Alternativ energiproduktion, kommande stormarknad

av Jarl Ahlbeck Forum 1980-10, sida 10-11, 04.06.1980

Taggar: Teman: energi

Alternativ energiproduktion, kommande stormarknad

En decentraliserad, småskalig energiproduktion som utnyttjar biomassa, solenergi, jordvärme och vindkraft kommer i framtiden att få en snabbt växande betydelse. Det är framför allt i glesbygden man kommer att satsa på egen energiproduktion.

Ö Det är inte endast stigande priser på den centralt och i stor skala producerade energin som kommer att driva fram alternativen, utan också psykologiska och sociala faktorer. Men också i städerna finns det stora möjligheter.

I USA, Danmark och Sverige går man på fullt allvar in för att utveckla de alternativa energikällorna. I vårt land är man som vanligt litet på efterkälken. Enbart med festtal kan man inte hindra ett kommande underskott på kunnande, vilket leder till importtryck och licensköp i stället för utvecklande av egna produkter. Är det kanske så, att våra beslutsfattare är så nedsövda av kärnkraft och ett storindustriellt betraktelsesätt att de inte ens inser vilka stora marknader de alternativa energiproduktionsformerna kommer att erbjuda i framtiden i i F i :

Vindkraft på Gotland byggs vid Näsudden på sydvästra delen av ön. (Fotomontage: Nämnden för energiproduktionsforskning i Sverige 10

När man diskuterar energi måste man ha det viktiga kvalitetsbegreppet klart för sig. Det finns t o m en definierad term, ”exergi” som kan användas för att prissätta värmeenergi. Denna storhet beaktar också energins kvalitet eller dess temperaturnivå.

Man kan grovt dela in energin i tre olika kvalitetsklasser: A-klass energi, tex mekaniskt arbete och elektricitet, B-klass energi, som kan vara varmt vatten i värmeledningar, och C-klass energi, t ex mark som är 52C varm, eller annan energi vid låg temperatur.

Termodynamikens första huvudtes säger att energin är oförstörbar. Men detta är en klen tröst, eftersom termodynamikens andra huvudtes säger att energin alltid degenererar eller minskar i kvalitet vid användningen. Ett par exempel:

Vid direkt uppvärmning med el degenererar hela den tillförda mängden från A-klass över B-klass i elementen till Cklass när den strömmar ut i omgivningen. Om vi direkt har tillgång till B-klass energi, t ex fjärrvärme, kan vi utföra en mer resursbesparande uppvärmning, vi använder s a s inte för hög kvalitet till ett alltför lågvärdigt ändamål. Men det är också möjligt att utnyttja C-energi, tex jordvärme, och uppgradera den med en mindre mängd A-energi till Benergi. På detta sätt fungerar en värmepump.

Om apparater kräver A-energi, måste man givetvis tillföra A-energi. Sådana apparater är maskiner, TV-mottagare, belysningsarmatur o s v. Hur mycket av de olika kvalitetsformerna behövs då?

Ett egnahemshus, 120 m? stort, modernt byggt, med god isolering och med alla välståndsprylar på plats, förbrukar per dygn som årsmedeltal 2 kWh Aenergi för belysning, TV, kylskåp, hobbyverktyg mm. Elspisen kan beräknas dra ytterligare 2 KWh. B-energi behövs för varmvatten och uppvärmning, 7 kWh för varmvatten och 45 kWh (!) för uppvärmning.

Vi ser att vårt huvudsakliga energibehov i husen består av B-energi. Föruto att vi ser var besparingsåtgärder skall sättas in ser vi också något som berör energiproduktionen.

Vindkrattverk

Med vindkraftverk fås all energi som elektricitet, eller som A-energi. Det här gör att man i fråga om vindkraft inte får stirra sig blind på energimängden utan att beakta att all den producerade energin är av högsta kvalitet.

Med andra alternativa energiformer såsom sol, biomassa o s v kan man ju inte direkt få elektricitet. Och eftersom behovet av A-energi är mycket litet, kan man i ett decentraliserat system täcka hela behovet med vindkraft, förutsatt att uppvärmningen kan ordnas på något annat sätt.

Kommersiellt tillgängliga små vindkraftverk för decentraliserat bruk, bondgårdar, fritidshus, villor finns redan, och med begynnande serietillverkning kommer priserna att sjunka.

