"Godhet utan vishet och utan
gränser är bara en annan
form av ondska."
(John Paterson)

"Det är synd att 99% av
journalisterna skall fördärva
förtroendet för en hel yrkeskår"
(Okänd)

"Ormar äro älskliga varelser,
om man råkar tillhöra samma
giftgrupp"
(Artur Lundkvist)

"Outbildade idioter utgör inte
något större problem.
Välutbildade och intelligenta idioter
är däremot fullständigt livsfarliga.
De kan förstöra ett helt land på
nolltid."
(Tidigare svensk minister)

"Den som gifter sig med
tidsandan blir snabbt änka."
(Goethe)

"Civiliserade är de kulturer
och individer som respekterar
andra."
(Hört på Axesskanalen)

"Det tragiska med vanligt
sunt förnuft är att det
inte är så vanligt."
(Albert Einstein)

"Halv kristendom tolereras
men föraktas.
Hel kristendom respekteras
men förföljs."
(Okänd)

Senast ändrad: 2021 03 08 13:42

Allt är inte guld som glimmar

Vindkraft, elbilar etc — den sanna historien

Del 6 av en serie i sju delar.

Man kan inte bedriva jordbruk, fiske etc och föda nästan 8 miljarder människor med någon idag tillgänglig teknologi utan att använda fossila bränslen. Transporter är en avgörande faktor när det gäller att förse människor med mat och transporter är till 90% beroende av fossila bränslen.
            Läst på Internet

 

(Artikeln är lång. Mer detaljerade och tekniska diskussioner finns i stycken med indrag. Den läsare som inte är tekniskt intresserad, eller som inte är intresserad av detaljer, kan hoppa över dessa stycken.)

 

Förnybar, fossilfri och klimatsmart energi — vad menas?

I. Förnybar energi kommer från källor som ständigt förnyas. Dessa källor tar således aldrig slut utan kommer alltid att finnas tillgängliga. Exempel på förnybar energi är solkraft, vindkraft, vattenkraft och bioenergi (från biobränslen, dvs olika typer av växtoljor, metan från skogsbruk etc). Det som kännetecknar alla dessa energislag är att de har solen som yttersta orsak, dvs så länge som solen lyser, så kommer de hela tiden att förnyas (inom överskådlig framtid — solen förväntas "brinna" med ungefär samma styrka som idag i ytterligare flera miljarder år). Vissa förnybara energikällor släpper ut koldioxid och andra växthusgaser men har ofta något mindre klimatpåverkan än fossila energikällor (se förklaring under punkt III).

II. Fossilfri energi innebär att energin som används inte kommer från fossila bränslen. Till fossila bränslen, som kännetecknas av att de inte förnyas, räknas kol, olja och gas och i någon mån torv. Den senare utgör ett gränsfall, eftersom torv nybildas. Då fossila bränslen inte nybildas i samma takt som de för närvarande förbrukas, riskerar de att ta slut. Till de fossilfria energislagen räknar man förnybar energi (enligt punkt I ovan), kärnkraft och även återvunnen värme (där man t ex använder spillvärme från industrier till att värma bostäder eller producera elektrisk energi). Även avfallsförbränning räknas ibland som fossilfri energi, eftersom den till viss del är förnybar (hela tiden produceras ju nya sopor). Förnybar energi utgör således en äkta delmängd av fossilfri energi.

III. Klimatneutral energi innebär att produktionen av denna energi inte påverkar klimatet (dvs inte släpper ut växthusgaser). Här ingår solkraft, vindkraft, vattenkraft och kärnkraft. Det är framförallt denna typ av energi föreliggande artikelserie handlar om. Observera att vissa förnybara bränslen producerar koldioxid och därmed påverkar klimatet! En bil eller ett flygplan som drivs av t ex rapsolja eller metan (dvs av förnybara och fossilfria bränslen) släpper givetvis ut koldioxid. Ett biobränsle kompenserar dock för en del av sina koldioxidutsläpp, eftersom när den växt som bränslet framställs ur växer, så absorberar denna växt stora mängder koldioxid. När ett biobränsle används har det så att säga redan betalat av en del på sitt koldioxidavtryck. Detta gör att totala utsläppet blir mindre än för fossila bränslen, vilka växte för miljoner år sedan och därför inte har absorberat någon koldioxid från dagens atmosfär. Klimatneutral energi utgör, precis som förnybar energi, en äkta delmängd av fossilfri energi och det finns bränslen som både är fossilfria och förnybara men som samtidigt bidrar till att förstöra klimatet (t ex rapsolja).

Mängddiagrammet visar hur de olika energityperna hänger ihop. Energi kan delas upp i fossil (1) och fossilfri (2) energi. Förnybar (3) och klimatneutral (4) energi är äkta delmängder av fossilfri energi, eftersom alla förnybara och klimatneutrala energier är fossilfria. 5 (det streckade området) utgör snittet (som man säger i mängdläran) av 3 och 4, dvs innehåller energier som både är förnybara och klimatneutrala (område 5 tillhör således i sin helhet både 3 och 4). Kol och olja tillhör 1. Rapsolja och andra biobränslen tillhör 3 men inte 4, eftersom de är förnybara men inte klimatneutrala. Kärnkraft tillhör 4 men inte 3, eftersom kärnkraft är klimatneutral men inte förnybar. Vattenkraft, vindkraft och solkraft tillhör 5 (och därmed också 3 och 4), eftersom dessa tre energityper är förnybara såväl som klimatneutrala. Energikällorna i 5 utgör således idealet. En intressant fråga är om det finns någon energi som är fossilfri men samtidigt inte är klimatneutral eller förnybar, dvs som ligger inom 2 men utanför 3 och 4 (de små cirklarna). Jag kan inte komma på något just nu. Om du som läser detta har svar på denna fråga, är jag tacksam om du hör av dig (så får jag ändra i figuren ovan).
Observera att numreringen i diagrammet (1-5) inte har något med numreringen av paragraferna före diagrammet (I, II, III) att göra. Läsaren ombeds också att observera att klimatet och miljön är två separata frågeställningar (även om det kan finnas kopplingar mellan dem) och i diagrammet har vi helt bortsett från miljöaspekten.

Sammanfattning: Den stora fördelen med förnybar energi är att den aldrig tar slut. Vissa förnybara energilkällor släpper dock ut koldioxid och är därför inte klimatneutrala. Fossil energi har nackdelen att den så småningom tar slut. Plus att den alltid släpper ut koldioxid och därmed aldrig är klimatneutral. Kärnkraft är klimatsmart, eftersom den inte släpper ut någon koldioxid men är inte förnybar, eftersom mängden kärnbränsle är begränsat (det senare kan dock diskuteras, se diskussion om kärnkraft i del 7). Klimatneutral energi har, som namnet antyder, fördelen att den inte påverkar klimatet, men är inte alltid förnybar.

Vissa energislag faller således under flera av de tre kategorierna ovan (se bilden ovan). Läsaren ombedes att hålla detta i minnet vid läsandet av föreliggande text.

Vindkraft

(För den läsare som vill tränga djupare in olika sätt att producera el rekommenderar jag skriften Elproduktion — tekniker för produktion av el, utgiven av Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademien (IVA). Här ges en utomordentlig översikt av nästan alla olika existerande metoder för att producera elektrisk energi.)

Media målar ofta upp en rosenskimrande bild av hur elbilar, elddrivna flygplan, tåg, vind- och solkraftverk, stålframställning genom vätgas (i stället för kol) och tygpåsar (i stället för plastpåsar) etc kommer att lösa problemen med ökande koldioxidutsläpp och därmed rädda mänskligheten från en snar undergång. Och drömma kan man ju. Det finns emellertid en krass verklighet (något man kanske blir varse när man vaknar ur sin ljuva dröm och märker att man kissat på sig). Inom fysiken brukar man säga "Vetenskapens stora tragedi är en underbart, vacker hypotes slaktad av vederstyggliga fakta".

