Energi­omställningen

När det kommer till miljömässig hållbarhet är energiomställningen och övergången till fossilfritt en av de stora knäckfrågorna eftersom användningen av fossila bränslen genererar växthusgaser som påverkar jordens medeltemperatur negativt. 

Termen energiomställning används för att beskriva övergången från dagens fossilintensiva samhälle till ett samhälle fritt från fossila bränslen som kol och olja, och där man istället förlitar sig till hundra procent på förnybar energi från källor som vind-, vatten- och solkraft.

Fossila bränslen har spelat en viktig roll i vår utveckling. Sedan 1800-talets stora industrialisering har västvärlden byggt upp samhällen och stigande välfärd med hjälp av olja, kol och gas. Lösningar som ansågs förträffliga då har kostat världen oerhört mycket i form av livshotande klimatförändringar, miljöförstörelse och negativa hälsoaspekter. Nu har fokus vänts till energiomställningen för att bromsa in den negativa påverkan på klimatet som utsläppen av växthusgaser har lett till.

Elektrifieringen ska fasa ut fossila bränslen

Sverige måste halvera användningen av fossila bränslen fram till 2030 för att nå hållbarhetsmålen och göra sin del för att motverka den globala uppvärmningen. Inom industrin och transportsektorn pågår ett flertal projekt för att fasa ut de fossila bränslen som används idag. Elektrifiering är det enda alternativet som i större skala kan ersätta fossila bränslen i de  energikrävande processerna. Längre ner går vi igenom några av dessa projekt. 

Läs mer om elektrifieringen och framtidens elmarknad:
> Lyckas vi inte med elektrifieringen så lyckas vi inte med klimatomställningen

För att skapa en trygg framtid för oss och vår planet måste vi ställa om till 100 procent fossilfri energi och helt sluta använda fossila bränslen som kol, olja och gas – det är det enda sättet. Satsningar på förnybar energi, energieffektivisering och elektrifiering av transportsektorn leder vägen till framgång för ett klimatneutralt samhälle.

Vad är skillnaden på fossilfri och förnybar energi?

Det kan tyckas vara en självklar fråga, men vad är egentligen skillnaden mellan fossilfri och förnybar energi? Ett exempel på en fossilfri men inte förnybar typ av energi är kärnkraft – den baserar sig på uran, som är ett grundämne som beräknas ta slut någon gång i framtiden, alltså är den inte förnybar. Kärnkraft är dock fossilfritt, eftersom inga fossila bränslen krävs för produktionen. En förnybar energikälla är till exempel vindkraft, som produceras från en källa som beräknas räcka i flera miljarder år till. Andra exempel på förnybara energikällor är vattenkraft, biobränsle och solkraft. Förnybar energi är med andra ord det mest hållbara alternativet.

Läs även:
Förnybar energi är framtiden

Transporter står för en stor del av Sveriges fossila utsläpp

Av Sveriges totala utsläpp står inrikestransporter för en tredjedel. Jämfört med 1990 har utsläppen från inrikestransporter minskat med 15 procent år 2016, vilket motsvarar 17 miljoner ton koldioxidekvivalenter. Betydelsefulla faktorer som påverkar utsläppen är det totala trafikarbetet, bränsletyperna som används och fordonens energieffektivitet. Ökningen av biodrivmedel och mer energieffektiva fordon har bidragit till en minskning av utsläppen, men samtidigt har denna minskning dämpats av en ökning i trafikarbetet.

Läs mer:
> Vägen mot en fossilfri fordonsflotta
> Elektrifiering av transporter

Industribranschens fossila utsläpp i Sverige

Den andra tredjedelen av Sveriges totala utsläpp kommer från industrin där järn- och stålindustrin, mineralindustrin och raffinaderier är överrepresenterade. Här kommer de huvudsakliga utsläppen från tillverkningsprocesser, förbränning av bränslen samt så kallade diffusa utsläpp som exempelvis läckage i gasledningar.

I denna sektor har utsläppen minskat med 19 procent sedan 1990 där pappers- och massaindustrin har bidragit till den största minskningen. Även livsmedels-, kemi- och metallindustrin har dragit ner på sina utsläpp. Minskningen beror delvis på att oljeanvändningen minskat och biobränsleanvändningen ökat men även på ny processteknik inom bland annat kemiindustrin. Konjunkturförändringar som lett till minskade produktionsvolymer inom de olika branschernas marknader har också påverkat utvecklingen.

 

Fler och fler företag strävar efter att bli klimatneutrala och det har blivit ett hett begrepp inom flera sektorer.

Vad betyder "klimatneutral"?

Att vara klimatneutral innebär att man inte förorsakar någon påverkan på klimatet. Med andra ord kan en produkt, person, företag eller ett helt land bli klimatneutralt och inte ge upphov till några utsläpp av växthusgaser.

