El produktion och distribution

En presentation över ämnet: "El produktion och distribution"— Presentationens avskrift:

1 El produktion och distribution
Trådkurs 6 Till läraren: Tycker du att den är för lång kan vissa PPt användas som underlag för seminarieuppgifter

2 Elektricitet Vad behöver vi elektricitet till i vårt samhälle idag?

3 Effekt Effekt- hur många elektroner som förflyttas varje sekund.
Enhet: Watt (W) Kilowatt = 1000 Watt (kilo = 1000) Wattimmar ( Wh): Watt/timme Energiförbrukning mäts ofta i kWh Energiförbrukningen att koka upp en liter vatten: ca 0, 11 kWh. Tvätta en tvättmaskin: ca 6 kWh. Man betalar för hur många kWh man använder, priset varierar men kan ligga runt 1 kr/kWh. Det innebär att det skulle kosta ca 10 öre att koka vattnet och 6 kr att tvätta en maskin.

4 Elförsörjning Skälet till Sveriges position är vårt kalla klimat och bland annat våra industrier, och då främst massa- och pappersindustrin, kemiindustrin, gruvindustrin och stålindustrin. Inom industrin pågår ett stort arbete med att effektivisera energianvändningen. För att spara energi och gå ifrån oljeberoendet, har industrin övergått till att använda mer el istället.

5 Elproduktion Sverige – fakta 2011
700 Vattenkraftverk - 65 TWh/år (ca 50%) 10 Kärnkraftverksreaktorer TWh/år (ca 50%) Ringhals 4 Forsmark 3 Oskarshamn 3 Kraftvärmeverk: 7 TWh/år, Vindkraftverk: 0,9 TWh/år stor utbyggnadspotential TWh/år Vattenkraften klarar säsongsvariationen. Ett normalår produceras i Sverige cirka 65 TWh el med vattenkraft. Hur mycket el som vattenkraften kan producera beror på nederbörd i form av regn och snö. Den totala elproduktionen är cirka 150 TWh. År med lite nederbörd, så kallade torrår, kan produktionen bli nedåt 50 TWh, medan våtår kan ge uppemot 75 TWh. Regnvatten och det vatten som bildas vid snösmältningen under våren och försommaren sparas i stora vattenmagasin. I magasinen lagras vattnet för att användas under vinterhalvåret, då elbehovet är som störst i landet. Allt vatten lagras dock inte, utan hela året produceras en viss mängd el med vattenkraft. Kärnkraften kompletterar vattenkraften. På vintern, hösten och våren utnyttjas kärnkraft så mycket som möjligt. Sommartid är kärnkraftverken avställda i omgångar för underhållsarbete och bränslebyte. Sveriges 10 reaktorer kan ge cirka 65 till 70 TWh per år. Medan vattenkraften främst produceras i norrländska älvar, är kärnkraftverken lokaliserade till södra och mellersta Sverige. Kärnkraften och vattenkraften kompletteras av kraftvärmen och i ökande grad av vindkraften. I så kallade kraftvärmeverk produceras både el och värme, som utnyttjas i fjärrvärmesystemen i våra tätorter. I industrin motsvaras fjärrvärmebehovet av ett ångbehov för till exempel torkning av papper. Regnvatten och det vatten som bildas vid snösmältningen under våren och försommaren sparas i stora vattenmagasin. I magasinen lagras vattnet för att användas under vinterhalvåret, då elbehovet är som störst i landet. Allt vatten lagras dock inte, utan hela året produceras en viss mängd el med vattenkraft. Kärnkraften kompletterar vattenkraften. På vintern, hösten och våren utnyttjas kärnkraft så mycket som möjligt. Sommartid är kärnkraftverken avställda i omgångar för underhållsarbete och bränslebyte. Sveriges 10 reaktorer kan ge cirka 65 till 70 TWh per år. Medan vattenkraften främst produceras i norrländska älvar, är kärnkraftverken lokaliserade till södra och mellersta Sverige. Kärnkraften och vattenkraften kompletteras av kraftvärmen och i ökande grad av vindkraften. I så kallade kraftvärmeverk produceras både el och värme, som utnyttjas i fjärrvärmesystemen i våra tätorter. I industrin motsvaras fjärrvärmebehovet av ett ångbehov för till exempel torkning av papper.

