Förnybar energi (FE) - Värmland mot Kärnkraft

Värmland mot Kärnkraft
www.varmlandmotkarnkraft.se, www.facebook.com/groups/fkvrkd/
[email protected]
Lokalförening av Folkkampanjen mot kärnkraft/kärnvapen
Förnybar energi (FE)
Kommenterat material från en studiecirkel i studiefrämjandets lokaler i Karlstad, april/maj 2012
Författare och kursledare:
Wolfgang Ranke
[email protected]
En vanlig invändning mot kravet att avveckla kärnkraften är att vi tyvärr behöver den. För Sverige
med sin energikrävande industri finns, tycker många, ingen alternativ, särskilt om man också måste
sluta med användningen av fossila energikällor som förstör klimatet. Däremot påstår föreningen
Värmland mot Kärnkraft att:
Omkring 40% av den svenska elproduktionen kommer från kärnkraft. Men
Kärnkraft är farlig!
Oförutsägbara händelser och slarv kan aldrig uteslutas. Och
Kärnkraft är onödig!
Sverige har utomordentligt goda förutsättningar för att ställa om elproduktionen och hela
energiförsörjningen till förnybara energikällor som
Sol, Vind, Vatten, Biomassa
Frågan är förstås:
Stämmer det?
Frågan är komplex och likaså svaret. Förutsättningarna för en omställning till förnybar energi är olika i olika
delar av världen och denna omställning kommer att ta tid. Omställningen går inte utan ingrepp i naturen och
kommer att ändra våra livsvanor. I Tyskland har man kommit längre både i den politiska och i den praktiska
processen. Där kallar man omställningsprocessen för "Energie-wende". Begreppet "Wende" användes för
omvälvningen som var förknippad med sammanbrottet av östblocket, slutet av kalla kriget och
återföreningen av Tyskland. Att använda samma begrepp i "Energiewende" betyder att man uppfattar det
som en långvarig och djupt ingripande process. Men världen har upplevt många djupt ingripande
förändringar. Så varför inte en "Energiewende" om den är möjlig och framför allt om den är nödvändig?
Materialet som följer användes i en studiecirkel som föreningen Värmland mot Kärnkraft organiserade
under April-Maj 2012. Materialet kommenterades och diskuterades i kursen och var därför inte helt självförklarande. Här har det försetts med korta förklarande texter men har fortfarande kvar karaktären av en
"bildhistoria".
Mycket material och många bilder har tagits från internetencyklopedin wikipedia, mest från den tyska
versionen. Tyska och engelska wikipedia är ganska omfattande. Svenska wikipedia är mycket mindre
eftersom Sverige och det svenska språkområdet är litet. Bilder med källuppgiften "wolran" har författaren
gjort.
Begreppet "förnybar energi" är i fysikalisk mening inkorrekt. Energi kan inte förnyas, bara omvandlas från
en form i en annan. Begreppet härstammar från erfarenheten att naturen förnyar växtligheten som vi
använder, låter vinden blåsa, solen skina och regnet falla i ett för människans tidsmått evigt kretslopp.
Ursprungskällan är mest solstrålningen. I den meningen tycker jag att det är i sin ordning att använda
begreppet.
1
Innehåll
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Problemen
Energi - lite fysik
Egenskaper hos förnybara energikällor
Potential - globalt och i Sverige
Elproduktion och fördelning: en ny struktur behövs
Värdering
Betydelse, framtidsutsikter
En modell för Sverige
Politiska styrmedel
2
3
5
8
15
17
20
22
24
26
1.
Problemen
Varför ska vi egentligen ställa om till förnybar energi?
Fossilbränsle är begränsat och orsakar global uppvärmning. Kärnbränsle är begränsat, användning av
kärnkraften är farlig, avfallsfrågan är olöst och enligt min uppfattning även olösbar.
Frågan är inte om omställningen måste ske men när. Och frågan är om vi klarar att organisera den eller om
den kommer att ske i en kaotisk process.
Sverige använder redan mycket förnybar energi och har jämförelsevis låga CO2 utsläpp per person. Är det
inte då de andras tur att bli så bra som vi innan vi behöver bekymra oss om att ställa om fullständigt till FE?
Det finns etiska skäl, till exempel solidaritet med länder som har det svårare. Dessutom är det viktigt med
förebilder och en totalomställning måste ske i vilket fall. Och att vara tidigt med i en världstrend ger alltid
ekonomiska fördelar.
Vad anses som FE? Hur mycket energi handlar det om? Finns så mycket FE som skulle behövas? Vilka FEkällor finns och vilka finns i Sverige?
Den geografiska fördelningen av solstrålning, vind, geotermi etc. bestämmer vad som är lönsamt att använda
i Sverige. Solen skiner inte alltid, vinden blåser inte alltid. Hur kan man hantera dessa problem?
Är FE bara bra och miljövänlig? Vilka problem finns? Vilka fördelar? Förnybara energikällor är inte
koncentrerade som stora kol- eller kärnkraftverk. Biomassa växer i skogar och på åkrar och måste samlas in,
vindkraft och solstrålning måste samlas in med många decentraliserade anläggningar. Det kräver bla en
anpassning av kraftnätet. Men det kan också vara en fördel. Decentralisering av energiproduktion och lokal
autarki gör energiförsörjningen mindre sårbar, likaså fördelning av ägandet på många småägare istället för få
monopolistiska företag.
Hur är läget? Hur vill vi att det blir?
Grafik. wolran
Första raden visar energitillförseln i Sverige 2010 och dess fördelning bland de olika energislagen.
Andra raden visar hur mycket av det som slutligen användes. Skillnaden är förluster framför allt i form
av spillvärme. Spillvärmen från kärnkraften förs ut i havet. I Sverige används olja nästan bara i
transportsektorn. Spillvärmen från motorerna förs ut i luften. Träd och sopor bränns upp i
värmekraftverk. Spillvärmen används delvis som fjärrvärme, resten förs ut i luften eller i vattendrag.
3
Tredje raden visar hur mycket av den slutliga energianvändningen som hamnar i olika
användningsområden. Sista raden visar hur den slutliga användningen kunde se ut år 2050. Pga
effektivisering och besparingar kan användningen reduceras, andelen förnybar energi kan öka till
nästan 95% och elandelen har ökats och används delvis i elbilar.
10 TWh/år ≈ 1 (fungerande) kärnkraftverksblock eller ca. 13 000 vindkraftverk (typ „Molkom“, 3
MWp). En svensk kärnreaktor producerar i genomsnitt bara ca. 6 TWh/år.
Vad är FE?
De flesta former av FE härrör från solstrålningen, antingen direkt (ljus, värme) eller indirekt (vind,
vattenkraft, vågkraft, biomassa). Energin i tidvattnets rörelse och i havsströmmar kommer från rörelsenergin
av himmelskropparna sol, jord och måne. Värmen i jordens inre som utnyttjas i bergvärme och geotermi är
dels kvar från tiden där planeten jorden formades och dels bildas den från kärnklyvning av uran i jordens
inre. Jordens yttre lager värms också upp av solen.
Urspunglig energikälla
Sol
Måne-sol-jord, kin. energi
Kärnklyvning i jordens inre,
jordens restvärme
använd energi
ljusstrålning
ljus och värme
vind
vatten
vågor
biomassa
detaljer
solel (fotovoltaik)
solvärme, solvärmekraftverk
ved, flis, pellets, biodrivmedel
biogas
tidvatten
havsströmmar
(bergvärme osv.)
geotermi
Energin i fossila energikällor härstammar också från solen. Kol och olja har bildats från växter och djur
under miljontals år. På detta vis blev atmosfärens sammansättning som den är nu med ungefär 20% syre,
lämplig för högre liv. Genom att bränna upp kol och olja håller man på att återställa den urprungliga
sammansättning med mer CO2 och mindre syre. Första effekten på vägen är klimatuppvärmning pga högre
halter av växthusgasen CO2.