När man pekar på de positiva effekter man får genom att ersätta konventionella energikällor med "rena" energikällor, presenterar man väldigt sällan hela bilden. Man talar gärna om hur mycket elektrisk energi ett vindkraftverk eller en solpanel kan leverera utan att släppa ut några växthusgaser. Men inte lika gärna om att det alltid finns ett pris att betala. För att avgöra hur bra eller dåligt ett system är, måste man givetvis titta på helheten. Man måste göra ett fullständigt årsbokslut.

Man kan inte bara beundra ett vindkraftverk som står där och snurrar utan att fråga sig varifrån detta vindkraftverk kommer. Ett modernt, stort vindkraftverk är en enorm pjäs, ca 115-120 m hög och varje rotorblad (vinge) är 55 m lång och väger 12 ton! Nästa generation vindkraftverk, som just nu har börjat byggas i Skottland, kommer att vara 200 m höga och ha 80 m långa rotorblad! För att tillverka sådana enorma anläggningar krävs stora kvantiteter material som metaller och plast och betong etc plus en massa energi.

Grundbeståndsdelen i betong är cement. Cementindustrin är en av världens största klimatbovar och står för ca 8% av de antropogena koldioxidutsläppen!

Råvarorna skall tas fram, vilket innebär att vi måste bryta malm och mineraler (och innan brytningen kan påbörjas måste malmen och mineralerna ha hittats och sedan måste vi ta oss ner under markytan kanske flera kilometer etc, etc). Allt detta kräver stora mängder energi och ger därmed utsläpp. Sedan måste råvarorna transporteras, kanske över halva jordklotet, och så måste de förädlas (järnmalmen måste t ex bli stål, något som kräver stora energimängder och också ger mycket utsläpp — här måste man också räkna in energiåtgången och utsläppen i samband med att de fartyg som transporterar råvarorna och de ugnar där stålet förädlas etc konstruerades). De olika delarna måste sedan tillverkas och därefter transporteras till den plats där vindkraftverket skall ställas upp och slutligen monteras. Ett modernt vindkraftverk är en enorm pjäs och utsätts för stora sidokrafter när det blåser starkt och kräver därför ett mycket kraftigt fundament, innehållande stora, stora mängder betong och armeringsjärn (bara plattan väger 250 ton och själva tornet 200 ton och uppåt, beroende på hur stort kraftverket är).

2015 välte ett 400 ton tungt vindkraftverk i Korsberga, Lemnhult (strax söder om Vetlanda i Småland). Enligt haverirapporten var orsaken ett fel i ett bultförband plus att flera monteringsföreskrifter inte följts.
Den 23/11 2020 välte ett 230 m högt vindkraftverk på Aldermyrberget utanför Jörn (i närheten av Skellefteå). Tornet tycks ha vikt sig någon meter över marken. Haveriutredningen lär visa vad som var den exakta orsaken. Det havererade kraftverket var precis färdigställt och hade ännu inte tagits i drift.
Ovanliga händelser, ja. Men man får tydligen räkna med att detta kommer att inträffa då och då. Eftersom områdena runt vindkraftverken inte är avspärrade, finns här en risk, låt vara liten, för allmänheten.

För själva monteringen måste man ha enorma kranar och jag misstänker att man också använder helikoptrar för vissa moment (och för att konstruera, tillverka och driva kranarna, helikoptrarna etc går det också åt energi och blir utsläpp som måste räknas in i totalbilden). Det måste byggas en väg (låt vara en enkel väg, men den måste hålla för mycket tunga transporter) fram till den plats där vindkraftverket skall monteras (vilken kanske ligger långt från det allmänna vägnätet — se t ex de två bilderna på vindkraftverk nedan). Det färdiga och fungerande vindkraftverket måste sedan underhållas under sin hela livstid, vilket innebär reparationer och byte av slitdelar etc. Den genomsnittliga underhållskostnaden under ett vindkraftverks livstid brukar uttryckas som 20% av kWh-kostnaden. När underhåll pågår måste kraftverket ställas av, dvs levererar ingen energi under denna tid. Dessutom har ett vindkraftverk en begränsad livslängd. Normalt är denna 20-25 år (certifierad livslängd för svenska vindkraftverk är 20 år). Med stor sannolikhet kommer framtida teknikutveckling att förbättra denna siffra anvsevärt. Livslängden beror på placeringen av vindkraftverket. Svåra vindförhållanden, korrosion pga saltvatten (vid vindkraftverk placerade i kustnära vatten) etc kan reducera livslängden avsevärt. Även om rotorn på ett vindkraftverk ser ut att rotera långsamt (10-30 varv/min), så blir bladspetsarnas hastighet (på grund av rotorns stora diameter) mellan 200 och 600 km/h. Detta skapar stor friktion mot partiklar i luften och gör att glasfibern i rotorbladen så småningom delamineras (glasfiberlagren separeras från varandra). Partiklar i form av sandkorn är det största problemet. Det blir som sandblästring ungefär. Eller snarare, det blir exakt som sandblästring, speciellt när det gäller rotorbladspetsarna (vid blästring ligger partikelhastigheten på runt 380 km/h och bladspetsarna kan röra sig med upp till 600 km/h). Delamineringen gör att bladen till en början blir mindre aerodynamiskt effektiva och till slut måste de bytas ut, vilket är en stor och dyrbar operation (eftersom varje rotorblad är 55 m långt och väger 12 ton!).

Redan idag är många av de tidigare vindkraftverken i vårt land mogna för skrotning. Och då börjar hela processen om igen, med råvaror etc. Ersättningen av utslitna vindkraftverk kan givetvis göras mer effektiv genom återanvändning av så mycket som möjligt från skrotade vindkraftverk.

I praktiken visar det sig att stora delar av vindkraftverk, litiumbatterier och solpaneler är svåra att återvinna. Betong går i princip att återanvända som ballast i ny betong, men detta utnyttjas för närvarande inte i någon nämnvärd grad. Koppar och andra metaller i generatorer etc går givetvis att återanvända. Detsamma gäller för många plastmaterial. Men för vissa komponenter så finns för närvarande inga tekniker för återvinning. I USA används t ex skrotade solpaneler som fyllnadsmaterial (vilket inte känns så bra eftersom dessa innehåller metaller som kadmium) och i Sverige grävs skrotade vindkraftverks rotorblad ner. I framtiden måste vi kunna återanvända betydligt mer av de fossilfria energikällor som skrotas.
Ett stort vindkraftverk i Tyskland under montering.

Om man verkligen vill avgöra hur effektiv vindkraft är ur utsläppssynpunkt, i jämförelse med andra energikällor, måste man självklart ta hänsyn till alla negativa energi- och utsläppsposter i samband med vindkraft. Frågan är således hur länge ett nytt vindkraftverk måste snurra innan man har kompenserat för all energi som gick åt och alla utsläpp som producerades under konstruktionen, tillverkningen och monteringen av vindkraftverket. Även energi- och utsläppskostnaden för kraftverkets demontering och skrotning måste räknas in. Dvs hur lång tid tar det tills vindkraftverkets eget energi- och klimatavtryck är nollställt? Ett år, två år?