Sverige har satt målet att vara klimatneutralt år 2045 och det innebär att utsläppen måste minska fem till åtta gånger snabbare, i relation till de senaste 25 åren.

Läs om företag som tagit steget mot klimatneutralitet:
> Hela värdekedjan viktig för Bosch
> Klimatneutral el driver Europas modernaste plaståtervinningsanläggning

Ladda ner vår guide:

På senare år har vätgas legat högt upp på listan av de alternativ har stor potential när det gäller att minska koldioxidutsläppen inom olika branscher och sektorer. Vätgas kan produceras helt fossilfritt men än så länge kvarstår vissa utmaningar.

Vätgas kan användas för en mängd olika ändamål – som bränsle för fordon, för att matas in i naturgasnätet eller som råmaterial i industriella processer i raffinaderier, stålverk, gödselproduktion och många andra branscher. På medellång sikt kan vätgas användas för såväl syntes av flytande bränslen som bränsle i kraftverk.

Hur produceras fossilfri vätgas?

Att framställa vätgas är en förhållandevis enkel process där man använder vatten och el i en elektrolysanläggning (kraft till gas). I elektrolysanläggningen delas vattnet upp i väte och syre. Med hjälp av så kallade bränsleceller omvandlas vätgasens kemiska energi till elektricitet. När väte och syre konverteras i bränsleceller bildas enbart vanligt vatten. Då processen att tillverka vätgas kräver en stor mängd el är det mycket viktigt att den el som används är fossilfri. 

Idag kostar processen att använda el för att tillverka vätgas, väldigt mycket. Tekniken måste därför utvecklas och förutsättningarna för detta är goda. Utöver Sverige så satsar bland annat Tyskland och England på att utveckla sin elektrolyskapacitet. 

Läs mer om vätgas och Vattenfalls initiativ och projekt

Se även:
> Varför går vätgasutvecklingen inte snabbare?

Stål spelar en viktig roll i det moderna samhället och i takt med att världens befolkning ökar, förväntas även behovet av stål att öka. Samtidigt avger stålproduktionen enorma mängder koldioxid. Stålindustrin står för så mycket som 7% av koldioxidutsläppen globalt. Dessa utsläpp måste minska för att vi ska kunna hantera klimatförändringen.

Vad är HYBRIT?

HYBRIT är ett gemensamt initiativ av SSAB, LKAB och Vattenfall med målsättningen att ta fram en fossilfri process för ståltillverkning till år 2035. HYBRIT står för Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology. Detta är den största förändringen av stålproduktion på över 1000 år och kan ta bort utsläppen från stålindustrin nästan helt.

Fossilfri ståltillverkning år 2035

År 2016 initierade Vattenfall, SSAB och LKAB industriprojektet HYBRIT och sommaren därpå bildades ett joint-venture-bolag mellan de tre företagen. Målsättningen är att ha en fossilfri process för ståltillverkning till år 2035.

HYBRIT innebär att kol och koks, som traditionellt används i stålproduktionen, ersätts av vätgas. Detta möjliggör en stålproduktionsprocess som avger vatten istället för koldioxid. Resultatet blir en fossilfri ståltillverkningsteknik med praktiskt taget noll koldioxidutsläpp.

Traditionell framställning av stål vs. stålframställning med HYBRIT-metoden

 

 

Traditionellt har masugnen, hjärtat i processen, varit den dominerande metoden att framställa järn. I processen ska järnmalm (som består av järn och syre) bli enbart järn, dvs syret tas bort. I masugnen tillsätter man därför kol som fungerar som ett ”lim” som syret i järnmalmen fastnar på och bildar koldioxid. Förutom järn kommer mycket koldioxid ur processen.

Med HYBRIT vill man istället byta ut ”limmet” (kol) till vätgas. Därmed bildas vatten istället för koldioxid. Vätgasen som används görs av fossilfri el.

Läs mer om projektet HYBRIT:
> Unikt samarbete för fossilfri stålproduktion fortlöper enligt plan
> Fossilfritt stål kräver snabb tillståndsprocess
> HYBRIT: ett samarbete mellan SSAB, LKAB och Vattenfall

Det pågår även andra projekt där vätgas kan spela en mycket viktig roll på vägen mot fossilfritt. Exempel på ett sådant projekt är Vattenfalls samarbete med Preem, där syftet är att med hjälp av vätgas producera förnybara drivmedel i stor skala. Initiativet har potential att bidra till målet om nettonollutsläpp för både industrin och transportsektorn.

Att elektrifiera bilar och tunga fordon är en välkänd väg mot en fossilfri transportsektor. Det många inte känner till är att det finns fler initiativ vars syfte är att drastiskt minska transporters klimatpåverkan. 

I slutet av 2018 började Preem och Vattenfall att undersöka möjligheterna för att använda fossilfri vätgas i tillverkningen av biobränslen i stor skala. Målet är att kraftigt minska utsläppen från vätgastillverkning och man beräknar att projektet har potential att minska Sveriges utsläpp med hela 15%.