Ett system som kan ge 2 kWh i medeltal per dygn och som kan täcka en modern familjs hela behov av A-energi för belysning, TV, frys os v är varken stort eller speciellt dyrt. Det bör ha en effekt på ca 100 W. Under dygnet kan man givetvis ta ut mångdubbelt högre effekter på grund av energilagringen i batterierna.

Propellern är tvåbladig med en diameter på 1,5 till 2,5 m beroende på ortens vindförhållanden. Propellern är direkt kopplad till en växelströmsgenerator. Vindrotorn monteras i en stagad mast och ledningen från generatorn kopplas till ett laddningsaggregat för blybatterier. Detta laddningsaggregat bör ha reläfunktioner för över- och underladdningsskydd. Vill man ha 220 V växelström måste man ytterligare anskaffa en växelriktare.

Priset för hela systemet är 3 000— 8 000 mk beroende på vindförhållanden och på de krav man ställer i övrigt. Batterierna är inte vanliga bilbatterier, utan av en speciell typ. De utjämnar systemet så att man alltid har el oberoende av om det blåser för tillfället eller inte. För propellerprofil och -stigning finns amerikanska normer.

Marknad både i u-land, i-land

En intressant marknad för små vindkraftverk är u-länderna.

I många länder finns varken vägar eller grova kraftlinjer, och elbehovet består i huvudsak av vattenpumpning,

FORUM 10/8 belysning och verktygsmaskiner. Det är otroligt små energimängder som behövs för detta, med 0,003 kWh pumpar man redan 1 000 liter vatten 10 meter upp. Men all energi måste vara av A-klass.

De praktiska svårigheterna inskränker sig till att man måste ha destillerat vatten för batterierna, att propellern måste överses och repareras ibland, och att masten måste rostskyddsmålas.

Men inte heller i vårt moderna energislösarsamhälle är vindkraften någonting att rycka på axlarna åt. I kombination med de övriga alternativa energikällorna blir betydelsen långt ifrån marginell.

Svenska varvsindustrin bygger prototyper i storlekar av flera MW effekt i Skåne. Redan det amatörbyggda Tvindkraftverket i Danmark klarar både el och värme för 200 hus. Ett modernt 2 MW vindkraftverk klarar både el och värme för 1000 egnahemshus. Man måste hela tiden komma ihåg, att vindenergin inte kostar någonting i form av bränsle. I Danmark fanns 30 000 väderkvarnar ännu på 40-talet.

Mottot ”Ett vindkraftverk i varje by” är absolut inte någon orealistisk tanke. Inget kärnavfall, ingen oljenota, ingen svaveldioxid. Men många praktiska problem, bla reglering och konstruktion återstår att lösa. Man väntar sig att experimenten med stora prototyper skall ge svar på många frågor.

I vårt land finns redan ett antal vindkraftverk, de flesta är amatörbyggda och åtminstone ett är köpt från USA. Ett av de största är av effekten 7 500 W (motsvarande 75 st av den tidigare beskriva lilla snurran) och finns på Åland. Det är kopplat till nätet med en kortsluten motor och snurrar med andra ord alltid med samma varvtal. När det blåser ökar vridmomentet och kraftverket ger energi till nätet. När det inte blåser snurrar rotorn i alla fall, vilket väcker en viss munterhet.

Det åländska kraftverket ger en energi, som skulle räcka till hela el- och uppvärmningsbehovet för 4 gårdar, men det är byggt i experimentsyfte.

Frihet och oberoende

Ett antal mindre snurror finns också. Gemensamt för ägarna är, att de nöjda med sin anläggning. Inga driftskostnader, bara flödande energi. Litet destillerat vatten i batterierna, och så på med färg-TV, frysboxen och borrmaskinen. Och framförallt en känsla av oberoende: ”Min frysbox kan dom inte stanna, varken med strejker, oljekriser eller kärnkraftverksolyckor”.

Allvarligt talat är det mycket sanning i ovanstående citat. Ju mer centraliserat ett samhälles energiförsörjning är, dess sårbarare är den. Befolkningen på landet är dessutom hjärtligt trött på allt

FORUM 10/8 kommando från Helsingfors, de vill inte vara beroende av teknikerförbund, kraftbolag och oljebolag.

