Har du funderat på hur mycket energi du använder under en vanlig dag? Det krävs energi för att lysa upp och värma rummet du sitter i. Samma gäller datorn, plattan eller mobilen du använder för att läsa den här texten. Vad mer använder vi energi till, och var kommer den ifrån?

Det mesta runt omkring oss använder energi. Till exempel kräver våra hem, våra industrier och transporter av både personer och varor stora mängder energi. I det här kapitlet ska vi gå igenom hur energi används, produceras och lagras.

[Bild: cirkeldiagram med energianvändnings-områden utsatta: Hushåll och offentlig sektor 20%, Industri 20%, Export 30%, Transporter 10%, Förluster 15%, Övrigt 5%]

Vad används energin till?

Vi börjar med hemmet. Här är det uppvärmning och varmvatten som kräver mest energi. Vi behöver också energi till alla hushållsmaskiner som kyl, frys, disk- och tvättmaskin, och förstås till all annan elektronik, som datorer, TV-apparater och mobilladdare.

Förutom energin som vi använder i våra bostäder behöver vi energi för att driva skolor, sjukhus, affärer, och så vidare. Om vi samlar all den energi som hushåll, offentlig verksamhet och övrig serviceverksamhet behöver så kommer det att vara ungefär 20% av Sveriges behov av energi.

[Bild på en industri]

Nästa område som använder mycket energi är industrin. Till exempel använder stålindustrin stora mängder energi för att smälta järn och driva utrustning, och kemiska fabriker behöver energi för att genomföra kemiska reaktioner och andra processer. Totalt sett står industrin för ungefär 20% av Sveriges behov av energi.

Förutom den energi som vi använder inom Sveriges gränser så exporterar vi en hel del bensin, diesel, olja och el till andra länder. Tillsammans står exporten för ungefär 30% av Sveriges energianvändning.

[Bild på bil, elbil, buss, tåg, flyg eller liknande]

Transport av personer och varor använder också en hel del energi. Det gäller särskilt pendling med bil, där det går åt mycket energi per person och kilometer. Förutom transport av personer använder vi mycket energi för att transportera varor. Det gör vi med båtar, flyg, tåg, och lastbilar. Totalt sett står transportsektorn för ungefär 10% av Sveriges behov av energi.

[Bild på kraftledning? eller någon annan bild som har med värmeförluster att göra?]

När en form av energi omvandlas till en annan form bildas det alltid värme. Till exempel blir man varm när man går uppför en trappa. Det beror på att lagrad kemisk energi i musklerna omvandlas till rörelseenergi. Rörelseenergin omvandlas sedan till lägesenergi när man flyttar sig högre upp i trappan.

Elektricitet är en form av energi som är lätt att transportera. När elektricitet transporteras genom kraftledningar skapas värme i ledningarna. Om syftet med energiomvandlingen inte är uppvärmning så säger man att värmen är en förlust. Sådana förluster står också för en del av den energi som används i Sverige, ungefär 15%.

[Bild på total energiproduktion i Sverige, eller liknande…]

Nu vet vi hur mycket energi som krävs i vår vardag. Men var kommer energin från?

Vi har flera energikällor. Några är direkta, förnybara källor som sol, vind och vågkraft. De kan vi utnyttja när de är verksamma, till exempel när solen skiner eller det blåser, men inte annars. Andra källor är i form av lagrad energi, till exempel kol, olja och uran. Dessa källor har formats under många miljoner år och är ändliga. De kommer att ta slut så småningom. Vattenkraft och biomassa är energiformer som är mitt emellan. Vi kan lagra dem, precis som de ändliga energikällorna, men om vi tar hand om dem ordentligt så tar de inte slut.

De olika energiformerna har inte samma energikvalitet. Energikvalitet handlar om hur lätt det är att omvandla en viss sorts energi till en energiform som är mer användbar, till exempel elektricitet. Elektricitet har mycket hög energikvalitet eftersom den kan användas till nästan allt – till exempel att driva datorer, lampor och fabriker. Värme har lägre energikvalitet, särskilt om temperaturen är låg, eftersom den mest lämpar sig för att värma upp hus och är svår att omvandla till el. Kemisk energi, som finns lagrad i biobränslen eller batterier, men också i bananen som du kanske åt till mellanmål har, också hög kvalitet eftersom den kan omvandlas till både värme och elektricitet, men det sker alltid med vissa förluster.

Det är viktigt att använda rätt energiform till rätt sak: el till elektronik, värme till uppvärmning och kemisk energi till transporter (och mellanmål). På så sätt använder vi våra resurser smartare och minskar onödiga energiförluster.

