Förnybar energi - regenerativa källor för ren el

Energivärlden befinner sig mitt i en grundläggande förändring, som förhoppningsvis kommer att mynna ut i ett totalt upphörande av energiproduktion från kol, olja eller kärnkraft i framtiden. Därför är grön el, som genereras från förnybara energikällor som vind, vatten, geotermisk energi, biomassa och solen, på frammarsch. Låt oss titta på den förnybara energins olika typer, fördelar och framgångar.

Innehållsförteckning

• Förnybar energi i elmixen
• Omvandling av elmarknaden
• Vilka typer av förnybar energi finns det?
  • Solceller och solvärmeenergi
  • Vindkraft
  • Geotermisk energi
  • Biomassa
• Hur kan förnybar energi lagras?
• Sammanfattning

Elmixen är skillnaden.

En av de största utmaningarna för förnybara energikällor är dess ojämnheter. Medan el från konventionella kraftverk är ständigt tillgänglig, fluktuerar utbudet av grön el beroende på väder, årstid och region. Detta kan dock åtgärdas – med en elmix från olika källor av förnybar energi. Om det inte finns tillräckligt med vindkraft under en vindstilla dag i regionen, kompenseras detta underskott av andra energikällor eller med vindkraft från andra vindkraftiga regioner. I detta sammanhang är det också viktigt att ha tillräckliga lagerutrymmen för grön el för att kompensera för svängningarna.

Förnybar energi förändrar elmarknaden.

El från förnybara källor innebär flera utmaningar för energimarknaden. Där tidigare centraliserade kraftverk distribuerade el och företag hade de facto ett monopol, skapar energiomställningen idag små, decentraliserade försörjningsöar. Dessa öar måste nu kopplas samman. Framför allt blir allt fler privata hushåll sina egna producenter och måste integreras i energiinfrastrukturen. Omkring 1,3 miljoner av Tysklands 1,6 miljoner solcellssystem är inte större än 30 kWp och tillhör därför mestadels hushåll eller jordbrukare. Eftersom tillförseln av el från vind och sol fluktuerar, till exempel under dagar med starkt solsken eller vid tider med låg förbrukning, måste nätsvängningar på något sätt balanseras ut. Här erbjuder intelligent nätverksanslutna batterilagringssystem möjligheten att tillfälligt lagra överskottsenergi under en kort tid. Utmaningarna med energiomställningen kan bara lösas om infrastrukturen digitaliseras och det finns tillräckligt med lager i varje region.

Formerna för förnybar energi.

I Tyskland till exempel har förnybar energi vid det här laget etablerat sig ordentligt. Vind, sol och andra hållbara energikällor har redan blivit konkurrenskraftiga med kol och kärnkraft. De är ännu billigare när uppföljningskostnaderna för fossil och kärnkraft beaktas. Det här exemplet visar hur långt vi redan har kommit: Den 15 maj 2016, en solig och blåsig söndag, täcktes 100 % av det totala elbehovet i Tyskland av förnybar energi för första gången i ungefär en timme. En framgång för förnybar energi och för vår energiframtid!

Här presenteras möjligheterna att generera energi från förnybara källor. Metoder för energi- och värmegenerering från solceller, solvärmeenergi, vindkraft, geotermisk energi och biomassa kommer att presenteras. Naturligtvis finns det även många andra intressanta tillvägagångssätt, som tidvattenkraftverk, vertikala vindturbiner eller osmotiska kraftverk.

Solceller och solvärmeenergi.

Solen är ett gigantiskt kraftverk. Oavbrutet smälter vätekärnor till helium och frigör enorma mängder energi. Denna energi når vår planet i form av varma, ljusa solstrålar, som kan täcka det globala energibehovet i åtta år varje dag. Denna enorma mängd energi kan användas på två sätt – antingen för att värma vätskor direkt och indirekt eller för att generera el. När det gäller system för att generera värme talar vi om solvärmesystem. När det kommer till att generera el talar vi om solcellsanläggningar. I vanligt språkbruk kallas båda ofta för solsystem.

