
Tekniken för att driva fordon med alkoholer som t.ex. etanol är känd
sedan länge. Etanol tillverkad från exempelvis spannmål eller cellulosa är ett förnybart bränsle. Merparten av den 95oktaniga bensin som distribueras i Sverige innehåller sedan år 2001 fem procent etanol.
Antalet fordon som drivs av så kallad E85 har ökat markant. Nettotillskottet av växthusgasen koldioxid från bilar som körs på E85 är cirka 60–80 procent lägre än om bilen körs på bensin. Etanol som går till drivmedel i svenska fordon produceras för närvarande framför allt av två typer av råvaror: svenskt vete och brasilianska sockerrör. Den brasilianska etanolen dominerar såväl den svenska som den globala marknaden. Importerad etanol kan ha andra negativa effekter än lokalt framställt bränsle, med tanke på transporter och miljöbalans. Å andra sidan importeras idag all olja och bensin till fordon.
I Sverige finns idag två fabriker som producerar fordonsetanol. En fabrik i Norrköping producerar årligen ca 50 000 m3 etanol från spannmål och en fabrik i Örnsköldsvik ca 18 000 m3 etanol genom förjäsning av sulfitluten som fås vid pappersmassaframställningen. Det är mer komplicerat att tillverka etanol från exempelvis skogsråvara än från jordbruksprodukter. Sverige ligger dock långt fram och år 2004 invigdes
…via sparsammare körstil, så kalllad Ecodriving, kan man göra stora besparingar. Här kan du se de vanligaste felen en förare gör. Ett ändrat körbeteende i dessa exempel gör att du kan spara upp till 20 procent i bränsleförbrukning.
Förarens vanligaste fel är: • Köra på 1:ans växel för länge. • Köra på 2–3:ans växlar längre än
nödvändigt istället för att växla upp.
• Släppa gasen för sent.• Gasa i onödan. • Köra hela vägen fram till trafikljus
och stanna istället för att rulla lite hela tiden.
• Frikoppla tidigt för att stanna. • Accelerera för långsamt. • Gå ned till 1:ans växel i korsningar. • Inte nyttja motorbroms (nedväx
ling) när man ska bromsa in vid till exempel ett trafikljus.
• Inte utnyttja höga växlar. • Dålig planering av körfältsbyte.!
73
74
en pilotanläggning i Örnsköldsvik i form av en forskningsenhet för etanol från skogsråvara. När och hur en storskalig svensk produktion av etanol kan ta fart är fortfarande osäkert. Det är också osäkert om den kan bli mer lönsam och bättre än importerad etanol.
Bränsleceller
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 användas till att driva bilars elmotorer. Utsläppen från den vätgasdrivna bränslecellsbilen är i princip bara vatten. Men för att göra en helhetsanalys måste man veta hur vätet framställts. En avgörande fråga för hur stora miljövinster som kan uppnås med bränslecellsbilar är alltså vilken energikälla som används för vätgasframställningen. För att få ett brett genombrott måste bränslecellerna bli billigare, de är fortfarande ca tio gånger dyrare än förbränningsmotorer. En annan faktor som bromsar utvecklingen är osäkerheten kring vilka tekniska lösningar och vilka drivmedel som kommer att bli dominerande i framtiden.
Mer och fler transporter
Globaliseringen, med ett ständigt ökande flöde av varor mellan länder gör att transportbehovet hela tiden ökar. Allt fler företag blir inblandade. Ibland kan en varas huvudkompo
nenter tillverkas i en världsdel, för att sedan skeppas iväg och färdigställas med andra komponenter i en helt annan del av världen, för att sedan slutligen fraktas iväg för att säljas i ytterligare en annan världsdel. Varorna flyttas många gånger i form av halvfabrikat innan de färdigställs.
Samtidigt växer storstadsregionerna, både i vårt land och runt om i världen. I storstäderna finns många av de nya jobben. För att ta sig från hemmet till arbetet krävs ofta långa och snabba transporter, eftersom många människor vill bo i småstadsmiljö eller på landet trots att de jobbar i staden.
Ny teknik och nya bränslen inom industrin
Tillväxt leder normalt till ökad energi användning och med den snabba tillväxttakten i flera delar av världen är det ingen tvekan om att energianvändningen kommer att öka framöver. Inom svensk basindustri sker dock en utveckling mot fortsatt koncentration, ökad förädling av produkterna och en långtgående samordning av processerna. Detta medför effektivare energianvändning. Behovet av bränsle bedöms minska, vilket gör att industrins oljeanvändning kommer att fortsätta sjunka, delvis genom en övergång från olja till andra energibärare som el, biobränslen eller olika sorters energigas.
Många företag har minskat sin elförbrukning med 30 procent. Och det bara genom att se över och justera hur energin används för exempelvis ventilation och uppvärmning. Detta gäller
dock inte för processindustrin (pappers och massafabriker, plast och kemiindustri, stålverk, gruvindustri, livsmedels och läkemedelsindustri) där elen är en råvara. Den energi som används går in i processer och produkter. Ju större omsättning industrin har, desto högre blir energiåtgången.
En stor del av tillväxten kommer också att ske i de delar av industrin som inte är energiintensiva, exempelvis inom elektronik, IT, bioteknik och tjänstesektorn. Vi kan förvänta oss att industrin även fortsättningsvis kommer att minska sin energianvändning i relation till varje producerad enhet. Industrins totala energianvändning bedöms alltså inte fortsätta att öka.
Med generellt sett höga energipriser sker en snabbare övergång till förädlade energibärare, det vill säga att andelen el ökar ytterligare. Höga elpriser medför också att hela industrin motiveras att använda bästa tillgängliga teknik. Dessa scenarier innebär också att spillvärmeleveranserna från industrin till exempelvis fjärrvärmesystemen kan öka och att dessa räknas bort från industrins energi användning, då de tillgodogörs i bebyggelsen. För att en kraftig energieffektivisering ska kunna komma till stånd samtidigt som Sveriges ekonomi växer, behöver åtgärderna vara internationellt harmoniserade.
Effektiv energianvändning inom industrin förutspås komma genom aktiva beslut inom företagen samt teknikutveckling för såväl styrning som erfarenhetsåterföring och produktion. Det behövs mycket forskning för att utveckla nya material och
atriks arbetskamrater är kända för att ha
många åsikter och diskussionerna går ofta heta på lunchrasterna. När paret Eriksson sätter sig i
soffan och rundar av dagen får Cecilia ofta ta del av vilka ämnen som har avhandlats:– Vi hade en rätt laddad diskussion på lunchen idag. Vi snackade om det där med elpriser och hur höga elpriser kan få svensk industri att flytta utomlands. – Ja, det har varit mycket skriverier om det där. I Finland har industrin visst krävt att man ska starta upp en helt ny kärnreaktor. Den har faktiskt redan börjat byggas.– Jag gissar av samtalet vi hade idag att många gärna skulle se en sån lösning även i Sverige. När vi kom in på frågan om var ett nytt kärnkraftverk ska ligga blev diskussionen riktigt het.– Kan tänka mig det, det är inte lätta frågor det där med industri och energikällor och kärnkraft blir ju lätt ett laddat ämne, folk har ju så olika åsikter i frågan.
75
P
tekniska lösningar. Tittar vi framåt mot år 2050 så har
industrin sannolikt gått mot ökad förädling och ett ökat inslag av tjänster. I skogsindustrin kan ny processteknik, utnyttjad i till exempel kombinat, ge möjligheter att utnyttja råvarorna bättre och leverera kemikalier, bränslen och el vid sidan om cellulosaprodukter – papper, kompositer, förpackningar med mera. Det innebär att pappers och massafabrikerna i framtiden kan utnyttja ”egentillverkad” energi i allt högre grad och till och med bli leverantörer av el och spillvärme.
Exempel på framtida tekniker för elproduktion
I närtid dominerar de nu kända storskaliga teknikerna men de småskaliga som vind och vågkraft, biogas och solceller bidrar också med en liten del el. Samtliga kan ge värdefulla tillskott men löser inte de stora behoven. Utvecklingen av bioalternativen har en mellanställning beroende på om lämpliga grödor kan odlas på skogs och åkermark eller på mark som inte brukas idag. Till gruppen hör också fossilgas men även metanhydrat och drivmedel som etanol, metanol med flera.
På medellång sikt kan nya kärnkraftstekniker som minskar riskerna och använder bränslet bättre komma att utvecklas. Även solenergi kan utvecklas – i varje fall i soligare områden – både för el och för värme. Grön kolkraft, det vill säga kolbaserade tekniker med koldioxidlagring och kvalificerad reningsteknik kan komma att utvecklas
och då kan man även få drivmedel för transporter från denna källa.
På lång sikt kan artificiell fotosyntes och relaterade tekniker komma att utvecklas. Dessa tekniker ger vätgas och skulle kunna utgöra en bas för ett vätgassamhälle. Men lika väl kan fusionskraft vara ett utvecklingsspår på lång sikt, liksom kärnkraftstekniker med naturligt uran eller torium som bränsle. Vätgas kan också komma att framställas via biotekniska lösningar, till exempel väteproducerande bakterier. En möjlig utveckling mot ett vätgassamhälle utmanas dock hela tiden av elen som en beprövad occh sedan länge utvecklad energibärare. Till exempel bedöms el från solceller ofta som ett mera sannolikt scenario än väteproducerande solceller. Men olika vägar måste prövas och oväntade upptäckter kan förändra de olika scenariernas sannolikhet.
Det finns röster, från bland andra miljöorganisationer som WWF och Naturskyddsföreningen, som påtalar faran med att ”bygga fast sig” i en teknik som blir så långlivad att det inte är ekonomiskt försvarbart att byta ut den. Eftersom de energisystem som byggs idag kommer att leva kvar under lång tid är valen inför framtiden oerhört viktiga. Då vi reparerar eller skapar ny infrastruktur för energiförsörjning, transportsystem och bostäder formas system för många decennier framåt. Val av energikälla, distributionssystem och energiteknik i de anläggningar som byggs idag får i regel långvariga effekter.
På G:Små, små vätefabrikerForskningssatsningar inom bioteknikområdet har hittills huvudsakligen fokuserats på utveckling inom det medicinska området. Nu kan dessa satsningar få spinnoffeffekter på energiområdet. Ett exempel, där det redan pågår såväl internationell som svensk forskning, är att utnyttja bakterier eller andra mikroorganismer som små ”fabriker” för framställning av vätgas. Det finns nämligen mikroorganismer som lämnar från sig små mängder väte som en restprodukt på helt naturlig väg. Med genteknik hoppas man kunna få mikroorganismerna att öka mängden väte och även hitta metoder för att ta detta till vara.
76
Kärnkraft
På kärnkraftsområdet pågår omfattande internationell forskning. Kärnkrafttekniken har utvecklats sedan nuvarande reaktorer konstruerades. Ny så kallad transmutationsteknik kan komma att användas för att minska livslängden hos långlivade radioaktiva ämnen i använt kärnbränsle från dagens reaktorer.
Annan forskning rör nästa generations kärnkraft, den fjärde. Förhoppningarna är att få fram både så kallade högtemperaturreaktorer och bridreaktorer som enligt planerna ska kunna börja byggas om ca 25 år. I de reaktorerna kan avfallet från dagens reaktorer användas som bränsle, vilket gör att hela den komplicerade och dyrbara slutförvaringstekniken kan skippas. Det forskarna hoppas på är att hitta sätt för att utnyttja bränslet effektivare än i dagens lättvattenreaktorer – där mindre än en procent av uranet bidrar till energiproduktionen. Målsättningen är att reaktorsäkerhet, spridningsrisker, miljöbelastning, avfallshantering samt ekonomi förbättras jämfört med dagens situation.
Dessa så kallade snabba reaktorer kan använda allt uran – både det vanligast förekommande (U238) och det som används idag, (U235). De kalllas snabba för att de neutroner som håller i gång klyvningsprocessen är mycket snabbare än de neutroner som driver processen i dagens reaktorer. De kallas också bridreaktorer eftersom de tillverkar (”breeds”) nytt kärnbränsle genom omvandling av
U238 till klyvbart plutonium. Dessa fjärde generationens kärn
reaktorer utvecklas i ett samarbete mellan bland andra USA, Japan samt många länder inom EU. Forskningen syftar bland annat till att bränslet, uran eller torium, utnyttjas betydligt effektivare än i dagens reaktorer. De nya reaktorerna kommer inte att konstrueras bara för att producera el. De ska också kunna användas för att producera värme och vätgas samt avsalta havsvatten i syfte att få fram dricksvatten. Förhoppningarna är att få den nya teknologin kommersiellt tillgänglig till år 2030. En annan fördel är att det under resans gång går att klyva långlivade isotoper i avfallet. Det betyder att man ska kunna förkorta förvaringstiden för det utbrända bränslet med till några hundratals år. De snabba reaktorerna uppskattas dock inte vara klara att användas i praktiken förrän först om några decennier.
