Gröna innovationer

Många tror att elbilen är en modern uppfinning som utvecklades långt efter den bensindrivna bilen. Men de har fel. Redan de allra första bilarna under mitten av 1800-talet var faktiskt driva med hjälp av batterier och inte med bensin. Först på 1970- och 1980-talen började intresset för elbilar komma tillbaka.

Renodlad elbil eller laddhybrid

Om man vill köpa en elbil är frågan var man ska börja leta. Vilka elbilar finns det? En renodlad elbil har inget avgasrör och använder alltså enbart el som drivmedel. De kan använda sig av både en eller flera elmotorer. Ett elbatteri är stort och tungt. Dess vikt brukar ligga på 200-500 kilo. Men eftersom bilen saknar övriga tunga komponenter som förbränningsmotor, växellåda och bränsletank inklusive själva bränslet så skiljer sig ändå inte den totala vikten på en elbil särskilt mycket från en bensindriven bil. Laddhybriden eller plug-in-hybrid som de också kallas är försedda med två olika motorer, en förbränningsmotor och en elmotor. Dock är batteriet i regel lättare än den renodlade elbilens och håller inte för lika långa sträckor. Många tror att laddhybriden kommer att finnas kvar i framtiden men att istället för bensin kommer den att drivas med andra, alternativa drivmedel.

Elbilens framtid

Den som trodde att elbilar skulle vara en övergående fluga tog nog fel. Senaste åren har marknaden för elbilar ökat. I och med att tekniken går stadigt framåt, och på grund av att batterierna håller för allt längre sträckor och går snabbare att ladda, ökar även intresset hos potentiella köpare. Idag är elbilen ett fullgott alternativ till bensindrivna bilar. De flesta bilar som säljs nu idag i Sverige klarar av en räckvidd på 20-28 mil med fulladdat batteri. Men det finns tillverkare som har utvecklat elbilar som klarar av längre sträckor än så. Främst kan nämnas Renault och Tesla med modeller som klarar av mer än 40 mil.

Toyota var tidiga med elbilar och har idag uppåt 80% av den globala marknaden. De räknar med att hälften av alla inkomsterna 2025 kommer att generas genom försäljning av elbilar. WolkSwagen som satsar mycket på den här marknaden beräknar att inom snar framtid kommer 40% av alla deras sålda bilar världen runt att vara elbilar. General Motors är ännu mera inriktade på att helt gå över till elbilar och tror sig ha möjlighet att göra detta redan under 2030. Och hur står det då till med Volvo? Företaget ligger långt bakom många andra stora internationella biltillverkare med Polestar, Volvos första elbil som finns på marknaden under 2020. Man tror ändå att alla deras bilar skall kunna vara klimatsmarta och miljöanpassade senaste vid 2040.

Fördelar och nackdelar med att äga en elbil

De mest framträdande nackdelarna med en elbil är att den inte har lika lång räckvidd som en traditionell bensindriven bil, samt har begränsad möjlighet till uppladdning då antal laddningsstationer fortfarande är begränsat. Det positiva är dock att nya stationer tillkommer hela tiden till då intresset fortsätter att öka och priserna för elbilar blir stadigt lägre. Dessutom kräver elbilar mindre underhåll, de är billigare i drift, samt håller de längre på grund av materialen de byggs av.

Vindkraftverken har utvecklats genom många olika sätt att tillvarata vindens rörelse. Väderkvarnar har till exempel funnits redan sedan 900-talet. Då ångkraften utvecklades under 1800-talet trängdes vindkraften tillbaka, men redan under 1920-talet fanns flera hundra vindkraftverk i Danmark som var först med att använda vindkraft i större skala.

Vindkraften i Sverige utgör idag omkring 15% av landets totala elproduktionen. Detta innebär även att vindkraften står för den näst största produktionen av svensk grön el. För tio år sedan fanns enbart ett hundratal vindkraftverk i Sverige, men nu har vi runt 3300. Utbyggnaden av vindkraft har intensifierats under de senaste åren, både på grund av att tekniken förbättrats och för att konsumenter efterfrågar grön el i allt större utsträckning.

Hur fungerar Vindkraft?

