Aktuella politikområden
8
le. De flödande energikällorna återbildas stän-digt (kallas därför förnybara) genom solens in-verkan på jorden och naturen. Vatten-, vind-och vågenergi är flödande energikällor. Tidvat-tenenergi, som också är flödande, härrör från jordens och månens inverkan på varandra. Bio-massa räknas också som en solbaserad ener-gikälla och tillhör därför de förnybara energikäl-lorna. Utöver dessa primära energikällor (solba-serade, atomenergibaserade eller fossila) finns också geotermisk energi, vars ursprung är jor-dens inre hetta.
Energiverk: värmekraftverk, kraftvärmeverk, kombikraftverk och värmeverk
Ett energiverk är en anläggning som produce-rar värme och/eller elektricitet.
Ett värmekraftverk producerar el i ångturbiner.
Värmekraftverk producerar enbart elektricietet och den återstående värmen i ångan konden-seras mot omgivningsluften eller något vatten-drag, därav begreppet kondenskraft. Både kärnkraftverk och fossileldade värmekraftverk är kondendskraftverk. Kraftvärmeverk produce-rar både el och värme. Elutbytet är lägre än i ett värmekraftverk, men totalverkningsgraden är avsevärt högre, eftersom ångan efter turbi-nerna avger återstående värme (vid en högre temperatur än vid kondensation mot omgiv-ningen) till ett fjärrvärmenät. Kraftvärme i in-dustrin kallas ibland industriellt mottryck, vilket används för att samtidigt producera process-ånga (och värme) och elektricitet. Ett kombi-kraftverk producerar dels el från en gasturbin och avgaserna värmer sedan ånga till en ång-cykel varvid ytterligare elkraft (och eventuellt fjärrvärme) erhålls. Elutbytet blir högre än i ett värmekraftverk, men anläggningen är avsevärt dyrare i investering. Värmeverk producerar en-bart värme, vanligtvis till fjärrvärme.
Exergi och anergi
Exergi är ett kvalitetsbegrepp för energi. Energi
= exergi + anergi. Exergi är den del av energin som går att omvandla till arbete. Mekanisk energi och elektricitet betecknas som energi av hög kvalitet, med högt exergiinnehåll. Värmee-nergi är inte fullt omvandlingsbar och har lägre
”exergiinnehåll”. Värmeenergi med samma temperatur som omgivningen kan inte om-vandlas till arbete och är således anergi.
Förgasning
Förgasning är en mycket viktig process inom energitekniken eftersom inget bränsle kan brin-na utan att först förgasas. Förgasningen av ett bränsle sker oftast i samband med själva för-bränningen. Genom att förgasa ett bränsle före förbränning och tillföra det i gasform kan för-bränningen ske med mindre förluster. Ett annat skäl är att olika föroreningar kan avskiljas lätta-re. Fasta bränslen kan omvandlas till gasformi-ga antingen genom pyrolys eller genom partiell förbränning. Organiskt icke-fossilt material kan
dessutom förgasas på biologisk väg och ge bi-ogas. Pyrolys (torrdestillation) innebär att det fasta organiska materialet upphettas utan tillför-sel av syre. Flyktiga ämnen (främst olika ten) avgår då utan att förbrännas. Lätta kolvä-ten som frigörs (t ex metan) förblir i gasfas även om de åter kyls ned. En del kondenserar dock till pyrolysolja och merparten av bränslet finns kvar i fast form som kolpulver och aska. Partiell förbränning sker genom att vattenånga och be-gränsade mängder luft tillförs glödande kol i en särskild ugn (reaktor). Då erhålles en gasbland-ning med vätgas, koloxid, koldioxid och kväv-gas. De brännbara komponeneterna i gasbland-ningen, som kallas syntesgas, är vätet och kol-oxiden. Gengas består huvudsakligen av kolox-id, koldioxid och kväve. Syntesgasen har stor användning inom den kemiska industrin där den används som råvara för mer högvärdiga bränslen och kemiska produkter, t ex metanol.
Förångning
Vid förångning överförs en vätska till gasform genom tillförsel av värme. Förångning (kokning) sker vid vätskans kokpunkt. Förångningscessen är den viktigaste energitekniska pro-cessen och ligger till grund för i stort sett all el-produktion vid sidan av vattenkraft, vindkraft och solcellsel, dvs. i såväl kraftvärmeverk som i kärnkraftverk och andra kondenskraftverk.
Vanligtvis förångas vatten. I värmepumpar och kylmaskiner, som har arbetskrävande istället för arbetsavgivande förångningsprocesser, för-ångas andra vätskor (exempelvis propan, am-moniak eller vätefluorkarboner), och då vid lä-gre temperaturer är för vatten. Värme kan då upptas från omgivningen.
Kol
Kol är ett samlingsbegrepp för bränslena brun-kol, stenkol och antracit. Kol är världens största fossila energiresurs, men samtidigt den som ger upphov till störst koldioxidutsläpp. Kol är ett komplext och heterogent ämne såväl fysis-kaliskt som kemiskt. Kvalitetsskillnaderna mel-lan kol från olika fyndigheter är stora. För han-delsändamål indelas kol i huvudsak efter ener-giinnehållet:
●Brunkol, värmevärde 10 – 28 MJ/kg
●Stenkol, med värmevärden från 28 – 36 MJ/kg
●Antracit, med värmevärde ca 34 MJ/kg.