6 4 byggstenar i svenska elproduktion
Den svenska elproduktionen utgörs av fyra byggstenar vilka nära hänger ihop och som alla behövs. Den första byggstenen består av vår baskraft som omfattar kärnkraft, del av vattenkraft samt kraftvärme. Den andra byggstenen är reglerkraften, som är den del av vattenkraften som kan ”sparas” i vattenmagasinen. Den tredje byggstenen består av kompletterande kraft i form av vindkraft och annan nytillkommen kraft som inte är fullt ut går att planera i förväg vad gäller produktion. Den fjärde och sista byggstenen är en mycket viktig förutsättning för att göra elförsörjningen i Sverige stabil och effektiv är en välutvecklad infrastruktur som möjliggör överföring av el mellan produktionsanläggningarna och kunderna. Skillnaden mellan effekt och energi. Ett exempel: Ett vattenkraftverk brukar leverera full effekt under cirka timmar per år, det vill säga produktionen blir 2 x 4000 = MWh per år om vattenkraftverkets maximala effekt är 2 MW. Utnyttjningstiden timmar är en beräknad tid som resulterar i samma mängd elenergi per år som i verkligheten då kraftverket används längre tid men inte alltid vid full effekt. Ett vindkraftverk brukar bara leverera full effekt under cirka timmar per år och då blir produktionen 2 x = MWh per år om vindkraftverkets maximala effekt är 2 MW.I det svenska kraftsystemet är energi det viktigaste därför att vattenkraften ger utmärkta möjligheter till effektreglering tack vare vattenmagasinen. Därför blir utnyttjningstiden av avgörande betydelse för värdet av produktionen från ett kraftverk. I det svenska kraftsystemet har kärnkraftsverken normalt de längsta utnyttjningstiderna och ger följaktligen mest energi i förhållande till effekten.

7 Distribution av el Elproducent - producerar och matar in el i elnätet
Elhandelsföretag - Elleverantör som köper och säljer el vidare Nätägare - äger elledningarna stamnät, regionnät, lokalnät Svenska Kraftnät är ägare för stamnätet Elanvändare: alla som tar ut el från elnätet

8 Elnätet Stamnät Regionnät Lokala elnät
Det svenska kraftsystemet är sammankopplat med angränsande nordiska länder. Det har skapat förutsättningar för en nordisk elmarknad. Det nordiska elsystemet är i sin tur ihopkopplat med Tyskland, Polen, Ryssland och Estland. Idag är det svenska elnätet cirka mil (= 13,2 varv runt jorden) varav mil är jordkabel och mil luftledning. Stamnätet består av högspänningsledningar. Ledningarna närmast de större kraftverken är kraftiga högspänningsledningar och ingår i stamnätet. Här har elektriciteten en mycket hög spänning, volt (400 kV). Elektriciteten leds vidare i regionnätens ledningar med spänningar från 130 kV ner till 20 kV. De lokala elnäten tar vid efter regionnäten och skickar elektriciteten vidare till mindre industrier, hushåll och övriga användare. Innan elen når våra vägguttag har den stegvis transformerats till 230 volt, vilket är den spänning vi har i våra hem.

9 Vilka elproducenter känner du till?
EON Vattenfall Fortum Dessa producerar 90% av all el som används i Sverige Totalproduktion 150 TWh Elproduktionen måste alltid och i varje ögonblick vara lika stor som elanvändningen. Annars slutar elsystemet att fungera och det blir elavbrott. En del av landets elproduktion kan ersättas av elproduktion i ett grannland eftersom det finns överföringsledningar och kablar till grannländerna. På motsvarande sätt kan en del av Sveriges elproduktion exporteras om den inte behövs för att hålla balansen i det svenska elsystemet. Vindkraft utgör ca 2,5 % av produktionen.

10 Elförsörjning och användning av energi historiskt
1900-talet - elen förutsättning för omvandling till modern industrination 50 och 60-talet – skapade förutsättningar för kvinnorna att komma ut i arbetslivet El skapar sysselsättning. Elen har samtidigt medfört en positiv spiral, som Sverige utnyttjat under förvandlingen till modern industrination på 1900-talet. Elen bidrar till tillväxt och ökat välstånd genom att skapa sysselsättning, vilket ger ökade skatteintäkter som i sin tur ger ökad välfärd. Det manuella arbetet har blivit mindre fysiskt pressande, vilket har lett till förbättrad arbetshälsa och förhöjd livskvalitet på fritiden genom att vi kunnat ”köpa tid”. Därtill har elen för vår fritid inneburit att vi fått mer av både ljus och ljud. Elen effektiviserade hushållsarbetet efter andra världskriget och nya hushållsredskap frigjorde tid och skapade förutsättningar för kvinnorna att i ökad omfattning komma ut i arbetslivet. Detta var en tydlig trend under och 1960-talen och elen var därmed en viktig förutsättning för ökad jämställdhet.