Med fortsatt kärnkraft på nuva
Tankeförbudet om kärnkraft syftar på en paragraf i en lag som infördes efter folkomröstningen om kärnkraften i Sverige år 1980. Lagen innebar att det, utöver förbudet att uppföra nya kärnreaktorer, också blev förbjudet att förbereda uppförandet av en kärnreaktor i Sverige. Förbudet har inte inneburit ett stopp av forskning om kärnkraft men det har hela tiden funnits kritik mot denna paragraf för att ändå ha inneburit inskränkningar av den fria forskningen. Efter beslut i riksdagen år 2006 ströks paragrafen ur lagtexten. I februari år 2009 enades dessutom den borgliga alliansregeringen om att upphäva förbudet mot nybyggnad av kärnkraftverk och tillåta att uttjänta verk ersätts.
Visste du att…
!
77
78
rande nivå beräknas bränslet räcka minst 200 år med de brytvärda resurser som kan överblickas idag. Uran kan också komma att utvinnas ur havsvattnet, där mängden uran beräknas vara tre hundra gånger större än brytvärda resurser i jordskorpan. Ännu bedöms det dock inte vara lönsamt att utvinna uran ur havsvatten.
Fusionskraft
Ett annat alternativ för energiproduktion som det finns stora förhoppningar på är fusionskraft. Fusionsforsk arna tror att mot mitten av detta århundrade kommer fusionskraft att kunna vara tillgänglig och bör kunna spela en betydande roll för att ge en
hållbar, säker och trygg lösning på energibehoven i världen. Kritikerna mot fusionskraft framhåller bl.a. att ett förverkligande av fusionskraft under många decennier hela tiden placerats ett halvsekel framåt i tiden. Utvecklingen går alltså långsammare än väntat. Både potentialen och osäkerheten är stora.
Fusionskraft är inspirerad av den process som pågår i solen. Vid den extremt höga temperatur (omkring 15 miljoner grader) och det stora tryck som finns i solens centrum kolliderar vätekärnor och fusionerar (slås ihop till en kärna, och omvandlas till ädelgasen helium). På grund av solens enorma storlek frigörs stora mängder energi och solen förväntas kunna producera energi på detta sätt under ytterligare många miljarder år.
På jorden har forskarna byggt apparater som kan nå temperaturer som är över tio gånger högre än solens. Detta öppnar möjligheter att göra fusionskraft praktiskt användbar som energikälla också på jorden.
Många forskare hävdar att det finns vissa väsentliga fördelar med fusion, när det gäller miljö, drift och säkerhetsfrågor. De grundläggande bränsleresurserna för fusion finns i överflöd och förekommer nästan överallt på jorden. Litium finns i jordskorpan och deuterium finns i havsvatten i outtömlig mängd. Restprodukten från fusionsförbränningen består av helium, som inte är radioaktivt. Genom val av rätt material för själva fusionsanläggningen blir inducerad radioaktivitet från fusionskraften inte något långsiktigt problem. Därtill ger
NYTT FINSKT KÄRNKRAFTVERK
Ute på en ö, Raumo, i sydvästra Finland, 23 mil österut från Söderhamn, pågår just nu bygget av världens största kärnkraftverk. Projektet är kostnadsberäknat till cirka 28 miljarder kronor. Investeringen är den största industriinvesteringen någonsin i Finlands historia.Ända sedan Finlands riksdag år 2002 godkände sin femte reaktor har Finland stått i fokus när det gäller kärnkraftsutbyggnad i världen. De första elleveranserna är beräknade att ske 2012. Totalkostnaden har stigit kraftigt. Inräknat merkostnaden kommer Olkiluoto 3 att kosta uppåt 50 miljarder kronor. Elbranschen räknar med att framtida kärnkraftverk på 1 600–2 000 MW kommer att kosta något motsvarande, det vill säga 40–60 miljarder kronor. Finland har, trots en allmänt positiv opinion kring kärnkraften, en relativt låg andel kärnkraftsenergi i jämförelse med Europamedeltalet: drygt 26 procent av energin kommer från kärnkraft mot i medeltal 35 procent kärnkraftsenergi i Europa. Kraftverket, kallat Olkiluoto 3, klarar på sikt bara den ökande elanvändningen i landet. Därför diskuteras redan om det inte behövs ett sjätte kärnkraftverk.
79
inte fusionskraft upphov till utsläpp av växthusgaser.
Inom fusionsforskningen har man hittills kunnat producera 16 MW fusionskraft under några sekunder. Nästa stora fusionsforskningsreaktor byggs i Cadarache nära Marseille och den beräknas kunna tas i bruk från 2015. Den kallas ITER från la
tinets ”väg”. EU, Japan, USA, Ryssland, Kina och Sydkorea finansierar den jättelika anläggningen. Målet är att nå en effekt på 600 MW som ska kunna bibehållas i 500 sekunder. En fungerande anläggning för energiproduktion kan vara färdig om ungefär 50 år. Parallellt med de tekniska aspekterna på denna forskning har man genomfört omfattande säkerhetsstudier samt sociala och ekonomiska studier för att göra en global granskning av fusionsenergins effek
ter. Detta arbete indikerar att framtida fusionskraftverk är driftsäkra och varken medför några större risker för befolkningen eller någon betydande miljöbelastning på lång sikt. Fusionskraftsystemens externa kostnader är låga och står sig väl i jämförelse med de externa kostnader som förutspås för förnybara energikällor.
Fler alternativ
Sverige ligger inom flera områden i fronten när det gäller utveckling av ny energiteknik. Det pågår intressant forskning kring elenergisystem, bland annat om batterier för fordon. För att bara peka på två områden kan nämnas utvecklingen av kiselkarbid och nya typer av bränsleceller.
Kiselkarbid är ett nyutvecklat konstruktionsmaterial inom halvledarindustrin och kan delvis ersätta dagens kisel. Kiselkarbid är hårt som diamant och har, jämfört med vanligt kisel, mindre strömförluster och klarar mycket höga temperaturer, frekvenser och spänningar. Ett av de första större användningsområdena för kiselkarbiden är inom bilindustrin. Hybridbilar kräver lätta och effektiva konverterare för att styra spänningen i elmotorn – det vill säga egenskaper som kiselkarbiden kan tillföra. En hybridbil med det nya materialet skulle till exempel bli 20–40 procent effektivare. Det är ingen slump att svenska forskarsamhället och företag satsat stora belopp i forskning, utveckling och tillverkning av kiselkarbid i Sverige. 2006 invigdes en kiselkarbidfabrik i Norrköping.
På G:
Svenskt miljöbatteriDen svenska batteriforskaren Christina LampeÖnnerud har lanserat ett ”miljöbatteri” tillsammans med datortillverkaren HP. Det påstås vara det mest energieffektiva datorbatteriet. Samma batteridesign ska nu testas i elbilar. Om fem år hoppas forskaren på att batteriet ska kunna lagra energi från solen och vinden.
IKEA utmanarIkea jobbar på flera fronter för att hitta lösningar som ska bidra till energibesparingar och övergång till förnybara bränslen. Bland annat har företaget startat ett dotterbolag, Ikea Greentech AB, som specialiserar sig på att så småningom sälja solpaneler, vattenrenare och energismarta prylar.
Vattenbaserade batterierProfessorn i nanoteknologi, Maria Strömme, och forskare vid Uppsala universitet har konstruerat ett mycket lätt, billigt och vattenbaserat batteri där elektroderna består av cellulosa från grönalger belagda med ett 50 nm tunt skikt av en ledande polymer. Den unika nanostrukturen hos algcellulosan gör att batteriet kan laddas mycket snabbt. Forskarna förutspår att batteriet kommer att skapa helt nya teknologimöjligheter.
Istället för att klyva tunga atomkärnor (fission) kan energi frigöras genom sammanslagning, så kallad fusion, av lätta atomkärnor. Vid extremt höga temperaturer och högt tryck kolliderar atomkärnor från lätta grundämnen och stora mängder energi frigörs. Detta är den process som sker i solens inre och som man nu försöker återskapa här på jorden.
80
När det gäller bränsleceller kan kostnadseffektiva polymerbränsleceller få stor betydelse för utformningen av framtidens energisystem. Bland annat håller svensk forskning, med en stark tradition inom elektrokemi, på att omsättas i miljöanpassade bränsleceller för fordon (men även bärbara apparater och utrustning för stationär energiproduktion). Med hjälp av nyutvecklade material och materialkombinationer samt livscykelanalyser, demonstreras just nu laboratorieprototyper av bränsleceller med konkurrenskraftiga prestanda. Vätgasen till bränsleceller kan tillverkas från biomassa, sol, vind eller annat förnybart bränsle men även kärnkraftverk planeras för vätgasproduktion.
Via olika EUprojekt har exempelvis vätgasbussar med bränsleceller testats under flera år med gott resultat, bland annat i Stockholms lokaltrafik. Flera av de stora biltillverkarna räknar med att det kommer att finnas kommersiella fordon som drivs med
Visste du att…
!
Solel har blivit allt vanligare under senare år. Länder som har satsat stort är Tyskland, Japan, Spanien och USA. Kina är ett exempel på ett land som vinner marknadsandelar i rasande fart. Solproducerad el används med fördel på ställen som ligger avsides och långt ifrån det vanliga elnätet, men kan också kopplas till detta. På så vis kan
producenten sälja överskottsel till nätet, och köpa vid underskott. En del förespråkar att solkraftsanläggningar ska placeras i Sahara och skickas till till Europa genom kablar som högspänd likström. Andra är skeptiska till att en sådan lösning är tekniskt realistisk och pekar också på sårbarheten med ett sådant system.
På G: I UPPSALA
I mitten av 1990talet bildade forskargrupper vid universiteten i Lund, Uppsala och Stockholm Konsortiet för artificiell fotosyntes. Idén är att utnyttja kunskapen om naturens fotosyntes för att skapa ett nytt energisystem. För att kunna härma delar av fotosyntesen i gröna växter, drivs ett tätt samarbete mellan biokemister, synteskemister och fysikaliska kemister. Sedan mitten av 2000talet finns projektet i huvudsak i Uppsala. Två stora finansiärer av projektet har varit Knut och Alice Wallenbergs stiftelse och Energimyndigheten.
Ett annat forskningsprojekt från Uppsala som nått kommersialisering är företaget Solibros utveckling av tunnfilmssolceller. Solcellerna har utvecklats i Uppsala men efter att ha misslyckats med att hitta investerare till en svensk fabrik bildades ett samriskföretag med tyska QCells i slutet av 2006.
81
bränsleceller inom 10–20 år. Bränslecclltekniken utmanas dock idag av batteriteknik och eldrivna fordon. Bedömningen av bränslecellers konkurrenskraft i relation till batteriteknik för fordon har svängt snabbt till den senares fördel på bara några år. Exemplet illustrerar något som vi troligen får vänja oss vid, att uppfattningen av bäst teknik och bästa lösningar kan variera snabbt.
Kraft från solen
På lång till medellång sikt finns fler alternativ. Tänk om vi till exempel kunde göra samma sak som växterna? Tänk om vi kunde fånga in solens energi och dessutom lagra den? Varje år strålar nämligen enorma mängder solenergi in över jorden. Här i Sverige gör vi av med drygt 400 terawattimmar (TWh) energi varje år. Den solenergi som varje år absorberas i Sverige innehåller 400 000 TWh!
Idag finns många olika lösningar för att tillvarata solens energi. Kiselsolceller är etablerad teknik för att generera solel. Det finns också andra solceller som Grätzelcellen (se faktaruta) som alstrar elenergi, och det finns solfångare som värmer upp vatten. Men i alla dagens system förlorar man mycket energi i omvandlingen från solens strålar till något annat. Därför är det viktigt att hitta ett system som kan både fånga in energin och lagra den utan stora förluster. Genom att omvandla solenergi direkt till vätgas kan man möjligen, men inte säkert, komma runt problemet. Vätgas kan användas som bränsle
och avger endast vatten som restprodukt. Idag är dock solceller för elproduktion mycket effektivare än vätgasproducerande solceller.
Att kunna fånga in och lagra energin utan för stora förluster är speciellt viktigt i områden som Skandinavien, där den mesta solenergin finns tillgänglig under sommarhalvåret.
Växterna kan detta. De bildar ved och annan biomassa under växtsäsongen. Sedan kan veden lagras, flyttas och användas efter behov. Denna livsprocess, fotosyntesen, är unik. Den är faktiskt upphovet till allt liv på jorden. I fotosyntesen fångar växterna först in solenergi som sedan omvandlas till kemisk energi och till sist förädlas till energiprodukter. Växterna utgår från de oändliga, förnybara råvarorna vatten, solenergi och luftens koldioxid. Det sistnämnda är viktigt idag, när klimatfrågorna och växthusgaser, som just koldioxid, står i fokus. Växterna använder koldioxid för sin uppbyggnad av kolhydrater som de omvandlar till stärkelse och cellulosa. Växterna kan på så sätt ta upp den koldioxid som vi släpper ut då vi förbränner olja, kol och fossilgas.