Kärnbränslet uran bildades i det inre av stjärnor under universums historia. I stjärnornas historia kommer en
fas där de exploderar som supernovor. Materialet sprids då som damm i rymden och byggs in i nya
himlakroppar som tex. jorden. Elementet uran är ganska finfördelat i jordskorpan, mängden är begränsad.
Annat klyvbart material som tex. plutonium finns inte naturligt men bildas som biprodukt vid uranklyvning i
reaktorer.
Vad är icke FE?
Fossila
Kärnenergi
kol, brunkol, (torv)
olja
naturgas
uran
4
2.
Energi – lite fysik
Vad är energi?
Urspungligen var det människans och djurens kroppsliga arbete som var den enda kraftkällan när något
skulle göras. Eldens värme som behövdes för att kunna överleva i kalla områden och som användes för att
laga mat och så småningom att bränna keramik och att smälta och bearbeta metall uppfattades som något helt
annat. Väderkvarn och vattenhjul var de första maskiner som kunde ersätta kroppsarbete. De hämtade
någonting ur vinden eller från ett uppdämmt vattendrag som man så småningom kallade för energi. Under
17- hundratalet kom man på att även värme kunde användas för att driva en mekanisk maskin, nämligen en
ångmaskin. Värme måste alltså också innehålla eller rentav vara en form av den där mystiska energin.
Under 150 år av vetenskapligt arbete kom man fram till att energi uppträder i olika former (mekanisk,
elektrisk, kemisk, nuklear, potentiell (läges-) energi, värme etc.) och kan omvandlas från en form till en
annan men den kan aldrig försvinna. Lite speciellt är det med värmen. Alla energiformer kan lätt omvandlas
till värme men värme kan aldrig fullständigt omvandlas tillbaka till en annan form. Ännu sämre är det med
värme av omgivningstemperatur. Man kan på inget vis få den att driva en maskin och den är i den meningen
"värdelös" eller oanvändbar. Vi säger att värme av omgivningstemperatur har lägsta kvalitet.
- Energi kan inte förbrukas, bara omvandlas till
andra former.
- Inte alla energiformer är lika värdefulla för oss.
- Energi i form av omgivningstemperatur Tom kan
inte omvandlas i andra former utan tillsats av E.
Ibland används uttrycken
Exergi (användbar energi)
och
Anergi (oanvändbar energi)
Värme är också rörelseenergi. Varför är den inte lika användbar som annan slags rörelseenergi?
När vi släpper en sten i torr sand, ser vi att stenens riktade rörelse först överförs till en oriktad rörelse hos
sandkornen. Efter en kort stund ligger sanden stilla igen. Rörelsen har överförts till atomer och molekyler i
sand och luft. Inom sandkornen är atomerna bundna och kan inte smita. Men de kan vibrera mot varandra.
Denna vibration har nu ökat. Molekylerna i luften kan röra sig. Men efter en kort vägsträcka stöter de på
andra molekyler. På så vis fördelas rörelseenergin snabbt. Stenens ursprungliga rörelse har alltså inte
försvunnit men finfördelats bland en massa atomer och molekyler. Och dessutom är den helt oriktad. Vid
vanlig omgivningstemperatur rör sig luftmolekylerna faktiskt ganska snabbt, omkring 300 m/s. För att kunna
använda denna rörelse i en maskin skulle man behöva likrikta deras rörelse. Men det finns inget medel att
göra detta.
För att kunna leva behöver vår kropp (och själ):
mat
värme
rörelse, transport
lagring
kemisk E
termisk E (T>Tom)
kinetisk E
kemisk E (mat, bränsle)
potentiell E (vattenreservoar)
termisk E (akkumulatortank)
Livsprocesser och tekniska processer är nästan alltid förknippade med energiomvandlingsprocesser. All
energiomvandling är förbunden med förluster. Som förlust anser vi den del av energin som hamnar som
värme i den stora värmereservoar som vi kallar för omgivningen.
5
Exempel:
Vattenkraftverk
Värme(kondens)kraftverk
Laga mat
(wolran)
Energi och effekt - enheter
En liter vatten har en massa på 1 kg. På jordytan trycker den med en kraft på underläget (tex vår hand) som
är 9,81 N (Newton, enhet för kraft), alltså nästan10 N. Faktorn 9,81 heter jordens gravitationskonstant g och
mäts i ganska konstiga enheter: g = 9,81 m/s2. Om vi lyfter upp 1 kg mot kraftens riktning (här alltså uppåt)
så ökar vi dess lägesenergi. Tvärtom får vi den tillbaka i form av rörelseenergi när vi låter massan falla ner.
Vanligtvis överförs den omedelbart i molekylernas rörelse eller värme. Men i ett vattenkraftverk överför man
rörelseenergin till en turbin som driver en generator.
Den mest officiella enheten för energi heter Joule (J) som är lika med en Wattsekund (Ws). En annan är kWh
(kilowattimme), en populär men inte längre officiell enhet är kalori (cal) eller kilokalori (kcal).
Energi
1 J (Joule) = 1 kgm2s-2 energi nödvändig för att lyfta 1 kg ca. 10 cm (oberoende av tid).
1 kWh = 3,6 millioner J (megajoule, MJ). Det motsvarar lyfning av 360 000 l vatten på 1 m. Inte lite eller
hur?
Effekt (energi per tidsenhet)
Effekten är "hastigheten" i energiframställning eller förbrukning eller överföring.
1 W (Watt)
lyft 1 kg ungefär 10 cm inom 1 sekund;
lågenergilampa 10 W: lyft 1 liter vatten (1kg) 1 m per s
Oftast har man att göra med ganska många Watt (eller Joule om det handlar om energi). Prefixet "kilo"
betyder 1000 och avkortas "k". Mega betyder 1 000 000 och avkortas "M" osv.:
1 kW = 1 000 W
1 MW = 1 000 000 W
(kilowatt)
(megawatt)
1 kWh = 3600 Ws = 3600 J
1 kJ
= 1 000 J
(kilojoule)
6
1 GW = 1 000 000 000 W
1 TW = 1 000 000 000 000 W
1 PW = 1 000 000 000 000 000 W
(gigawatt)
(terawatt)
(petawatt)
1 kWh = 3,6 MJ
1 TWh = 3,6 PJ
Exempel (alla räknade utan förluster)
För att framställa 1 kWh = 3600×1000 Ws i en vattenkraftverk måste man låta 3 600 000×0,1 l = 360 m³
vatten falla ner 1m (eller 36 m³ 10m etc.).
2010 producerades i Sverige 67 TWh el från vattenkraft. Om den genomsnittliga fallhöjden i kraftverken är
50 m, hur mycket vatten har då fallit?
Din tvättmaskin förbrukar ca. 1 kWh per tvätt (beror framför allt på temperatur).
För att koka upp 1 l vatten från rumstemp. till 100° behöver man 0,1 kWh. Det motsvarar 36 m³ vatten som
faller 1 m.
En Google-search förbrukar ungefär så mycket energi som behövs för att koka 1 kopp (1/6 l) kaffee. Det
motsvarar 6 m³ vatten som faller 1 m.
En villa är uppvärmd med direktel. Den förbrukar 20 000 kWh/år.
Det motsvarar 20 000x360 m³ = 7 200 000 m³ vatten 1m eller 7,2 tärningar med kantlängd 100 m.
En TV har en effekt på ca. 100 W. Tänk att du hade en trampcykel med en generator som kan generera
100 W. Tror du att du kunde få TVn att gå med din muskelkraft?
En liten solpanel (0,5 m²) levererar 50 W när solen skiner för fullt på den. Hur många kWh kan man samla in
över ett år? Räcker det för ljuset? För ljuset och TVn?