Läs mer om projektet PREEM - fossilfri diesel:
> Jubileum för Preems miljövänliga diesel
> Nya framsteg för fossilfri vätgas till biobränslen
> Preem och Vattenfall samarbetar för att framställa fossilfritt väte till biobränsleproduktion

Flyget står idag för 2-3 procent av världens koldioxidutsläpp. Att ta fram fossilfritt bränsle är därför av stor betydelse för energiomställningen och flygindustrin. Därför har Vattenfall inlett ett samarbete med SAS, Shell och LanzaTech för att undersöka möjligheten att ta fram syntetiskt flygbränsle, eller elektrobränsle som det också kallas. 

Så produceras elektrobränsle

Elektrobränsle är en variant av hållbart flygbränsle, SAF (Sustainable Aviation Fuel). Vid produktion av elektrobränsle används endast fossilfri el, vatten och återvunnen koldioxid.

Elen används för att framställa vätgas i en process som kallas elektrolys, där elen splittar upp vattnet i syrgas och vätgas. I nästa steg, genom LanzaTechs process, framställs etanol av vätgasen och koldioxid.

Etanolen används sedan i LanzaJet-processen ”Alcohol to Jet” för framställning av fossilfritt elektrobränsle. Vätgas kan i vissa fall användas som direkt energikälla – något som förutspås få allt större betydelse i framtiden. Men genom att omvandla vätgasen till elektrobränsle, det vill säga i flytande form, kan den användas även som flygbränsle och till andra typer av fordon som kräver flytande bränsle.

Koldioxid från fjärrvärmeverk

Koldioxiden kommer från ett fjärrvärmeverk där den avskiljs i stället för att släppas ut och används därefter för elektrobränsleproduktion. Detta kallas för avskiljning och användning av koldioxid, CCU – Carbon Capture Usage. För att fånga in koldioxiden använder man sig av amin, ett ammoniakderivat. 

Som råmaterial kommer man att använda fossilfri el från det svenska elnätet och koldioxid från Vattenfalls kraftvärmeverk i Uppsala, där man kan samla in ungefär 200 000 ton koldioxid per år.

Dagens flygplan är certifierade för användning av högst 50 procent hållbart flygbränsle, till exempel elektrobränsle. Den planerade produktionen på 50 000 ton hållbart flygbränsle per år motsvarar ungefär 30 procent av det flygbränsle som behövs för att nå målet om ett fossilfritt inrikesflyg i Sverige eller 25 procent av SAS globala behov av hållbart.

Läs mer: 
> Vattenfall undersöker möjligheten för fossilfritt flygande
> Så kan koldioxid från avfall bli flygbränsle
> Vattenfall: Vi tar hållbart flygbränsle till nästa nivå

Vi behöver hitta nya och hållbara sätt att producera och återvinna plast. Redan i dag finns tekniken för att producera fossilfri plast av infångad koldioxid och fossilfri vätgas.

Hur tillverkas fossilfri plast?

Plast består av upp till 85 procent kol, som traditionellt har kommit från fossila bränslen som exempel olja. Men det går också att använda infångad koldioxid från exempelvis en bioavfallsanläggning. När koldioxiden får reagera med väte i en industriell process kan metanol utvinnas. Metanolen används därefter för att producera alkener (omättade kolväten) som ersätter olja och andra fossila material. Därmed blir den plast som tillverkas föroreningsfri, förutsatt att vätgasen producerats med fossilfri el.

Återvinning avgörande

En knäckfråga när det gäller alla typer av plast, även den fossilfria, är återvinningen. I dag används bara en mindre del av plastavfallet i Sverige som råvara i nya produkter. Merparten går till förbränning i kraftvärmeverk. Globalt är bristen på fungerande återvinning ett stort problem.
Den koldioxidbaserade plasten kräver inte någon ny teknik eller särskilda anläggningar för att kunna ingå i ett cirkulärt flöde. Plast tillverkad med infångad koldioxid kan också bli kemiskt återvunnen och nedbruten till grundläggande molekyler upprepade gånger för att producera ny fossilfri plast.

Läs mer:
> 100% fossilfri plast

Små modulära kärnreaktorer kan bli helt avgörande för att säkra framtidens rena energisystem, enligt Internationella energirådet, IEA. Kärnkraft genererar energi, men bidrar också med viktiga systemtjänster genom att vara planerbar och reglerbar.

Vad är en SMR?