GRÄTZELCELLEN
Ett exempel på framtida solkraftslösningar är den tredje generationens solceller. De ska vara billiga och enkla att masstillverka samt ha en hög verkningsgrad. Ett exempel är Grätzelcellen, efter upphovsmannen Michael Grätzel. Den kallas även för nanostrukturerad solcell. Det speciella med tekniken är att den härmar fotosyntesen i gröna växter. Nanopartiklar av titanoxid (det vita i målarfärg) doppas i ett färgämne som fångar solenergin och omvandlar den till elektricitet.
Läs mer i KVAs skrift ”Om solenergi” på: www.kva.se/sv/Vetenskapisamhallet/Energi/Solenergi/
82
Vågkraft
Ett besläktat energiområde till solkraft är vågkraft. Det kan låta konstigt, eftersom vatten och sol inte verkar höra ihop. Nästan tre fjärdedelar av jordens yta består av hav. Och på den ytan hamnar cirka tre fjärdedelar av den solenergi som faller över jorden. Förutom att värma upp havsytan överförs solstrålning även till vindar, vars rörelseenergi överförs till vattnet när vinden bromsas upp mot havets yta. Det sker genom den friktion som uppstår mellan luft och vatten och genom tryckvariationer i vinden.
Idag är vågkraft en marginell energikälla som är förhållandevis dyr. Ändå är vågenergi mer komprimerad, samlad, än andra förnybara energikällor och ger ofta 15–20 gånger mer tillgänglig energi per kvadratmeter än både vind och sol. Ju större vågor, desto mer energi innehåller de. Varje gång en vågs höjd fördubblas, fyrdubblas dess lokala energiinnehåll.
De senaste tjugo årens forskning inom vågkraft har nästan enbart gällt anläggningarnas mekaniska del. Liten kraft har lagts på att utveckla själva generatorn. Nu pågår istället försök för att omvandla vågkraftens långsamma, pendlande rörelse till den snabba rotation som konventionella generatorer har. Genom att använda bojar som är direktkopplade till en linjär generator, tror svenska forskare att det går att få ut elektricitet till ett konkurrenskraftigt pris.
En serie cylindriska element sammankopplade i rörliga delar böjer sig av vågornas rörelse och får olja att pumpas genom ”böjarna” till hydrauliska generatorer.
Flöteskonstruktioner bygger på att en boj rör sig upp och ner då en våg passerar aggregatet. Denna upp- och nerrörelse driver en generator eller en turbin. De vanligaste �ytanordningarna brukar kallas Archimedes gunga.
Skovelformade hjuls rörelse driver en generator.
Luftkuddar trycks ihop varvid luften passerar en turbin som alstrar ström.
”Ankorna” rör sig både vertikalt och horisontalt genom sin egen axel och genererar ström via turbin.
Vågor höjer vattnet inne i cylindern och får luft att tryckas genom en turbin.
Vattnet svallar över runda mynningar och rinner ner förbi en turbin som ligger ovan vattenytan. Denna variant har bland annat vidareutvecklats i Norge med �era kanter som kan ta emot olika höga vågor.
OWCoscillating water column
Sjöorm–Pelamis
Flytande atoller
Flöte
Wash in
Luftkuddar
Salter’s ducks
83
På G: SJÖSATTA ORMAR
I slutet av 2008 invigdes tre så kallade sjöormar utanför den portugisiska kusten. De har utvecklats av företaget Ocean Power. Anläggningen ger totalt 2,25 MW, vilket motsvarar effekten hos ett större vindkraftverk, och är tillräckligt för 1 500 hushåll. Det finns planer på att bygga ut anläggningen och tiodubbla kapaciteten under kommande år. En annan spännande vågkraftteknik, den så kallade Vågdraken, sjösätts våren 2007 utanför den walesiska kusten. Denna anläggning ska bidra med 7 MW.
Visionen för framtiden är stora parker av vågkraftverk. I visionen finns också tankar om hur dessa vågkraftanläggningar kan bidra till vätgassamhället genom att anläggningarna utvecklas för att omsätta elektriciteten som genereras till väte på plats. Vätet kan sedan hämtas av tankfartyg som för vätgasen vidare till anläggningar och fordon som kan använda vätgasen i bränsleceller.
På G: VÅGKRAFT
Forskare vid Uppsala universitet arbetar med en metod för att utvinna den förnybara energin som finns i vågornas kraft. I ett försök vid Islandsberg utanför Lysekil har man lagt tre generatorer och ett undervattensställverk på 25 meters djup och kopplat till en landstation. Generatorerna är kopplade till bojar på ytan. När dessa guppar upp och ner aktiverar de pistonger med starka magneter i generatorerna.
Forskarna hoppas på att inom en snar framtid vara igång med serieproduktion av generatorer och ställverk och att anläggning år 2010 ska bestå av tio generatorer och ett antal biologiska flytbojar.
Elsamhälle
El är en effektiv och sedan ca hundra år tillbaka beprövad energibärare. Ofta bidrar elen till energieffektiviseringar. Det är svårt att se hur ett modernt samhälle i framtiden skulle kunna fungera utan tillgång till el. En viktig faktor för ytterligare effektivisering och flexibel användning av el är lagringsfrågan. Förbättrad batterikapacitet skulle till exempel kunna revolutionera transportväsendet och skulle också kunna hjälpa till att ”buffra” energi för att möta dygnsvariationerna. En övergång till eldrivna fordon skulle innebära ett tekniksprång i nivå med explosionsmotorns tillkomst. Storstädernas miljöproblem skulle komma att förbättras dramatiskt när utsläppen från förbränningsmotordrivna fordon upphör. Även den totala miljöpåverkan skulle förbättras genom att det är mycket lättare att binda eller eliminera oönskade produkter (kväveoxider, koldioxid, kolväten) från elproduk
84
tion i storskaliga anläggningar jämfört med i enskilda fordon.
El och vätgas har mycket gemensamt, både när det gäller tillverkning och förbrukning. Dessutom kompletterar de varandra; vätgas kan lagra energi och elektricitet kan transportera energi. Man kan också lätt omvandla den ena till den andra energibäraren. Vätgas kan framställas genom elektrolys, och el kan framställas från väte i bränsleceller. Naturligtvis sker alltid förluster i dessa omvandlingsprocesser, så det måste finnas bärande skäl att vilja utföra dem.
Många framhåller fördelarna med att infrastruktur för el redan finns. Ledningar och kablar är på plats och behöver oftast bara underhållas. Som framgick i Kapitel 1 har elektricitet
dessutom en svårslagen kvalitet – när det kommer till vad den kan uträtta. Om vi använder el till det den bäst passar för, exempelvis att uträtta arbete i form av fordonsdrift, belysning eller inom industri, är mycket vunnet.
I framtiden kan vi få se exempel på lokaldistribuerad el där hushållen har egna vindkraftverk, solkraftverk eller andra småskaliga alternativ, där överskott kan säljas och underskott kan köpas från det befintliga elnätet.
Ackumulatorer eller små elverk drivna av sol eller bränslen kan bli viktiga delar i så kallade distribuerade elsystem. Lokala system minskar sårbarheten för yttre störningar och ökar det personliga engagemanget. Den småskalighet som är en förutsättning för detta finns redan idag i viss utsträckning på landsbygden –
HUR LÅNGT KAN MAN KÖRA PÅ EN HEKTAR ÅKERMARK?
Diagrammet visar hur många mil man kan köra en personbil på det drivmedel som kan produceras årligen på en hektar åkermark, för olika slags energigrödor.
KÄLLA: ”Hållbara drivmedel – finns de?” Lunds universitet, 2008
RME-raps
Etanol-vete
Etanol-majs (USA)
Etanol-sockerrör (Brasilien)
Biogas-sockerbetor
Etanol & biogas-vete
Etanol-salix
Metanol-salix
Elhybrid-salix-metanol
Elbil-salix
Bränsle, Råvara Mil/ha0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
Potentiella framtida drivmedelDagens drivmedel
85
men behöver byggas ut. Små lokala nät skulle alltså på sikt kunna kopplas samman till stamnäten, precis som idag skett med Internet.
Världen över satsas det på utveckling av nya och effektiva tekniker för att producera el från förnybara energikällor. På solcellsområdet finns ett antal satsningar på gång. Världsledande på marknaden är Tyskland och Japan, men även svensk teknik visar stora framgångar. Omfattningen är dock fortfarande mycket liten jämfört med den fossila energitillföreln.
Vätgassamhälle
En viktig skillnad mellan väte och el är att el är ett beprövat sätt att bära energi, medan väte är jämförelsevis
oprövat. Båda bärarna har en begränsning när det gäller lagring; el är svår att lagra men vi har batterier som en fungerande lösning för detta liksom vattenmagasin. Med väte är det svårare, men det kan lagras i gasbehållare under högt tryck, som flytande väte eller som en kemisk förening i t.ex. metallhydrider. Trots att vätgasforskningen ännu är i sin linda, finns det många scenarier som pekar mot ett framtida vätgassamhälle och stora forskningsinsatser görs världen över. Även om det är svårt att sia om och när vi kan ha en fungerande småskalig prototyp för väte som energibärare och energilagrare, finns förhoppningar om att lösa huvudproblemen på cirka tio år. Det finns inte så många tydliga exempel på hur en
På G: BRÄNSLECELLSTEKNOLOGI
Antalet bränsleceller i världen växer ständigt. Forskare börjar alltmer förstå hur man får dem att fungera och hur de kan produceras. Det finns i dagsläget tre företag i Sverige som tillverkar bränsleceller och ett tiotal som kan leverera komponenter. I Kanada har det redan startats en branschförening för bränslecellsföretag.I september år 2006 samlades 130 forskare och experter från hela världen på KTH för att redovisa sina rön och utbyta erfarenheter. Speciellt intressant var utvecklingen inom vätgaslagring och försöken att ersätta platina som katalysator – två akilleshälar inom bränslecellsteknologin. Vätgaslagring därför att den nu är för omständlig. Platina för att den är dyr och ingen uthållig resurs. Vid konferensen visades en ny variant för
vätgaslagring; att lagra vätgasen under tryck i små sfärer – stora som pingpongbollar. Olika sätt för att få en platinafri katalysator diskuterades också. De katalysatorer man idag lyckats få fram är ännu inte lika effektiva och hållbara som traditionella, men skillnaden är inte avskräckande stor. En möjlighet att ersätta platina är att använda titandioxid eller andra oxider.Lagring under tryck i gasbehållare eller i metallhydrider, det vill säga kemiska föreningar mellan väte och vissa metaller som magnesium eller olika legeringar, är de kanske vanligaste alternativen för vätelagring. Man forskar kring ytterligare ett alternativ: lagring i metallorganiska föreningar. Dessa kan tillverkas med porer som endast är 10–20 ångström – där vätgasen kan lagras.
86
färdig produkt kan se ut. Ändå kan man spekulera: det kan vara paneler som går att lägga på hustak, precis som man idag kan göra med solceller för lokal elproduktion. Skillnaden skulle vara att det i dessa solvätepaneler sker en fotokemisk process och att dess produkt är vätgas som kan lagras för behov under dygnets solfria timmar.
En framtidsvision är ett uthålligt och helt koldioxidfritt energisystem med el och väte som energibärare. Men det kommer att ta lång tid att nå dit – kanske 50 år – och kräva många tekniska och marknadsmässiga mellansteg.
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.
I ett fullt utvecklat vätgassamhälle har detta, det enklaste av alla grundämnen, ersatt inte bara dagens flytande motorbränslen utan också den fossilgas, olja och kol som vi nu använder för uppvärmning. En del långväga energitransporter kanske sker med hjälp
av pipelines fyllda med vätgas. Vätgasen måste emellertid pro
duceras och frågan är hur detta kan tänkas ske i stor skala, utan att vätgassamhällets renhet går förlorad. Ibland glöms det senare bort i diskussionen om ett vätgassamhälle. Elektrolys av vatten är en möjlighet, men det kräver stora mängder el och den måste också produceras. Kommer denna el från sol eller vattenkraft är hela kedjan ”ren”. Kommer den från fossila bränslen är den inte att betrakta som ren, om inte koldioxiden och andra föroreningar kan bindas.
Vid höga temperaturer, mer än 900 grader, kan vatten spjälkas i väte och syre. Detta, som kallas termisk eller termokemisk sönderdelning av vatten, är en metod som utvecklas i samband med den nya fjärde generationens kärnkraft. Då kommer vätet från kärnkraft som inte bidrar till växthuseffekten. Ett annat möjligt sätt, ännu på grundforskningstadiet, är direkt framställning av vätgas via konstgjord fotosyntes eller genom att modifiera bakterier för produktion av gasen genom så kallad artificiell fotosyntes.