En mått som ofta används i sammanhanget kallas ERoEI (Energy Returned of Energy Invested). ERoEI är lika med förhållandet mellan hur mycket energi ett system producerar under hela sin livslängd och den mängd energi som gick åt för att bygga, driva och avveckla systemet. Enligt professor Per Fahlén (professor emeritus på Chalmers och ledmot i Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademin) så är ERoEI för vindkraft lika med 4 (ibland säger man fyra till ett, dvs 4:1) och för kärnkraft lika med 75!!! Siffrorna gäller på elsystemnivå (dvs man tittar på hela systemet; kraftverk, distributionsnät, eventuella behov av reservkraft och distributionsnät för denna etc). Enligt professor Fahlén så har man tidigare krävt ett ERoEI större än 7 för att ett system skall anses vara acceptabelt. Enligt nyare definitioner har man emellertid sänkt detta krav till 3. Något som känns som en efterhandsrekonstruktion (för att inte vindkraft skall falla bort som alternativ), eller med andra ord som ett politiskt/ideologiskt beslut (dvs inte ett ingenjörstekniskt beslut). Man låter helt enkelt kartan bestämma verkligheten. Klicka här för att se en intervju med professor Fahlén (58 min). Denne kallar i intervjun svensk vindkraftspolitik för, "planlös, laglös och lönlös [i intervjun motiveras detta närmare]". Det är f ö intressant att notera att professor Fahlén är emeritus (dvs pensionerad profesor). Han kan således säga vad han tycker utan att riskera att förlora forskningsanslag eller t o m sitt jobb.

ERoEI för vindkraft är således 4:1, dvs utav all el som produceras under vindkraftverkets livstid går 1/5 åt till att bygga, driva och avveckla systemet, medan 4/5 blir nettoproduktion (1 del bygg-, drifts- och avvecklingskostnader och 4 delar nettoproduktion blir tillsammans 5 delar). Ett vindkraftsverks certifierade livslängd är 20 år. Under en 1/5 av denna tid arbetar vindkraftverket enbart för att kompensera för den energi som gått/går/kommer att gå åt för att bygga, driva och avveckla vindkraftverket. 1/5 av 20 år är lika med 4 år. Dvs under de första 4 åren levererar ett vindkraftverk ingen energi alls utan kompenserar bara för sin egen existens. Under de följande 16 åren blir all levererad energi lika med nettoenergi. De sammanlagda kostnaderna för ett vindkraftverk måste således slås ut på 16 år. Detta är en kort tid, vilket med nödvändighet kommer att leda till ett högt elpris jämfört med idag (speciellt om man räknar in alla statliga vindkraftsubventioner i kostnaderna).

ERoEI tar uppenbarligen bara hänsyn till energiaspekten. Vad detta får för konsekvenser när det gäller miljö och klimat varierar. Generellt kan man säga att ökat energiuttag ger ökat utsläpp av miljö- och klimatfarliga ämnen. Om all energi som används vid byggandet, driften och avveckligen av vindkraftverket är klimatneutral så är också vindkraftverket klimatneutralt. Men än så länge är det nog bara en vacker dröm att så skulle vara fallet. Bygget av ett vindkraftverk ger stora utsläpp av växthusgaser. Bara framställningen av cementen i betongplattan, vilken väger flera hundra ton, ger stora, stora utsläpp av koldioxid. Grävmaskiner, dumpers och alla andra fordon involverade i monteringen av vindkraftverket drivs till nästan 100% av förbränningsmotorer. Samma sak gäller fartygen som transporterar råvarorna. Och sedan måste vi bygga hundratals eller tusentals kilometer av stora kraftledningar för att kunna transportera den elektriska energin till konsumenten. Läsaren kan ju fundera en liten stund över hur mycket energi som går åt, och hur mycket utsläpp som åstadkoms, för att tillverka en enda kraftledningsstolpe modell större. Etc.

Media tycks vara monumentalt ointresserade av att redovisa den här typen av avkylande fakta (i den följande texten redovisas en motsvarande analys för en representativ elbil).

Vindkraftverket monterat och klart med ett annat i bakgrunden. Den tjocka cylindern längst ned är ett vattenmagasin. Observera att denna cylinder är 40 m hög! Tornet är 178 m högt och den totala höjden upp till rotorbladens topp är 264,5 m. När vindkraftverket producerar överskott av energi pumpas vatten upp i tornets vattenmagasin. När det blåser dåligt kan detta vatten användas för att få el genom en vattenturbin. Här har vi således ett kombinerat vind- och vattenkraftverk.

En ytterligare faktor i ekvationen är vinden. Ett vindkraftverk utan vind är bara ett monument (och dessutom ett fult och störande sådant). Blåser det för mycket eller för lite levererar det ingen ström. Våra svenska vindkraftverk är anpassade för svenska förhållanden och levererar elektrisk energi när vinden ligger i intervallet 4-25 m/s (maximal effekt uppnås vid 12-14 m/s). Vid vindar på över 25 m/s stängs kraftverket av på grund av säkerhetsskäl. I olika delar av världen blåser det olika mycket, dvs vindkraft är ett bättre respektive sämre alternativ beroende var på jorden vi befinner oss. I Sverige blåser det förhållandevis lite jämfört med många andra delar av världen (även om det tydligen för närvarande, dvs just nu, eventuellt bara tillfälligtvis, blåser mer än för några år sedan) och man räknar med att ett svenskt vindkraftverk per år levererar 40% av fullkapacitetsproduktionen (dvs vad som skulle levereras om det blåste 12-14 m/s hela tiden). Nere i "roaring forties" (latitud 40° syd) blåser det kuling och uppåt nästan hela året. Stiltje är det kanske en dag per år. Där vore vindkraftverk betydligt mer effektiva än i Sverige (de måste givetvis då dimensioneras för dessa starka vindar).

Ett allvarligt problem med vindkraft är att denna kräver backup, dvs andra elproducerande system, vilka kan fylla på när det blåser för lite eller för mycket eller inte alls. Backupen kan komma från solkraft eller kärnkraft eller vattenkraft. Eller att man lagrar överskottsenergin från vindkraftverken på olika sätt (vilket än så länge enbart finns i liten skala). Eller kolkraft (vilket är mycket vanligt i södra Europa). Många länder, t ex Tyskland och Japan, håller just nu på och lägger ner kärnkraften (som inte släpper ut några växthusgaser). Båda dessa länder kommer att ersätta kärnkraften med kolkraft (åtminstone kortsiktigt). Japan har t ex nyligen aviserat att man planerar att bygga 22 nya stora kolkraftverk under de kommande fem åren. Även Sverige håller på och avvecklar kärnkraften allteftersom de gamla anläggningarna faller för åldersstrecket. Vi tänker oss att ersätta dessa med huvudsakligen vindkraft (problemen med detta diskuteras nedan i bl a avsnittet om energilagring och backup).

Vissa länder har inte bra förutsättningar för vattenkraft eller för solkraft. Vill man då inte ha kärnkraft som backup till vindkraften, ja då återstår i princip bara kol-olje-gaskraft (vilka alla tre bränner fossila bränslen). I framtiden kommer förmodligen lagrad energi att få stor betydelse (batterier, vatten som pumpas upp i dammar etc).

En ytterligare nackdel med vindkraftverk är att de inte roterar med konstant varvtal. Eftersom vi har frekvensen 50 Hz (hertz) i vårt växelströmsnät, måste vindkraftverk leverera denna frekvens. Frekvensen beror på en generators varvtal, dvs vill man ha en konstant frekvens från en generator måste denna rotera med konstant varvtal. Men eftersom det blåser olika mycket, kommer rotorn (dvs "propellern" som driver generatorn) att rotera olika fort. Därmed levererar generatorn en frekvens som varierar. Vilket inte kommer att fungera. Det finns olika tekniker att hålla frekvensen konstant. Man kan t ex vrida rotorbladen eller bromsa rotorn så att den alltid roterar med samma varvtal. Men då får man väldigt låg verkningsgrad. Ett annat sätt är att man har hydraulisk/mekaniska slirkopplingar, så att även om rotorn roterar med olika varvtal, så har generatorn alltid samma varvtal (detta system används på trafikflygplan). Men slirkopplingar har relativt dålig verkningsgrad. Det vanligaste idag är att man låter frekvensen från generatorn variera allt eftersom vinden ökar eller minskar. Sedan likriktar man strömmen och växelriktar den därefter elektroniskt till 50 hz. Numera har sådana anläggningar hög verkningsgrad (över 90%), men en del energi tappar man dessvärre.