Det som skiljer en SMR från dagens stora kärnkraftverk är främst storleken. Där en konventionell kärnreaktor producerar 1 000 till 1 500 megawatt, MW, per enhet producerar en SMR i storleksordningen 50 till 300 MW. Att de är mindre innebär också att investeringskostnaden är betydligt lägre och att placeringen är mer flexibel. En SMR kan exempelvis installeras i direkt anslutning till ett stålverk, en vätgasfabrik eller en batteritillverkare. Säkerheten ser också annorlunda ut. Till skillnad från dagens stora reaktorer har SMR:er ett så kallat passivt säkerhetssystem. Om en incident inträffar kyler reaktorn ner sig själv, utan att vara beroende av yttre elförsörjning.

Hur mogen är tekniken?

SMR innefattar olika tekniker med varierande teknisk mognadsgrad. En del befinner sig i utvecklingsfas, men det finns också en fullt utvecklad teknik som påminner om dagens lättvattenreaktorer, i mindre skala. I flera länder är tekniken redo att implementeras och i Ryssland är en SMR redan i bruk. Vattenfall är minoritetsägare i det estniska bolaget Fermi Energia som siktar på att börja bygga SMR-reaktorer år 2030.

Läs mer:
> Framtidens små kärnreaktorer redan här
> SMR ökar möjligheterna för vind- och solkraft
> Vattenfall startar förstudie om att bygga små modulära reaktorer vid Ringhals

Vindkraft är energikällan som ständigt är under utveckling och i sökandet efter allt mer effektiva kraftverk blir alla parametrar av betydelse när man ska välja turbiner. I en av Vattenfalls största investeringar någonsin inom förnybar energi har man valt 8 MW-turbiner från Siemens Gamesa till de tre nya vindkraftparkerna Kriegers Flak i Östersjön och Vesterhav Syd och Nord i Nordsjön.

De nya vindkraftverken som installerats i danska farvatten har en rotordiameter på hela 167 meter. Från deras positioner kommer rotorbladen att ”rita” cirklar i luften som är 18 procent större än vad leverantörens tidigare kraftverk klarar av – en ökning som motsvarar nästan en halv fotbollsplan i yta. Om du vill veta mer om vindkraftparken Kriegers Flak - läs vår artikel Vattenfall, Novo Nordisk och Novozymes i långsiktigt avtal.

Mellan 2020 och 2022 kommer totalt 113 nya vindkraftverk att börja snurra i parkerna, och tillsammans med vindkraftparken Horns Rev 3, som Vattenfall bygger i Nordsjön, kommer de tre parkerna att leverera nästan 1 400 MW ny förnybar kapacitet. Energiproduktionen motsvarar elektricitet som räcker för att försörja nästan 1,5 miljoner hushåll.

Totalt investerar Vattenfall mer än 20 miljarder danska kronor för att skynda på utvecklingen av hållbar energi i landet fram till år 2022. Enligt branschorganisationen Dansk Energi kommer vindkraftverk om några år att täcka motsvarande 60 procent av Danmarks elanvändning. Det är en kraftig ökning jämfört med det första halvåret 2017 då siffran var 45 procent.

Så fungerar vindkraft

Vindturbiner omvandlar vind till el. De placeras oftast i grupper, så kallade vindkraftparker, på land eller till havs. Vinden driver turbinens blad och nav, som utgör rotorn. Turbinens axel är kopplad till en generator som sitter i tornets övre del. Mellan rotorn och generatorn finns vanligtvis en växellåda som växlar upp rotorns lägre hastighet till en högre hastighet som passar generatorn.

Ett automatiskt system håller turbinen riktad mot vinden. På så sätt kan vinden utnyttjas på bästa sätt, oavsett varifrån det blåser. Turbinbladen görs oftast av mycket slitstark glasfiberarmerad plast och ibland av förstärkt kolfiber. Blixtskydd (UV-ljus) finns inbyggt i vingarna.

Vindkraftparker

En stor vindkraftpark kan bestå av hundratals enskilda vindturbiner som kopplats samman i ett transmissionssystem. Avståndet mellan turbinerna i vindkraftparker bör vara mellan fyra och tio gånger rotordiametern, beroende på vindförhållandena. På så sätt minimeras effektivitetsförluster.

Havsbaserade vindkraftverk är anslutna via interna nät till en transformatorstation till havs, där spänningen ökas för att förbättra överföringen över långa avstånd. Från transformatorstationen leds elen till en driftcentral på land och sedan ut i nätet.

Vindstyrka på minst 3 Beaufort (3,4 m/s) krävs

Om vinden endast är svag eller om det är helt vindstilla står turbinerna stilla i standbyläge. När vindstyrkan ökar till en tillräcklig nivå (omkring 4 m/s) aktiveras turbinen automatiskt. Full styrka uppnås när det blåser ungefär 12–14 meter per sekund. Vid starka vindar (mer än ca 25 m/s) stängs turbinen av för att förhindra onödiga förslitningar.

För att en vindkraftpark ska vara lönsam krävs goda vindförhållanden. När ett tänkbart område har hittats görs grundliga undersökningar av de geografiska omgivningarna, befintliga vägar, elnät, närhet till bostadshus, flora och fauna och eventuella områden med begränsat tillträde. Att få de närboende att acceptera bygget av en ny vindkraftspark kan ibland vara den allra största utmaningen.