Gemensamt för alla dessa tekni
På G: Vätgassamhället Island
Island har under ett antal år satsat på ett vätgassamhälle. Redan idag är det i stort sett bara transporterna som sker med fossila bränslen då Island får nästan all sin el från vattenkraft och värmebehovet täcks med geotermisk
värme. Islänningarnas vision är väg och sjötransporter baserade på vätgas. Den vätgas som ska användas för transporter ska produceras genom elektrolys av vatten. Vätet ska sedan driva bränsleceller som ska
producera el för till en början eldrivna fordon som bussar, lastbilar och personbilar. Även fiskeflottan ska drivas med vätgas. På längre sikt finns det förhoppningar att isländsk vätgas ska bli en stor exportvara.
87
ker är att de befinner sig på ett tidigt forskningsstadium och att de ännu har mycket låg verkningsgrad. Men det är idag. Om 50 år kan de ha utvecklats till stora energiproducenter.
Då det gäller bränsleceller finns det både tekniska och ekonomiska problem att lösa. De behöver bli billigare, vilket de förmodligen skulle bli vid en bredare användning än dagens. Distribution och lagring av vätgasen kräver också en hel del teknikutveckling.
Livsstil, attityder och inlärda beteenden
Allt fler börjar tala om behovet av att ändra vårt sätt att leva, vår livsstil. Begrepp som hållbar utveckling, hållbar energiproduktion och hållbar tillväxt hörs i alla möjliga sammanhang. Men vad betyder det egentligen?
I praktiken kan en ingrediens till ett hållbart samhälle vara att vi blir medvetna om när vi använder energi vi egentligen inte behöver. I takt med att vår kunskap om samband mellan energi och miljöproblem ökar, ökar också vår medvetenhet om vad vi själva kan och borde göra för att förändra vårt beteende och minska den negativa verkan på miljön som är en följd av vår energianvändning. För vissa kommer ett dåligt samvete som ett brev på posten. Kanske börjar vi fråga oss om vi borde leva annorlunda. Men vem tjänar på ett dåligt samvete?
Frågan vi alla bör ställa oss är: Vem bär ansvaret för att nyttjandet av icke förnybara energikällor reduceras, miljöproblem som uppstår till följd
av vårt sätt att leva minskar och försvinner och att resurserna fördelas rättvist över hela vår planet? Frågorna är inte lätta att besvara. Men tittar vi framåt så kommer vi alla sannolikt att bli mer och mer uppmärksamma på, och därmed också medvetna om, vår egen energianvändning. Det bidrar sannolikt också till ett mer intelligent sätt att använda energin. Det kan gälla allt från att energibesiktiga hus till ny energieffektiv elektronik.
Det finns teknik som enkelt kan uppmärksamma oss på vår förbrukning. Genom att installera en liten mätare som visar exakt hur mycket energi som förbrukas, till exempel när vi tar ett bad eller steker kyckling i ugnen. Då vi får en bild av hur mycket vi förbrukar i olika sammanhang kan detta användas som ett bra verktyg i den vardagliga planeringen för effektiviserad energianvändning,
I framtiden kan vi få se andra lösningar för samhällsplanering, det kan gälla smartare och smidigare kollektivtrafik eller stadsplanering som möjliggör färre resor. Olika former av trängselavgifter utvecklas också i städer världen över. Hur städer är byggda och planerade kommer att spela en stor roll för övergången till fler energisnåla byggnader och ett nytt sätt att tänka kring resor. Många producenter, tillverkare och industrier kommer att se över inte bara energi och miljöfrågorna i sin egen produktion – utan kommer även att tillgodose konsumenternas ökade krav på produkterna.
På G: Vad gör du?
ELAN är ett forskningsprojekt som syftar till att finna förklaringar till samspelet mellan människans beteende och värderingar för effektiv elanvändning. Forskningsprogrammet administreras av Elforsk AB och startades 1998.
88
89
Mer om energikällor, deras kvalitet och användningsområden
Kapitel fyra
90
Ständigt �ödande
Hämtat urnaturen
solcellervattenkraftvågkraftvindkraft
odlingsmarkskogtorvmossarvassar
Hämtat urberggrunden
uranmetallerfossilgaskololja
Mer om energi
Grundenheten för energi är 1 joule, som motsvarar en ganska liten energimängd (en
sockerbit innehåller ca 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.
I energisammanhang måste man skilja mellan begreppen energikällor och energibärare. Olika energislag (fossilenergi, vattenkraft, bioenergi, sol eller vindkraft) kan omvandlas till energibärare som elektricitet eller vätgas. Elektricitet är alltså inte en energikälla. El kan transportera energi som är framställd ur en rad olika källor. Likaså är vätgas en energibärare
som kan bli värdefull i framtida energisystem. Energin i biomassa kan bland annat omvandlas till energibärare som biogas, etanol och metanol.
Vid valet av energikälla måste man också ta hänsyn till valet av energibärare. Precis som det behövs elkablar för att distribuera energi behövs också tankstationer för till exempel bensin, biogas eller etanol. Det är därför man ofta talar om energisystem, som inkluderar energikällornas infrastruktur och transportsätt.
Förnybart eller ej – indelning av energikällor
Man kan dela in energi som förnybar och icke förnybar energi. Den förnybara energin kommer från ständigt flödande källor som sol, vind och vat
4
91
ten eller från biologiska källor som, om de får förutsättningar och tid att tillväxa, ständigt förnyas. De icke förnybara energikällorna har upplagrats under lång tid – tusentals år till hundratals miljoner år av processer i jordskorpan har skapat det vi kallar fossila bränslen. Eller så är det källor som funnits ända sedan jordens tillblivelse i form av grundämnen som uran, torium, litium och tungt väte.
Fossila energikällor
Fossila energikällor består av rester från biologiskt material (växt och djurdelar) som inte förmultnat eftersom de hamnat i en syrefattig miljö som hindrat nedbrytningen. Under hårt tryck och höga temperaturer i jordens inre har de omvandlats till bränslekällor med ett mycket högt och koncentrerat energiinnehåll. Bergformationer och kompakta lerlager har sedan hindrat olja och gas att komma upp till jordytan. Under dessa har det bildats lager av olja och gas i håligheter som blir åtkomliga då man borrar. Dagens användning av dessa källor ligger långt över uppskattningar av nybildningstakten. De fossila bränslena innehåller dessutom många ämnen som är skadliga för miljön, till exempel tungmetaller. Vid förbränning bildas bland annat svaveldioxid och kväveoxider som bidrar till försurning av mark, skogar och sjöar. Som vi tidigare sett i kapitel två, är det även många som oroas över det höga tillskott av koldioxid som tillförs till atmosfären då man förbränner fossila bränslen.
Olja
Oljan som energikälla har varit känd i flera tusen år och använts som bränsle i stor skala sedan 1800talets 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 fossilgas förnybara.
Råolja som utvinns ur de formationer under jorden där de lagrats under årmiljoner behöver bearbetas. Bearbetningen kallas raffinering och sker i ett raffinaderi. I raffinaderier omvandlas oljan till exempelvis gasol, bensin, flygbränsle, diesel och villaolja, tung eldningsolja och asfalt.
När man talar om en viss mängd olja brukar man räkna den i fat. Ett fat är 159 liter. År 2006 användes 84 miljoner fat varje dag. Experter och forskare är oeniga om hur mycket olja som egentligen återstår att utvinna.
Kol
Kol bildas på ett liknande sätt som olja, men genomgår en annan pro
92
cess. Även kol består av fossila växt och djurdelar som utsatts för högt tryck och hög temperatur. Men bildningen av kol tar något kortare tid och kolets sammansättning kan variera. Variationerna beror av vilken typ av växt och djurmaterial som var dess ursprung. Kolbildning börjar som torv som efter tryck och värme ombildas till vad vi brukar kalla brunkol, ett bränsle med ganska lågt värmevärde. Denna typ av kol finner vi numera mest i USA, Kanada, Tyskland och Grekland. När brunkol utsätts för fortsatt tryck och värme i jordens inre omvandlas det till stenkol, som har ett högre energivärde.
I Sverige finns inte speciellt mycket stenkol. Många andra länder däremot, som Storbritannien, Tyskland, Kina och USA, har gott om stenkol.
Kol innehåller flera skadliga ämnen som släpps lös när det eldas. Till exempel omvandlas svavlet i kolet till svaveldioxid som är skadligt och kommer ut med rökgaserna tillsammans med kväveoxider och andra skadliga ämnen som bildas vid förbränningen. En del ämnen i kolet kommer ut oförändrade med rökgaserna, exempelvis kvicksilver, kadmium och radioaktiva ämnen. Kolförbränning avger dessutom stora mängder koldioxid. Med modern teknik kan dock många av de skadliga ämnena tas om hand.
Kol är världens största i naturen lagrade fossila resurs. Därför pågår mycket forskning om hur man ska använda det på bästa sätt. Många tror att stenkol kommer att användas mer när oljan börjar sina. Till exempel försöker forskare i både Kina och USA att
tillverka bilbränsle, koldiesel, av kol. Kolbrytning har länge varit och är fortfarande förknippat med stora olycksrisker och tusentals dödsfall varje år som följd. Exempelvis dödades totalt 4 746 kinesiska kolgruvearbetare i explosioner, översvämningar och andra olyckor bara under 2006.
Kolet kommer, precis som olja och fossilgas, med tiden att sina då förbrukningstakten är avsevärt snabbare än de årmiljoner det tar för att nytt kol ska bildas. Ändå tror många att med dagens kolförbrukningstakt skulle de kända fyndigheterna räcka i flera hundra år. Kol kan alltså bli billigare att använda än olja. En övergång till kol från olja skulle dock medföra en försämring, eftersom kol avger en fjärdedel mer koldioxid jämfört med olja vid förbränning.
Tekniskt är det möjligt att fånga in den koldioxid som skapas vid omvandlingen av kol till flytande form. Med hjälp av ny teknik är det möjligt att avskilja och lagra nästan all koldioxid. (Se kapitel två om lagring av koldioxid). Förfinade metoder att använda kol har lett till myntandet av ett nytt begrepp: ”clean coal”.
Fossilgas
Kallas även naturgas eller i äldre benämning jordgas. Idag är fossilgas världens tredje mest använda energikälla, efter olja och kol. Fossilgasen utgörs av en blandning av gaser, främst kolväten i form av metan, som precis på samma sätt som olja och kol (se ovan) har tillkommit under högt tryck och hög temperatur. Fos
93
silgas finns och utvinns i anslutning till oljefyndigheter eller i separata fyndigheter i jordskorpan. Fossilgas släpper ut ungefär hälften så mycket växthusgas som olja för samma energiprestation.
När fossilgasen har utvunnits ur jordskorpan transporteras den genom så kallade pipelines eller i flytande form i speciella tankfartyg eller lastbilar. För att kondensera gasen till vätskeform krävs stora och avancerade anläggningar. Gasen transporteras hundratals mil i långa rör från utvinningsplatserna till platserna där den används. En 120 mil lång gasledning är under uppbyggnad på Nordsjöns botten mellan gasfältet Ormen Lange utanför Nyhamn via Sleipnerfältet till Easington i England. Sveriges gasstamnät sträcker sig endast ifrån västra Skåne upp till Göteborg; Stockholm är inte anslutet.
Idag räknar man med att naturgasen ska räcka i 60 år, med nuvarande förbruknings och utvinningstakt. Men det finns också prognoser som sträcker sig ytterligare hundra år framåt, eftersom man räknar med att hitta nya fyndigheter.
I Sverige är fossilgasen ung som energikälla. Södra och västra Sverige har haft tillgång till gas sedan 1985. Den fossilgas som används i Sverige kommer från gasfältet Tyra i den danska delen av Nordsjön. I Europa är fossilgas en sedan länge etablerad energikälla. Större delen av Europa är sammanlänkat i ett gasnät som försörjs av gaskällor från Nordsjön i väster till Uralbergen i öster och från ryska ishavskusten i norr till Algeriet
i söder. Jämfört med övriga europeiska länder så kommer en relativt liten andel av vår energiförsörjning från fossilgas.
Fossilgas används framför allt i kraftverk och värmeverk och som råvara till plast. I städerna används också mycket fossilgas till bussar. Två tredjedelar av världens fossilgastillgångar finns i USA och Ryssland. Europa, som är en storförbrukare, har bara några få procent av fossilgastillgångarna.
Kärnkraft
Ett kärnkraftverk är en typ av värmekraftverk, där vatten värms upp till ånga som strömmar genom en ångturbin. Ångturbinen driver sedan den generator som producerar el. Det bränsle som används är grundämnet uran 235. Bränslet är inkapslat i långa bränslestavar. Atomkärnorna i uran 235 klyvs med hjälp av elementarpartiklar, så kallade neutroner. Neutronerna träffar urankärnorna, som finns i så kallade bränslekutsar inneslutna i bränslestavarna, med hög hastighet, så att nya neutroner frigörs som klyver nya urankärnor i en kedjereaktion. Vid klyvningen uppstår värme som värmer vattnet som ger ånga till turbinerna.