En ny bilpool i Malmö gör reklam med att deras 3 elbilar kör med solel från garagetaket. Solelen räcker för
1000 mil. Hur miljövänlig är bilpoolen?
1 kWh motsvarar (utan förluster):
vattenkraft
ved, flis, pellets
olja
stenkol
uran 235
solvärme
solel
360 m³ vatten 1m
0,25-0,35 kg
ca. 0,1 kg
ca. 0,14 kg
4,2 mg
ca. 1,2 m² 1 timme i full sol
ca. 10 m² 1 timme i full sol
Elenergi från andra källor:
El är bekvämt att transportera och använda. För att framställa energi i form av el från andra källor använder
vi oss av olika apparater:
Rörelseenergi till el:
Strålningsenergi (sol) till el:
Kemisk energi till el:
generator eller dynamomaskin
solceller, solpaneler
bränsleceller (väte+syre till vatten)
batterier (olika ämnen)
El till kemisk energi och tillbaka:
akkumulatorbatteri
7
generatorprincip,
elektromagnetisk induktion
(wolran)
3. Egenskaper hos förnybara energikällor (se också tabell, s. 14)
Här följer en kort karakterisering av de olika formerna av förnybara energikällor samt den tekniska
utrustning som behövs. Värderingar som ingår är delvis ganska kvalitativa, ibland subjektiva. Syftet är att vi
ska få en känsla för de olika energikällornas potential i Sverige och för de samhälleliga kostnaderna. Först
kommer lite bilder och diagram. Sen följer en tabell (s. 14) som sammanfattar och jämför egenskaperna.
Solstrålning
Solinstrålningen per m² (lodrätt till solinstrålningen) utanför atmosfären (solarkonstant) är
1367 W/m² .
Vid klar himmel når ca. 750 W/m² jordytan i Sverige (middagstid, lodrätt till solinstrålningen). Vid optimal
(men fixerad) positionering kan man insamla omkr. 100 kWh/m² solel per år.
Solen skiner inte alltid. Därför behöver man en lagringsmöjlighet.
Solenergi är en okoncentrerad energiform. Man behöver ganska stora ytor med solpaneler eller solfångare.
Därför är investitionen dyr. Däremot är driftkostnader låga eftersom själva solstrålningen är gratis.
Ljusstrålning, fotovoltaik, solceller, solpaneler
Solljusets spektrum ovanför atmosfären och på
jordytan. En ”black body” är en ideal strålningskälla
dess strålningsspektrum beror bara på temperaturen
(i Kelvin-grader K). Avvikelsen av solens spektrum
beror på absorption av delar av strålningen i solens
atmosfär. Absorption i jordens atmosfär ändrar
spektrumet ännu mer. Efter wiki (wolran)
Brandenburg, Tyskland, hus med
solpaneler. (wolran)
Parkeringsautomat, typisk
"island
solution".
(wiki de).
Fastän priserna har fallit dramatiskt under det gånga decenniet är solpaneler fortfarande så dyra att
det inte är lönsamt med solel i Sverige. I Tyskland där det finns väldigt många solpaneler beror det
på inmatningsprissystemet (se kap. 9). Lönsamt är det däremot för ”island solutions”, alltså
användningar utan förbindelse med elnätet (på öar, i fjällstugor eller kolonistugor, för
parkeringsautomater etc.), där man kan spara in kostnaden för ledningen. Mest har man där ett
batteri som lagringsmedel. Det räcker dock inte för stora elförbrukare.
Ljus och värme, solfångare
Att samla in solvärme med solfångare lönar sig också i Sverige eftersom verkningsgraden är betydligt högre
än för solpaneler. Det lönar sig framför allt för enskilda hus (villor, gårdar) som har egen värmepanna eller
varmvattensystem med akkumulatortank. Ofta kan man ansluta en solfångare direkt till det existerande
systemet. Annars lönar det sig alltid vid en modernisering eller byte av värmesystem.
Vanligast är idag vakuumrörsolfångare av olika slag. Solstrålningen koncentreras med reflekterande rännor
på en vätska i ett rör som är omgiven av ett evakuerat rör. Vakuum är den bästa värmeisolering som finns.
8
Vakuumrörsolfångare (wolran)
 Grannens
vakuumrörsolfångare (wolran)
Drifttimmar per
månad av solfångare
i Östra Ämtervik.
Från mars till
oktober räcker det
för varmvattnet.
(Jaap och
Els/wolran)
Solfångare hjälper helt enkelt till att värma upp
vattnet i akkumulatortanken. Pannan slår bara på
när solvärmen inte räcker. Efter: www_energiefachberater_de (wolran)
Ljus och värme, koncentrerad solvärme (CSP, concentrated solar power)
En alternativ till solpaneler för solelproduktion är att man värmer upp en vätska så högt att man kan förånga
vatten och driva en vanlig ångturbin. Man måste då koncentrera solstrålningen på vätskan i parabolrännor
eller med hjälp av ställbara speglar (heliostater). Det lämpar sig bara för större anläggningar i solrika
områden. Fördelen är att verkningsgraden kan vara högre än för solpaneler och framför allt att man kan lagra
den heta vätskan och producera el när den behövs, tex på natten.
Det finns fungerande parabolrännekraftverk i Kalifornien och i södra Spanien.
Schema: Solartorn (wiki-de)
Parabolrännor, Kalifornien (wiki-de)
Vind
Vindens rörelseenergi användes i många århundraden men glömdes nästan bort när användningen av
vattenkraft, kol, olja och kärnkraft tog över. Moderna vindsnurror började utvecklas på 1970 talet. Ledande
blev först Danmark och Tyskland. Nu är också Kina en storproducent. Ny teknik och nytt material gjode det
möjligt att bygga större och större snurror. Begränsningen är numera transportmöjligheten från fabriken till
uppställningsplatsen. Tornhöjder på mer än 100 m och rotordiameter på 100 m är numera standard i
vindparker. Dessutom finns förstås mindre verk, ofta stående enstaka (gårdsverk).
Energimängden som kan skördas stiger kvadratiskt med vindens (medel-) hastighet. Därför lönar det sig att
bygga höga torn där medelhastigheten ökar med höjden. Och det lönar sig att bygga på annars ganska
otillgängiga ställen med mycket vind, tex på havet (”off-shore”) eller på fjällen.
Fast ljudet från moderna vindsnurror är minimalt kan ljud och skugga störa. Men ljudet från en trafikerad
väg är mycket värre. Vissa tycker att vindsnurror är fula. Sånt speglar den individuella inställningen till
9
vindenergin. Säkert ska man noggrant planera var vindkraft ska byggas och vilka områden som ska förbli
ostörda. Potentialen i Sverige är så stor att man inte alls behöver bygga vindkraftverk överallt.
Vindpark i Sachsen-Anhalt, Tyskland. Direkt fult är det Vindelproduktionen i Sverige ökar trots ganska svåra
nog inte. Jag övernattade i tält vid platsen där bilden är konkurransförhållanden. Men absolutmängden är inte
tagen. Jag hörde inte ljudet från vindsnurrorna. (wolran) särskilt hög. Tex hade Tyskland 2010 en sju gånger högre
vindelproduktion. Grafik: wolran
Vatten
I ett vattenkraftverk omvandlas vattnets lägesenergi till rörelseenergi när det rinner från en högre till en lägre
nivå. Rörelsen driver en turbin som i sin tur driver en generator. Sverige har gott om vattenkraft, framför allt
i Norrlands stora vattendrag. Bortsett från ett fåtal skyddade älvar är alla stora vattendrag utnyttjade. Det
finns därför inte mycket potential att bygga ut.
Att bygga stora dammar och reservoarer är ett betydande ingrepp i natur och kultur. Den översvämmade
biomassan är en källa till miljöskadlig metan. Att bygga stora vattenkraftverk anses därför inte längre som
hållbart. Men de som redan finns ska man naturligtvis använda.
