El är ett mycket effektivt sätt att transportera energi till en plats där den behövs. Alla energislag i naturen kan omvandlas i olika typer av kraftverk, till el som kan transportera energin till den plats där den behövs. Det är en unik egenskap som bara el har – att vara energibärare för all energi.
Energi finns överallt
Energi finns överallt och solen är den ursprungliga energikällan. Undantag från energi härledd till solen finns:
• Kärnenergi i uran som är ett grundämne i jorden.
• Geotermisk energi som främst är värme från jordens inre.
• Tidvattenvågor som orsakas främst av månens dragningskraft.
Människan har alltid utnyttjat energikällor, de tidiga energikällorna utnyttjades där de fanns. För eldning valdes närbelägna träd, kvarnar byggdes vid vattendrag och på platser där det blåste osv. När ångmaskinen kom fick kol stor betydelse som energikälla. Sedan de moderna förbränningsmotorernas tillkomst har oljan dominerat som energikälla för transporter på land, hav och i luften.
När elen kom blev flexibiliteten på energiområdet större. Alla energislag i naturen kan omvandlas i olika typer av kraftverk till el som kan transportera energin till den plats där den behövs. Det är en unik egenskap som bara el har – att vara energibärare för all energi.
Energi kan aldrig produceras, bara omvandlas till annan energi. Energin från en energikälla omvandlas i ett kraftverk till el som transporteras till användaren. Där omvandlas den igen till att göra nytta i elektriskt driven utrustning. Energikvalitet är ett uttryck för hur lätt eller svårt det är att omvandla olika energislag till olika nyttoformer. El har högsta energikvalitet och kan lätt omvandlas till olika former av energi.
Det svenska elsystemet består av kraftverk med olika egenskaper
48 procent av elen kom år 2012 från vattenkraft. Kärnkraft svarade för 38 procent medan övrig värmekraft, främst biobränslen, svarade för knappt 10 procent. Vindkraft, det kraftslag som växer mest, hade år 2012 en andel på 4,4 procent.
I vattenkraften är det lägesenergin, när vatten strömmar från en högre nivå till en lägre, som omvandlas till el i en vattenturbin, energin lagras i form av vatten i vattenmagasin.
I kärnkraften utvecklas värme i uranbränslet när atomkärnor klyvs. Värmen får vatten att koka till ånga som sedan omvandlas till el i en ångturbin. När bränslet tas ut ur reaktorn för att ersättas med nytt bränsle innehåller det gamla bränslet fortfarande stora mängder energi. Restvärmen måste därför kylas av vatten i bassänger under lång tid innan det – enligt dagens planer – ska slutförvaras i berglager.
Biobränslen som eldas i kraftvärmeverk värmer vatten till ånga som omvandlas till el i en ångturbin. Bränslet transporteras med lastbilar, tåg och båtar till kraftverken.
Vindkraftverken har vindens rörelse som energi-källa för omvandling till el i en vindturbin. Vinden är en energikälla som varierar hela tiden och kan inte lagras.
I solceller omvandlas ljusenergi från solens strålar direkt till el.
Kraftverkens olika roller – ett elsystem med bra egenskaper
Olika kraftverk har olika roller. Kärnkraftens drift planeras efter energibehovet och kärnkraften är som effektivast när den drivs i jämn och hög takt. Vattenkraften är också planerbar och används dessutom för att hålla elsystemet i balans (så kallad reglering) när tillgång eller efterfrågan på el ökar eller minskar hastigt, vilket sker hela tiden. De biobränsleeldade kraftvärmeverken körs när det finns ett värmebehov från fjärrvärme (under uppvärmningssäsongen) eller när industrin behöver ånga. Vindkraften fungerar när det blåser tillräckligt mycket, upp till en viss vindstyrka då vindkraftverken stängs av. Solcellernas funktion varierar med solens intensitet. I Sverige använder vi nästan inga fossila bränslen i vårt elsystem. Därför har 97 procent av den svenska elen mycket låga utsläpp av klimatpåverkande koldioxid. Leveranssäkerheten på el är mycket hög, i genomsnitt har svenska elkunder el under 99,98 procent av årets timmar.
Foto: Annika Örnberg / nwe.siemens.com
Sverige har flera system som hanterar energi och berör varandra
Framför allt finns fyra stora energisystem:
• El är energibäraren i elsystemet, där energin från alla typer av energikällor omvandlas till just el. Sverige har främst vattenkraftverk, kärnkraftverk, biobränsleeldade kraftvärmeverk och vindkraftverk – privat, statligt eller kommunalt ägda. Energin transporteras med elens hjälp via stamnät, regionala elnät och lokala elnät till hushåll, offentliga verksamheter och industrier i hela Sverige.