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. Sverige har tolv reaktorer på fyra platser. År 2006 var
94
tio av dessa i drift. I Ringhals finns tre tryckvatten och en kokarreaktor med en sammanlagd effekt på 3,550 MW. I Forsmark finns tre kokarreaktorer på sammanlagt 3,075 MW, och
i Oskarshamn tre kokarreaktorer på tillsammans 2,210 MW. Anläggningarna togs i drift mellan 1972 och 1985. Tidigare drevs ytterligare två reaktorer i Sverige, Barsebäck 1 som ställdes
1 cm
bränsleknippen
tryckkärlsväggav 20 cm stål
värmeisolering ingjuten stålplåt
33 cm betong
0,7 cm stålplåt
77 cm betong
bränslekutszircaloyrör, 3,6 m
reaktortank
haveri�lter
290 cm betong
Urandioxid packas hårt till centimeter-stora kutsar som staplas i bränslerör (3,6 m långa). Bränslerören samlas i bränsleelement i ”knippen” om ca 100 st (antalet varierar) Reaktortanken innehåller 400–700 bränsleelement.
2
3
4
5
1
1) Bränslet i sig, urandioxiden, har en mycket hög smältpunkt ungefär 2 800 ° C. Vidare är den hårt sammanpressad, vilket gör den mycket mekaniskt stabil. Den är också extremt svårlöslig. I naturen har man påträffat naturliga reaktorer, till exempel i Oklo i Centralafrikanska Republiken. Där har det plutonium som bildats inte rört sig mer än ett par meter från härdcentrum under flera miljarder år.2) Bränslerören.3) Reaktortanken, med vägg av stål.4) Reaktorinneslutning i betong och stålplåt.5) Reaktorbyggnaden.Därutöver finns ett haverifilter, som om gastrycket blir för högt i reaktorinneslutningen kan släppa ut gaser och vattenånga. I detta filter tas 99,9% av radioaktiva markbeläggande ämnena bort och kommer inte ut i omgivningen.
Kärnkraftens fem säkerhetsbarriärer
95
av den 30 november 1999 och Barsebäck 2 som stängdes den 31 maj 2005.
I Sverige kompletterar kärnkraft och vattenkraft varandra. Kärnkraften är den egentliga baskraften. Den är, som all värmekraft, mest effektiv när den får gå för fullt. Vattenkraften är mycket lättare att reglera (snabbare och med mindre förluster) när elbehovet ändras. På sommaren då elbehovet är lågt i Sverige ställs kärnkraftverken av i omgångar för översyn, bränslebyten och säkerhetshöjande åtgärder.
År 2004 gav den svenska kärnkraften 75 TWh, vilket är det högsta värdet någonsin. Energitillgängligheten (ett mått på hur stor del av årets tillgängliga tid som kraft produceras) var ca 92 procent år 2004. Det kan jämföras med 75 procent som är ett genomsnittsvärde för världens kärnkraftverk av motsvarande typer.
De 443 kärnreaktorer, som var i användning 2006, stod för ungefär 17 procent av världens elproduktion. Frankrike får nästan 80 procent av sin elektricitet från kärnkraften och slår därmed alla länder utom Litauen med hästlängder 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 nationalstrategisk nödvändighet. På samma sätt är det med andra stora kärnkraftsländer, som Japan. I USA får man miljöstöd för att bygga kärnkraftverk. Anledningen är att de till skillnad från kol och gaskraftverk inte släpper ut koldioxid. Några länder har bestämt sig för att fasa ut kärnkraften.
Tyskland ska avveckla och har lagt ner fler reaktorer än Sverige.
Uran förekommer naturligt i jordskorpan i form av uranmalm som kan brytas i gruvor och dagbrott. Sverige har en uranrik berggrund, och under några år i slutet av 1960talet bröt man svenskt uran. Uppgifter om storleken på världens totala urantillgångar kan variera mellan olika källor. Storleken på vad som anses vara brytvärda tillgångar är beroende av marknadspriset på uran. Det finns företag som är intresserade av att börja bryta svenskt uran igen, men regeringen har hittills inte gett dem tillstånd för detta, delvis beroende på miljöproblem vid själva brytningen. Världens idag ekonomiskt brytvärda reserver av uran uppskattas till 4,5 miljoner ton. Med dagens kärnbränsleförbrukning skulle det räcka i cirka 60 år. Beräkningar visar dock att med höjda uranpriser skulle uranet räcka för minst 200 års användning. I havsvattnet beräknas det dessutom finnas 300 gånger större urantillgångar än på land. Därtill visar vissa undersökningar att det även kan utvinnas stora mängder av ämnet torium, som
Långlivat avfall, måste hållas isolerat minst 100 000 år
Använt kärnbränsleca 20 000 m3
Rivningsavfallca 150 000 m3
Driftavfallca 60 000 m3 Annat långlivat avfall
ca 20 000 m3
Kortlivat avfall, måste hållas isolerat minst 500 år
96
Kärnkraftsindustrins förslag till slutförvaringsmetod (KBS-3 metoden)
Använda bränsleknippen placeras i kapslar av koppar med inre behållare av järn. Kapslarna bäddas in i bentonitlera och därefter plomberas gångarna med betong. Förvaringen ligger 500 m under marken i urberget.
urberg
bentonitlerarunt kapseln
plomberingmedbetong-fyllning
kopparkapsel
järnbehållare
använt kärnbränsle
är ett potentiellt kärnbränsle. Idag importerar Sverige uran från i huvudsak Kanada, Ryssland, Nigeria och Namibia.
Under kärnklyvningen bildas mycket radioaktiva ämnen i kärnbränslet som avger joniserande strålning som är skadlig för människor, djur och miljö. Den joniserande
strålning som frigörs vid de radioaktiva ämnenas sönderfall kan orsaka skador på levande vävnad. Beroende på total dos, exponeringstid och strålningens sammansättning kan den orsaka celldöd, strålsjuka och cancer. Strålningen bryter sönder DNAspiralen främst på grund av att det bildas fria radikaler.
SKB
97
Den ökande efterfrågan på energi och elektricitet gör att många länder har ett stort intresse för kärnkraft, och mycket forskning pågår inom området. Kärnkrafttekniken har exempelvis utvecklats sedan nuvarande reaktorer konstruerades, och de reaktorer som kommer att byggas närmaste decennierna, så kalllade tredje generationens reaktorer, är förbättrade i många avseenden, främst i fråga om säkerhet.
Forskning rörande fjärde generations kärnkraft syftar till att komma till rätta med flera av den nuvarande kärnkraftens nackdelar. Där är visionen att få fram både så kallade högtemperaturreaktorer och bridreaktorer som enligt planerna ska börja byggas om ca 30 år. Det forskarna hoppas på är att hitta metoder för att utnyttja bränslet effektivare än i dagens lättvattenreaktorer, i vilka mindre än en procent av uranet bidrar till energiproduktionen. Målet är också att reaktorsäkerhet, spridningsrisker, miljöbelastning, avfallshantering samt ekonomi ska förbättras jämfört med idag. Av speciellt intresse är att nya kärnkraftstekniker kan arbeta med naturligt uran som bränsle, och då kan kopplingen till vapensektorn brytas. Med de bridreaktorer som studeras behövs ingen anrikning av bränslet, och upparbetning planeras ske i en sluten bränslecykel. Det torde vara avgörande för kärnkraftens roll som en hållbar energikälla att man lyckas med den målsättningen. Ny så kallad transmutationsteknik kan komma att användas för att minska den
nödvändiga lagringstiden av radioaktiva ämnen i använt kärnbränsle.
Tjernobyl och andra incidenter
Trots rigorösa säkerhetsåtgärder har några olyckor inträffat. En sådan inträffade år 1957 i Windscale i Storbritannien, då en reaktor fattade eld och radioaktiva ämnen spreds i omgivningen. År 1979 skedde en olycka vid en tryckvattenreaktor nära Harrisburg i USA. Då smälte en del av kärnbränslet, men de radioaktiva ämnena kunde nästan helt hållas kvar inom reaktorinneslutningen. Men 1986, släpptes stora mängder radioaktiva ämnen ut, då det inträffade en allvarlig reaktorolycka i kärnkraftverket Tjernobyl norr om Kiev i Ukraina (dåvarande Sovjetunionen). Olyckan orsakades dels av att reaktorn hade brister i konstruktionen, bland annat ingen reaktorinneslutning, dels av felbedömningar av reaktorns operatörer. Operatörerna stängde nämligen av flera säkerhetssystem helt i strid med gällande regler.
Radioaktiva ämnen, främst cesium, frigjordes och spreds över stora delar av Europa. Stora områden med jordbruksmark blev oanvändbara inom tre mil från reaktorn. Inom en månad hade minst 30 personer dött av strålskador. Mer är 100 000 personer fick evakueras från omgivningen. Dessa och flera hundra tusen andra personer fick stråldoser långt över det normala. Än idag ser man effekterna, bland annat genom att fler
98
människor än vad som är normalt, speciellt barn, drabbats av sköldkörtelcancer. FNs atomenergiorgan, IAEA, räknar med omkring 4 000 ytterligare dödsfall de närmaste decennierna på grund av Tjernobylolyckan.
Att det skett ett reaktorhaveri i Tjernobyl upptäcktes av omvärlden först dagen efter olyckan, när känslig utrustning i det svenska kärnkraftverket i Forsmark visade radioaktivt utslag på en anställd som kom in till sin arbetsplats på morgonen. Ytterligare mätningar gjordes, och man kunde konstatera att radioaktiviteten inte kom från det svenska kärnkraftverket. Detta gav en första indikation på att något hade hänt i Ukraina, vilket satellitbilder sedan bekräftade.
Geotermisk energi
Geotermisk energi är den värmeenergi som finns i jordens glödande inre och som strömmar upp mot jordytan av egen kraft. Den kan utvinnas genom djupa borrhål för i första hand uppvärmning.
I vulkaniska områden är temperaturen så hög i berggrunden att ångan kan nyttjas till elproduktion. I Sverige är den geotermiska värmen bäst tillgänglig i Skåne, där berggrunden består av porösa bergarter. Temperaturen stiger där med 30 grader per kilometer in mot jordens centrum.
Tillgångarna är stora, men med dagens teknik kan bara en bråkdel utvinnas. Men det är ändå tillräckligt för att ge ett betydande tillskott till den framtida energiförsörjningen.
För bostadsuppvärmning i enskilda
Geotermisk energi kan användas på många olika sätt. Antalet fastigheter med installerad bergvärme ökar stadigt i vårt land. Alla vär-mepumpar drivs av el. Man måste tillföra en liten mängd el för att kunna utvinna värmen.
kondensorförångare
Utvinner värme ur utomhus-luften.
Värmer vatten till vattenele-ment och till tappvarmvatten.Borrhål i berg-grunden,80–200 m djupt, 4° varmt.
Lufvärme-pump
Bergvärme
Sjövärme
MarkvärmeLedningar på en meters djup,risk för försenad vår i marken,viktigt med rätt jordart.
99
hushåll finns olika sätt att utvinna den energi som finns lagrad i marken: ytjordvärme, grundvattenvärme, bergvärme och sjövärme. Vilken av dessa som är den bästa beror på husets energibehov, vilket värmesystem man har idag och naturens förutsättningar runt omkring fastigheten.
Bergvärme
Med en bergvärmepump tar man upp värmen från ett borrat hål. Djupet på hålet beror på hur stor energiförbrukning man har, vanligtvis ca 100–200 meter djupt. Det behövs inte några stora ytor för att borra efter bergvärme, men det är förhållandevis dyrt att borra de djupa hål som krävs. Om man borrar flera hål intill varandra, till exempel om flera fastigheter i ett villaområde installerar bergvärmepumpar, kan den totala effekten minska. Därför är rekommendationen att hålen för bergvärme borras med ett mellanrum om ca 25 meter eller mer.
Ytjordvärme
I markens ytskikt lagras solvärme under sommaren. Denna energi kan utnyttjas i stora hus med relativt hög energiförbrukning. Den mängd energi som kan utvinnas är störst i jord med högvattenhalt. Med ytjordvärmepump hämtas värmen från ytjorden via slangar som är utlagda på ett djup av ca 1 meter. Detta sätt kräver mycket längre slanglängd eftersom värmeupptagningsförmågan är lägre i ytjord jämfört med berghål. Slang
längden brukar vara kring 300–400 meter, vilket kräver stor markyta.
Sjövärme fungerar på samma sätt som ytjordvärme men kollektorslangen läggs istället ut med tyngder på botten av en sjö eller ett vattendrag.
Förnybara källor
Definitionen av vad som är förnybart eller ej är inte alltid given. Generellt kan sägas att de källor som är ständigt flödande och som inte påverkas av att vi använder den energi de på olika sätt genererar är förnybara. Till exempel kommer solen att fortsätta flöda oavsett hur många solpaneler vi sätter upp för att ta till vara energin från solen, och vinden forsätter att blåsa även när det finns vindkraftverk som tar
Andel förnybara energikällor i den totala energianvändningen i Sverige, 2007 (420 TWh)
KÄLLA: ENERGIMYNDIGHETEN BEARBETAT AV HARRY FRANK IVA/KVA
kol 7 %
olja 32 %
kärnkraft 15 %
gas 1 %
bio 25 %
vattenkraft 16 %värmepump 2 %
vindkraft 1 %
torv 1 %
44 %
Andelen förnybara energikällor ökar stadigt i Sverige. Fram-för allt är det biobränslets andel som de senaste åren har ökat kraftigt. Nu görs också många satsningar för att öka vindkraftens andel av den totala energitillförseln.
