Faktablad: Hur produceras el och värme?

Energifallet

Faktablad: Hur produceras el och värme?

Energi finns överallt, som i vinden, biomassa och solens strålar, vi behöver bara omvandla den till en form som är användbar för oss. Användbara energiformer är exempelvis el, värme, drivmedel, ljus och mat. I det här faktabladet tar vi upp el och värme.

En turbin får spolen att snurra inuti magneten, så att ett elektromanetiskt fält uppstår. Ur det alstras el.
Klicka på bilden för att förstora den.

Så alstras elektrisk ström

Elektricitet är elektroner som rör sig i något som leder elektrisk ström. Om ett material med överskott av elektroner kommer i kontakt med ett material med underskott av elektroner strävar de efter att jämna ut skillnaderna. Det får elektronerna att röra sig, en elektrisk ström uppstår. Strömmen kan sedan ledas genom en apparat, till exempel en lampa, en brödrost eller en elektrisk motor där energin omvandlas till ljus, värme eller rörelse. Ofta används orden el, elektricitet eller ström när man menar elektrisk ström.

För att producera el behövs egentligen bara något som snurrar eller rör sig upp och ned och en generator. En generator kan bestå av koppartråd som är lindad på en spole, med magneter runt om. När spolen snurrar uppstår ett elektromagnetiskt fält, och ur det alstras el. Rörelsen har blivit elektrisk ström! En enkel generator som brukar kallas dynamo används för cykelbelysning. Den omvandlar hjulens rörelse till ljus.

En anläggning som producerar el med hjälp av en generator kallas kraftverk. I många kraftverk används någon form av turbin för att skapa rörelse till generatorn. En turbin kan se ut som en stor propeller som är instängd i ett rör och kopplad till en generator via en axel. Genom att leda vatten eller ånga genom turbinen omvandlas rörelseenergi på så sätt till el.

El från vatten och vind

I ett vattenkraftverk utnyttjas energin i fallande vatten. Vattnet leds genom en turbin som börjar snurra. Turbinen kopplas till en generator som omvandlar rörelseenergin till elektrisk ström.

I ett vågkraftverk utnyttjas också vattnets rörelseenergi, fast på ett lite annorlunda sätt. Det finns olika tekniker för att dra nytta av vågornas rörelse. En vanlig teknik är att en boj på vattenytan guppar upp och ned till följd av vågornas rörelse. Bojen är kopplad till en generator som sitter förankrad på botten och utnyttjar den upp- och nedgående rörelsen för att konvertera den till elektrisk ström. Tidvattenenergi är energi som kan utvinnas genom vattnets nivåskillnad mellan ebb och flod eller strömmarna som bildas när vattenmassor förflyttas över jorden.

Ett vindkraftverk fångar upp vindens rörelseenergi. Vinden bromsas när den passerar vingbladen och bladen börjar rotera; de driver i sin tur en generator som genererar el. Förr, långt innan elektrisk ström uppfanns, var det vanligt att vattenhjul och väderkvarnar användes för att mala säd med hjälp av mekanisk energi.

El och värme från bränslen

Många kraftverk använder en teknik där vatten värms till ånga. Ångan leds sedan genom en turbin kopplad till en generator som alstrar el. Om det varma vatten som samlas på andra sidan turbinen används till att värma upp hus i ett fjärrvärmenät kallas det för kraftvärmeverk. I ett rent värmeverk finns ingen turbin utan det varma vattnet leds direkt till fjärrvärmenätet.

I Sverige är det vanligast att kraftverk och värmeverk eldas med biobränsle, torv eller avfall. I andra länder används ofta kol, olja eller fossilgas. I ett kärnkraftverk värms och förångas också vatten.  Men istället för att elda ett bränsle omvandlas kärnenergi till värme genom att atomkärnor av det radioaktiva ämnet uran klyvs.

El och värme från solen

Solceller kan generera el direkt från solljus utan någon generator eller något som snurrar. De består av ett halvledarmaterial, ofta kisel, som fungerar som små dioder som vid solstrålning bildar elektrisk ström. Solenergi kan också användas till att värma upp hus och varmvatten med hjälp av solfångareLäs mer om solceller och solfångare här

Solen kan även användas som ett kraftverk. I länder med mycket sol används en teknik där vatten eller salter värms upp till höga temperaturer med hjälp av speglar som fokuserar solljuset i en punkt. Vattenångan som bildas kan sedan driva en turbin som genererar el, precis som i ett vanligt kraftverk. Fördelen gentemot solceller är att den värme som bildas kan sparas och ge el även på natten när solen inte lyser.

Värme från jorden, luften och vatten

En värmepump kan använda värme från jorden, luften eller vatten för att värma upp byggnader och vatten i husen. Värmepumpen använder elektricitet för att överföra värme från ett kallare till ett varmare område. Ungefär som ett kylskåp, fast tvärtom. Att använda en värmepump är mer effektivt än att värma husen direkt med el eftersom man kan få ut ungefär tre gånger så mycket värmeenergi som man stoppar in i elektrisk energi.

Miljöpåverkan

All energi som vi människor använder har en miljöpåverkan som måste vägas mot nyttan. Eftersom olika energislag påverkar miljön på olika sätt är det viktigt att ta hänsyn till hela kedjan från vaggan till graven: allt i från produktion av utrustning som behövs, transporter, byggnation, driftsfas och vad som händer när utrustningen tjänat ut och blivit avfall. Detta brukar kallas att ha ett livscykelperspektiv. Läs mer om miljöpåverkan från el- och värmeproduktion här

Så tycker Naturskyddsföreningen

Naturskyddsföreningens klimatmål innebär att vi människor inte kan fortsätta använda fossila bränslen, eftersom de släpper ut mycket växthusgaser. Energikällorna måste också vara långsiktigt hållbara och inte komma från resurser som tar slut (t ex olja och uran). Därför tycker Naturskyddsföreningen att energin i framtiden måste komma från 100 procent förnybara energikällor i hela världen. Och att dessa förnybara energikällor måste användas på ett sätt som påverkar den lokala miljön så lite som möjligt. Läs mer i vår klimatpolicy

> Till alla Naturskyddsföreningen i skolans faktablad