På höjder vid kustband och i havet finns oftast de mest gynnsamma förutsättningarna för placering av vindkraftverk. Man vill placera dom på så öppen terräng som möjligt för att vinden ska utnyttjas maximalt. Man föredrar även placering på kullar och platåer, så högt som möjligt. Ju högre vindkraftverket är, eller desto högre upp de placeras, desto större är möjligheten att effektivt fånga upp vindarna.  Men främst föredrar man placering ute till havs eftersom de havsbaserade vindkraftverken producerar ungefär 50 procent mer el än motsvarande på land. Kraftverkens vingar, eller rotorblad som oftast är två eller tre, påverkas lätt av luftmassorna. De sitter på ett nav, som är fastsatt i en turbinaxel. Rörelseenergin när de snurrar omvandlas därefter till elenergi via vindkraftverkets generator.

Nackdelar med vindkraft

Just här i norra Europa har fyra vi årstider vilket innebär att vindkraftverk inte är lika gynnsamma som energikälla jämfört med andra länder som har varmare och mera jämnt klimat. Man kan även säga att ett vindkraftverk indirekt styrs av, eller påverkas av solen, då luftmassor håller olika temperaturer. Eftersom vindarna varierar i styrka mellan de olika årstiderna, samt att  andra faktorer tillkommer såsom molnighet, behöver vi även förlita oss på andra energikällor, särskilt då vinden avtar. Exempelvis vattenkraft har en helt annan beständighet. Därför kan den vara fördelaktigare eftersom den kan regleras på helt annat sätt, exempelvis i form av dammar.

Det kan det ta lång tid för elbolagen att få tillstånd och bygglov eftersom boende i närheten ofta motsätter sig placering där de bor. Främst på grund av att de är stora och skrymmande, men även klagomål för buller har förekommit, buller som av nära boende beskrivs som ljudet av jetflyg. Nyligen fastslogs även av forskare att just vindkraftsverksbuller kan störa sömnen.

Små vindkraftverk

Många producenter och energibolag erbjuder små vindkraftverk så att privatpersoner och företag kan producera sin egen miljöel. Eftersom det är vinden som driver produktionen av el är tillverkningen mycket miljövänlig. Man slipper ju samtidigt avfall och andra kostnader för att driva ett vindkraftverk. Eftersom ett vindfartverk utsätts för årstidernas lopp och naturens krafter kan man inte förvänta sig att inköpet skall vara billig. Exempelvis en bra turbin kostar mycket. Om man vill satsa på vindkraft skall man därför vara försiktig och se till att man det man köper är av så god kvalitet som möjligt.

Fusionskraft är motsatsen till vår kärnkraft där fission används för att skapa el. Fission går ut på att slå sönder atomkärnor så att de delas, men genom fusion slår man istället ihop atomkärnor så att tyngre ämnen bildas. Fusion är stjärnornas process som skapar deras energi. Processen för att skapa fusionskraft innebär att lättare ämnen genom fusionen smälter samman till tyngre ämnen. För fusion krävs enorma temperaturer som genom processen frigör enorma mängder energi för att kunna slå samman atomkärnor. I vår egen sol smälter väteatomer samman och bildar helium och då frigörs energi genom denna sammansmältning. Fusionskraftverk skulle innebära en mycket energieffektiv källa för miljövänlig energi.

Termonukleär fusion

Den mest lyckade fusionsprocess som människan hittills skapat är vätebombens. Men det som forskare över hela världen eftersträvar är att kunna skapa en lika praktiskt användbar energikälla som dagens kärnkraftverk. Den fusion som ett de första fusionskraftverken förmodligen skulle använda sig av, den mest effektiva termonukleära fusionen man känner till, använder atomer av deuterium, tungt väte (deutroner) och tritium, supertungt väte (tritoner). Båda dessa är alltså tunga isotoper av väte. Reaktionen mellan dessa benämns D-T-reaktion och innebär bildandet av en heliumkärna och en neutron.

Teoretiskt sett är flera olika former av termonukleära fusionsreaktorer fullt möjliga att skapa, men eftersom det krävs så pass enorma temperaturer och så högt tryck har det länge varit en utopi att kunna skapa ett fullt fungerande kraftverk. Den första reaktorn för att utveckla fusion i större skala är försöksanläggningen ITER (Internationella termonukleära experimentreaktorn) som är placerad i Cadarache, Frankrike. Det är ett internationellt samarbete finansierat tillsammans med flera olika länder och skall stå färdig år 2025. Den totala kostnaden beräknades 2010 till 15 miljarder Euro. Men en kommersiellt genomförbar reaktor kan stå klar först 2050 om allt går som planerat.

Reaktionen i fusionsreaktorn ITER beskrivs med följande formel:

²H + ³H ger ⁴He + 3,5 MeV + n + 14,1 MeV.