100
upp den energi som vindarna genererar. Även biobränslen som ved, energiskog, majs och halm klassas som förnybara. För dessa källor gäller att de förnyas så länge det finns förutsättningar för dem att tillväxa. Något som kan påverka förnyelsetakten är om till exempel marken blir så eroderad att skog eller andra energigrödor inte längre kan odlas. Ibland räknas även avfall in som en förnybar energikälla.
Vattenkraft
Merparten av den svenska vattenkraften kommer från vattenkraftverk i Norrland. De ligger på flera ställen i Lule älv, Ume älv, Ångermanälven, Indalsälven, Ljusnan och Dalälven. Kraftverken i Norrland svarar för ca 80 procent av vattenkraftsproduktionen, resten kommer från anläggningar som finns i Svealand och Götaland. Det finns cirka 1 200 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 940 megawatt (940 000 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 svenska vattenkraften är utbyggd så att den under ett år med normal vattentillrinning kan ge ca 65 TWh el. Under torrår (år med lite nederbörd) kan produktionen bli så låg som 50 TWh, medan våtår (år med nederbörd över genomsnittet) kan ge över 75 TWh el.
Sveriges riksdag har beslutat att vattenkraften inte får byggas ut annat än i mycket liten skala. Fyra älvar: Torne älv, Kalix älv, Pite älv och Vindelälven är helt skyddade från utbyggnad. Den totala utbyggnadspotentialen i Sverige är på ca 30 TWh.
Det pågår mycket forskning kring hur vattenkraften kan byggas ut utan att störa miljön. I de framtidsplaner som diskuterats finns idéer om att leda över vatten från de skyddade älvarna (Vindelälven samt Torne, Kalix och Pite älv) till de redan utbyggda älvarna för att kunna få ut större effekt av kraftverket där. Till exempel skulle man kunna leda över vatten via en underjordisk tunnel från Vindelälvens övre del till Skellefteälven.
Det senaste vattenkraftverket av större storlek som byggts i Sverige är Klippen i övre delen av Umeälven, väster om Hemavan. När Klippen invigdes år 1994 syntes bara kontrollrummet. Själva kraftverket är placerat under jord. Istället för att spränga loss berget användes ny borrteknik vid tunnelbygget.
Vindkraft
I framtida vindkraftverk kommer tornhöjden att vara 80–120 meter och rotordiametern 80–90 meter.
101
En sådan kommer – när vindarna är bra – att kunna ge el till ungefär 1 500 hushåll.
Små vindkraftverk, med några meters rotordiameter används för batteriladdning för fyrar, fritidshus med mera.
Sedan mitten på 1990talet har man i vindkraftsbyggandet i Europa expanderat med 30 procent årligen. Uppsvinget startade på en låg nivå, men den procentuella ökningen överträffar både ITbranschens och mobiltelefonins tillväxt. Från att ha varit mindre enheter anslutna till distributionsnät kommer vindkraften att byggas i större enheter om tiotal eller hundratal megawatt. Parkerna kommer att anslutas till en allt högre spänning och få en allt större inverkan på den nationella elförsörjningen. Man bör dock ha i minnet att komplementär energi, exempelvis vattenkraft, måste finnas tillgänglig när det inte blåser. Med vattenkraft som reglerande faktor blir det för svensk del svårt att bygga ut vindkraften till mer än 10–15 TWh.
Vindkraften är i mångas ögon fortfarande en marginalföreteelse. Men med en fortsatt årlig utbyggnadstakt på 20–30 procent kommer vindkraftens elproduktion globalt att stiga väsentligt.
År 2006 producerades drygt 120 TWh från vindkraft över hela världen. Det motsvarar den energimängd som vattenkraften i Norge kan producera. Internationella organisationer som EWEA (European Wind Energy Association) räknar med att el från vindkraft ska täcka ca 12 procent (380 TWh) av Europas elbehov.
Detta är sex gånger mer än dagens 60 TWh vindkraftsel.
Det pågår mycket forskning på och utveckling av vindkraft. Till exempel kan problemen med stora förändringar i vindstyrka från tid till annan idag delvis bemästras. Som exempel kan nämnas att forskare lyckats ta fram propellerblad som kan vridas för att passa vinden. Likaså styrs själva rotorn, som propellrarna sitter fast i, i olika vindriktningar beroende på hur det blåser.
Precis som med nästan all ny teknik är vindkraften ifrågasatt. En del anser att vindkraftverken förfular landskapet. De kan också orsaka ett starkt störande ljud. Dessutom kostar det mycket pengar och naturresurser att bygga kraftverken – i relation till den energi som de kan ge.
Vindkraften är dock fortfarande betydligt dyrare än andra tekniker för produktion av el. Vindkraftens andel av elproduktionen är fortfarande liten, men den ökar. År 2005 gav vindkraften ungefär en halv procent av all produktion av el i Sverige, kraftbolagen fortsätter dock kontinuerligt att investera i nya vindkraftparker.
Biobränslen
Biobränslen är ett samlingsnamn för bränslen som har biologiskt ursprung. Skogen och växterna är den förnybara energikälla som hittills lyckats bäst att konkurrera med fossila bränslen. Biobränslen svarar idag för en femtedel av Sveriges energiförsörjning. De vanligaste i Sverige
102
är ved, halm, energiskog och vissa sorter av pellets, som är biobränsle i förädlad form.
Ett sätt att öka tillgången på biomassa är att odla så kallad energiskog. Men det finns även olika sorters energigrödor som odlas på åkermarker. Energiskog består av snabbväxande buskar och träd. Exempel på energigrödor är hampa, rörflen och ärtväxter.
Merparten av de svenska kraftvärmeanläggningarna eldas idag med biobränslen istället för olja. Vi kan använda skogsrester från avverkningar och annat biobränsle som ersättning. Biobränslen används också som drivmedel i bilar och bussar. Det vanligaste flytande biobränslet är etanol.
Alla länder har inte lika mycket skog och mark att odla på. Om bioenergi ska kunna ersätta hela världens användning av olja skulle det krävas bioenergiplantager på en yta som är fem gånger hela Europas jordbruksmark. En så stor odling gör att vi inte längre får plats till att odla mat i tillräcklig omfattning. Även Sverige får problem om biobränsle ska ersätta all olja. Mängden biomassa vi har tillgång till är begränsad. Det finns forskning som visar att det går att öka tillväxten på skogsråvara ytterligare. Men skog kan användas till så mycket mer än som energikälla, så även med en ökad andel skogsråvara kvarstår frågan om vad man ska använda denna till: elproduktion, papper och kartong, bilbränsle eller för uppvärmning av bostäder.
Vid tillverkning av kemisk massa, som används främst för finpapper, blir ca hälften av ingående ved cellulosafibrer. Resten av veden är bland annat lignin tillsammans med kokkemikalierna i den så kallade svartluten, också kallad returlut, som bildas. Svartluten bränns idag i sodapannan för att återvinna kemikalierna och utvinna bioenergin som finns i luten. I ett modernt massabruk producerar man på detta sätt hela sitt behov av el och övrigt energibehov, som bland annat behövs för torkning och uppvärmning i de olika processtegen. Vid produktion av mekanisk massa, som främst används för tidningspapper, går ca 98 procent av veden till tidningspapper. Malningsprocessen kräver mycket el, och det blir ingen större mängd biobränsle över för värmeproduktion. Däremot kan spillvärme från malningen användas i processer och för bostadsuppvärmning. På detta sätt används den el som går åt för malning i flera steg, med minskad kvalitet i varje steg (se mer om detta i avsnittet om exergi i kapitel 1) men med optimalt utnyttjande av energikällan.
Genom en förhållandevis ny teknik, så kallad svartlutsförgasning, kan man få ut en gas (syntesgas) som i sin tur kan användas för att producera metanol, DME eller andra syntetiska fordonsbränslen.
Biopellets
Pellets är ett förädlat biobränsle som tillverkas av trädrester från sågverkens och övriga industrins restprodukter,
103
sågspån, kutterspån, bark eller liknande. I framtiden kan även hyggesrester, pappers och träspill från industrin bli aktuellt att använda för tillverkning av biopellets.
Pellets är ett stavformigt, komprimerat bränslestycke som torkats, malts och komprimerats så att råspånet och barken, helt utan tillsats av bindemedel, förädlats till färdiga biopellets med hög energitäthet. En dryg liter, det vill säga ca 3 kWh räcker för att värma en normalstor villa en timme under vintertid.
En pelletskamin i ett hus med direktverkande elvärme kan minska en stor del av elbehovet, men framförallt kapa effekttoppar när det är som kalllast. Ofta är det dock bättre att använda pellets i stora biovärmeverk för fjärrvärme. Även kraftvärmeverk kan eldas med biopellets. Kraftvärmeverken kan även producera el. Stora anläggningar har i regel också effektiva reningsutrustningar som minskar utsläppen. Ska vi använda riktigt stora mängder pellets måste importen öka avsevärt.
Solkraft
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. Mänskligheten skulle alltså kunna få hela sin energiförsörjning från den solenergi som träffar en bråkdel av jordens yta. Tyvärr finns det ännu varken tekniska eller ekonomiska möjligheter att ta till
vara mer än en mycket liten del av den mängden energi. Men teknik är under utveckling.
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, fossilgas 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.
Teknik som utvecklats för att direkt tillvarata solens energi är solceller, som alstrar elenergi, och solfångare, som värmer upp vatten. Men i alla dagens system förlorar man massor av energi i omvandlingen av solens strålar. Därför är det viktigt att hitta ett system som både kan fånga in energin och omvandla och lagra den utan stora förluster. Det är speciellt viktigt i områden som Skandinavien, där den mesta solenergin finns tillgänglig under sommarhalvåret.
Artificiell fotosyntes – bränsle från sol-energi och vatten
Genom att omvandla solenergi direkt till vätgas kan man komma runt problemet. Vätgas kan användas som bränsle och avger endast vatten som restprodukt vid förbränning. Genom vätgasen går också solenergin att lagra, vilket andra solenergisystem ännu inte klarar. Idag är dock alla dessa processer mycket dyra relativt andra källor, men forskare försöker
104
härma växternas sätt att utvinna solenergi.
Genom den så kallade fotosyntesen gör växterna om solljus till kolhydrater för att växa. Växternas fotosyntes har länge studerats för att förstå hur solenergi kan omvandlas till användbar kemisk energi.
I Sverige finns ett stort forskningsprojekt, Konsortiet för artificiell foto-syntes, som utvecklar metoder för artificiell fotosyntes. De har kommit en bra bit på väg och fått uppmärksamhet från forskare över hela världen. Konsortiet är sammansatt av forskargrupper hemmahörande på Ångströmlaboratoriet vid Uppsala universitet. Energimyndigheten har givit konsortiet i uppdrag att genomföra forskningsprojektet ”Vätgas från solenergi och vatten: Från naturlig till artificiell fotosyntes”. Om de lyckas är det en världssensation. Verksamheten inom konsortiet är inriktad mot att skapa kunskap om, och experimentellt genomföra, artificiella system som kan efterlikna naturens fotosyntetiska processer. Till exempel omvandling av solenergi till vätgas, ett bränsle som kan användas i många tillämpningar som exempelvis fordonsdrift.
Den naturliga fotosyntesen bygger på en ovanligt smart men invecklad kedja av händelser med en mycket avancerad kemi. Klorofyllet i växtens blad fångar in solljuset och omvandlar solenergin till kemisk energi. Den energin blir till slut elektrisk, i form av elektroner, när vattnet i växten spjälkas upp till syrejoner och vätejoner. De energirika elektronerna
används för att tillverka kolhydrater av koldioxid. Genom att spjälka vatten har alltså växterna tillgång till en oändlig energikälla. Men det är inte kolhydrater forskarna vill ha – utan vätgas. Därför designas det konstgjorda systemet lite annorlunda så att solenergin kan omvandlas till vätgas.
Även om ingen direkt vill spekulera i när vi kan ha en fungerande prototyp, nämns ibland förhoppningar om att lösa huvudproblemen på cirka tio år. Inte heller vill så många diskutera hur en färdig produkt kan se ut. De förslag som ändå berörts är paneler som går att lägga på hustak, precis som man försökt göra med solceller.