Den observante läsaren kanske undrar varför vindkraftverk inte använder likströmsgeneratorer och sedan växelriktar strömmen till 50 hz. Då slipper man ju det första steget (likriktningen). Eller varför har man inte likström rakt av (både i generatorer, kraftledningar och hushåll)? Svaret på den första frågan är att växelströmsgeneratorer är oerhört mycket mer effektiva än likströmsgeneratorer.
Även bilar, som ju helt och hållet har likström, har av detta skäl växelströmsgeneratorer. Den producerade växelströmmen likriktas sedan, dvs omvandlas till vanlig likström. Förlusterna vid likriktningen tjänar man in flera gånger om.
Svaret på fråga två är att i stort sett alla eldistributionssystem i världen idag är uppbyggda kring trefas växelström (i elektricitetens barndom var likström vanligt och på Östermalm i Stockholm fanns det områden som hade kvar likströmsnätet ända fram till slutet av 1950-talet). Den normalbegåvade läsaren inser rimligtvis att det måste finnas synnerligen goda skäl till att hela världen enats om detta system (den som vill veta mer om trefas och växelström rekommenderas att läsa min artikel Trefassystemet — för fotgängare).
Medan vi är inne på eltekniska frågor kan vi ta upp ett ytterligare problem med vindkraft. Den vanligaste generatortypen i vindkraftsammanhang är asynkrongeneratorn. Den har många fördelar (annars skulle den ju inte användas) men också en stor nackdel i vindkraftsammanhang, där generatorvarvtalet varierar kraftigt. Vid tomgång genererar asynkrongeneratorer reaktiv effekt, vilket innebär att ström och spänning inte ligger i fas (se länken i föregående stycke till min korta artikel om trefas). Att förklara detta med reaktiva effekter skulle kräva sin egen artikel. Kortfattat kan man säga att vid reaktiva effekter så kommer en del av strömmen att bara gå fram och tillbaka i ledningarna. För en asynkrongenerator i tomgång är ca 1/3 av effekten reaktiv. Ibland liknar man detta vid skummet i ett ölglas, som ju bara tar upp onödig plats i glaset. En asynkrongenerator i tomgång motsvaras av ett ölglas med 2/3 öl och 1/3 skum. Få gäster skulle uppskatta att serveras ett sådant glas. Vid reaktiva effekter får man därför mycket större strömmar i ledningarna än vad som svarar mot den verkliga effekt som produceras/förbrukas (och som elleverantören får betalt för). Leverantören måste då göra ledarna onödigt grova, vilket kostar stora summor pengar. Alternativt att man accepterar för stora strömmar, vilket leder till stora energiförluster i ledningarna (speciellt när det gäller kraftledningar över långa distanser). Industrier som har stora reaktiva belastningar (t ex många stora elmotorer) förbrukar på grund av ovanstående mycket mer ström än de betalar för (eftersom en stor del av strömmen bara går fram och tillbaka i ledningarna och inte registreras av de kWh-mätare som ger underlag för elbolagens debiteringar). Kunder med stora reaktiva belastningar får därför betala straffavgifter till sin elleverantör (här talar jag om problem hos konsumenten och inte hos elproducenten, men principen är densamma). Problemet med reaktiva effekter i samband med vindkraft blir särskilt påtagligt när många vindkraftverk kopplas samman i stora grupper (vindkraftparker). Släpps denna el ut på elnätet försämras elkvaliteten avsevärt. Det finns krav på vindkraftverken när det gäller reaktiva effekter, enligt vilka dessa måste reduceras till noll. På marknaden finns olika lösningar för s k reaktiv effektkompensering, men det handlar om stora investeringar, som också ger ett miljöavtryck, vilket måste betalas av under vindkraftverkens livstid. Problemet förvärras av att vindkraftverken ofta ligger långt ifrån konsumenterna, vilket ger långa transportsträckor, dvs långa kraftledningar och därmed större förluster.

Något som sällan nämns (ja som vindkraftförespråkarna och kraftbolagen försökt tysta ner) är att vindkraftverk dödar mängder av insekter och fåglar. Man hade i åratal noterat att vindkraftverk tappade i effektivitet under åren. Detta visade sig bero på att döda insekter avlagras på rotorbladen och stör luftströmningen. I Tyskland gjordes en studie av detta (när studien gjordes hade Tyskland 25 0000 vindkraftverk). Studien visar att så mycket som 1200 ton insekter dödas per år av vindkraftverken i Tyskland. Studien visar också att detta kan påverka vissa insektspopulationers överlevnad under en 15-årsperiod (speciellt för insekter som flyger i höjdområdet 20-220 m, vilket gäller de flesta insekter). Man tror också att insekter kan attraheras av vindkraftverken på grund av rotorbladens färg och den värme som rotorerna avger och de blinkande varningsljusen (för att varna lågt flygande flygplan). Vindkraftverken kan också vara en bidragande faktor till bidöden. Dessutom dödar vindkraftverk mängder av fåglar. Det finns studier som visar att enbart i USA så kan antalet vindkraftdödade fåglar och fladdermöss per år ligga mellan 13-39 miljoner! Enligt en studie som Spanska Ornitologsällskapet gjort genom att räkna fågelkadaver på 136 olika platser, så dödar Spaniens 18 000 vindkraftverk varje år 6-18 miljoner fåglar och fladdermöss! Och som sagt, detta har man försökt tysta ner. Vindkraftsbolagen av ekonomiska skäl och vindkraftsentusiasterna av ideologiska skäl. Det Spanska Ornitologsällskapets rapport påpekar att även en liten ökning av mortaliteten för arter vars populationer är små, kan driva dessa arter till utrotning. Man skriver också att de "experter" som har i uppdrag att undersöka fågeldöden vid vindkraftverk oftast minimerar effekterna. "De tjänar det uppdrag som getts dem, nämligen att tillåta byggandet av vindkraftverk där förespråkarna vill ha dem, utan hänsyn till fågelaktiviteten i området". Kanske är vindkraften idag ett lika stort hot mot våra fåglar och insekter som gifterna inom jordbruket var på 1960-talet (kanske behövs en ny Rachel Carson idag).

Ett ytterligare problem med vindkraftverk är att de avger störande buller. Det handlar om lågfrekventa ljud (infraljud) som varierar i styrka och som ofta hörs mer inomhus än utomhus. En del som blir störda säger att det ”känns i kroppen”. Andra drabbas av sömnrubbningar. Enligt vissa rapporter kan bullret vara störande ända upp till ett avstånd av 10 km, beroende på typ av mark och vindar. Följande artikel från Göteborgsposten tar upp problemet. Den intresserade läsaren kan läsa mer om vindkraftverkens miljöpåverkan genom att googla på t ex "vindkraftverk påverkan på omgivningen". Man hittar hur mycket som helst i ämnet (allt är dock inte seriöst). Teknikutveckling pågår givetvis hela tiden och man arbetar på att designa vindkraftverk som har mindre skadlig inverkan på insekts- och fågelliv och som är tystare. Att konstruera vindkraftverk som inte utgör en fara för fåglar och insekter torde vara en svår nöt att knäcka. Antagligen får man nöja sig med att skademinimera. Förmodligen blir det ett pris att betala för detta genom att sådana kraftverk kommer att vara mindre effektiva.