Kall fusion

Till skillnad från termonukleär fusion finns begreppet kall fusion, en fusionsprocess som skulle kräva betydligt lägre temperaturer. Men det här är något som forskare är oense om och vissa hävdar att det är  en omöjlighet. Experiment med exempelvis elektrolytiska celler har genomförts.

Magnetisk fusion och laserinnesluten fusion

Fusionsbränslet för termonukleär fusion är i form av plasma och är tio gånger varmare än solens kärna. Därför måste den inneslutas på ett effektivt sätt. Både testreaktorn Jet och kommande ITER använder sig av magnetisk inneslutning för att kontrollera fusionsprocessen. En annan form av inneslutningsmetod som just nu USA håller på att utveckla i experimentanläggningar är laserinnesluten fusion. Denna metod innebär att bränslet beskjuts med högenergilaser från alla håll.

Höga kostnader för miljövänlig el

Kostnaden för att bygga upp kraftverk har beräknats vara mycket hög och därför har man ställt sig tvekande om produktionen av el skulle täcka kostnaderna. Kommande fusionskraftverket ITER, skall kunna generera tio gånger så mycket energi för processen som det tar att starta igång den, eller generera 500 megawatt fusionsenergi med en energiförbrukning på 50 megawatt. Fusion innebär varken farliga avfall eller växthusgaser och därför är själva fusionsprocessen ett mycket miljövänligt alternativ som energikälla, samtidigt som mängden potentiellt bränsle är enorm.

All energi som kommer från solen kallas solenergi. När solenergi omvandlas till elektricitet exempelvis genom solceller kallas det solel, och tekniken som omvandlar solinstrålning till solel kallas för Solkraft. Solkraft ökar stadigt i popularitet både hos elbolagen och för privat bruk då efterfrågan blir större. Allt fler hus- och villaägare köper dessutom egna lösningar för att kunna producera egen el. Forskare inom området tror att trenden kommer att fortsätta under överskådlig tid.

Solceller som utnyttjar solenergin

Solceller som utnyttjar solenergin placeras i solpaneler och monteras vanligtvis högt uppe på byggnader och ställningar som tak och husfasader, eller en skuggfri markyta som exempelvis ett fält för att kunna få en öppen vy direkt mot solen utan att skymmas. En elektrisk spänning uppstår på båda sidorna, både bak och fram, på solpanelen. Man kan säga att en fotoelektrisk effekt uppstår via så kallad fotovoltaik. I ledningar från och mellan solcellerna bildas likström som vi kan ta tillvara som elektricitet och använda i våra egna hus och lägenheter. Om man sätter upp egna solpaneler går en strömkabel från solpanelerna till en växelriktare där strömmen omvandlas till växelström med 230V. Elen leds därefter vidare till en elcentral och distribueras vidare genom fastigheten.

Hur miljövänlig är solkraften?

Solkraft räknas som en av de mest miljövänliga formerna av elproduktion eftersom solenergin är en förnybar energikälla som producerar sig själv. Vi slipper olika utsläpp som koldioxidutsläpp. Däremot är inte tillverkningen av solceller helt oproblematisk eftersom själva tillverkningen kräver ganska mycket el som ofta kommer från kolkraft. Totalt sett är utsläppen mätt i koldioxid/kWh för att producera solel mycket lägre än för fossila bränslen, men de är ändå högre än förnybara energikällor som vatten- och vindkraft.

Fördelar med solkraft

En fördel med solel är avsaknaden av utsläpp och därmed ingen koldioxidskatt. Många efterfrågar solkraft på grund av miljöskäl vilket innebär att kostnaderna för solkraft successivt minskar då solkraftverk ständigt byggs ut. Hushåll får även subventionering för att uppmuntras till att köpa in en egen anläggning med solceller. Generellt sett för de som vill satsa på egen solel innebär solenergi en hög kostnad i början. Därför handlar val av solel dels om en långsiktig investering och dels om storlek och antal solceller. I dagsläget kostar en solcellsanläggning på ca 30Kvm som ger 5kW runt 100 000 före stöd. Om man får investeringsstöd sjunker kostnaden med 20% eller om man väljer att dra av kostnader genom ROT-avdraget kan man spara 9% av kostnaden. 30Kvm är en storlek som är vanlig för en mindre villa. En stor villa kräver ofta tre gånger den storleken, alltså 90 m². Men det innebär inte att kostnaden behöver bli tre gånger så mycket, snarare handlar det om något mer än det dubbla priset. En av fördelarna med egenproducerad solel är också att man kan sälja det överskott som man själv inte behöver.