Vindkraft i framtiden

Forsknings- och utvecklingsarbetet är främst inriktat på vindkraftparksoptimering och ökad tillförlitlighet, miljöhänsyn och verkningsgrad.

Sedan de första vindkraftverken byggdes i slutet av 1970-talet har tekniken utvecklats mycket. Idag är vingarna 16 gånger större och vindkraftparkerna producerar 100 gånger mer elektricitet.

Mer vindkraft byggs till havs

En av anledningarna till att turbinstorleken har ökat är att allt fler vindkraftverk byggs till havs. Fördelen med att förlägga vindkraftverk till havs är att det blåser mer och det finns mindre risk för konflikter med närboende.

Forsknings- och utvecklingsarbetet är främst inriktat på att optimera vindkraftparker och att öka tillförlitligheten och kostnadseffektiviteten. Det finns också projekt som strävar efter att minska vindkraftens beroende av underhåll och att underlätta montering. Ytterligare standardisering och digitalisering av underhåll och datahantering kommer också att vara ett viktigt område.

Fokus på tillförlitlig drift

En viktig utmaning är att göra vindkraftverken tillförlitliga. En vindturbin har en livstid på omkring 20 år, och för att den ska vara lönsam måste den producera el under större delen av denna tid. Alla störningar måste minimeras. Alla reparationer och byten av delar minskar driftstiden och påverkar lönsamheten direkt.

Omfattande forskning utförs också kring framtidens elnät, eftersom ökad elproduktion från vindkraft kommer att ställa nya krav på nätens funktioner. De högsta säkerhetsstandarderna krävs för att bygga och driva vindkraftparker.

EU fortsätter att investera i vindkraft

2020 väntas vindkraft stå för 14 procent av den el som förbrukas inom EU. EU- kommissionen har startat ett forskningsprogram i syfte att förbättra den tekniska funktionen hos turbiner samtidigt som de ekonomiska förutsättningarna ska förbättras. Forskningsprogrammet innefattar forskningsmedel om sex miljarder euro fram till 2020.

Läs mer om vindkraft i vår bloggartikel Nya jätteturbinen ändrar spelplanen för hållbar energi.

Så fungerar kärnkraft

I ett kärnkraftverk utvinns energi genom klyvning av atomkärnor. Processen kallas fission, och värmer vatten så att ånga bildas. Ångan driver en turbin som i sin tur driver en generator som producerar el.

Fissionen sker i reaktorn. Under processen klyvs uranatomkärnor med hjälp av neutroner som kolliderar med atomerna. När en atomkärna klyvs skickar den ut nya neutroner som kan klyva nya atomkärnor, och så skapas en kedjereaktion.

Som bränsle i kärnkraftverk används vanligtvis uran-235, en särskild isotop av grundämnet uran. För att kontrollera processen används olika typer av styrstavar för att absorbera de neutroner som frigörs, så att fissionstakten sänks eller så att fissionen avbryts helt. Det finns flera olika typer av kärnreaktorer, men vanligast är tryckvattenreaktorer och kokvattenreaktorer.

Tryckvattenreaktor

Reaktorn innehåller vatten och uran. När uranatomerna delas värms vattnet upp till 325 °C. Det höga trycket inne i reaktorn regleras av ett tryckkärl och hindrar vattnet från att koka. Det varma vattnet från reaktorn överförs till ånggeneratorn, som är en stor värmeväxlare. Ånga bildas, eftersom trycket här är lägre, och ångan leds sedan till turbinen. Trycket från ångan gör att turbinbladen roterar. Turbinen driver en generator som genererar elektricitet. Ångan leds sedan till en kondensor som består av många små rör. Havsvatten pumpas igenom rören och när ångan möter de kalla rören kondenserar den och blir till vatten igen. Havsvattnet pumpas tillbaka till havet igen och är då i genomsnitt 10 °C varmare än när det gick in i kondensorn.

Vattnet pumpas tillbaka från ånggeneratorn in i reaktorn för att sedan värmas upp på nytt. Vattnet i reaktorn cirkulerar alltså i ett slutet kretslopp, så varken ånggeneratorns vatten eller det kylande havsvattnet kommer i kontakt med vattnet i reaktorn.

Kokvattenreaktor

Reaktorn innehåller vatten och uran. När uranatomerna klyvs frigörs energi som får vattnet i reaktortanken att börja koka och ånga bildas. Ångan förs vidare till turbinen. Ångtrycket gör att turbinens skovlar börjar snurra. Turbinen driver elgeneratorn som alstrar elektricitet och elen transporteras sedan genom kraftledningar ut till användarna.