Vattenkraftverk:
A - damm, B - kraftstation,
C - turbin, D - generator,
E – intagsgrind/intagslucka, F - tilloppstub,
G - transformator, H - sugrör/avlopp.
wiki
Biomassa - biodrivmedel, råvara till kemiindustrin, biodiesel, bioetanol
Biomassa var fram till för några århundraden sedan den enda bränslekällan. I länder som Sverige är ved,
pellets och flis från träd och buskage fortfarande en mycket viktig värmekälla. Men biomassa kan användas
till mycket mer. Dels kan bränslet användas effektivare i kraft-värme-verk som utvinner el och använder
spillvärmen (som utgör ca. 60% av bränslets energiinnehål) för att värma upp hus, dels kan man framställa
drivmedel som så småningom kan ersätta bensin och diesel i transportsektorn. Organisk avfall, gödsel, halm
och silage kan användas till biogasproduktion.
10
Biodrivmedel och deras råmaterial:
metanol
från trä, skogsråvaror
etanol
från framför allt stärkelse
och socker genom jäsning
från rapsolja
biodiesel
exempel: planerad metanolfabrik i Hagfors
”förgasning” av trä (eller kol)
kan stå i konkurrens till matproduktion
kan stå i konkurrens till matproduktion
Biomassa - ved, flis, pellets
Ved och pellets används i stor skala i kaminer och i enskilda värmepannor med akkumulatortank. I dessa fall
kan systemet lätt kombineras med solfångare. I tätt bebyggda områden finns det mest fjärrvärmeverk som
ofta använder kraft-värme-koppling och producerar el som "biprodukt". Ofta eldas det också upp sopor. I så
fall är det förstås inte bara biomassa som bränns upp.
Under de gångna decennierna har eldning med kol, koks och olja nästan fullständigt ersatts med eldning av
biomassa. Detta har förändrat intensiteten i skogsbruket. Men än så länge verkar det inte ha haft negativa
konsekvenser. Skogsstyrelsen påstår tvärtom att den svenska skogens tillstånd aldrig har varit så bra under de
sista århundradena som nu.
Kraft-värme-koppling används
mest i fjärrvärmeverk av alla
storlekar.
Kakelugn: Gammal bra teknik
med värmelagring.
Verkningsgrad upp till ca. 85%
(wolran)
Kraft-värme-koppling
Istället för panna och turbin kan en gaseller dieselmotor användas. Spillvärmen
används för att värma upp hus.
Anledning:
El är en mycket högvärdigare
energiform än värme.
Det lönar sig att använda mer
bränsle och få ut en del i form
av el.
Vid framställning av el i ett
kondenskraftverk blir det alltid
mycket värme över, som kan
utnyttjas till att värma upp hus.
Grafik: wolran
Biomassa - biogas CH4 + CO2 (+ H2O)
All biomassa och biologisk avfall som komposteras eller som bara bryts ner i naturen under lufttillgång blir
till slut CO2, vatten och lite mineraler. Utesluter man syre, bildas det istället CO2, metangas CH4, mineraler
och lite material som mikroberna i processen inte kan bryta ner. Blandningen CO2 och CH4 kallar man för
biogas. Skiljer man av CO2 så är ren metangas kvar, vilket är samma gas som naturgas.
Biogas kan framställas av nästan allt organiskt material förutom trä. Ofta kombineras en biogasanläggning
med stora djuruppfödningsföretag. Gödslet som annars ofta är ett miljöproblem blir då en värdefull råvara
och kan blandas med allt möjligt annat biomaterial. Biogas kan tämligen lätt lagras och användas i ett kraftvärme-verk när det behövs el. Spillvärmen används mest lokalt för uppvärmning. Restmaterialet är ett
utmärkt och giftfritt gödsel.
material
(exempel)
utbyte m3/t
färskmassa
metanhalt
%
majssilage
202
52
grässilage
172
54
bioavfall
100
61
flyt. svingödsel
28
65
Biogas används oftast i lokala kraftvärmeverk. Metanet kan
också avskiljas och är sen identiskt med naturgas.
Tyskland 2011: 71% av anläggningar ägs av jordbrukare.
Data från wiki-de
11
Större biogasanläggning i Sachsen-Anhalt, Tyskland (wolran)
Vågkraft
Sverige har
mycket kust men
vågorna där är
inte särskilt höga.
Därför är
potentialen för
vågkraftanvändning låg.
bilder från wiki-se
"waterdragon", en dansk idé. Övre bilden: En
slags flytande ö med en bassäng i mitten som
fylls av vågorna. Vattnet rinner ner i mitten och
Lysekilprojektet. En flytmatta överför vågornas
driver en turbin. Nedre bilden: Uppifrån.
upp-och-ner rörelse med en lina till en
Vågorna koncentreras mot insläppet med hjälp
lineargenerator som står på havets botten.
av en slags tratt bestående av två flytande
barriärer.
Tidvatten, havsströmmar
Ingen potential i Sverige
Berg-, jord-, vattenvärme (ytnära)
I berg och jord nära ytan, i vatten och även i omgivningsluften finns lagrad värme. Problemet är att deras
temperatur är så låg att värmen inte kan användas för att värma upp hus. För att "lyfta" den där värmen till
högre temperatur behövs en maskin som kallas för värmepump. Den värmen som man "pumpar upp" är
gratis men maskinen måste drivas med elektrisk energi som till slut också blir värme. Vitsen är alltså att man
får betydligt mer värme (med användbar temperatur) än bara den som motsvarar den insatta el-energin. Hur
mycket man teoretiskt kan få beror på temperaturskillnaden mellan reservoar (berg, jord, vatten) och det
uppvärmda vattnet i uppvärmningssystemet. Praktiskt har man alltid värmeförluster. Deras storlek beror på
hur bra maskinen och isoleringen är.
12
Värmepump
Princip omvänt kylskåp. Genom
tillförsel av energi kan värme från
en lägre nivå (anergi, värmereservoar vid låg temperatur Tlow)
överföras till högre nivå (högre
temperatur Thigh). Utbytet beror
starkt på (Thigh-Tlow ). För Tlow =0°
och Thigh =35° ska COP)* vara
minst 4,5. Dvs att 1 kWh insatt
elektrisk energi ger 4,5 kWh
värme.
Luft-luft-värmepump : COP)*
blir ganska låg när det blir riktigt
kallt. Det förstärkar
”energitoppen”.
)* COP= coefficient of
performance, värmemängd
per insatt elmängd
efter wiki-de (wolran)
Grafik: wolran
Geotermi (djup geotermi)
Jordens inre är mycket varmt. Värmen är dels restvärme från tiden då jorden bildades och dels härrör den
från sönderfallet av radioaktiva ämnen och klyvning av uran som finns fördelad där. Jordskorpan isolerar
mot värmen. Hur bra den isolerar beror på dess sammansättning. Värmeökningen med djupet är större där
lagret ovanpå isolerar bättre mot den kalla atmosfären. Extra stor är värmeökningen med djupet i vulkaniska
områden som befinner sig nära jordplattornas kanter.
Lönsamheten i utnyttjandet av geotermi beror på
temperaturökning per km djupt. I Sverige är den mest
omkring 10°/km. Bara i områden med sedimentär
berggrund som isolerar bättre (tex Skåne, "Siljansringen")
är den högre, ca. 30 till max 50 °/km. Lund får ca. 50% av
fjärrvärmen från geotermi. Annars är potentialen låg.
I vulkaniska områden kan temperaturökningen vara mycket
stor, 100°/km, tex i Island, Japan, delvis Italien, även vissa
områden i Tyskland. Där kan vatten förångas och driva en
turbin. "Spillvärmen" används för att värma upp hus.
Bäst är det om det finns vatten i den varma bergrunden som
kan användas som värmebärare direkt.