 

Solkraft

Och så har vi solkraft. Jo då, men... Problemet här är att solen inte lyser på natten, dvs halva dygnet (i snitt) måste solkraften ersättas av andra energikällor. Och i vissa länder är det ofta molnigt under långa perioder. Detta gäller under stora delar av vinterhalvåret i Sverige. Där solen dessutom är över horisonten under en ganska kort tid och där den dessutom står lågt. Solkraftanläggningar levererar inte speciellt mycket energi under sådana förhållanden (bäst utbyte får man när solinstrålningen är vinkelrät i förhållande till solpanelen — avancerade solkraftanläggningar har paneler som "följer solen" genom att ändra kompassriktning och elevation). Om det samtidigt blåser för lite eller för mycket fungerar inte heller vindkraftverken. Ett land som har många vind- och solkraftanläggningar måste således ha omfattande backupanläggningar (kärnkraft, vattenkraft, kolkraft, energilagring) eller köpa el utifrån (vilken kanske i sin tur är kolproducerad) för att garantera en jämn leverans.

Här har vi givetvis precis samma problem som diskuterades ovan i samband med vindkraftverk — dvs kostnaden i energi och utsläpp för att tillverka en anordning/anläggning som omvandlar solljus till användbar energi. Tar vi en konventionell solcell (som direkt omvandlar solljus till elektricitet), så har det tidigare varit så att det gått åt mer energi att tillverka en solpanel än man fått tillbaka under hela solpanelens livslängd. Därför har solpaneler inte varit någon lösning på energiproblemet men däremot varit mycket användbara i speciella sammanhang. Jag hade t ex solpaneler på min segelbåt, vilket gjorde att man inte behövde starta motorn då och då för att ladda batterierna. Det solpanelen levererade räckte till för belysning och annan el som användes ombord. Men så seglade vi största delen av tiden i tropikerna, där solen står högt och där det sällan är molnigt. Under senare decennier har man gjort stora framsteg när det gäller solpaneler och idag så ligger de på plus, dvs ger mer energi än det krävs för att tillverka dem. Men grundproblemet finns kvar, det krävs mycket energi och produceras mycket utsläpp när man tillverkar en solpanel, dvs det finns ett minuskonto som måste räknas in i totalbilden. Solpanelen måste således arbeta kanske i flera år innan den har kompenserat för sitt eget klimat- och energiavtryck.

F n står solkraft för ca 3% av världens elproduktion. En typisk solpanel baserad på kisel omvandlar 20% av solljuset till elektricitet. Resten blir värme, vilken kan värma upp panelen så mycket som 40°C. Eftersom verkningsgraden hos en solpanel avtar med temperaturen, får man en ond cirkel (ju varmare panelen blir desto lägre blir verkningsgraden vilket ytterligare värmer upp panelen etc). Arbete pågår med att både hitta metoder för att kyla ned solpaneler (utan komplicerade anordningar med fläktar eller cirkulerande vatten) och att höja verkningsgraden.

Världens största solkraftanläggning (2020) finns i Ouarzazade (Marocko). Här lyser solen mer än 320 dagar per år. Speglarna på marken koncentrerar solstrålningen mot tornet (de följer solen för att alltid ge maximal effekt). Såvitt jag kan förstå är anläggningen under uppbyggnad och när den är färdigutbyggd skall den ha flera hundratusen speglar, vilka kommer att täcka en yta av 600 hektar (857 fotbollsplaner i Allsvenskan)! Tornet är Afrikas högsta konstruktion (243 meter) och måste vara så högt för att kunna ta emot den reflekterade solstrålningen från de mest avlägsna speglarna.
Att tillverka en sådan här enorm anläggning kräver självklart stora, stora mängder energi och ger också ett stort klimat- och miljöavtryck genom olika typer av utsläpp (inte minst koldioxid). Precis som för andra "rena" energikällor måste vi i balansräkningen inkludera klimatavtrycket från tillverklingscykeln. Frågan är således hur många år en sådan här anläggning måste arbeta innan detta klimatavtryck är avbetalt.
Och här ser vi en närbild på de speglar som används vid stora solkraftverk. Varje spegel kan lutas och vridas genom servomotorer, vilka styrs från en central dator, så att så mycket som möjligt av solinstrålningen, oavsett var solen står på himlen, exakt koncenteras mot det område på tornet som skall ta emot strålningen.
Observera att speglarna inte är några solpaneler. En spegel är bara en spegel. Deras uppgift är helt enkelt att rikta solinstrålningen, som faller in mot en stor markareal (i detta fall 600 hektar), mot tornet. Där sker själva omvandlingen från solljus till elektricitet (via en soldriven ångpanna, vars ånga driver ångturbiner, vilka driver generatorer — medan en solpanel direkt omvandlar solljus till elektricitet). Några solpaneler är överhuvudtaget inte inblandade i denna typ av solkraftverk.

Nu finns ju andra metoder att ta tillvara solenergin. Ett mycket effektivt sätt är att använda solfångare för att direkt värma upp vatten (både till uppvärmning av byggnader och till varmvatten). Detta används mycket i länder som har stark sol och många soltimmar. I Israel ser man överallt på taken solfångare för detta ändamål.

Man kan också med speglar och olika konstruktioner hetta upp vatten till högtrycksånga som får driva turbiner, vilka driver elproducerande generatorer (se bilderna ovan). Detta ger, såvitt jag vet, betydligt högre verkningsgrad än solpaneler. Men tekniken utvecklas hela tiden och kanske att solpaneler kommer att bli oerhört mycket mer effektiva inom en snar framtid (det är ju det som är så spännande med teknologi, eller hur?). Eller kanske en helt ny uppfinning, som vi inte ens kan drömma om idag, ger oss ett kvantsprång när det gäller att omvandla solljus till el eller värme (det pågår mycket forskning inom detta område och det finns en del lovande idéer man arbetar efter). Men oavsett detta så kvarstår problemet med att vi (i medeltal) har natt halva dygnet och att det ofta är molnigt i vissa områden och att solen står lågt under vintern (på höga latituder). Solenergi måste således, precis som vindenergi, kompenseras med andra energikällor som kan startas upp när solen lyser med sin frånvaro (observera vitsen). Men precis som vindkraft så kan solkraft utgöra värdefulla delar av den totala energiproduktionen i världen.

Solkraftverk med speglar är mer känsliga för molnigt väder och partiklar i luften än konventionella solpaneler. Moln och partiklar sprider ljuset i alla riktningar, så att det kommer från alla håll när det träffar solpanelen eller spegeln. Konventionella solpaneler tar emot ljus oberoende av vilken riktning det kommer från, dvs producerar elektricitet även i detta fall (även om produktionen givetvis blir mindre). Speglar reflekterar ljus enligt reflektionslagen, som säger att utfallsvinkeln är exakt lika med infallvinkeln. Vid molnighet eller mycket partiklar i luften så kommer endast en försumbar del av ljuset att reflekteras mot tornet. Spegelsolkraftverk är således betydligt mer effektiva än solpaneler om det är sol och klar luft, men vid molnighet etc tappar de mycket mer i effektivitet än en solpanel. Alltså bör solkraftverk med speglar placeras där det är lite moln och ren luft, t ex i öknar eller i höglänta områden.