Vindkraft har blivit en viktig del av Sveriges energisystem. Vindkraftverk fungerar genom att vinden driver en turbin. I turbinen snurrar en rotor i ett magnetiskt fält, och då bildas en elektrisk ström genom elektromagnetisk induktion. Ju snabbare rotorn snurrar, desto mer elektricitet genereras.

Vindkraft är en förnybar energikälla, vilket alltså innebär att den inte släpper ut koldioxid när den används. Utvecklingen har också gjort vindkraftverken bättre på att producera el, vilket har lett till att elpriset från vindkraft har sjunkit.

Trots dessa fördelar finns det också nackdelar med vindkraft. En vanlig kritik är att vindkraftverk är fula och stör utsikten, vilket kan väcka motstånd från de som bor i närheten. En annan utmaning är att vindkraft är beroende av vädret. När det blåser lite produceras också mindre el, vilket gör att elproduktionen både kan bli oförutsägbar och variera kraftigt. Med lite planering och smart teknik kan många av dessa problem undvikas, och vindkraften kommer förmodligen att spela en mycket viktig roll för hållbar energi i framtiden.

[bild på solen eller solpaneler]

Solkraft är en av de mest kända förnybara energikällorna. Solen sänder ut en enorm mängd energi varje dag. Energin som kommer till jorden från solen skulle räcka till alla våra energibehov om vi lärde oss att utnyttja den fullt ut. Med solceller, som är en avancerad teknik som omvandlar solljus direkt till elektricitet, kan vi fånga en del av den energin.

Fördelarna med solkraft är många. Det är en ren och förnybar energikälla, vilket innebär att den inte producerar luftföroreningar eller växthusgaser när man använder den. Däremot kan sådant uppstå när solcellerna tillverkas, men det gäller för alla energikällor.

Men det finns också stora utmaningar. Solkraft kan bara användas när solen lyser, vilket gör den mindre effektiv när det är molnigt. På natten fungerar den inte alls. I Sverige står inte solen så högt på vintern och solcellerna är inte lika effektiva då. Dessutom kan kostnaderna för att installera solpaneler vara höga, även om de kostnaderna minskat kraftigt i takt med att tekniken utvecklas. Det är utmanande att hitta rätt material att bygga solceller av, och det forskas mycket om detta. En annan utmaning är att storskaliga solparker tar stor plats, och det kan förstås vara ett problem i tätbebyggda områden.

[Bild på kärnkraftverk]

Kärnkraft genererar elektricitet genom kärnreaktioner, vanligtvis genom att klyva uranatomer i en process som kallas fission. Denna process frigör stora mängder energi, som används för att värma upp vatten tills det kokar. Vattenångan driver sedan turbiner.

En av de främsta fördelarna med kärnkraft är dess låga utsläpp av växthusgaser under drift. Dessutom kan kärnkraftverk ge en jämn och pålitlig elförsörjning. Men kärnkraft kommer också med stora utmaningar. Kärnreaktionerna skapar radioaktivt avfall. Det är väldigt farligt, och det fortsätter vara det i tiotusentals år. Frågan hur man ska lagra avfallet på ett säkert sätt är ett stort miljö- och säkerhetsproblem. Radioaktiviteten är också ett problem vid olyckor. Kärnkraftverk är oftast väldigt säkra, och olyckor är sällsynta, men när de sker får de katastrofala konsekvenser. Ett par kända exempel är olyckorna vid Tjernobyl (1986 i dagens Ukraina) och Fukushima (2011 i Japan).

Kärnkraft är beroende av uran, som är en ändlig resurs. Kärnkraft är alltså en energikälla med låga koldioxidutsläpp under drift, men den är inte förnybar. De höga kostnaderna både för att bygga och avveckla kärnkraftverk är en annan nackdel.

[Bild på värmekraftverk]

Värmekraftverk, eller värmeverk, har varit en dominerande energikälla i många år. Ofta eldar man med kol eller biomassa. Biomassa är till exempel rester från skogs- och jordbruket. Elden i värmeverket används för att värma vatten till ånga, som driver en turbin. Det finns också värmekraftverk som används till att ge värme direkt. Då är värmeverket ofta kopplat till fjärrvärmesystemet.

Värmekraftverk är en pålitlig och billig metod för att producera energi. Men de har stora nackdelar, särskilt när det gäller miljöpåverkan. Framförallt när man bränner kol bildas stora mängder koldioxid och andra ämnen som bidrar till luftföroreningar och klimatförändringar. Dessutom är kol en ändlig resurs, som kommer att ta slut.