Brunkol utnyttjas i direkt anslutning till fyndig-heterna. Det energirikare stenkolet är en ex-portvara. Det indelas i specialkvaliteter efter användningsområde, som exempelvis flamkol, ångkol, kokskol, smideskol.
Normalår
Statistiskt genomsnittsår med avseende på meteorologiska och hydrologiska data. Normal-år används för att bättre kunna jämföra energi-användning och energitillförsel mellan olika år, utan att väderförhållanden för enskilda år ska påverka statistiken.
Olja
Råolja, eller petroleum, är en blandning av olika kolväten, allt ifrån de lättaste som är uppbygg-da kring bara ett par kolatomer till tunga och långa kedjor baserade på tjugotalet kolatomer.
Råolja kan användas direkt i vissa typer av läggningar men får högre värde och större an-vändbarhet om den först förädlas till olika olje-produkter. Det sker i raffinaderier som i princip är stora destillationsanläggningar. De i råoljan ingående kolvätena har olika kokpunkt och ge-nom att styra destillationsprocessens tempera-tur kan man få ut ett kolväte i taget. På så sätt erhålles de vanliga kommersiella oljeprodukter-na som är gasol, bensin, fotogen, diesel, villa-olja och tjockvilla-olja samt olika specialprodukter.
Råoljans sammansättning bestämmer hur mycket man kan få ut av en viss produkt. De tjockaste produkterna kan bearbetas vidare genom crackning där kolvätekedjorna bryts sönder i kortare kedjor. Därmed får man ut större andel bensin och diesel än vad som na-turligt ingick i råoljan.
Oljeekvivalent
En vanligt enhet för att jämföra olika bränslen med varandra och med ett standardiserat mått på energiinehållet i eldningsolja. Vanligtvis an-vänds ton oljeekvivalent (toe), vilken motsvarar 41,9 GJ eller 11,63 MWh.
Spillvärme
Spillvärme är värme som avges från industriella processer. Spillvärme som inte tas tillvara av industrin kan användas av fjärrvärmeverk och distribueras för uppvärmning antingen direkt eller genom att värmen höjs ytterligare i ett fjärrvärmeverk. Värmepumpar används ofta för att höja spillvärmens temperatur. Stora spillvär-mekällor är raffinaderier, cementfabriker, stålin-dustrier, skogsindustrier och även avloppsre-ningsverk (vars spillvärmetemperaturer dock är relativt låga).
Torv
Organisk jordart som bildas i fuktig och syre-fattig miljö genom nedbrytning av döda växt-och djurdelar under inverkan av mikroorganis-mer och kemiska föreningar. Torv återbildas re-lativt långsamt och är därför ett mellanting mel-lan förnybara och fossila bränslen.
Värmevärde
Värmevärdet anger den värmemängd som ut-vecklas vid fullständig förbränning av ett bränsle och redovisas i SI-enheterna J/kg eller J/m3. Man skiljer på det effektiva värmevärdet och det kalorimetriska värmevärdet, ibland be-nämnda lägre respektive högre värmevärdet.
Med det kalorimetriska (högre) värmevärdet in-nefattas all energi som frigjorts medan det ef-fektiva (lägre) bortser från det värme som erfor-dras för att koka bort (förånga) det vatten som bildas vid själva förbränningen eller följer med bränslet som en barlast. Ända till början av
1980-talet ansåg man i Sverige att det effektiva värmevärdet var det enda relevanta men sedan kondensationspannor som tar till vara vattnets ångbildningsvärme kommit i bruk (t ex rökgas-kondensering i värmeverk) är även det kalori-metriska värmevärdet relevant.
Verkningsgrad, värmefaktor och köldfaktor
Verkningsgrad kan definieras som nyttig (erhål-len) energi dividerad med insatt (använd) ener-gi. För värmepumpar och kylmaskiner defnine-ras istället s k godhetstal. Värmefaktor definie-ras som erhållen värme dividerad med insatt drivenergi, medan köldfaktorn definieras som upptagen värme (d v s producerad kyla) divide-rad med insatt drivenergi. Verkningsgdivide-raden kan aldrig överstiga 100%, medan godhetstalen bör överstiga 1 för de flesta typer av värme-pumpande maskiner. För ett kärnkraftverk är verkningsgraden cirka 30%, för ett kondens-kraftverk med fossila bränslen cirka 40%, för ett kraftvärmeverk omkring 70–80%. Ett kom-bikraftverk (utan fjärrvärme) når ca 60% i verk-ningsgrad. En kompressordriven
värmepump/kylmaskin har typiskt en värme-faktor omkring 3–5 (dvs. 300–500%) och en köldfaktor om cirka 2–4 (d v s 200–400%). En värmedriven absorptionsvärmepump har ty-piskt en värmefaktor omkring 1–2. ■ Aktuella politikområden
8
Statens energimyndighet, Box 310, 631 04 Eskilstuna. • Besöksadress: Kungsgatan 43 Telefon 016-544 20 00 • Telefax 016-544 20 99 • stem@stem.se • www.stem.se
Ett effektivt och miljövänligt energisystem
Energimyndigheten är Sveriges centrala myndighet för energifrågor. Vi arbetar för omställningen till ett miljövänligt, tryggt och effektivt energisystem i Sverige, men också på internationell nivå.
Energimyndigheten verkar för effektivare energimarknader, med ett större inslag av förnybar energi. Vi utövar tillsyn över nät-företagens verksamhet och har ansvar för landets energiberedskap. Myndigheten stöder ett stort antal forsknings- och utvecklingsprogram på energiområdet i samarbete med universitet, högskolor och näringsliv.