 

Mer om energilagring och backup

För att optimera de fossilfria, icke-reglerbara energiproduktionssystemen (vind- och solkraft) är det mycket angeläget att hitta bättre metoder för att lagra energi. Vattenkraft, kolkraft och kärnkraft kan anpassa sin produktion efter behoven och ger därför ingen överskottsenergi som går till spillo. Vind- och solkraft producerar mest energi när det blåser starkt eller är stark sol, men det är ju inte säkert att elbehovet är som störst när det blåser som mest eller är starkast sol. Teoretiskt skulle man kunna lagra överskottsenergin från vindkraftverk och solkraftverk i batterier. Problemet är att det skulle krävas enorma batteriuppsättningar, vilket för närvarande skulle kosta oerhörda summor pengar. Dessutom är verkningsgraden hos batterier inte så hög (ca 90% hos litium-jon-batterier). Plus att vi varken har produktionskapacitet eller råvaror för de enorma batteribanker som skulle behövas. Med billigare och nya typer av batterier kan batterilagring bli ett alternativ. Ett lösning som föreslagits är att man, i väntan på att batteripriserna går ner, använder begagnade elbilsbatterier som lagringsmedium. Dessa har visserligen lägre kapacitet (kanske hälften av ett nytt batteri) men måste rimligen vara väldigt mycket billigare än nya batterier.

Det för närvarande mest effektiva alternativet är att man låter elöverskottet från vindkraft och solkraft pumpa upp vatten i dammar eller cisterner för att sedan ge vattenkraft vid behov (se bilderna på vindkraftverk ovan). Ett ytterligare alternativ som föreslagits är att bygga enorma svänghjul, som väger tiotals ton. Dessa kopplas till en elmotor, som vid överkapacitet hos elproduktionen driver svänghjulet att rotera allt snabbare. Svänghjulets axel är upphängd på luftlager (eller andra lager med låg friktion) och hjulet är inkapslat i ett nästan lufttomt utrymme, dvs luftfriktionen blir försumbar. Ett sådant hjul, som roterar snabbt, kan lagra mycket stora mängder energi. Vid lågproduktion av el (vindstilla, ingen sol) kopplas elmotorn om och fungerar som generator, vilken drivs från svänghjulet. Detta tappar fart allt eftersom man tar rörelseenergi från hjulet. Teoretiskt kan man uppnå mycket höga verkningsgrader vid en sådan konstruktion. Dessutom kräver denna lösning inga sällsynta metaller som kobolt för sin konstruktion.

Personbilar står still ca 90% av tiden. Yrkesfordon körs betydligt mer men de flesta står still mer än halva dygnet. Man har därför föreslagit att man skall använda elfordonsparken som lagringsmedium. Speciellt på natten är de flesta elbilar inkopplade på nätet. Vid brist på eleffekt (vindstilla, solen skiner inte, det är natt) kan man ta ström från de inkopplade bilarnas batterier och distribuera ut på nätet och vid överskott kan eleffekten lagras i bilarnas batterier (när hela fordonsflottan är elektrifierad blir den totala batterikapaciteten avsevärd). Här finns givetvis mängder av tekniska och praktiska problem att lösa. När man behöver bilen på morgonen, vill man ju inte att batteriet skall vara urladdat eller halvladdat (beror ju lite på hur långt man skall köra under dagen). Här måste man ha ett smart system så man kan knappa in i systemet när man behöver bilen och hur laddat man vill att batteriet då skall vara (men antag att det inträffar något oväntat, som gör att man måste ha omedelbar tillgång till bilen, och batteriet då är nästan urladdat, hur gör man då?). Alla (eller snarare nästan alla) sådana här problem går givetvis att lösa och systemet blir intressant först när en stor del av fordonsflottan är elektrifierad. Största invändningen mot att använda elbilsbatterier som energibuffert är att ett batteri bara tål ett visst antal laddningscykler. Om batterierna hela tiden laddas upp och laddas ur när bilen är parkerad och inkopplad på nätet, kommer deras livslängd att dramatiskt förkortas. Något som elbilsägare knappast kommer att acceptera (utan att få någon form av ekonomisk kompensation).

Ännu ett sätt att lagra överskottsproduktion av el under tider av stark vind och/eller stark sol och samtidigt låg elförbrukning (t ex under nätter och under helger), är att man använder överskottet av el till att tillverka vätgas, vilken lagras och sedan används för att driva fordon och framställa stål etc. Man kan tänka sig självgående anläggningar för vätgasframsällning, som automatiskt går igång vid elöverskott.

Beträffande backupanläggningar så finns det problem med fossildrivna (kol, olja naturgas) kraftverk. De gillar inte förändringar utan föredrar att arbeta under konstanta förhållanden. Vid plötsliga behov av backupenergi är det inte bara att "sätta på" ett fossildrivet kraftverk som varit nedstängt. Har man helt stängt av ett fossildrivet kraftverk, dvs släckt i pannorna, ja då tar det lång tid innan kraftverket kan börja leverera el (det tar tid att värma upp vattnet i ångpannorna så att de kan generera tillräckliga kvantiteter högtrycksånga). Startupptiden för ett kolkraftverk som varit helt nedstängt i 48-72 timmar (48-72 h downtime) ligger på ca 6 timmar (kallas cold start-up). S k varmstart/warm-start-up (efter 8-48 timmars downtime) är ca 4 timmar och hot start-up (efter mindre än 2 timmars downtime) tar 90 minuter. Olje- och gaskraft har förmodligen något snabbare uppstarttider. En och en halvtimmes startid eller mer är ju inte acceptabelt om man vill ha en tillförlitlig och stabil elförsörjning i ett system där huvuddelen av energin kommer från sol- och vindkraft. Dessutom får man extra stora utsläpp under uppstarten. Alltså måste fossildrivna backupkraftverk vara igång hela tiden, även om de kanske kan gå på någon form av tomgång. Dvs fossildrivna backupsystem släpper ut växhusgaser och drar energi även när de inte används. Gasdrivna kraftverk finns tydligen i någon slags snabbstartversion (åtminstone på pappret), men även där kan man inte helt stänga av mellan varven. Man måste rimligen ha ånga hela tiden.

Även om ett kärnkraftverk är ganska lätt att reglera, måste det ändå gå på tomgång hela tiden, så att det finns högtrycksånga snabbt tillgänglig. Vattenkraft tycks vara det bästa backupalternativet, eftersom den kan stängas av helt och sedan svarar snabbt på pådrag (med väldigt liten eftersläpning). Kärnkraft och vattenkraft har ju dessutom fördelen att de inte släpper ut någonting alls, vare sig under uppstart eller drift. Vattenturbiner mår dock bäst av att gå på konstant varvtal, och problemet med att använda vattenkraft som backup för vindkraft är att turbinernas varvtal då kommer att variera allt eftersom behov av backupelektricet varierar. Detta ger stort turbinslitage, vilket enligt vissa beräkningar förkortar vattenturbinernas livslängd med 1/3. Och stora vattenturbiner är synnerligen dyra. Att byta en turbin kan kosta lika mycket som ett helt vindkraftverk.

Stora solkraftverk, av den typ som behandlas i slutet av föregående avsnitt, har ofta naturgaskraft integrerat i själva solkraftverket, som backup. Eftersom man i dessa kraftverk använder högtrycksånga för att driva generatorer, är det enkelt att komplettera med gasbrännare, som kan ta vid när solinstrålningen minskar eller upphör. Här är ju fördelen att man hela tiden har högtrycksånga tillgänglig och därför inte behöver vänta på att stora mängder vatten värms upp. Tiden för omkoppling mellan solkraft till naturgas blir i detta fall helt acceptabel.

