|
I media och politiska debatter hanteras energifrågan på ett ganska märkligt sätt. De inblandade missar ofta de absolut mest grundläggande förutsättningarna och då blir det inte lätt att komma fram till något vettigt. Det är lite som att man försöker räkna ut något utan att ha lärt sig de fyra räknesätten. Så den här gången tänkte jag börja från grunden och se vart det leder.
En viktig grundpelare när det gäller både energi och det mesta annat är att förstå vad som efterfrågas och vad som är möjligt att producera. När det regnar vill man ha regnskydd, när man är hungrig vill man ha mat och när sätter på datorn vill man ha el. Det går inte alltid att tillverka precis det som efterfrågas men den som inte förstår vad som efterfrågas kommer aldrig att göra rätt.
Energi när den behövs
Det absolut mest grundläggande när det gäller energi är att den måste existera när den behövs. Elspisen behöver el för att fungera och bilen måste vara tankad/laddad för att kunna köras. När det är kallt krävs energi för att värma huset och när det är för varmt krävs energi för att kyla huset. Det här gäller förstås också industrin. Nästan alla industriella processer är beroende av en stabil energiförsörjning för att fungera vettigt.
Här har fossila bränslen en stor fördel. De är såpass lättlagrade och energirika att man ganska enkelt kan ha ett stort eget reservlager och säkra upp sitt behov mot yttre händelser. Vi har sett utvecklingen från ved till kol och från kol till olja och hittills har vi inte hittat en energibärare som är lättare att hantera och lagra än olja.
I en villa räcker en oljetank på två till tre kubikmeter för betydligt mer än ett halvårs problemfri uppvärmning. Eldningsolja/dieselolja har dessutom fördelen att kunna lagras i massor av år så länge man undviker konstiga tillsatser. Sverige hade tidigare gigantiska bergrum fyllda med dieselolja för att klara månader eller till och med år av krig eller kris.
Det var med andra ord fullständigt självklart att de flytande fossila bränslena på rekordtid slog ut nästan allt annat. Olja och bensin är ganska fantastiska energibärare och ger en stabilitet och säkerhet som inget annat. Segelfartyg, väderkvarnar och hästdiligenser slogs ut redan av kolet och kolet hade sedan inte mycket att sätta emot oljan och bensinen. Idag används kol i stort sett bara för elproduktion och stålframställning.
Stabil och lagrad el
Den ultimata energiformen är ändå el. Elmotorer är effektiva och lättreglerade. Uppvärmning med el är enkel och lätt att styra. Det behövs inga skorstenar eller vattenburna värmesystem. Allt går att göra med el.
I den bästa av världar skulle vi ha en elinfrastruktur som fungerar på samma sätt som dagens oljeinfrastruktur. En eller två gånger om året kommer en lastbil och tankar husets eltank med sådär 20 000 kWh el. Det får lov att ta en kvart eller till och med en halvtimme.
Familjens elbil har en eltank som rymmer någonstans runt 200 kWh och kan fyllas på ett par minuter. Varje tankstation har en eller flera lagringsenheter på ca 500 MWh (dagens bensinstationer brukar ha en eller flera tankar på ca 75 kubikmeter, vardera motsvarande 600 MWh). Stora tankbilar kommer med några dagars mellanrum och fyller på tankarna.
På det här sättet skulle vi slippa alla elnät och vi skulle ha ett energisystem med en mycket hög säkerhet. Det enda problemet är att det är en önskedröm som med extremt stor sannolikhet aldrig kommer att kunna förverkligas. Tråkigt men sant.
Vi kan till synes komma en bit på vägen genom att låta varje villa och varje fabrik producera sin egen el, till exempel med dieselmotorer och generatorer. Fast det är tyvärr ingen bra idé. Det blir dyrt och ineffektivt och motorer kräver service förvånansvärt ofta. Jag har som andrabil en gammal Volvo som gått hela 35 000 mil, men det blir ändå bara drygt 4 000 timmar omräknat i tid. Ett halvårs kontinuerlig drift alltså. En flygplansmotor kräver ”major overhaul” efter 1 000 till 2 000 timmar.
Vi kan också utrusta varje hus med solpaneler och jättelika batterilager. Men man behöver inte räkna länge för att inse att det blir vansinnigt dyrt och dumt om man tänkt använda el som huvudsaklig energikälla. Dagens batterier är alldeles för dyra och rymmer alldeles för lite energi. För att ersätta två ton eldningsolja behövs ett batteri som väger ca 100 ton och kostar sådär 50 miljoner kronor. Inte så lyckat.