Annars måste man bryta isär berggrunden så att den blir
genomtränglig för vatten som man pumpar in (HDR metod,
"hot dry rock").
Till vänster: Djup geotermi, HDR-system (Hot-Dry-Rock)
wiki-se
13
Tabell: Egenskaper hos förnybara energikällor, kvalitativ översikt; grön: lämpligaste källor inom Sverige
energikälla
produktenergi
investitionskostnad
per
kWhp)1
hög
driftkostnad
)2
verkningsgrad
låg
ca. 15%
låg medel
?
låg
låg
upp till
90%
ca 30%
akumulatorbatteri
eller
nätförbund
bara
”island
solutions”
liten stor
stor
akkumulatortank
akkumulatortank
(flytande
salter),
nätförbund
nätförbund
ja
liten stor
stor
stor
ja
liten stor
mycket stor
ja
liten stor
tämligen
utnyttjad
?
?
tämligen
låg
noll
ca 90%
(låg?)
?
?
?
nätförbund
(pumpreservoar)
)4
nätförbund
(hög?)
(låg?)
?
?
?
nätförbund
nej
stor
värme
(+ el))5
låg
medel
upp till
90%
82 (el)
ja
liten stor
stor
kemisk
E
metanol,
etanol,
diesel
kemisk
E
metan
värme
låg –
medel
(?)
medel
70%)7
direktanvändning
akkumulatortank
(nätförbund)
tank
delvis
förmodlig
en ja
medel stor
stor
låg
medel
?
tank
ja
liten stor
tämligen
hög
medel
låg
min. 4,5)6
akkumulatortank
ja
liten stor
stor
värme,
el
medel
låg
-
vindkraft
vindsnurra
el
låg medel
låg
(ca 50%)
vattenkraft
el
låg medel
låg
vågkraft
el
(hög?)
tidvatten,
havsströmmar
biomassa
ved, flis,
pellets
el
biomassa
råvara t.
kemi,
drivmedel
)5
)6
)7
potential i
Sverige
82 (land)
116 (hav)
värme
)4
lönsam
anläggningsstorlek
ca 0,22
kWh per
inst.
kWhp)1
-
ljus+värme
solfångare
ljus+värme
koncentrerad
solvärme
)1
)2
)3
lönsamt i
Sverige
2012?
lagring
≤174
el
ytnära
geotermi
berg-, jord-,
vattenvärme
djup
geotermi
livscykelkostnader
öre/kWh
)3
ca 100
kWh/m2,
ca 800
kWh/kWhp
)1
ca 600
kWh/m2
?
ljusstrålning
solpaneler
biomassa
biogas
utbyte
per år
el
-
?
113
178 (el)
nej
nära noll
fjärrvärme
lokalt ja
stor
låg
resp.
nätförbund
kWhp: index p betyder installerad maximal effekt (peak) som anläggningen kan leverera tex vid full sol eller stark vind.
låg: själva energiråvaran är gratis; medel: energiråvaran är tillgänglig i större mängd inom Sverige.
inmatningspriser för mindre anläggningar enligt tyska Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), april 2012, 1€=8,9kr. Obs: EEG är också ett
politiskt styrmedel.
vissa vattenreservoarer kan användas att lagra elöverskott från vind eller solkraft genom att man pumpar upp vatten från en lägre belägen
reservoar.
el produceras i värmeverk med kraft-värme-koppling.
värmemängd per insatt elmängd vid reservoartemp. 0°, värmeavgivning vid 35° C.
för metanol från skogsråvaror enligt VärmlandsMetanol
Sammanställd av Wolfgang Ranke, Föreningen Värmland mot Kärnkraft, www.varmlandmotkarnkraft.se; [email protected].
Ingen garanti för uppgifternas riktighet.
14
4. Potential - globalt och i Sverige
Sveriges största potential:
biomassa, vind, vatten (tämligen utnyttjad),
solvärme
Biomassa
är lagrad och koncentrerad solenergi.
Vind
är redan en mer koncentrerad form
av solenergi. Vindel är redan lönsam idag.
Vattenkraft
Solvärmen förångar vatten i varma områden.
När ångan kyls ner kondenserar vattnet och
faller som regn eller snö. Vattnets
lägesenergi omvandlas i rörelseenergi när det
rinner ner. Vatten kan också lagras i högt
belägna reservoarer. Vattenkraft är alltså en
koncentrerad form av solenergi.
Solstrålning
Solinstrålningen per m² (lodrätt till
solinstrålningen) utanför atmosfären
(solarkonstant) är 1367 W/m².
Vid optimal (men fixerad) positionering kan
man i Sverige samla in omkr. 100 kWh/m²
Solstrålningen som når jorden är 2850 gånger större än
solel eller 600 kWh/m² solvärme per år.
energiförbrukningen på jorden. Därtill kommer vindenergi som är
Solen skiner inte alltid. Därför behöver man
200 gånger större än energiförbrukningen osv.. Ur: E[R], se kap.
en lagringsmöjlighet.
8.
A SUSTAINABLE ENERGY OUTLOOK FOR SWEDEN
15
Vind
Under www.windlov.se hittar man detaljerade
kartor över vindens genomsnittshastighet i
Sverige på olika höjder över mark. Just nu anses
en genomsnittshastighet högre än 7 m/s (orange
- röd i diagrammen) som ekonomiskt lönsamt
I de vita områdena är vindens
för vindel. De lämpligaste områdena i Sverige är
genomsnittshastighet störst. På våra breddgrader
längs kusterna och i fjällen. I Värmland är det
är vinden starkast på vintern. Det passar bra för
bäst på Vänern och längs dess stränder och i
då är energibehovet störst. wiki
några få andra områden.
Vindelproduktion 2011 :
Sverige ca. 6 TWh
Tyskland ca. 40 TWh
Solstrålning
Kartan visar fördelningen av den
årliga solinstrålningen på 1 m2
optimalt orienterad solpanel. Det är
tydligt att Norden inte är den mest
lönsamma platsen för solel.
Egentligen inte Tyskland heller.
 wiki-de
16
Geotermi
Geotermi är lönsamt i vulkaniska områden som
finns nära kontinentalplattornas kanter (T-ökning
~100°/km djup).Sverige ligger mitt på en mycket
gammal och tjock platta med mest bara ~10°/km.
Lite bättre är det där sediment ligger på urberget som
isolerar bättre. Där kan T-ökning vara 30°/km (max.
50°/km). wiki.
 wiki-de
Hur mycket vindkraftverk eller solpaneler behövs egentligen?
En svensk kärnkraftverksblock producerar i genomsnitt ~6 TWh/år
För att ersätta den med vindkraft behövs
~7 800 vindkraftverk (typ „Molkom“, 3 MWp)
eller
~2 000 000 hustak (30 m2 ) med solpaneler
Just nu (2011) är Sveriges vindelproduktion:
~6 TWh/år
5. Elproduktion och fördelning: en ny struktur behövs
Tidsfördelning
El kan inte lagras bra. När vinden inte blåser och solen inte skiner kan man använda vattenkraft och biogas.
När vinden blåser och/eller solen skiner kan man spara in vatten och biogas. Eftersom Sverige har mycket
vattenkraft och bra biogaspotential är det jämförelsevis lätt att kombinera dessa källor till en kontinuerlig
energiförsörjning.
Vind
nackdel:
fördel:
blåser inte alltid
blåser mer vintertid
nackdel:
skiner inte alltid,
skiner inte på natten
skiner mindre vintertid
levererar dagtid
(förbrukningsmax.)