En gasturbin (läs mer om detta i min avdelning om flygmotorer) är i princip en jetmotor, eller snarare en turbopropmotor, där man tar ut effekten via en turbindriven axel (i stället för att man som i konventionella jetmotorer utnyttjar energin i avgaserna). Gasturbiner utvecklar mycket stora effekter i förhållande till sin storlek och är mycket driftssäkra. Denna typ av energikälla är ett intressant alternativ när det gäller reservkraft, eftersom de har förhållandevis korta uppstarttider. Stallbacka kraftverk i Trollhättan använder t ex svenska gasturbiner från STAL för att driva reservkraftverket. Dessa kommer upp i full effekt redan efter 8 minuter. Ibland kombinerar man gasturbiner med en avgaspanna. Detta innebär att de heta avgaserna från turbinen används för att skapa högtrycksånga i pannan, vilken driver en ångturbin som i sin tur driver en generator. På så sätt ökas verkningsgraden avservärt (eftersom man utnyttjar restenergin i avgaserna). Även om ångturbindelen inte kommer igång lika snabbt som gasturbindelen så kan man köra gasturbinen (med sämre verkningsgrad) redan efter 8 minuter och så fort det finns tillräckligt med ånga så kopplar man in ångturbinen, varvid verkningsgraden blir optimal. Det finns många intressanta lösningar när det gäller reservkraft. Skriften Jämförelse mellan olika kraftvärmeteknologier ger en utmärkt översikt över området.

Lösningen på energilagrings- och backupproblemet kommer med all säkerhet att baseras på en blandning av olika tekniker, varav en del ännu inte är uppfunna och andra är vidareutveclingar av redan kända tekniker.

 

Elbilar

Detta leder oss in på nästa spännande ämne — elbilar. Dessa är väldigt mycket i ropet just nu och jag är själv stor vän av sådana. Moderna elbilar är tekniskt underverk, men utrymmet tillåter oss tyvärr inte att gå närmare in på några tekniska detaljer.

Ofta blandar man i sammanhanget ihop miljö och klimat. Koldioxid är t ex bra för miljön (växterna trivs bättre och växer snabbare) men (kan vara) dåligt för klimatet. Andra ämnen, t ex asbest och DDT, är skadliga för miljön (giftiga för levande varelser) men har ingen klimatpåverkan. På grund av olika faktorer, t ex den omgivande topografin, vindar eller lufttrycksförhållanden, drabbas vissa städer värre än andra av avgaser från bilar och industrier. Detta leder i vissa fall till fenomenet smog (en blandning av dimma och luftföroreningar, där kolväten, av solljuset, omvandlas till giftiga ämnen). Städer som Los Angeles, Beijing, Delhi och Mexico City drabbas då och då. Där är bilavgaserna ett verkligt gissel och kan vara direkt farliga. Men även i städer som inte drabbas av smog kan avgaserna i sig vara ett stort hälsoproblem. Elbilar är således en välsignelse för stadsmiljön. När det gäller klimatet är det lite mer komplicerat, som vi strax skall se.

Hybridbilar. Det finns många typer av hybridbilar och många varianter av varje typ (parallellhybrid, mild parallellhybrid, kraftdelad serieparallellhybrid, seriehybrid, laddhybrid m fl). Begreppet hybridbil står för en bil som använder två eller flera kraftkällor. Den vanligaste typen har en vanlig förbränningsmotor (bensin eller diesel) plus batterier och en eller flera elmotorer (kallas ibland elhybridbil). Hybridbilar kan också kombinera bränsleceller och batterier/elmotor (klicka här för en översiktlig artikel om hybridbilar).

Elbybridbilen har både batteri/elmotor och en förbränningsmotor (bensin eller diesel, men det har också tillverkats hybridbilar med gasturbin) som laddar batteriet och i många fall också kan driva bilen direkt. Elmotorn/-motorerna är ofta svaga och orkar bara driva bilen i låga farter (50 eller möjligen 70 km/h). Vissa typer av hybridbilar kan ockaå laddas från elnätet (kallas laddhybrider eller plug-in-hybrider). Batterikapaciteten är begränsad och tillåter inga längre körningar med batteridrift (maximal körsträcka på batteri är mellan 20-60 km). I allmänhet så laddar man hybridbilars batterier med hjälp av den förbränningsmotor som finns i bilen. Dvs den el som finns lagrad i batteriet har producerats genom att släppa ut koldioxid från den egna förbränningsmotorn. När man med sin hybridbil kör på motorvägen så är det normalt förbränningsmotorn som driver (samtidigt som den laddar batteriet — och därigenom drar mer bränsle och släpper ut mer koldioxid och andra ämnen, än om den bara drev bilen). När man sedan kommer in i ett samhälle och drar ner farten, går bilen ofta automatiskt över på eldrift (beroende på vilken typ av hybridbil det är och om batteriet är något så när laddat). Därigenom släpper den inte ut några avgaser inne i samhället, vilket är kalas för miljön där. När man sedan har passerat samhället och farten ökar, går bilen tillbaka till bensin- eller dieseldrift. Den släpper således ut lika mycket avgaser som en vanlig bil, men fördelen är att utsläppen inte sker i tätortsmiljön. När man vid landsvägskörning vill göra en snabb omkörning kan det hända (beroende på vilken typ av hybridbil det handlar om) att elmotorn kopplas in, och arbetar parallellt med förbränningsmotorn, för att öka accelerationen (på visa varianter av hybridbilar är förbränningsmotorn ganska svag). Sportbilar av hybridtyp har ofta ett sådant system, vilket ger anmärkningsvärda prestanda (eftersom både elmotor och förbränningsmotor i detta fall är kraftfulla).

Klimatmässigt har en hybridbil som fungerar på detta sätt ingen positiv klimatpåverkan, eftersom den släpper ut lika mycket koldioxid som om man hela tiden kört på bensin eller diesel (under landsvägskörning drar den ju mer bränsle och släpper ut mer koldioxid än en vanlig bil, eftersom förbränningsmotorn inte bara driver bilen och utan också matar in den energi i batteriet som skall driva bilen inne i tätortsmiljön).



Ovan ser vi principskissen för en parallellhybridbil. Elmotorn och förbränningsmotorn kan tillsammans (parallellt) eller var för sig driva bilen. Båda är mekaniskt kopplade till drivhjulen. Förbränningsmotorn används också för att via generatorn ladda batterierna och har oftast lägre effekt än i en motsvarande traditionell bil och kan vid behov (t ex omkörningar) få hjälp av elmotorn. (Källa: Pacarazzi, CC BY-SA 4.0)

Man försöker ta tillvara energin så mycket som möjligt. Batteriet laddas inte bara från förbränningsmotorn (eller från elnätet). Vid inbromsning kopplas elmotorerna om till generatorer som laddar batterierna, vilket gör att bilen saktar in. Batteriet laddas således med den bromsenergi som i en vanlig bil blir värme (detta är inget nytt — liknande system för inbromsning har använts av spårvagnar, tunnelbanor och pendeltåg under mer än 100 år). En stor fördel här är att man får mycket mindre bromsslitage. En del av den motorenergi som blir spillvärme i en vanlig bil används också för att ladda batteriet i en hybridbil. Många bäckar små...

Lite fysik: Det "elektriska bromssystemet" omvandlar således rörelseenergi till elektrisk energi, som lagras i batteriet. I vanliga bromsar omvandlas rörelseenergi till värmeenergi. Den energi som åtgår för att accelerera upp bilen till en viss fart får man således tillbaka vid inbromsningen. Den extra energi som förbrukas när man kör uppför en backe får man också tillbaka när man sedan får nedförsbacke (upp- och nedförsbackar brukar ju jämna ut sig i långa loppet). Friktionsförluster (friktion mot vägbanan, friktion i lager etc) får man givetvis inte tillbaka.