Överallt finner man ett glödande intresse för fliseldning, halmeldning, värmepumpar, metangasjäsning, vindkraftverk o s v. Motiven är främst ekonomiska, med nuvarande brännoljepris går vilken tomatodlare som helst i däck, men också psykologiska. Frihet och oberoende står högt i kurs.

Jordvärme

Alla alternativa energiformer kan inte behandlas här, men jordvärmen som är speciellt intressant är värd uppmärksamhet.

Det man i princip gör, är att man utnyttjar solvärme som lagrats i jorden under sommarmånaderna. Man utnyttjar en värmepump, som i princip fungerar som ett kylskåp, där kylslingorna dras i jorden och värmeslingorna inne i bostaden.

Man kan kanske karaktärisera jordvärmen som en form av direkt uppvärmning med el, men där elektriciteten används energiekonomiskt riktigt.

För jordvärmen gäller samma som för andra alternativa energikällor: ensam kan den inte göra så mycket, men tillsammans med alla andra alternativ blir betydelsen stor både national- och privatekonomiskt.

Vi kan jämföra ett hus som byggts med direkt elvärme med ett hus där man installerat jordvärme. Husen är båda på 120 m? och har ett uppvärmningsbehov på 15 000 kWh/år. Gör man det med direkt elvärme är installationskostnaderna för elvärmen kanske 9 000 mk och hela uppvärmningsbehovet betalas med elräkningen.

För ett jordvärmesystem är anläggningskostnaderna kanske 25 000 mk (jfr oljeeldning som är 20 000 mk) och elförbrukningen går ner till mindre än hälften, ja kanske till en tredjedel. Denna elmängd går då som drivkraft till ”kylskåpskompressorn” med vilken den lågvärdiga värmen från jorden uppgraderas. Man behöver ca 600 m? tomtmark att gräva ner värmeslingorna i. Färdiga lösningar finns kommersiellt tillgängliga och ca 700 jordvärmesystem är redan installerade i vårt land.

Lönsamheten för ett jordvärmesystem är beroende på elpriset. Ju högre elpris, dess bättre lönsamhet. Det är viktigt att märka, att ett jordvärmesystem arbetar med vanliga vätskeelement och inte med elelement för uppvärmningen, och det gör att man kan komplettera sitt jordvärmesystem med flispanna, koppla det till fjärrvärme, bygga solpanel och vad som helst i framtiden.

Har man däremot installerat direkt elvärme så är man bunden för framtiden. Det är svårt att i efterhand riva up golv och väggar för att installera vätskerör. Om det blir elavbrott i ett system där man bara har installerat direkt elvärme får man troligen frysa. Givetvis stannar värmepumpens kompressor också, men man kan ju ha en reservpanna för flis eller olja kopplad till varmvattensystemet, eller ett litet dieselreservaggregat för kompressorn.

Direktverkande elvärme

Till sist bör ytterligare påpekas det samhällsfarliga i utvecklingen mot allt mera direktverkande elvärme. Om man bygger hela samhällen som är beroende av att det finns spänning i elkablarna — detta i vårt kalla klimat — vilken försvarsmekanism har man då mot störningar?

Så länge en avsevärd del av elektriciteten kommer från vattenkraft, går det bra, men är det rätt att man skall göra sig beroende av kärnkraftverk eller import av el? Hamnar vi inte då ur askan i elden jämfört med oljeberoendet? I krissituationer skall ju även kärnkraftverk ha bränsle och utifrån kommande tjänster. Och gasturbindrivna reservaggregat går ju bara så länge det finns olja.

Om krisen inträffar när det är —252C ute, och man inte ens kan gå ut och skaffa fram ved för att klara sig, vad gör man då med försvarsmakt etc? Skulle det inte vara bättre att ha ett samhälle som inte är fullt så sårbart?

De alternativa energikällorna är på kommande i vilket fall som helst. Nästa år eller senare. Det gäller verkligen nu för oss i Finland att satsa på forskning och produktutveckling för att kunna vara med och dela på den kommande stormarknadens möjligheter.

Jar! Ahlbeck

Små nätanslutna vindkraftverk kan bidra till hushållens elföl ”"