För värmealstring är solvärmesystem på hustak de mest utbredda i Tyskland. De samlar in solljus via solfångare och använder det för att värma upp en vätska. Denna vätska värmer vatten i en panna, som i sin tur kan användas för uppvärmning eller som varmvatten. Detta sparar en stor del av uppvärmningskostnaderna och det bränsle som tidigare använts. Utanför hushållen drivs solvärmekraftverk med paraboliska tråg, paraboliska speglar eller heliostater. De koncentrerar ljusinstrålningen, till exempel via ett flertal speglar, på en absorbator. Extremt höga temperaturer genereras då i denna absorbator, så att ånga kan produceras. En turbin omvandlar sedan denna värme till elektrisk energi. Sådana solkraftverk kan förse hela regioner med miljövänlig el, beroende på anläggningens kapacitet.

Takmonterade system som genererar el är solcellssystem. De genererar el med dagsljus. Medan deras energi tidigare huvudsakligen matades helt in i elnätet, försöker människor numera främst att använda det mesta av energin för egen konsumtion. På grund av det kraftiga prisfallet för lagring av solenergi kombineras ofta solcellsanläggningar och lagring, vilket gör att hushållen kan försörja sig med upp till 75 % av den energi de genererar varje år. Den solel som genereras av solceller kan också användas för att producera varmvatten med hjälp av en elektrisk värmare. Därför kan du inte bara spara på dina energiräkningar, utan också minska dina uppvärmningskostnader samtidigt.

Den förnybara energikällan Vindkraft.

Redan på medeltiden användes väderkvarnar för att utnyttja vindens kraft för att mala spannmål. Moderna "kvarnar", det vill säga vindkraftverk, arbetar efter samma princip, men nu för tiden genererar de el. Tack vare exakta väderprognoser fungerar vindkraftverk mycket mer tillförlitligt nu för tiden, och perioder med svag vind kan bättre förutsägas. Kustområdena är särskilt vindsäkra. Där finns havsväxter i havet, som tar tillvara på vinden. Hela vindkraftsparker pryder till exempel Nord- och Östersjön. Det är ofta storskaliga projekt – den tyska vindenergiföreningen räknade till nästan 1 000 turbiner under 2016. Utöver havsbaserade vindkraftsparker finns det även landbaserade vindkraftverk – för närvarande upp till 30 000 i Tyskland. På senare år har de blivit mycket mer effektiva och kraftfulla, så moderna turbiner kan nu generera dubbelt så mycket kraft som gamla turbiner av liknande storlek. Vindkraftverk är ännu inte särskilt utbredda i den privata sektorn. De så kallade små vindkraftverken finns för hushåll för effekter på upp till 5 eller 6 kWp. I jordbruksmiljön kan de också nå effekter på upp till 30 kWp.

Geotermisk energi – förnybar energi från jorden.

Vår jord har en mjuk kärna. Upp till 5 000 grader Celsius är temperaturen i den trögflytande inre delen av vår planet, som bubblar under den 10 - 70 kilometer tjocka jordskorpan. När  denna jordvärme stiger till nåbara djup kan den omvandlas till värme eller el. Geotermisk energi beror alltid på geologiska förhållanden. Dess potential som förnybar energikälla bedöms dock vara mycket hög.

Inom den djupa, geotermiska energin pumpar ett termiskt kraftverk vatten med en temperatur på upp till 200 grader Celsius från djup på upp till fem kilometer. När vattnet är tillräckligt varmt kan el genereras från det. Geotermisk energi är också möjlig på några meters djup. För att använda den grävs geotermiska sonder ner i marken, vilket kan värma upp byggnader eller hela gator på vintern.