När ångan lämnat sin energi i turbinen leds den vidare till kondensorn, som består av en mängd smala rör. Genom rören pumpas havsvatten och när ångan träffar utsidan av rören kyls den ner och kondenseras, det vill säga blir vatten. Havsvattnet pumpas tillbaka ut i havet och är då 10°C varmare än när det togs in.

Vattnet från kondensorn pumpas tillbaka in i reaktorn för att åter värmas upp och påbörja ett nytt kretslopp. Det vatten som finns i reaktorsystemet bildar ett slutet kretslopp, och kylvattnet från havet kommer därför aldrig i kontakt med ångan från reaktorn.

Flerdubbla barriärer och säkerhetssystem

Under fissionsprocessen i reaktorn bildas joniserande strålning. För att hindra strålning och radioaktiva ämnen från att påverka omgivningen finns flera av varandra oberoende barriärer och säkerhetssystem.

Bränslet är i sig en barriär, eftersom de keramiska urankutsarna är svårlösliga i vatten och luft (jämför att lösa en tegelsten i vatten). Det binder också de radioaktiva ämnena. Kutsarna smälter först vid 2 800 °C.

Urankutsarna är inneslutna i kapslingsrör av zirkaloy, en metallegering som har goda egenskaper för att användas i reaktorer. Rören är helt gastäta.

Den tredje barriären utgörs av reaktortanken och tillhörande rörsystem. Reaktortanken är gjord av 15-20 cm tjockt stål och väger cirka 400 ton.

Reaktorn omges av reaktorinneslutningen, som utgörs av metertjock betong med ingjuten, gastät stålplåt.

Den femte barriären är själva byggnaden, som är konstruerad för att kunna motstå starka krafter både inifrån och utifrån.

Utöver barriärerna finns det flerdubbla säkerhetssystem för att kyla reaktorhärden och förhindra radioaktiva ämnen från att spridas.

 

 

Säkerhetsfilter ger ytterligare skydd

Även om alla säkerhetssystem skulle sluta att fungera, får radioaktivitet inte komma ut till omgivningen. Därför finns särskilda filter som tar hand om minst 99,9 procent av de radioaktiva ämnena.

Om trycket i reaktorinneslutningen skulle bli för högt kan man behöva släppa ut gaser och ånga till filtret. Filtrets främsta uppgift är att minimera utsläpp av radioaktiva partiklar och radioaktiv jod.

Därefter tvättas ångan och gaserna i en filterbassäng, en så kallad skrubber. De radioaktiva partiklarna stannar i skrubberns vatten medan de renade gaserna släpps ut via ett stenfilter.

Slutförvar av kärnavfall

Använt kärnbränsle måste isoleras under mycket lång tid. Radioaktivt avfall delas vanligtvis in i tre kategorier: lågaktivt, medelaktivt och högaktivt avfall.

Lågaktivt avfall är tillräckligt säkert för att behandlas som vanligt avfall efter att det sorterats och tvättats. Det består mestadels av till exempel använda skyddskläder och filter. Medelaktivt avfall måste isoleras och strålskyddas i omkring 500 år innan det kan betraktas som ofarligt avfall.

Högaktivt avfall består av använt kärnbränsle. Denna typ av avfall utgör endast omkring fem procent av den totala volymen kärnavfall, men den står för 99 procent av strålningen. Flera meter vatten eller flera decimeter stål krävs för att innesluta strålningen från kärnbränslet. Halveringstiden (den tid det tar för radioaktivt material att förlora hälften av sin radioaktivitet) varierar enormt mellan olika radionuklider – från mindre än en sekund till miljontals år – och avfallet måste isoleras under mycket lång tid. Vissa beräkningar visar att avfallet måste lagras i minst 100 000 år.

Olika lösningar i olika länder

Varje land tar hand om sitt eget kärnavfall. Olika typer av lösningar används i olika länder och planeringen har kommit olika långt. Den lösning som har valts i Sverige är att använt kärnbränsle som ett första steg förvaras i djupliggande vattenreservoarer i minst 30 år, tills strålningen har minskat med omkring 90 procent.

Därefter förs det använda kärnbränslet vidare till geologisk slutförvaring. Avfallet innesluts i kapslar av olika typer av skyddsmaterial som koppar och järn. Kapslarna, inneslutna i bentonitlera, förvaras sedan i bergrum eller tunnlar som borrats på 400 till 1 000 meters djup. Många länder har valt liknande strategier som den svenska, och denna typ av slutförvaring planeras i flera områden, men har ännu inte tagits i drift. I vissa andra länder är det dock fortfarande oklart hur slutförvaringen kommer att utformas.

Fjärde generationens kärnkraft

De första, små, kärnkraftsreaktorerna på 50-talet kallar man för Generation I. I takt med att reaktorerna på 1970 och 80-talet blev större och standardiserades talar man om Generation II. Dagens reaktorer med modernare anläggningar och bättre säkerhet räknas ofta till Generation III eller Generation III+.

