Teknik som tar tillvara energi från vatten, vind och sol är inte något nytt. Redan i antikens Grekland gick vattenhjulen och i Sverige har det funnits kvarnar sedan 1200-talet. Sol-, vatten- och vindkraft har genomgått en enorm utveckling.
Vattenhjulet uppfanns för över tvåtusen år sedan i Grekland, därefter dröjde det ytterligare några hundra år innan även väderkvarnen slog igenom. Att kunna ta tillvara energi från till exempel vatten och vind underlättade livet både för antikens greker och utgjorde startskottet för den långa utvecklingen av förnybar energi. Idag har vi ett väldigt centraliserat energisystem, med långa sträckor av elnät från energikällan till där energin används.
– I och med elektricitetens intåg och att man kopplade vattenhjul till generatorer så fick vi det första vattenkraftverket i Sverige 1882
– Vattenkvarnen är den äldsta uppfinningen för tillvaratagandet av förnybar energi, men sen hände det inte så mycket förrän i slutet av 1800-talet, säger Jonas Bergqvist, fokusområdesledare för framtidens energisystem vid forskningsinstitutet RISE.
– I och med elektricitetens intåg och att man kopplade vattenhjul till generatorer så fick vi det första vattenkraftverket i Sverige 1882. Då hade ett av världens första vattenkraftverk öppnat vid Niagarafallen bara något år tidigare.
Omvandlar energin till el
Vatten, men även vind, var dominerande källor till energi under en lång tid. Det var väder- och vattenkvarnar som fanns. Sen, under den industriella revolutionen, kom bland annat ångmaskinen och var drivande i övergången till fossilkraft, säger Jonas Bergqvist.
Från att ha tagit tillvara kraften från källorna direkt omvandlar vi idag energin till el som i sin tur driver maskiner eller värmer upp hus.
– Hur mycket energi som går förlorad beror på hur man ser det, det är processens effektivitet som är intressant. Men det har tagit tid. Den moderna solcellen kom i slutet av 1940-talet och att effektivisera solenergi har tagit över sextio år, med ett antal större utvecklingshopp. De senaste tio åren har den tekniska utvecklingen inom solenergi gått exponentiellt snabbare, då priset har gått ned och användningen ligger i linje med den totala kostnaden för att bygga och driva kraftverket under sin livstid. Det beror även på hur effektiva cellerna är, fortsätter Jonas Bergqvist.
Det började i den lilla byn eller staden, man kanske satte en generator i ett vattendrag för att belysa huvudgatan
I kontrast, eller som komplement, till effektiviseringen av förnybar energi finns det även exempel där utvecklingen leder till en återgång av historiska metoder.
– När elektriciteten kom var det gradvis. Det började i den lilla byn eller staden, man kanske satte en generator i ett vattendrag för att belysa huvudgatan och det utvecklades från det. Efterhand gick vi till ett väldigt centraliserat energisystem, där mycket av elproduktionen antingen sker genom vindkraft i norr eller utvinns via kärnkraft. Det gör att energin måste färdas över långa sträckor och vi riskerar en effektbrist där det är begränsningar i överföringen.
– När man talar om en återgång finns det något som kallas lokala energigemenskaper. Det kan exempelvis vara att man inom ett bebyggt område har flera byggnader som är ihopkopplade och delar sin energi med varandra, med hjälp av exempelvis solceller, säger Jonas Bergqvist.
Renässans för skvaltkvarnar
En återgång till äldre metoder finns i flera former. En skvaltkvarn är ett vattenhjul som roterar vågrätt istället för lodrätt, därför kräver vattnet inte en fallhöjd för att driva hjulet utan kan istället placeras exempelvis vid en strandkant där det drivs av tidvattnet.
– På Färöarna pågår något av skvaltkvarnarnas renässans, säger Håkan Fågelfors professor vid Statens lantbruksuniversitet, SLU.
– De placeras vid fjordarnas inlopp och den uppdaterade tekniken gör att skvaltkvarnarna är ett intressant alternativ i långsamt strömmande vatten. Det finns även exempel i Sverige fast på liten skala, en experimentell station i Dalälven.
Vattenhjulet och rännan på bilden härintill är del av en en husbehovskvarn som var i bruk på Svalhults gård i Halland fram till 1927. Den finns i dag i Tekniska museets samlingar.
Högre effektivitet i kalla Norden
När energin från sol, vind och vatten tas tillvara i dag strävar teknikutvecklingen mot högre effektivitet i själva produktionen och i överföringen av energin även över långa avstånd. Sveriges och övriga Nordens förhållanden med kyla och en mörkare respektive ljusare årstid ställer speciella krav på tekniken.
– Därför jobbar RISE även med initiativ som Arctic Center of Energy, ACE, som bland annat jobbar med vidareutbildning och utveckling av förnybara energisystem i kyliga förhållanden, säger Jonas Bergqvist.
Initiativet ACE startades i år som ett samarbete med bland annat forskningsinstitutet RISE, Luleå tekniska universitet, Northvolt och Skellefteå kommun, och är ett center för utbildning och forskning om energi i kyliga förhållanden. Verksamheten ska omfatta utbildningar på grundnivå och mer avancerad forskning inom området.
Bild: Vattenhjulet av trä med lager av järn drev en husbehovskvarn på Svalhults gård i Halland fram till 1927. Kvarnen finns i Tekniska museets samlingar. Fotograf: Nisse Cronestrand