Sol
fördel:
Vatten (reservoar)
nackdel:
fördel:
kan användas när som helst
kan snabbt sättas på och
wiki
stängas av
Ofta
kan
man
kombinera
olika
energikällor
lokalt
till
Biomassa – värmeverk med kraft-värme-koppling
en
anläggning
som
utifrån
verkar
som
ett
nackdel
elproduktion kopplad till
kontinuerligt arbetande kraftverk:
värmebehov
Kombinationskraftverk
fördel:
värmebehov högst på vintern
(”virtuellt” kraftverk”). Den fungerar ännu bättre om
Biomassa – biogas
nackdel
även reservoarvattenkraft finns med.
fördel:
kan lagras, kan sättas på
och stängas av snabbt
Produktionen av förnybar energi är starkt
Idealisk kombination:
decentraliserad.
Vatten och biogas med vind, sol
Lokal energiautarki är möjlig (tex
energiautarka byar)
17
Energilagring, produktion vid rätt tid, intelligent förbrukning
El-energi är svår att lagra. Därför måste det i stort sett alltid produceras lika mycket el som förbrukas. Under
dagsförloppet ändrar sig elförbrukningen starkt. Därför indelar man kraftverk i tre typer: Grundlastkraftverk
som täcker det nästan konstanta grundbehovet. De går på full last hela tiden och kan knappast regleras.
Exempel är stora kärn-, kol-, oljekondenskraftverk och flodvattenkraftverk. Mellanlastkraftverk sätts på
under dagen. De kan sättas på eller stängas av snabbare och deras last kan regleras i viss mån. Exempel är
reservoarvattenkraft, biogaskraftverk, biomassakraftverk. Topplastkraftverk sätts på vid
förbrukningstopparna. De kan sättas på och stängas av snabbt. Exempel är reservoarvattenkraft,
gaskondenskraftverk. Toppar är extra dyra eftersom man måste tillhandahålla kraftverkskapacitet som bara
sällan används. Därför gäller det att undvika toppar.
Vind- och sol är fluktuerande energikällor. Deras elproduktion passar inte in i förbrukningsschemat. När det
blåser eller när solen skiner måste man anpassa elproduktionen från andra kraftverk. Det går lätt med
reservoarvattenkraft. Sverige har mycket reservoarvattenkraft som jämförelsevis lätt kan anpassas till
fluktuerande källor.
Överskottsel kan man använda genom att lagra den i andra energiformer.
El-energi är svårt att lagra, därför:
Elproduktion just in time (vid rätt tid)
lämpliga förnybara energikällor:
biogas, biomassa, reservoarvattenkraft
el-överskott kan användas till
att pumpa vatten till en högre reservoar
att ladda elbilbatterier
produktion och lagring av H2
att ladda en värmereservoar
(flytande salter)
Förbrukningstoppar kan undvikas genom
smart användning av el på natten
tex.
ladda elbilbatterier,
köra tvätt och diskmaskin
stänga av viss industriproduktion vid
vissa tillfällen
Grundlast, mellanlast, toppar, lördag, söndag,
vardag i Tyskland (wiki-de)
Till höger: Elanvändning i tyska hushåll (efter wikide). I svenska hushåll ser det nog tämligen likadant
ut. Det som sparats in genom effektivisering under
de sista 30 åren har ersatts av ny förbrukning: dator
och kommunikation, radio och TV, torkning av tvätt.
Kraftnätanpassning
Omställning till förnybar energi kräver en anpassning av kraftnätet. Grundlasten kommer idag framför allt
från kärnkraft som finns koncentrerad på tre ställen. Anläggningar som använder biogas och biomassa (från
kraft-värme-koppling i fjärrvärmeverk) är däremot små och decentraliserade. Också fluktuerande källor
(vind, möjligvis också solel) är små och fördelade. Det kräver ett annat slags elnät. Vind finns framför allt
längs kusterna och i fjällen. Norrland kommer att producera mycket el som måste transporteras till centren i
söder.
Diagrammet visar schematiskt skillnaden mellan nätet nu och sen. Det visar bara de stora samlings- och
fördelningsledningarna.
18
19
nu
sen
Norra Sverige:
mycket vattenkraft,
litet behov
Norra Sverige:
mycket vattenkraft,
mycket vindkraft,
biomassa,
litet behov
Södra Sverige:
mycket vindkraft,
biomassa,
stort behov
Södra Sverige:
mycket kärnkraft,
stort behov
kv=kraft-värme-verk
bg=biogasanläggning
wolran
Nätförbund
Olika regioner har tillgång till olika förnybara energikällor. Ett stort internationellt nätförbund kunde bidra
till att jämna ut lokala elöver- och underskott enligt principen: "Någonstans blåser det alltid, någonstans
skiner solen och någonstans finns det vattenkraft!" Problemet är att det då behövs stora och långa ledningar
som folk som bor i deras väg vanligtvis inte är förtjusta i.
DESERTECs idéer för en
”supergrid” EU+MENA
(Middle East & North Africa)
för utjämningen av
fluktuerande FE källor.
Nordens vattenkraft är
särskilt interessant för resten
av Europa.
wiki
20
6. Värdering
Ersättning av kärnkraft - klimatskydd
I samband med diskussionen om reducering av CO2-utsläpp tycker många att kärnkraft är ett bra alternativ
för att den påstås vara CO2-fri. Själva kärnkraftverket producerar verkligen nästan inget CO2. Men om man
betraktar hela livscykeln inklusive uranbrytning, kärnbränsleframställning och avfallshantering då ser det
annorlunda ut. CO2-utsläpp är inte noll och ökar i takt med att man kommer att vara tvungen att använda
uranfattigare malmförekomster. Förnybar energi går inte heller att bygga ut utan CO2-utsläpp men det är
ganska lågt och kommer att minskas i takt med att energin som används i produktionsprocessen också blir
förnybar.
Från broschyren "Varför inte kärnkraft", Milkas, www.nonuclear.se/varfor_inte_karnkraft. Grafiken kommer från en
tysk källa. "Negativt resultat pga utebliven oljeuppvärmning" är ett konstigt sätt att se på saken. Dessutom gäller det
bara så länge det finns oljeuppvärmning, alltså inte i Sverige.
Miljömässig värdering
Det finns ingen energikälla som kan utnyttjas utan ingrepp i naturen. Står det klart att man inte vill ha
kärnkraft och fossil energi så gäller det att spara in energi (vilket förstås är det allra bästa) och att bygga ut
förnybar energi på skonsammast möjliga sätt. Vi glömmer lätt att vi redan har ingripit i naturen och blivit
vana vid det. Radiomaster, master för mobil telefoni, kraftledningar, motorvägar, villaområden i skog och
vid stränder anser vi efter ett tag acceptabla. Skogsbruket har ändrat våra skogar totalt. Det moderna
jordbruket har skapat stora åkrar, stora djurbesättningar och vita ensilagebalar överallt. Dessutom förstör vår
sätt att använda kärnkraft och fossil energi naturen i andra länder. Oljefält, kol- och urangruvor förbrukar
stora områden, mestadels irreversibelt. Det är nog bara rimligt att ingripa i vår natur för att utvinna energin
som vi använder.
Invändningar mot förnybar energi är många. Jag listar upp några. Var och en kan försöka att hitta ett svar
själv.
Vanliga invändningar och frågor - är de berättigade? Hur ska vi hantera dem?
Solenergi
Vattenkraft
Vindkraft
”Solpaneler är dyra, fula och förbrukar jordbruksmark!”
De tjänar knappast in energin som används att framställa dem!
(Det är länge sen detta stämde.)
Vill vi verkligen ha ännu fler utbyggda vattendrag och fler reservoarer
med föränderlig vattennivå? Vattenkraft är inte ofarlig, dammar kan brista.
”Vindsnurror är fula, bullriga, förstör natur och kulturlandskap och skadar fåglar!”
21
Biomassa
Geotermi
Tål skogarna ännu intensivare skogsbruk? Ska man gödsla skogen?
Vilka konsekvenser har konstgödseln? Ska man ta ut kvistar och toppar?