Biomassa består av växter som fångat upp kol när de växte. Därför räknar man det som att det kol som släpps ut när man bränner biomassan bara "cirkulerar", och alltså inte påverkar växthuseffekten. Men det kan förstås bildas andra luftföroreningar när man bränner biomassa.

Vattenkraft producerar elektricitet genom att använda energin från strömmande vatten för att få turbiner att snurra. För att få en jämn tillgång på strömmande vatten dämmer man ofta upp floder. Sedan kan man släppa ut precis så mycket vatten som man behöver ur dammen. Denna metod har använts under lång tid och är känd för att vara väldigt effektiv.

Vattenkraft ger en väldigt stabil elförsörjning och kan snabbt anpassas till förändringar i efterfrågan på el. Men byggandet av dammar och reservoarer har betydande påverkan på miljön. Landområden översvämmas, lokala ekosystem runt dammen störs och fisk och andra djur i floden påverkas. Kostnaderna för att bygga vattenkraftverk och dammar kan också vara mycket stora.

När vi försöker hitta en hållbar energiförsörjning blir förnybara källor som sol- och vindkraft allt viktigare. Men som vi sett är de inte alltid tillgängliga när det behövs. Solkraften är beroende av att solen är framme, och vindkraften är beroende av att det blåser. För att lösa det problemet försöker man hitta olika sätt att spara, eller lagra, energin. Till exempel vill man kunna spara el från solceller en solig dag, så att man kan använda den för att lysa upp en mörk natt. Batterier och vätebränsleceller är två lovande tekniker för att lagra energi tills den behövs.

Batterier

[Bild på batteri, gärna ett lite större]

Batterier kan laddas, det vill säga lagra energi, när det finns mycket av det. Sen kan de laddas ur, det vill säga släppa ifrån sig energi, när den behövs. Det är precis det som behövs för att få en balans mellan tillgång och efterfrågan på elektricitet.

En av de stora fördelarna med batterier är deras snabba “svarstid”. En snabb svarstid betyder att de snabbt kan ge ifrån sig ström om efterfrågan på elektricitet plötsligt ökar. Batterier kan vara stora eller små, vilket gör att man kan anpassa hur mycket el som sparas, lagringskapaciteten.

Men batterier har förstås också nackdelar. Deras lagringskapacitet är relativt begränsad, de är helt enkelt inte så effektiva jämfört med andra metoder för att spara el. De innehåller också en del farliga ämnen. Både tillverkningen av batterier och att ta hand om gamla batterier kan påverka miljön negativt. Dessutom kostar batterier fortfarande en hel del.

Bränsleceller

[Bild på bränslecell, eller animation som förklarar elektrolys]

En annan metod är att använda vätgas för att lagra energi. El kan nämligen användas för att producera väte genom en process som kallas elektrolys. I elektrolysen delar man upp vattenmolekyler i gaserna väte och syre. Vätgasen lagras i tankar, och kan senare användas i bränsleceller. I bränslecellerna omvandlas väte till elektricitet genom en kemisk reaktion med syre.

Vätgas kan lagra stora mängder energi under långa perioder, och väte kan dessutom användas till lite allt möjligt, från elproduktion till att tanka fordon. Men att producera, lagra och flytta väte kan vara dyrt. Säkerhetsproblem är en annan fråga, eftersom väte är mycket brandfarligt och kräver noggrann hantering vid lagring.

Samhällets energiförsörjning handlar både om hur vi producerar energi, hur vi använder den och hur vi lagrar den tills den behövs. Energi används överallt: i våra hem, i skolor och sjukhus, i industrier och till transporter. Olika energikällor har olika fördelar och nackdelar. Sol- och vindkraft är förnybara, men de ger bara el när solen skiner eller vinden blåser. Vattenkraft är stabil och kan anpassas efter behov, men påverkar naturen. Kärnkraft ger mycket el med små koldioxidutsläpp under drift, men skapar radioaktivt avfall. Värmekraft kan vara pålitlig, men kan också ge stora utsläpp beroende på vilket bränsle som används.

En viktig del av framtidens energisystem är därför att använda energin smart. Energi försvinner inte, men vid varje omvandling minskar ofta energins arbetsförmåga, till exempel genom att en del sprids som värme. Därför behöver vi välja rätt energiform till rätt uppgift och minska onödiga förluster. Vi behöver också kunna lagra energi, till exempel i batterier eller som vätgas, så att el från soliga och blåsiga dagar kan användas när behovet är större. Framtidens energiförsörjning kommer troligen inte att bygga på en enda lösning, utan på en kombination av flera energikällor, effektiv energianvändning och smart lagring.