Nästa generations kärnkraft kallas Generation IV.  Benämningen syftar på ett system för kärnkraft som kan leverera en obegränsad mängd hållbar energi utan att efterlämna långlivat avfall.

Man ska kunna utnyttja kärnbränslet betydligt mer effektivt genom att återanvända bränslet gång på gång. Metoden att på detta sätt utnyttja kärnbränslet fullt ut kallas för bridning och innebär att nytt bränsle bildas av det uran som med dagens teknik inte kommer till användning.

Systemet ska dessutom vara ekonomiskt konkurrenskraftigt, såväl i jämförelse med dagens kärnkraft som med andra energikällor. Därutöver finns krav på att såväl själva reaktorn som de övriga anläggningarna ska vara utformade så att de inte kan drabbas av olyckor som medför stora konsekvenser.

Ett annat kriterium som måste vara uppfyllt med fjärde generationens kärnkraft är att det inte ska vara möjligt att avleda klyvbart material till vapentillverkning. Kvaliteten på det klyvbara materialet måste vara tillräckligt hög för att kunna driva reaktorerna, men för låg för vapenframställning.  

Kan man köpa garanterad kärnkrafts-el med ursprungsmärkning? - och vad har i sådana fall kärnkraft för avtryck på miljön?

På global nivå arbetar vetenskapsmän, forskare och företag hårt för att göra framtidens solenergi bättre, billigare och enklare att använda. Solcellers tekniska prestanda förbättras fortlöpande. Dagens kommersiella solcell kan fånga 18–20 % av ljuset som når den.

Solcellernas prestanda har stadigt förbättrats sedan de började utvecklas och kommer att fortsätta att förbättras också i framtiden. Dessutom utökas sättet på vilket vi använder solcellsenergi i vår vardag av utvecklingen av olika slags ny teknik och tillämpningar.

Solenergi på vägarna

Idag finns solceller i enkla föremål som ficklampor och ryggsäckar. I framtiden kommer vi kanske att få se solenergi produceras på vägar, på vattenbassänger och till och med i flygplan.

I Nederländerna pågår ett projekt, SolaRoad, där man forskar för att ta fram en vägyta som absorberar solljus och omvandlar det till el. När solstrålarna träffar vägytan absorberas de av solcellerna och omvandlas till el. Man vill skapa en vägyta som fungerar som en stor solpanel. Elen skulle bland annat kunna användas i alltifrån elbilar till gatubelysning och hushåll. En av många utmaningar i projektet är att vägens yta måste vara genomskinlig för solljus och avlägsna smuts, samtidigt som den måste vara slitstark och säker att köra på. Vill du veta mer om elbilar? Läs då vår artikel Omställningen till elbilar är ett faktum - det här behöver göras!

Ett annat projekt kring solceller pågår i USA, där forskare börjar närma sig en lösning på hur man tar fram böjbara solceller som håller länge. Sådana celler skulle kunna vara användbara där det behövs en låg, konstant spänning, till exempel på textil och fönster.

Hur fungerar solceller?

När solens strålar träffar solcellerna uppstår elektrisk spänning mellan framsidan och baksidan av cellen. Genom att koppla en ledning mellan cellens fram- och baksida bildas ström i form av likström. För att elen ska kunna användas i till exempel en fastighet används en växelriktare som omvandlar likström till växelström.

Solcellerna kräver mycket lite underhåll eftersom det inte finns några rörliga komponenter som kan krångla. Panelerna behöver inte rengöras eftersom dess verkningsgrad endast i liten utsträckning påverkas av smuts. Elproduktionen är helt tyst och kräver minimalt med underhåll.

Solpaneler lagrar inte elen

Så länge solen skiner på solpanelerna får du energi. När solen slutar lysa på panelerna slutar energiproduktionen. Solpaneler ger ingen möjlighet att spara den el du inte använder, men man kan komplettera panelerna med batterier för att ha energi även när solen gått ner. Det går även att sälja överskottselen. Genom att mata in överskottselen på elnätet kan den säljas till ett elbolag, som i sin tur säljer elen vidare till andra elhandelskunder.

Energilagringslösningar

En fördel med solenergi är att den produceras under den tid då vi använder mest energi, dvs dagtid. Samtidigt vill vi kunna använda oss av solenergin också under dygnets mörka timmar. Ur ett tekniskt perspektiv behöver vi undvika höga toppar på energinätet under mycket soliga (och blåsiga) dagar.

Tillförlitliga och prisvärda energilagringslösningar bidrar till detta och är därmed väsentliga för att göra solenergin framgångsrik.

Nyligen har en forskargrupp vd Chalmers skapat en molekyl som ska kunna lagra solenergi i närmare 18 år. Nästa steg i projektet är att lyckas få till tekniken i större skala.