Hur bra är det med energiskog?
Ska man verkligen använda jordbruksmark till energiplantor
(majs, socker till etanol, rapsolja till diesel, silage till biogas)?
Ska man elda upp livsmedel?
Stör man inte jordens värmebalans? (Nej, den faran är verkligen obefintlig.)
Den utlöser jordbävningar och släpper ut gaser fråm djupet.
Är problematiken likadant i Sverige och i andra länder?
Finns det problem som är problem överallt?
Vilka problem är lokala?
FE-branschen genererar arbetsplatser och profiter
Ibland tror folk att arbetsplatserna i Sverige är i fara om man inte längre kan använda sig av kärnkraft och
fossil energi. Man glömmer då att produktion och drift av anläggningar för förnybar energi ger väldigt
många nya arbetstillfällen. Den decentrala naturen av förnybar energiproduktion ger dessutom jord- och
skogsbruket helt nya chanser, något som också gynnar glesbygden.
Här några siffror från Tyskland.
Tyskland:
Arbetsplatser i FE-branschen
2004 160500
2010 367400
2011 381600
prognos
2020 400000 - 500000 (fler än i kemi-branschen)
investitioner redan nu:
invest FE > invest konventionell el + gas försörjning
prognos
2020 >28 mrd € per år (dubbelt så mycket som nu)
(efter wiki-de)
Försörjningsstruktur
Förnybara energikällor är fördelade och gynnar decentralisering av energiproduktionen. Det påverker
ägarstrukturen och gynnar nationell och lokal autarki (självförsörjning).
Återigen siffror från Tyskland:
51% av förnybar el kommer från små privata producenter,
(40% privatpersoner, 11% lantbrukare)
Tillsammans äger de
50% av solelproduktion
Investeringar hittills:
(M-teknik 2012-01-09)
54% av vindkraftproduktion
700 mrd kronor
lantbrukare äger:
20% av alla fotovoltaikanläggningar
71% av alla biogasanläggningar
(Der Tagesspiegel, Berlin, 2012-04-10)
Energiautarki
Det finns gårdar och byar som är helt eller nästan energiautarka. Det visar framför allt att det går att lösa upp
beroendet av stora oligopolistiska energiföretag. Ekopolitisk fördel: mindre sårbarhet.
Så här täcker man behoven:
Värme:
solartermi (solfångare), biomassa
El:
solel (fotovoltaik, solpaneler), vindkraft, vattenkraft, biomassa, kraft-värme-koppling
Drivmedel
biodiesel, bioetanol
Det handlar alltså om solenergi, direkt eller mellanlagrad i form av vind eller biomassa.
Acceptans
22
Acceptansen ökar dramatiskt om inte bara "de där", alltså de stora energiföretagen, genomför omställningen
och tjänar pengar. Ett sätt att ta med folket är genom ett inmatningsprissystem som det som utvecklats i
Tyskland: "Erneuerbare-Energien-Gesetz" (EEG, lag om förnybar energi), se kap. 9.
7. Betydelse, framtidsutsikter
Priserna
Det finns en del beräkningar av livscykelkostnader för el (öre/kWh). De kommer fram till lite olika absoluta
priser, beroende på beräkningssätt. De överensstämmer däremot ganska bra gällande relativa priser. Här en
inte helt färsk uppställning som har fördelen att inte kunna anses som "partiskt" (www.förnybart.nu) (LRF,
Naturskyddsföreningen, Tällberg Foundation+SEI, 2010). Framför allt priserna för solpaneler har sjunkit sen
dess. Klart är att kärnkraft redan 2010 var tydligt dyrare än vindkraft. Var priset för det kraftigt försenade
kärnkraftsbygget i Olkiluoto (Finland) slutligen ska landa är helt obekant.
vind (land)
(havs)
biobränsle (kraftvärme)
solpaneler (PV)
konc. solkraft
kärnkraft
Olkiluoto
2010
56
64-95
67-103
274-574
152-224
64-69
~90
2015 (prognos)
46
51-77
Att kärnkraft är för dyr bekräftas av ett meddelande i Berliner Zeitung, 2012-03-30:
Eon och RWE ger upp projektet att bygga nya kärnkraftverk (totalt 6000 MW) i Storbritannien. Anledning:
projektet är inte längre lönsamt.
Privatägandet bryter de stora elbolagens oligopol
Privata producenter vill ha garanterade kostnadstäckande priser. De stora elbolagens interesse är däremot att
elproduktionen tillräckligt ofta befinner sig nära "toppen" så att priserna är höga. Den följande grafiken är
upplysande om man försöker betrakta den med deras ögon.
Marknadspriset för
all el bestämms av
den momentant
dyraste använda
produktionsmetoden,
i genomsnitt alltså av
kolkondens, vid
topparna av oljekondens och gasturbiner.
Vid sådana tillfällen
tjänar elbolagen
ofantligt mycket på
vind, vatten, kraftvärme och kärnkraft.
Källa:
J. Gode, K. Byman, A.
Persson, Rapport:
Miljövärdering av el ur
systemperspektiv,
Svenska Miljöinstitut,
2009
Därför har bolagen inget interesse av att alla kärnreaktorer funkar på vintern!
Hur är läget? Hur vill vi att det blir?
23
I Sverige har man under de gångna decennierna nästan totalt ersatt olje- och kol i uppvärmning med
biomassa (fjärrvärmeverk, ofta med kraft-värme-koppling, pellets, ved). Men det händer inte så mycket
gällande ersättning av kärnkraft och bränsle till bilar och transporter. Globalt sett händer det mer än man tror
angående omställningen till förnybar energi. Mycket håller på att komma igång, förhoppningsvis inte för sent
för att begränsa klimatuppvärmningen.
Mycket är på gång. Exempel: Bygge av nya kraftverk
Här kommer några diagram som visar vilka typer av nya kraftverk byggs i världen och i utvalda regioner och
länder. Källa: E[R].
I Kina byggs fortfarande mycket kolkraftverk som
fakiskt utgör nästan det hela globala tillbygget. Men
Globalt är just nu hälften av tillbygget förnybart.
det byggs samtidigt väldigt mycket vatten- och
Tendens: starkt ökande.
framför allt vindkraftverk. Kina är med avstånd
den största vindkraftproducenten i världen.
I Sverige stannar elförbrukningen upp sen
många år. Därför byggs det inte många nya
kraftverk. Vad som byggs är förnybart.
I USA är situationen oklar liksom
energipolitiken. Det byggs både kolkraft och
förnybar energi. Den stora röda rutan markerar
perioden där energiproduktionen deregulerades.
röd: kärnkraft (knappast någon nybyggnad f n);
svart: kolkraft;
ljusblå: naturgas;
alla andra: förnybar energi (olika slag).
Det byggs fortfarande kolkraftverk, framför allt i
Kina. En del ersätter gamla kraftverk med låg
effektivitet. Men andelen kraftverk för förnybara EI EU-europa byggs just nu många naturgaskraftverk källor är lika stor där och växer snabbt.
som producerar el med mindre CO2-utsläpp än
kolkraftverk. Men förnybar energi kommer med
stora steg.
24
8. En modell för Sverige
Vilka FE källor finns i Sverige?
(Skriftstorleken symboliserar potentialen för olika energislag.)