Bergvärmepumpar arbetar med denna miljövärme och tar tillvara på temperaturskillnader i omgivningen. Miljövärmen värmer upp en flytande kylvätska, som snart avdunstar. En kompressor komprimerar sedan den nu gasformiga blandningen, vilken blir varmare som ett resultat. Värmepumpen överför sedan denna värme till värmesystemet eller varmvattnet. Ett sådant system behöver bara el och inga fler bränslen. Många ägare av ett solcellssystem och en solenergilagringsenhet kopplar därför ihop sina enheter med en sådan värmepump - och driver den på så sätt med sin egen el. Detta minskar effektivt deras egna uppvärmningskostnader.

Biomassa - säker grundlast med kritiska punkter

Biomassa är en annan form av förnybar energi. Växter som raps eller majs används vanligtvis till detta och förvaras i stora tankar. När de bryts ner produceras gas som förbränns för att generera energi eller används som olja i biobränslen. Den ekologiska fördelen med biomassa är dock kontroversiell och illustreras med hjälp av kontroversen "tank eller tallrik". De produkter som används är trots allt livsmedel som ligger på jordbruksmark och som skulle kunna användas någon annanstans. En annan negativ aspekt är de miljöskador som orsakas av enorma majsmonokulturer, som – eftersom de inte är avsedda för konsumtion – också besprutas. Till skillnad från de stora biogasanläggningarna kan mindre gårdar även drivas med till exempel flytgödsel, som ändå produceras inom jordbruket.

Hur kan förnybar energi lagras?

Tyvärr kan inte all förnybar energi lagras lika bra. Tillgången på förnybar energi fluktuerar kraftigt: solenergi är bara tillgänglig när solen skiner, vindenergi när det blåser. Batterilagringssystem, såsom sonnenBatterie, motverkar detta och lagrar den energi som genereras. När elen behövs kan den göras tillgänglig igen via ellagringssystemet. Vissa vattenkraftverk kan också delvis kompensera för en diskrepans mellan tillgång och efterfrågan på energi genom att använda överskottsel för att pumpa ut vatten i sjöar och sedan göra det tillgängligt igen senare via energigenererande turbiner. Produktionen från dessa kraftverk är dock också begränsad och endast ett fåtal lämpliga platser finns i Tyskland. En annan möjlighet är ”power to gas”-metoden, där en bränslegas produceras av vatten med hjälp av elektrisk ström. Denna gas kan i sin tur lagras och användas senare som elektrisk energi, värme för matlagning eller uppvärmning, eller till och med för gasdrivna fordon.

Sammanfattning:

Solceller och solvärme:

• Solvärme: användning av solens strålar för att värma vätskor för varmvatten eller för uppvärmning.
• Solceller: användning av solens strålar för att generera elektricitet
• i kombination med ett lagersystem kan innebära upp till 75 % självförsörjning genom egenproducerad el
• båda metoderna är även lämpliga för privata hushåll

Förnybar energikälla Vindkraft:

• Vinden driver vindkraftverken och genererar därmed elektricitet
• anläggningar på land och till havs (vindkraftsparker i vatten).
• Privat användning ganska låg, små vindkraftverk för hushåll upp till 5 eller 6 kWp
• Småskaligt kraftverk + solcellsanläggning + batterilagring intressant för norra Tyskland

Geotermisk energi - förnybar energi från jorden:

• Geotermisk energi innebär att ett termiskt kraftverk pumpar upp varmvatten från ett djup av ca. 5 km, som sedan kan användas för att generera el.
• Använd t.ex. geotermiska sonder för att värma upp gator och byggnader.
• Privat: bergvärmepumpar levererar värme till värmesystemet eller till varmvatten och hjälper till att minska uppvärmningskostnaderna.
• Koppling av solcellssystem + lager ger möjlighet att driva värmepumpar med egen el, vilket sparar uppvärmningskostnader och elkostnader.

Biomassa - säker baslast med kritikpunkter:

• Biomassa: Växter som raps & majs lagras i stora tankar och gas produceras genom nedbrytning.
• Detta förbränns för energi eller används som olja i biobränslen.
• eventuellt biogas - anläggningar som drivs av flytgödsel
• Biomassa är egentligen inte aktuellt för privat konsumtion.