Batterilagring av solel

Solel lagras vanligen i batterier. Detta innebär att man kan producera el på dagen och använda den på kvällen och på natten. Men hur gör man då på vintern? Solenergi fungerar inte så dåligt som man skulle kunna tro. Infallsvinkeln blir sämre och solmängden innebär en påverkan, men solcellerna absorberar ändå solljuset om det är molnigt eller mulet. Solcellerna mår dessutom bra av svalare temperaturer och kan faktiskt fungera mera effektivt under svalare perioder. Tyvärr så är dagens energilagrings teknik både dyr. Eftersom att man kan sälja sin överskottsel som man inte använder själv innebär att det i regel inte är ekonomiskt lönsamt att köpa ett batteri till sin solcellsanläggning. På grund av att tekniken inte är tillräckligt bra går det inte heller att lagra solel som producerats på sommaren till vinterhalvåret, vilket gör att Sverige i dagsläget inte skulle kunna bli självförsörjande på solel.

Vågkraft kan vara lätt att missta för vattenkraft. Men vågkraft är en förnybar energikälla som utnyttjar havets väldiga och aldrig sinande krafter. Vågkraftverk placeras oftast ute till havs, men kan även placeras vid hamnar eller vid strandlinjen för att ta till vara vågornas rörelser. Det finns inget standardutförande för vågkraftverk. Istället förekommer de i många olika versioner i fråga om utseende och tekniskt utförande. Det finns alltså många olika system för att tillvarata och omvandla vågenergin till elektricitet.

Att ta tillvara på vågkraften

En del system går ut på att sätta ut bojar som sitter fast vid ett fäste som planterar vidare rörelsen ner till havets botten till en generator. Andra versioner ser ut som långa ormar som guppar och fortplantar dessa rörelser. En annat sätt är att placera vingar eller propellrar strax under vattenytan som fångar upp vågornas rörelser. En annan vanlig version är så kallade Oscillerande vattenpelare. Dessa ihåliga och luftfyllda pelare utnyttjar att vågornas starka rörelser påverkar luftströmmarna och skapar vind. Denna vind används för att driva turbinen.

Möjligheter nationellt och internationellt

Eftersom Sverige har en så lång kust kan just vågkraft vara ett gott alternativ till andra energikällor. Nackdelen är att våra kuster inte utsätts för samma höga vågor som i andra länder. Men vi har ändå gott om plats och stora möjligheter att utnyttja vågkraft som energikälla.

Man uppskattar att en stor utbyggnad av vågkraftverk skulle kunna förse 10-20% av världens befolkning med elektricitet. Det finns fortfarande en del svårigheter eftersom det krävs väldigt starka och robusta lösningar då havets krafter är så starka. Här har Svensk forskning legat på framkant under senare år med innovationer som Wavetube. Vi har även utvecklat bojar som är 5 gånger mer effektiva än tidigare bojar.

Vågkraft – Fördelar och nackdelar

Eftersom elkraften inte innebär utsläpp eller tillförsel av annan energi förutom själva vågorna är vågkraften en miljövänlig form av el. Det som forskare har satt frågetecken för är om magnetism och ljud från generatorerna kan störa maritimt liv. Det kan även finnas risk för läckage vilket gör god tillsyn och underhåll viktigt. Man oroar sig för ljud som skall kunna störa det omgivande livet. Samtidigt kan bojar och liknande som placeras vid strandlinjen inverka positivt då växter kan breda ut sig mer då de får något mer att hänga och klänga på.

Det positiva med vågkraft är att den är energieffektiv, kostnaden är låg jämfört med vinningen. Men framförallt har vågkraften en mycket högre och jämnare energitäthet än exempelvis både vind och sol, fem gånger högre än vind. Därmed kan man utvinna energi snabbare och med ett jämnare flöde med vågkraft. Alltså kan man säga att vågkraft faktiskt kan ge mer energi än både sol- och vindkraft. Därför är det en god konkurrent till mer etablerade energikällor. I dagens läge ligger priserna för vågkraftverk på samma nivå som kostnaden för solel. Men eftersom vågorna alltid finns kan man producera dubbelt så mycket el för samma pris. För energibolagen finns möjligheten att kombinera vindkraftverk ute till havs med just vågkraft. Då kan kraftverk ta tillvara på rörelseenergin från både vinden och vågorna samtidigt.