Solfångare
En av flera former av solenergi som människan lyckats utvinna är att samla solstrålarna, koncentrera dem, för att på så sätt skapa värme. Idag finns stora solkraftverk som utnyttjar solenergi för att generera el med turbindrivna generatorer. För att uppnå så höga temperaturer som möjligt används stora speglar på stativ som följer solen på himlen. Speglarna reflekterar och koncentrerar den direkta solstrålningen till en plats på toppen av ett soltorn. Där upphettas vatten till hög temperatur och bildar ånga. Sådana stora solkraftverk har exempelvis byggts i Kalifornien. I södra Europa görs också försök där vatten uppvärms till flera hundra grader och förvaras i stora tankar. På så sätt kan solenergin magasineras och vattnet kan driva elgeneratorer även när det inte är sol.
105
Arti�ciell fotosyntesFotosyntesen i gröna växter
H 2
H2H 2
H2
Klorofyllet, det gröna färgäm-net i växterna, omvandlar koldioxid och vatten till kolhydrater under solenergins inverkan.
”Supermolekylen” delar upp vattnet i sina beståndsdelar och gör vätgas av väteato-merna. Vatten + solljus = vätgas.
CO2
HH
H+
H+
O
O2
O
vatten solljus
klorofyll
kolhydrat
vätgas
syre
mangan
rutenium
järn
Genom artificiell fotosyntes försöker man skapa ett system där man får bränsle direkt, utan att gå om-vägen via växtens hela livscykel. Istället för kolhydra-ter försöker man skapa vätgas. Man försöker uppfinna en katalysator, en ”supermolekyl” som härmar växter-nas sätt att sönderdela vatten. Hittills har man klarat att sätta igång processen. Men att sedan hålla systemet igång är avsevärt svårare. Vattenspjälkningen, att få vattnet att reagera och leverera elektroner till mangankomplexet, är det svå-raste och helt avgörande steget. Skulle man klara detta, har man hittat ett sätt att utvinna energi ur en outtömlig källa: sol och vatten.
106
Idag har många vanliga villor en solfångare på väggen eller taket. Den förser hemmet med varmvatten för disk och dusch. I solfångaren finns oftast en vatten och glykolblandning som pumpas runt i kopparrör. Någonstans i huset finns en tank där varmvattnet samlas.
I många länder, till exempel runt Medelhavet, har man ända sedan forntiden byggt hus som utnyttjar solvärme för ventilation och för värmeutjämning mellan dag och natt. Dessa hus brukar ibland kallas för passiva hus. (Läs mer om passivhus i kapitel 3.)
Solceller
Det naturvetenskapliga fenomen som omvandlar solljus till elektricitet blev först upptäckt år 1839 av fransmannen Edmund Bequerel. Intresset för solceller som en alternativ energikälla ökade i mitten på 1970talet som en följd av oljekriserna. Sedan början av 1980talet har nya idéer kommit fram i fråga om solcellsmaterial och mycket forskning pågår. Solkraftverk baserade på stora fält av fasta eller rörliga solceller som följer solljuset kan bli verklighet i framtiden. Det finns studier som visar att sådana solkraftverk skulle kunna byggas i ökenområden och skulle då kunna ersätta såväl kärnkraftverk som fossileldade värmekraftverk.
I solceller omvandlas solljuset till el, då elektroner som skapar elektrisk ström frigörs. Det pågår så länge solcellen är belyst men upphör direkt när ljuset försvinner. Solceller avger
så kallad likström som kan användas direkt eller för att ladda batterier. Inkoppling till ett elnät sker med hjälp av en växelriktare, som omvandlar likström till växelström.
Idag gör el från solceller störst nytta i tredje världen och ökenområden. Där kan solel ersätta dieselgeneratorer för att driva vattenpumpar, ge belysning samt kyla åt mat och mediciner. Andra ställen där solceller används är på satelliter, fyrar, radiostationer, trafikljus, på segelbåtar och till vattenpumpar. Det finns även många ”småprojekt”, som till exempel ryggsäckar och kläder med solceller. De används oftast för att ladda batterier till mp3spelare, mobiltelefoner och kameror.
I Norden räcker ungefär ett villatak med solceller för att försörja huset med hushållsel om energin kan lagras. Lagring av stora mängder el i ackumulatorer är dyrt och komplicerat, och det enda praktiska sättet blir då att ansluta sådana solelanläggningar till elnätet och använda andra kraftverk som buffert.
Havskraft
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 sol
107
strålningen även till vindar, vars rörelseenergi överförs till vattnet när vinden bromsas upp mot havets yta. Det sker genom det glidmotstånd som uppstår och genom växlingar i trycket i vinden.
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 det har slutat blåsa.
De anläggningar som byggs idag sätts upp i närheten av platsen där energin behövs. På öar där elförsörjningen sköts av dieseldrivna kraftverk har det exempelvis visat sig lönsamt att använda vågkraft. Det pågår även viss forskning kring mer direkta användningsområden som produktion av färskvatten och vätgas eller för att förbättra vattencirkulationen i fjordar och havsbassänger. I bland annat Indien har man också provat att samordna vågkraftverk i vågbrytare (vallar som stoppar vågor i exempelvis båthamnar). Vågbrytarna byggs för att skydda fiskelägen från vågorna och många vågkraftverk skapar lugnt vatten bakom sig.
Det finns idag mängder av olika konstruktioner och metoder för utvinning av vågenergi, där några har visat sig fungera bättre än andra, men ännu finns ingen optimal lösning. Men nu finns en hoppfull forskningsidé.
De senaste tjugo årens forskning inom vågkraft har nästan enbart gällt anläggningarnas mekaniska del, hur
vattnet ska få saker att röra sig. Idag har dock en forskargrupp i Uppsala intresserat sig för själva generatorn. I stället för att omvandla vågkraftens långsamma, pendlande rörelse till de snabba rörelser som vanliga generatorer kräver har de svenska forskarna gjort tvärtom. De har konstruerat en linjär generator som passar för vågkraften och vågornas långsamma rörelser.
Via en tjock stålvajer är en stor – tre meter bred – boj kopplad till generatorn på havsbotten. Svårigheterna rör inte så mycket själva energiomvandlingen, utan mer hur inkapslingen ska fungera, exempelvis hur man skyddar den mot rost och sjögräs. Forskarna undersöker därför alltifrån vad som händer om en säl lägger sig på bojen till om de kan göra så att krabbor och småfisk vill bo i hål i betongplattan längst ned.
Men det är inte bara vågor som innehåller energi, det gör allt vatten som rör sig. Några kraftverk har byggts för att ta till vara gravitationskraften i vatten, som tidvatten. I bland annat Sverige pågår forskning kring hur man ska kunna ta till vara kraften i undervattensströmmarna. En del försök har redan gjorts. Vissa av dessa kraftverk ser ut som vindkraftverk, fast de står under vattenytan.
108
109
Register
Artificiell fotosyntes, 12, 44, 64, 76, 80, 86, 103fAvfallsförbränning, 22Bensin, 17, 24f, 52, 69ff, 90fBergvärme, 66, 98fBergvärmepump, 98fBiodiesel, 71Bioenergi, 40, 50, 52, 54, 90, 102Biogas, 12, 17, 24f, 55f, 64, 70, 76, 84, 90Biomassa, 9, 13, 45, 52f, 64, 70f, 80f, 90, 102fBiopellets, 102fBioplantage, 54Bridreaktor, 77f, 97fBrunkol, 49, 92Bränslecell, 62f, 68f, 74, 79ff, 83ff Bränslecykel, 97Diesel, 17, 19, 24f, 52, 54, 68ff, 91f, 106f Direkt energi, 19Distributionsförluster, 11, 17DME, dimetyleter, 68, 70f, 102Driftel, 18, 24Drivmedelscertifikat, 25E85, 25, 69Effekt, 7, 17, 49Effektbrist, 13f Effekttopp, 103Ekologiska fotavtryck, 38Elcertifikat, 27f, 51 Elpluginhybridbilar/teknik, 68, 72Elproduktion, 11, 14, 16f, 25, 27ff, 34ff, 48, 51ff, 72, 76, 81, 86, 95, 98, 101fEltillförsel, 14 Elvärmepump, 22, 66f
Energibalans, 13, 17Energibrist, 13Energibärare, 7, 11ff, 17, 55, 57, 71, 74ff, 83ff, 86, 90Energideklaration, 24Energieffektiva hus, 66fEnergiförluster, 70Energiinnehåll, 9, 23, 82, 91Energikvalitet, 10Energikälla, 10f, 14, 16f, 24, 32, 42, 52, 60f, 74, 76ff, 82, 90ff, 95, 97, 100ff, 104, 106 Energiprincipen, 10Energiåtgång, 20, 22, 26, 28, 72, 75Entropiprincipen, 10Etanol, 17, 24f, 27, 52, 54, 56, 64, 69, 70ff, 76, 84, 90, 102 EU:s Grönbok, 24, 50, 56Exergi, 10f, 102Fjärrkyla, 7, 22Fjärrvärme, 7f, 11, 16, 21ff, 25, 29, 61, 65, 67f, 75, 103Fossila energikällor, 25, 34ff, 39f, 44ff, 52, 64, 91Fossilgas, 11ff, 16, 32, 34f, 41f, 44f, 49, 55f, 60, 68, 70, 76, 81, 86, 91ff, 103Fotosyntes, 45f, 81, 104fFrånluftspump, 66Fusionskraft, 76, 78ffFörnybara energikällor, 9, 16, 18, 27, 51, 79, 82, 85, 87, 91, 99ff, 107 Geotermisk energi, 51, 98Grätzelcellen, 81 Hushållsel, 18f, 22f, 106Hybridbil, 40, 57, 68f, 72, 79fIAEA (FN:s Atomenergiorgan), 98
110
Indirekt energi, 19IPCC (FN:s klimatpanel), 46fITER, 79Jordvärme, 9, 99Kemisk energi, 9f, 81, 104Kokarreaktor, 93fKoldioxidlagring, 48f, 76Koldioxidutsläpp, 20, 29, 49, 53, 61, 68f Kolsänka, 45, 54Kondenskraftverk, 17, 23Kraftledning, 11f, 17Kraftnät, 11Kraftvärmeverk, 23, 27, 103 Kvotplikt, 51Kylanläggning, 22Kyotoprotokollet, 38, 45, 47, 50Kärnbränsle, 10, 13, 77f, 95ffKärnfission, 9Kärnfusion, 9, 76, 78fKärnkraft, 11, 13f, 16, 18, 23, 28f, 34ff, 40, 50, 53, 55, 57, 61, 65, 75ff, 80, 86, 93ff, 106Kärnkraftsreaktor, 13, 65Leapfrogging, 63fLivscykelanalys (LCA), 28f, 60, 64, 80 Lägesenergi, 7f, 14Lättvattenreaktor, 77, 97Metanol, 70f, 74, 76, 84, 90, 102”Negawattimmar”, 62Nord Pool, 56Oljekris, 21, 41, 61, 106Oljeproducenter, 43Oljereserver, 44Omvandlingsförluster, 16, 23, 36OPEC, 41, 44Passivhus, 67, 106Peakteori, 42fPellets, 54, 65, 102fPipeline, 86, 93Radioaktiv, 9, 77f, 92, 94ff
Rapsmetylester (RME), 24, 70Råolja, 16, 18, 29, 44, 91Rörelseenergi, 8ff, 82, 107Sjöorm, 82fSolkraft, 11, 40, 56, 80ff, 103f, 106fSpillvärme, 11, 22, 67, 75f, 102Spotmarknad, 56Standbyläge, 22, 24Stenkol, 34, 92Syntetisk olja, 57Tekniksprång, 61ff, 83Termodynamik, 10Tjernobylolyckan, 97fTorium, 9, 76f, 91, 95Tryckvattenreaktor, 93, 97U238, 77f Uppvärmning, 10f, 18ff, 22f, 45, 64, 67, 74f, 86, 98, 102Uran, 9, 11, 14, 23, 76ff, 90f, 93ff Utsläppsrätter, 28, 47, 50Vattenkraft, 10f, 13f, 16, 18, 26, 28, 32, 34, 36, 50f, 55, 57, 60, 86, 90, 95, 99ffVindkraft, 14, 16, 18, 26ff, 40, 49ff, 61, 64, 83f, 90, 99ffVågkraft, 63, 76, 82f, 90, 103, 107Värmeenergi, 7, 9ff, 98Värmepump, 16, 18, 22f, 66f, 98fVärmeverk, 21, 23, 93Vätgas, 7, 12, 71, 74, 76f, 80f, 83ff, 90Växthuseffekt, 29, 44f, 47, 49, 53, 69, 86Växthusgaser, 20, 28, 38ff, 44ff, 54, 70, 73, 79, 81, 93Ytjordvärme, 99
111
112
Hearings
• Hearing om exergi med professor Mats Westermark, KTH och Gunnar Svedberg, vd vid STFIPackforsk (fd rektor för Göteborgs universitet), 20060315.