11 Tänkbara möjligheter och begränsningar i framtiden
Nya investeringar Miljöpåverkan CO 2 neutral Lagring Tillgången på energi har stor betydelse i vårt moderna samhälle. Samtidigt orsakar utvinning och användning av energi påverkan på miljö och klimat. Målet för elbranschen är att framtidens elproduktion ska vara koldioxidneutral. Detta kan nås genom att utnyttja de koldioxidsnåla elproduktionssätt som finns; vindkraft, vattenkraft, bio- och avfallskraftvärme, kärnkraft, vågkraft och fossila bränslen med koldioxidinfångning. Den koldioxidsnåla elen är en viktig del i klimatfrågans lösning, eftersom den kan ersätta fossila bränslen i transportsektorn, uppvärmningen och i industrin. På så sätt minskar utsläppen samtidigt som energieffektiviteten ökar. Investeringar: 55 % elproduktion -nya anläggningar och återinvesteringar i äldre 30 % elnät -inkl. stamnät och utlandsförbindelser 15 % övrig verksamhet -fjärrvärme-, gasverksamhet mm

12 El försörjning och användning av energi i nutid
Elen har varit och kommer även fortsättningsvis att vara en viktig förutsättning för vår välfärd Sysselsätter idag ca personer i Sverige IEAIEA

13 Framtidens energikällor?
Vad sätter begränsningen? Vågkraft: Det finns stora mängder energi i världshaven. Vågkraft är ett nytt energislag som håller på att utvecklas i många länder. Det finns många olika sätt att fånga upp och omvandla vågenergi till elektrisk energi på. En del vågkraftverk fångar upp vågornas energi med bollar som guppar på havsytan, andra ser ut som långa tjocka ormar som böljar med vågorna eller som upphöjda bassänger dit vattnet leds. Solceller: ännu dyra att producera men här finns en mycket stor potential för elproduktion. En vision är att i framtiden kunna lagra energi från solceller i form av till exempel vätgas. Verkningsgraden för dagens solceller ligger som mest på cirka 20 procent. Det kan jämföras med verkningsgraden hos ett vattenkraftverk, där 90 procent av vattnets rörelseenergi omvandlas till el. Fusionskraft: sammanslagning av atomkärnor. Kräver en reaktor som tål mycket höga temperaturer, finns ännu inte. Forskning pågår.

14

15 Elproduktion Solen som driver vattenkraften Atomnummer 6
Solens strålar värmer ytvattnet i hav och sjöar så att det avdunstar När vattenångan stigs kyls den av, kondenserar och bildar moln som ger snö och regn Vattenmassorna som forsar fram i älvar och åar på sin väg tillbaka mot hav och sjöar kan användas till att driva vattenkraftverk Regnvatten och det vatten som bildas vid snösmältningen under våren och försommaren sparas i stora vattenmagasin. I magasinen lagras vattnet för att användas under vinterhalvåret, då elbehovet är som störst i landet Allt vatten lagras dock inte utan hela året produceras en viss mängd el med vattenkraft. Bild från Svensk Energi Atomnummer 6 Allt levande innehåller kol. Mat, kläder, plast, bensin, smink innehåller också kol.

16 Elkraftverk Vattnets lägesenergi ═►omvandlas till elenergi
Vattnet får turbinen att snurra Generatorn skapar elektrisk energi Transporteras via transformatorer till högspänningsställverk Bild från Svensk Energi

17 Produktion av elektricitet
Elektro-magneten i mitten börjar vrida sig så att nordpolen pekar nedåt mot permanent-magnetens sydände Elektro-magneten ställer in sig och byter poler så att nordpolen hamnar överst Elektro-magneten vrider sig igen så att nordpolen pekar nedåt. Den fortsätter snurra medurs Bild LäraNO

18 Generator Skapar elektrisk ström med hjälp av en magnet och en ledare snurrad till en spole. Om magneten snurrar så växlar magnetfältet i luften och det påverkar elektronerna i ledaren så de börjar röra på sig. Ström har skapats. Elektromagnet består av en järnkärna, dvs en järnbit, som lindas med en elektriskt ledande tråd, oftast koppartråd bild på spole En elektromagnets styrka beror på strömmens storlek och antal varv hos spolen