I framtiden kommer energi förmodligen att lagras på en mängd olika sätt. Kanske i en decentraliserad lösning (i ditt hem), exempelvis i din elbil, eller i en centraliserad lösning med exempelvis ett batteri vid en solenergipark eller i ett ”superbatteri” av koldioxidneutral ammoniak i närheten av en vindkraftpark eller ett kraftverk. Utvecklingen av batterier går snabbt framåt, och detta är bara ett av många användningsområden.

Allt billigare med solenergi

Med förbättrad teknik och minskade kostnader blir solenergin mer konkurrenskraftig. Solenergi väntas spela en avgörande roll i det framtida energilandskapet. Sedan utvecklingen av solceller påbörjades har produktionskostnaden stadigt sjunkit.

Varje gång solcellernas produktionskapacitet fördubblas går kostnaden ned med ungefär 20 procent. Denna iakttagelse benämns ”Swansons lag”, och effekten har gjort att medelpriset per toppwatt (watt-peak, Wp) gått ned från 100 amerikanska dollar på sjuttiotalet till en bra bit under en dollar idag, vilket har gjort solenergi tillgänglig för den breda allmänheten och kommersiell användning.

När denna utveckling projiceras vidare över kommande årtionden ser vi att vi kan förvänta oss att kostnaderna för solenergi kommer att fortsätta minska. Varje kostnadsminskning accelererar införandet av tekniken, vilket i sin tur leder till bland annat sjunkande priser. De båda effekterna driver på varandra.

Internationella energibyrån förväntar sig att genomsnittskostnaden 2050 ska ha fallit till 5–8 amerikanska cent per kWh, men för närvarande produceras solenergi redan för mindre än så på vissa (soliga) platser runt om i världen. I vilket fall som helst kan vi vara säkra på att solenergi kommer att vara ett av de viktigaste energislagen i det framtida energilandskapet.

Läs mer om egenproducerad el här: Mikroproduktion – regler för egen produktion av el

Vattenkraft är ekonomiskt attraktiv, erbjuder leveranssäkerhet och släpper ut väldigt lite koldioxid. Den flexibla vattenkraften är viktig i ett energisystem som i allt högre utsträckning består av vind- och solkraft. Vattenfall har sekellånga traditioner av vattenkraftsverksamhet och har fortfarande en ledande ställning inom utvecklingen av vattenkraft i Sverige.

En balanserande kraft

Vattenkraftverk kan användas för att generera såväl baskraft (den mängd el som alltid behövs) som reglerkraft (elproduktion som kan startas snabbt för att möta variationer i efterfrågan).

Ett problem med el är att det är svårt att lagra i någon större utsträckning. Att lagra vatten är betydligt enklare. Vattenmagasin bredvid vattenkraftverk fungerar som stora ”batterier”, där potentiell energi kan lagras under de tider på året då vatteninflödet är högt och efterfrågan på el är låg. Den lagrade energin kan sedan användas när efterfrågan är som störst.

Den flexibla vattenkraften och dess enorma vattenfyllda magasin kan fungera som ett enormt ”grönt” batteri både för den nordiska regionen och internationellt. De nordiska vattenmagasinen rymmer hälften av Europas totala lagrade vattenvolymer och kan därför erbjuda en fullständigt unik flexibilitet oavsett tidsperiod – allt från sekunder till månader – och står dessutom för nätstabiliserande insatser i Norden.

 

Hur påverkar vattenkraft miljön?

Vattenkraften är det främsta förnybara energislaget i EU som i stort sett inte medför några utsläpp som påverkar klimatet eller miljön under pågående produktion. Däremot uppstår utsläpp från byggnationen av kraftverk och när kraftverken underhålls. För att ha kontroll på dessa utsläpp har Vattenfall utfört livscykelanalyser (LCA:er) i över 20 år. Dessa livscykelanalyser har förfinats under årens lopp, och vi kan nu erbjuda våra kunder en mer detaljerad analys av vår miljöpåverkan i form av en certifierad miljövarudeklaration (EPD).

Vi genomför många olika initiativ i syfte att minska vattenkraftens negativa inverkan på ekosystem och biologisk mångfald med målet att maximera de ekologiska fördelarna samtidigt som påverkan på elproduktionen minskas. Bland dessa aktiviteter finns forskningsstudier av fisk som vandrar nedströms vid vår forskningsanläggning i Älvkarleby, åtgärder för att göra det lättare för lax och öring att vandra förbi Stornorrfors vattenkraftverk och vi utvecklar nya sätt att locka fiskarna till fiskpassagerna så att vandringsvägarna blir funktionella.

Att köpa el i Sverige är en komplex affär. För företag innebär det vissa risker och kunder, anställda och myndigheter ställer allt högre krav på att du ska ha koll på vilken miljöpåverkan elen har. Vill vill du får bättre insikt i hur hur elmarknaden i Sverige fungerar kan du besöka vår sida: Att köpa el i Sverige