• Fjärrvärme är lokala energisystem som finns i 100-tals tätorter. I fjärrvärmen är varmt vatten energibäraren som transporterar energin för uppvärmning av hus och lokaler. Energin kommer från bränslen som eldas i anläggningar i kommunala fjärrvärmenät, främst biobränslen och avfall. Fjärrvärmen utnyttjar också överskottsenergi från industrier (spillvärme). Fossila bränslen i allt mindre omfattning och torv förekommer också.
• Oljehanteringen är ett rikstäckande energisystem, där import och förädling av råolja och distribution sköts av enskilda företag.
• Naturgas transporteras i en ledning till Sverige från danska fyndigheter i Nordsjön. Gasen finns tillgänglig på västkusten från Trelleborg till Göteborg och i delar av Småland. Naturgassystemet förser industrier, fjärrvärme, och några kraftverk med bränsle, samt bostäder och servicesektorn.
De olika energisystemen är alla en del av Sveriges energiförsörjning och förser ibland också varandra med energi så att de är svåra att särskilja. Bränsleeldade kraftvärmeverk ingår till exempel både i elsystemet och i fjärrvärmen. Fjärrvärmen kan utnyttja el i hetvattenpannor och värmepumpar för sin värmeproduktion. Naturgassystemet och oljehanteringen förser dessutom också fjärrvärmen och elsystemet.
Energin ska användas effektivt – mer el kan vara bättre
Att minska energi genom minskad elanvändning kan innebära ett ökat behov av energi från annat håll. Elsystemet öppnar för ständigt nya användningsområden. Fordon är ett område där mer el skulle göra verklig nytta. Här ställs den mycket effektivare elmotorn mot förbränningsmotorn. Här ställs också den svenska elens positiva klimategenskaper mot de fossila drivmedlens negativa miljö- och klimategenskaper. Ökad elanvändning kan gagna oss där elbilen kanske är det bästa exemplet. Ett annat exempel är eldrivna värmepumpar på platser där fjärrvärme inte lämpar sig.
Elutrustning allt effektivare
Det finns ny energieffektiv teknik som innebär att viss energi och därmed el sparas. El lämpar sig utmärkt för att effektivisera energianvändningen. Elens egenskaper innebär att utrustning i hushåll och industrier kan konstrueras för att använda energi snålare. Utvecklingen mot energieffektivare utrustning är nödvändig och rätt, så länge som det innebär att den totala resursanvändningen inte ökar på ett orimligt sätt.
Fakta – Elnät
Det svenska elnätet kan delas in i tre nivåer – lokala elnät, regionala elnät och stamnät. De flesta elanvändare är anslutna till ett lokalt elnät, som i sin tur är anslutet till ett regionalt elnät. De regionala elnäten är anslutna till stamnätet. Det finns ungefär 160 lokala elnätsföretag i Sverige. Storleken på dessa företags elnät varierar mycket. Det minsta företaget har ungefär 3 km ledning, medan det största har mer än 115 000 km. De lokala elnäten brukar delas upp i lågspänning (400/230 V) och högspänning (oftast 10–20 kV).
Den totala ledningslängden för lågspänningsnäten i Sverige är drygt 306 000 km. Avf detta är 70 000 km luftledning och 236 000 km jordkabel. Det lokala högspänningsnätet, även kallat mellanspänningsnätet, består av 90 000 km luftledning och 103 000 km jordkabel. Till lågspänningsnätet är 5,3 miljoner elanvändare anslutna och till högspänningsnäten 6 500. Regionnätet ägs till stor del av tre företag E.ON, Fortum och Vattenfall. Ledningslängden är cirka 30 000 km. Det svenska stamnätet ägs av affärsverket Svenska Kraftnät och består huvudsakligen av ledningar med en spänning på 400 kV och 220 kV. Stamnätets totala ledningslängd är cirka 15 000 km. Totalt omfattar det svenska elnätet 543 000 km, varav 339 000 km är jordkabel. Om det gick att sträcka ut det svenska elnätet i en enda lång ledning skulle den räcka mer än tretton varv runt jorden.
(källa: Energimarknadsinspektionen, Svenska Kraftnät).