Producera nära användaren
Vi måste alltså ha ett elnät. Det är komplicerat och dyrt men ändå helt överlägset alla andra existerande alternativ.
Elnäten blir förstås dyrare ju längre det är mellan producent och konsument. Med en vettig topologi och stabila elproducenter går det ändå att hålla kostnad och komplexitet rimlig. Vill man däremot göra det riktigt helvetiskt komplicerat kan man välja att ha många elproducenter som levererar intermittent el och dessutom ligger geografiskt utspridda. Men det är mest en övning för masochister med oändligt djupa penningpungar.
Om vi inte har den läggningen eller den mängden pengar kan vi börja med att utgå från stabil elproduktion. Vi kan till exempel lägga ett elverk i varje kvarter, ungefär som i USA på den tiden då man hade likström med 110 V. Fast det var ingen ”hit” det heller.
Växelströmmen gjorde det möjligt att använda mycket högre överföringsspänning och på det sättet skapa ett elnät som faktiskt fungerade tillsammans med rimligt stora anläggningar för elproduktion. I de flesta länder valde man att bygga stora kolkraftverk intill varje större stad och på det sättet få en vettig avvägning mellan kostnaden för elnät och kostnaden för elproduktion. På köpet fick man stabilitet.
Genom att lägga elproduktionen nära de stora förbrukarna kan man minimera ledningsdragningen. Det blir både kortare ledningar och framför allt ledningar med rimligare dimensioner. Så här ser elnäten ut på de flesta håll i världen.
Vattenkraft
Kolkraftverk och olje/gaskraftverk är praktiska men det går åt stora mängder bränsle och framför allt kolkraftverken kräver avancerad rökgasrening för att inte släppa ut svavel och annat elände. Det bästa när det gäller elproduktion är i stället vattenkraft. Den är ren och den går till och med att lagra i viss omfattning.
Men det saknas inte nackdelar med vattenkraft heller. Torrår innebär elbrist och att bygga vattenkraft förutsätter våldsamma ingrepp i naturen. De stora vattendammarna är också farliga. Kollapsade dammar kan leda till fasansfulla katastrofer. Dammolyckan i Libyen för några veckor sedan är ett gräsligt exempel men ändå inget mot den kinesiska Banqiao-dammens kollaps 1975 då mellan 170 000 och 240 000 människor dog.
I Sverige har vi gott om älvar och industristäder som Norrköping och Trollhättan var redan för flera hundra år sedan baserade på vattenkraft. Där var det sedan bara att konvertera till elproduktion.
Men de verkligt stora vattenkraftresurserna finns i norra Sverige. Där finns både stora vattenmängder och stor fallhöjd. Tyvärr är också avståndet till de stora industristäderna stort och för att dra nytta av elen tvingades Sverige att bygga gigantiska högspänningsledningar från norra till södra Sverige. Det var dyrt, men det gick.
Idag är utbyggd vattenkraft inget politiskt gångbart alternativ i Sverige. De sista outbyggda älvarna är sedan länge fredade. De gigantiska ingrepp som gjordes under första halvan av nittonhundratalet hade dessutom varit omöjliga idag.
Kärnkraft
Ett renare alternativ till kolkraft är kärnkraft. I princip kan man ”rakt av” ersätta kolkraftverk med kärnkraftverk men i praktiken vill man oftast samla flera reaktorerna på samma plats ett stycke från städerna.
Kärnkraftsreaktorer är betydligt dyrare att bygga än kolkraftverk men de är samtidigt mycket billigare att köra. Bränslet är så otroligt energirikt att det blir mycket billigt per kWh trots att bränsletillverkningen kräver dyrbar anrikning.
|
Sändaramatörer visar spetsteknik
Gunnar Englund1940 – 2021Om strömtänger för AC och DC kan sägas vara väl utredda och kända av alla så är det kanske inte så vanligt att rogowskispolar är riktigt lika välkända. Väl utredda kan man utan vidare säga att de är men ändå är principen för hur de faktiskt fungerar och vilka begränsningar de har inte alls välkända. Det har gjort att totalt felaktiga mätningar med rogowskispolar har lett till likaledes totalt felaktiga och ineffektiva ”lösningar” på det förmodade problemet.Gunnar Englund gick bort 14 juni 2021. Läs mer om det här. Men hans krönikor lever och kommer förhoppningsvis att uppdateras med några till.