• Hearing om Extern E med AnnMarie Tillman, proprefekt Energi och miljö, Chalmers tekniska högskola, Måns Nilsson, Stockholm Environment Institute och Lasse Kyläkorpi, miljösamordnare, Vattenfall AB,
20060522
Seminarier
• Dokumentation från ”Slå en bro mellan vision och verklighet i energifrågor”, NOGseminarium, 20060616
• Dokumentation från ”Ett energieffektivare samhälle – så når vi dit!”, Energirådgivarnas kongress, april 2006
• Dokumentation från International Conference on Probabilistic Methods Applied to Power Systems, KTH, 20060611
• Dokumentation från KVAs seminarium Framtidens kärnenergi, 20060405• Dokumentation kring IVAseminarium: ”Elförsörjningen i Ryssland idag
och i framtiden”, 20060321• Elkraftringens seminarium, ”Swedish power technology industry”, 20060512• IVLseminarium, ”Med lösningar för en hållbar framtid”, 20060523• KVAs Energiutskotts seminarium om växthuseffekten, medverkande i pa
nelen: Henning Rodhe, Lennart Bengtsson, Bert Bohlin, Wibjörn Karlén, Henrik Lundstedt och Peter Stilbs, 20060216
• Seminarium om Världsnaturfondens rapport ”Sverige som en globalt hållbar energiaktör”, 20060410
Källförteckning
113
Rapporter, böcker och faktablad
• ”Bränslesnåla bilar”, Vägverket, 20060609• ”ExternE Externalities of Energy Methodology 2005 Update”, European
Commission, 2005• ”LCA in a nutshell” av AnneMarie Tillman, Environmental Systems Analysis
Chalmers, 20060522• ”Life Cycle Assessments” av Lasse Kyläkorpi, Vattenfall Nordic Generation,
2006• ”Biobränsle från skogen, tillgång och efterfrågan”, Skogsindustrierna,
2006• ”Bränsleceller i energisystemet”, Programrådet för stationära bränsleceller,
STEM, 20060131• ”Dagens Energi”, Energimyndigheten, 20060304• ”Energi i medvind, syntesrapport över vindkraftforskningen i Sverige”,
Energimyndigheten• ”Energi i tredje världen”, projektarbete vid KTH, 2003/2004• ”Energi, människa och samhälle”, Svensk Energi, 2005• ”Energimyndigheten efter 2006”, anförande av Thomas Korsfeldt, 20060404• ”Har du stängt av på riktigt?”, Energimyndigheten, 2007• ”Kina är på väg att gå om USA som världens största konsument”, Omvärlds
bilder, Göteborgs universitet, 2006• ”Kina inför framtiden – Några viktiga trender i Mittens Rike”, Totalförsvarets
forskningsinstitut, 2006• ”Om kärnkraft”, Information från KVAs energiutskott, 2006• ”Om oljan”, Information från KVAs energiutskott, 2005• ”Program för Miljöanpassat byggande – nybyggnad”, Stockholms Stad,
2004• ”Stormen Gudrun – Konsekvenser för nätbolag och samhälle”, STEM,
2005• ”Sverige som en globalt hållbar energiaktör”, WWF, Powerswitch, 20060410• 10 råd om Energi, Energirådgivningen• 20 stycken faktablad, Energirådgivningen (25 kommuner i Stockholmsom
rådet i samarbete)• China and India’s Energy Development in Global Perspective, Yo Osumi,
Head Asia Pacific and Latin America Division International Energy Agency, Beijing, March 2006
• Energiläget 2005, Energimyndigheten• Energiläget i siffror 2005, Energimyndigheten• Energin, transporterna och miljön, Volvo Personvagnar, 1996
114
• Externalities of energy, The Swedish biomass cycle, SEI• Faktarapport om energianvändning i industrin, IVA, 20061030• Hälso och miljöeffekter, Analysgruppen Bakgrund, 1998• Hälsorisker vid elproduktion, Analysgruppen Bakgrund, 2001• Industrivision 2020, Energiseminarium 2005, Christer Sjölin• Key world energy statistics, International energy agency• På väg mot ett oljefritt Sverige, Kommissionen mot oljeberoende, juni 2006• Rapporten ”Fossila bränslen utan koldioxid – är det möjligt?”, KVA och
IVA, 2004• Rapportserien ”Energiframsyn Sverige i Europa”, IVA• Stora och små frågor om Energi, Vattenfall, 2006• Text ”Biodrivmedel ur ett globalt och svenskt perspektiv” till Sveriges riks
dagsmän inför seminariet ”Bortom Kyotoprotokollet – vetenskap för långsiktig hantering av klimatfrågan” under Riksdagens Framtidsdagar, mars 2005, Chalmers tekniska högskola
• The global energy problem, av professor Lennart Bengtsson, Energy & environment, 2006
• The Rise of Renewable Energy, av Daniel M. Kammen, professor vid University of California, Berkeley
• Rapporten ”En svensk nollvision för växthusgasutsläpp”. IVAs Vägval energiprojekt, 2009
• ”Hållbara drivmedel – finns de?” Lunds universitet, 2008
Mediabevakning
• Extrema metoder för de sista dropparna, Forskning & Framsteg, nr 2/2006• Vad vi satsar på idag avgör tillgång och pris i framtiden, Naturvetaren, 2006• Sista färden till Primorsk, DN, 20030227• Vätgassamhället, Chalmers magasin, 3/2004• Rusning till pumpen, SP/Provning&Forskning, 2/2006• Energimagasinet, Teknikförlaget, 2/2006• En epok eldad med olja, Forskning & Framsteg, nr 3/2006• Klimataktuellt, Naturvårdsverket, mars 2006• Naturvetaren, nr 3/2006• Elpriset oroar basindustrin, IVAaktuellt, 3/2006• Energikrisen har fått EU att vakna, DN, 20060305• Processindustrin, Rapport, 20060322• Framtidens klimat, Naturvetaren, nr 4/2006• En förvarning av vad som kan komma, DN, 20060404• Växthusgaserna i staden ska vara borta till år 2050, DN, 20060530• Gruvbolag letar uran i Dalsland, AB, 20060503
115
• Väst skriker efter Kaukasus svarta guld, DN, 20060526• Gasen ger Putin makt, Metro, 20060531• Dokumentation från KVAs ”Statements on nuclear energy”, 20060629• Det finns ett liv efter oljan, DN, 20060607• Kyla ersätter slutförvar, IVA, 20060808• Vinden vänder för vindkraften, DN, 20060808• Fjärrvärme kan klara klimatmålet, DN, 20060823• Ny teknik placerar Danmark i topp, IVA, 20060925• Drivmedel för renare framtid, DN, 20061012• Sverige en av världens åtta värsta miljöbovar, Metro, 20061025• Framtidens bilar, SR, Studio Ett, 20070110• Tidningen Energivärlden, nr 0105, 2005, 0105, 2006, Energimyndigheten• Vågkraften får sitt genombrott, Illustrerad Vetenskap, Nr 15/2006• Vågkraften blir kommersiell, Ny Teknik, 20080929
Urval av webbplatser
http://ec.europa.eu/research/leaflets/fusion/page_89_sv.htmlhttp://www.ase.org/http://www.bpalternativenergy.com/liveassets/bp_internet/alternativenergy/index.htmlhttp://www.est.org.ukhttp://www.iea.orghttp://www.worldwatch.orghttp://www.mistra.orghttp://www.rise.org.au/infohttp://www.stem.se/web/otherapp/ekunskap.nsfhttp://www.vattenfall.se/om_vattenfall/energikunskap/mer_om_energi/historia.asp
Urval av personkontakter
Ulf Andreasson, Tillväxtanalys, PekingPål Börjesson, Lunds Tekniska HögskolaRickard Gebart, Luleå tekniska universitet Anders Hagfeldt, Kungliga Tekniska HögskolanAne Håkansson, Uppsala universitetOlle Inganäs, Linköpings universitetMats Leijon, Uppsala universitetAnn Magnuson, Uppsala universitetHarald Skogman, Lunds tekniska högskolaBengt Steen, Chalmers tekniska högskolaMaria Strömme, Uppsala Tekniska HögskolaStenbjörn Styring, Uppsala universitetPeter Tunved, Stockholms universitet
116
Boken du håller i din hand är andra upplagan av boken Energi – möjligheter och dilemman. Första upplagan var resultatet av IVAs och KVAs projekt ”Vetenskap & Vardag – Aspekter på energi”, som pågick 2005–2007. Den stora uppskattningen och efterfrågan har gjort att vi nu ger ut en ny upplaga med uppdaterat och aktuellt innehåll. Målet har varit att ta fram en intresseväckande, faktaförmedlande och problematiserande skrift om energifrågor där vetenskapliga perspektiv möter vardagen. Förhoppningen är att den ska stimulera till en allsidig, saklig och problematiserande dialog och diskussion på olika nivåer i samhället.
Denna andra upplaga av Energi – möjligheter och dilemman utgör första etappen i ett större projekt, som också drivs gemensamt mellan IVA och KVA – där lärare och elever i grundskolan är en särskilt viktig målgrupp. Den ursprungliga målgruppen bestående av riksdagsledamöter, journalister, gymnasieelever och intresserad allmänhet är dock lika aktuell idag. I det fortsatta arbetet ska bland annat en dynamisk webbplats skapas och boken läggs också ut som pdffil. För det skolinriktade arbetet har en arbetsgrupp skapats med kunskap om skolans behov och arbete med energifrågor. Bland annat ingår deltagare från IVAs och KVAs projekt Naturvetenskap och Teknik för Alla (NTA), Universeum och Vetenskapens Hus.
Det ursprungliga projektet finansierades av Marcus och Amalia Wallenbergs forskningsstiftelse, Statens Energimyndighet, Svensk Energi, Svenskt Näringsliv, T & R Söderbergs stiftelse, Vattenfall AB och Vetenskapsrådet.
Till den andra upplagan och för det fortsatta arbetet med grundskolan som målgrupp har projektet fått finansiering av Ljungbergsfonden, Marcus och Amalia Wallenbergs minnesfond, Svensk Energi samt Svenskt Näringsliv. Ytterligare finansiärer kan tillkomma.
Det är många som på olika sätt bidragit till bokens innehåll och utformning. Det ursprungliga manuset kom till i en process där fakta samlades in, diskuterades och bearbetades vid seminarier, hearings och intervjuer. Ett
Om projektet Vetenskap & Vardag – Aspekter på energi
117
antal företag, organisationer och personer bidrog med expertis och fakta till såväl seminarieverksamhet som underlag till boken.
Projektledare, huvudskribent och redaktör för den första upplagan var Eva Stattin. Hennes bearbetning av det material, som samlades in med hjälp av Håkan Borgström, ligger till grund för den andra upplagan. Komplettering och faktagranskning genomfördes med hjälp av projektets styrgrupp och representanter från IVAs Energi & Miljöråd och KVAs Energiutskott. En del av de senare lade ner ett stort och värdefullt arbete, särkilt i slutfasen med boken. Airi Iliste stod för layout och illustrationer, med assistans för layout och produktion av Eva Stattin och Pelle Isaksson.
Denna upplaga har kompletterats och uppdaterats med hjälp av främst professor Harry Frank, direktör Christer Sjölin, professor Bengt Kasemo (ordf.), projektets kommunikatör Henrik Lagerträd och projektledare Elin Vinger. Layoutarbetet till andra upplagan har genomförts av Pelle Isaksson.
Boken riktar sig till alla som behöver samlad och saklig kunskap inom energiområdet, som exempelvis riksdagsledamöter, journalister, gymnasieelever och intresserad allmänhet. Inte minst vill vi vända oss till grundskolan där vi sett ett behov av kunskap inom energiområdet – för såväl lärare som elever.
För bokens andra upplaga och för det fortsatta projektet med skolan som särskild målgrupp, är Elin Vinger projektledare, och styrgruppen består av professor Bengt Kasemo (ordf.), Gerd Bergman, professor Harry Frank, vicerektor Eric Giertz, fil. dr Dick Hedberg, kommunikatör Henrik Lagerträd, och direktör Christer Sjölin.
Styrgruppen vill framföra sitt tack till alla som medverkat och bidragit till denna bok. Ett speciellt tack riktas till: Lennart Billfalk, Hampus Byström, Leo Fidjeland, Bertil Fredholm, Ingmar Grenthe, Kirsti Häcki, Erika Ingvald, Lasse Kyläkorpi, Bo Källstrand, Fredrik Lagergren, Anna Lindquist, Måns Nilsson, Göran A Persson, Birgitta Resvik, Alva Backstöm, Magdalena Streiffert, Gunnar Svedberg, Leif Svensson, Elisabet Söderström, Lars Tegnér, AnnMarie Tillman, Mats Westermark och AnnMarie Wilhelmsen, som alla på olika sätt har bidragit med värdefullt underlag till boken.
Frågor om energi och energiförsörjning, i Sverige och världen över, handlar ofta om ödesfrågor för överskådlig tid. Ökad kunskap, saklig debatt och diskussion kan bidra med mycket inför framtiden. Därför har de båda vetenskapsakademierna IVA och KVA i ett gemensamt projekt tagit fram den-na bok, som ska bidra med fakta. Boken tar också upp ett antal frågeställningar som är väl värda att fundera över. Frågornas svar finner vi i vår gemen-samma framtid – någonstans där vetenskap möter vardag.