Biomassa
Vind
Vatten
värme, el, drivmedel, kemiråvaror
el
el, (tämligen utnyttjad)
Geotermi
Solvärme
värme, el
värme
Solel
el
Det finns ett detaljerat förslag hur omställning till förnybar energi kan gå till i världen och i enstaka
regioner och länder. Jag citerar det som E[R]:
the advanced energy [r]evolution, a sustainable energy outlook for Sweden
European Renewable Energy Council EREC, Greenpeace, 2011, www.energyblueprint.info
E[R] jämför tre scenarier:
ref
E[R]
adv E[R]
fortsätt som nu, 2050: 30% av E-tillförsel förnybar
2050: 85% av E-tillförsel förnybar
2050: 92% av E-tillförsel förnybar
Nödvändiga åtgärder för att kunna nå målet:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Effektivisering
Bilar: mer el och H2 från elektrolys av vatten, mer transport på räls
Kraft-värme-koppling: el+fjärrvärme från biomassa, gas
Mer el, men bara från förnybara källor: vind + solel, balanserad av el från vattenkraft
mellanlagring i form av H2 och i elbilbatterier, smarta nätverk
Värme från solfångare, biomassa, geotermi
Transport: mer på räls, elbilar, biodrivmedel (biogas, metanol, etanol)
Det visar sig att omställningen enligt E[R] och adv E[R] är nästan
kostnadsneutral. I början kostar omställningen lite mer pga högre investeringar, i
slutet blir det billigare pga lägre rörliga kostnader (vind + sol är gratis). Kom
ihåg att "fortsätt som nu" inte är fritt från investitioner, ffa i form av
ersättning av gamla anläggningar.
25
Så ska den totala Etillförseln (inte bara el)
förändras (E[R]).
Potential (exempel förnybar elproduktion enligt E[R])
Capacity
GW
2007
2020
2030
2050
Prod.
2050
(TWh)
utnytt
jande
grad
2050)*
Hydro
16
16
16
16
69
0,49
Biomass
2
4
5
6
31
0,11
Wind
1
11
21
24
51
0,24
Geoth.
0
0
0
1
5,5
0,02
Photovolt.
0
4
6
7
6,5
0,13
Conc. SP
0
0
0
0
0
2007 2050
0
Förändring elproduktion
enligt förslaget i E[R]
Ocean E
0
0
0
0
Total
19
36
49
56
163
)*Om man sätter den (prognosticerade) årsproduktionen i relation till kapaciteten så kommer man fram till
utnyttjadegraden. Den är nödvändigtvis mindre än 1: Vatten finns inte hela året runt i stora mängder;
biomassa är ofta kopplad till värmeproduktion som inte används året runt; vind blåser inte alltid; geotermi
används mest för uppvärmning, elproduktionen är marginell; fotovoltaik (solel) finns bara när solen skiner.
Concentrated solar power och ocean energi spelar ingen roll i Sverige.
Hur bra är Sverige nu?
Andelen förnybar E i Sveriges E-tillförsel är hög om man jämför med andra länder. Men om man jämför den
absoluta produktionen, ser det inte så lysande ut. Tex Tyskland
E-tillförsel Sverige 2010:
Absolut jämförelse Sverige - Tyskland 2010:
I absoluta siffror har Tyskland en nästan dubbelt så
stor förnybar E-produktion fastän förutsättningarna
(vindrikedom, mängd biomassa per invånare) är
betydligt sämre!
Kan Tyskland, då kan också Sverige!
wolran
26
El från förnybara källor
Energitillförsel från förnybara källor
www.wirtschaftsdienst.eu, Weber-Abb1
www.wirtschaftsdienst.eu, Weber-Abb2
Sverige har en hög andel förnybar energi men nästan ingen ökning!
9. Politiska styrmedel
Kan Tyskland?
Tysklands "Erneuerbare Energien Gesetz" (EEG, Lag om förnybar energi)
Lagets syfte:
Främja förnybar energi
1991: Energie-Einspeisungs-Gesetz (energiinmatningslag):
Nätföretagen måste ta emot förnybar el från alla producenter till ett garanterat minimipris.
Med det blev vindenergi lönsam.
2000 med anpassningar 2004, 2009:
Erneuerbare Energien Gesetz (EEG, lag om förnybar energi):
Nätföretagen måste ta emot förnybar el från alla. Ersättningarna är olika för olika energikällor men
fastlagda så att investeringar är lönsamma,
garanterade för vanligtvis 20 år framåt.
Med det blev alla slag av förnybar energi lönsamma.
Två viktiga förutsättningar för
framsteget var:
- Tydliga politiska beslut angående
avveckling av kärnkraft
- Gynnsam lagstiftning: EnergieEinspeisungs-Gesetz (1991) och
Erneuerbare Energien Gesetz EEG
(2000/2004/2009)
Förnybar elproduktion i Tyskland (wiki, modif. wolran)
Energieinmatningslagen 1991 och dess efterträdare Lagen om
förnybar energi 2000 satte igång en stor produktionsökning av
förnybar el. "Induktionstiden" är tiden som behövdes för att få fart
på produktion av utrustning och att sätta upp den. Här verkar det
handla om 4 år.
27
energislag
vatten
Exempel på ersättningar (öre per
kWh) för nya anläggningar 2012
av mindre storlek.
ersättning
113 (< 500 kW)
gas (deponi, reninsverk)
80 (<500 kWel)
gas (gruvor)
64 (<500 kWel)
biomassa
82 (150-500 kWel)
geotermi
Merkostnader pga ersättningar
läggs om på elpriset.
2012 är det ca 32 öre/kWh
E-intensiv industri är undantagen.
178 (< 5 MWel)
vind (land)
82 (5 år, därefter 45 i vindrik läge)
vind (hav)
117 (12 år, därefter 31)
solel (PV)
174 (<10 kW på byggnader)
solel (PV)
147 (10-1000 kW på byggnader)
wiki-de
Solel: Anpassning till investeringskostnader för solpaneler
anläggningens startår
2004
2006
2008
2010
jan 2012
apr 2012
ersättning, öre/kWh
348
217
173
511
461
416
Det finns just nu en pågående diskussion och oro om bidraget för solel.
Problem med solel:
- priserna anpassas snabbt till prissänkningar för solpaneler;
- efter 2010 har man bestämt att inte längre ge bidrag för anläggningar på åkermark;
- konkurrens från Kina (starkt subventionerad påstås det) hotar att slå ut europeiska fabrikat.
Solel tar en stor andel ersättning jämfört med andel i elproduktionen, därför prissänkning snabbare än
planerad.
Internationell påverkan
Wiki en:
”Since it has been most successful, the German policy often provides the benchmark against
which other feed-in tariff policies are considered.”
61 länder har tagit över den tyska modellen – inte Sverige. Senaste land Japan.
Sverige använder elcertifikatsystem:
FE-producenter tilldelas ”certifikat” som leverantörerna måste köpa. Regeringen bestämmer hur mycket
förnybar el måste köpas. Det avgör efterfrågan och pris på certifikat.
Här ett försök att jämföra det tyska och det svenska systemet.
Tysk EEG
lättbegripligt
säkerhet för investerare
gynnar små producenter
genererar acceptans
genererar engagement
decentralisering
tillåter styrning av energislag
starthjälp för nya energikällor
Svenskt elcertifikatsystem
svårbegripligt
osäker: marknad för elcertifikat
ökad FE-produktion ger lägre priser
FE-producenter konkurrerar med varandra
gynnar inte acceptans och engagement
gynnar storföretag
ingen styrning av energislag
ingen starthjälp för nya energikällor
28
Sätt igång!
Omställningen är
nödvändig
möjlig
tekniskt sett tämligen lätt (i Sverige)
inte särskilt dyr
en moralfråga - förebildsfunktion
Problemen är politiska, inte tekniska!
bara man vill!
För icke-nationalekonomer:
Gör vad du tycker är bra!
Är det nödvändig att hela huset/lägenheten är varm?
Isolera!
Byt värmesystem:
direkt-el är tabu!
luft-luft-värmepump på vintern är tabu!
Utnyttja solvärme!
Prova med en vindsnurra!
Även solel (PV) är rolig!
Tävla lite med dig själv!
Ekonomi är inte allt!
Det är uppenbart att ägaren av den här kolonistugan i Brandenburg (Tyskland) har roligt med förnybar
energi som hobby! (wolran)
29