Trots dessa ljusglimtar är sanningen dessvärre att de flesta hybridbilar totalt släpper ut mer avgaser än en vanlig bil. När batteriet laddas från bilens förbränningsmotor, genereras elektriciteten av generatorn. Denna har en verkningsgrad på runt 0,94 (94%). Generatorn är ofta remdriven och ett sådant drivsystem har en verkningsgrad på runt 0,95. När batteriet laddas kommer en del av strömmen att bli värme (batteriet blir varmt), vilket visar att vi har förluster. När vi sedan skall köra på el tas ström från batteriet. Vi får inte ut all ström vi matat in under laddningen. Ett litium-jon-batteri (fortsättningsvis ofta förkortat till litiumbatteri) har en verkningsgrad på ca 0,90 (dvs vi får ut 90% av den energi vi laddat det med). Sedan har den elmotor som driver bilen en viss verkningsgrad, låt oss säga 0,92, Detta betyder att totala verkningsgraden i hela kedjan (remdrift-generator-laddning-lagring/i/batteri-elmotor) blir 0,95⋅0,94⋅0,90⋅0,92=0,74, dvs 74%. Vi har således 26% förluster under körning med elmotorn. Då har jag bortsett från ledningsförlusterna. Vid bensin-/dieseldrift går energin direkt från förbränningsmotor till drivaxel (gäller många men inte alla elbilstyper), i stället för via generatorrem-generator-batteri-elmotor-drivaxel.

Givetvis har vi, när vi kör på bilens bensin- eller dieselmotor, förluster i den mekaniska (eller hydraulisk-mekaniska, om vi har automatväxel) drivlinan mellan förbränningsmotor och drivhjul (koppling, växellåda, kardan, lager), men dessa är definitivt mindre än 26%. Enligt vad jag kunnat inhämta ligger de på 6-7% vid framhjulsdrift, 8-10% vid bakhjulsdrift och 14-20% vid fyrhjulsdrift. Jag har också sett högre siffror, t ex 8-15% vid framhjulsdrift. Under alla förhållanden tycks en mekanisk drivlina ha betydligt lägre (eller i varje fall lägre) förluster än en elektrisk drivlina (generator-batteri-elmotor).

En modern bensinmotor har en verkningsgrad på runt 0,30-0,35 medan en diesel ligger strax över 0,40. Men detta spelar ingen roll i sammanhanget, eftersom en hybridbil använder samma drivkälla (hybridbilens förbränningsmotor) både för att ladda batteriet och för att driva bilen direkt (vi bortser då från laddhybrider — se diskussion nedan).



Ovan ser vi principskissen för en seriehybridbil. Förbränningsmotorn har ingen mekanisk koppling till drivhjulen. På vissa seriehybridbilar laddas batteriet huvudsakligen från elnätet och förbränningsmotorn (som då är ganska svag) används som "räckviddsförlängare", dvs som ett slags reserv. Vissa modeller har en elmotor för vart och ett av de två drivhjulen och slipper då ha kardanaxel och differential. Andra modeller har elmotorer på alla fyra hjulen och får på så sätt fyrhjulsdrift utan komplicerade växellådor. En sådan lösning ger mycket god kontroll över alla drivhjulen och fungerar dessutom som differentialspärr. (Källa: Pacarazzi, CC BY-SA 4.0)

Det finns som sagt många varianter av hybridbilar. På vissa hybridbilar har förbränningsmotorn ingen mekanisk kontakt med drivhjulen, utan dessa drivs alltid av elmotorn (elmotorerna). Detta kallas seriehybridbil (bilden ovan) När man "kör på förbränningsmotorn", driver denna generatorn, som laddar batterierna, vilka driver elmotorerna, som driver bilen. Motorns enda uppgift är således att ladda batterierna. Detta är mindre effektivt än att driva hjulen direkt via förbränningsmotorn (på grund av ovannämnda förluster i generator, kablar och elmotor). Fördelen är att man slipper växellåda och en del andra delar, vilka tar plats och är tunga (har man en elmotor på varje drivhjul, slipper man också kardan). En ytterligare fördel med denna konfiguration är att förbränningsmotorn, eftersom den inte är direkt kopplad till drivhjulen, hela tiden kan arbeta på sitt optimala varvtal, där den är som mest effektiv (oberoende av om bilen kör fort eller sakta eller står still). Man får då lägre bränsleförbrukning och därmed mindre utsläpp.

Ovan har visats att en hybridbil, som laddas med den egna förbränningsmotorn och sedan körs på denna el, är en större klimatbov än en ren bensin-/dieselbil. Att ladda hybridbilen direkt från elnätet i stället för med motorn låter sig som sagt göras på vissa hybridbilar men har begränsad effekt, eftersom hybriden har så kort körsträcka på grund av sin ringa batterikapacitet. Hybridbilar är således generellt dåliga för klimatet men bra för den lokala miljön. Undantaget är om man nästan enbart kör korta sträckor och har en laddhybrid och har tillgång till laddning med fossilfri el. I detta fall är hybridbilen både miljö- och klimatsmart.

Beträffande laddbybrider så visar statistik att de flesta ägare aldrig laddar bilen från elnätet, utan enbart genom bilens fossildrivna motor. De har antagligen köpt sin bil, inte av klimat- eller miljöskäl, utan på grund av de förmåner som elbilar ger (inköpspremie på upp till 60 000 kr, lägre fordonsskatt etc). Kanske också statusen av att köra klimatsmart och därmed tillhöra "de goda" bidrar. Svårigheten att hitta laddstolpar ökar ju inte direkt benägenheten att ladda bilen från nätet. Speciellt gäller detta den som inte bor i villa och har eget ladduttag. Men med ökande bensin- och dieselpriser och fler och fler laddstolpar kommer situationen antagligen att ändras till det bättre.



En Tesla 3. Kostar mellan 420 000 kr och 780 000 kr beroende på prestanda (olika modeller av Tesla 3 har t ex olika batterikapacitet) och utrustning.

Dedikerade elbilar (jag menar då sådana som enbart drivs från batterier. vilka laddas från elnätet) är bra både för klimat och miljö. Men beroende på i vilken del av världen man bor. så finns det grader i miljö- och klimathimlen. I vissa länder kommer större delen (ja kanske t o m 100%) av elen från kolkraftverk. I detta fall släpper elbilen ut ungefär lika mycket koldioxid som en bil med förbränningsmotor (vi har en hel del förluster i kedjan kraftverk-kraftledning-upp-och-ned-transformeringar-batterilagring etc). Enda skillnaden är att utsläppet sker genom kolkraftverkets skorstenar och inte bilens eget avgasrör.

Även rena (dedikerade) elbilar bromsar elektriskt genom att koppla om motorerna till generatorer (vilket beskrivits ovan i samband med hybridbilar). Batterierna laddas således inte bara från elnätet utan också vid inbromsningar. På så sätt ökar man räckvidden något.

I mobiltelefoner har vi litiumbatterier. Den som varit ägare av en mobiltelefon några år vet att batteriet börjar degraderas efter första året. En telefon, som när den var ny höll laddningen under ett par dygn, måste kanske laddas flera gånger under dygnet efter 2 år (om man surfar med den). Och efter 3 år köper ägaren ofta en extern batteripack för att kunna ladda batteriet då och då under dagen. Eller också köper man en ny telefon. Rimligen måste litiumbatterier i elbilar lida av liknande svagheter. Även om man kanske använder legeringar och elektrolyter som är mer optimala än i mobilbatterier, kommer också en elbils batteri att tappa i lagringskapacitet efter några år.

Enligt vad branschen uppger, förväntas en elbils batteri hålla i minst 5 år. Ofta har batteriet en garatitid på 5-8 år. Enligt en studie från 2014 tappar ett litiumbatteri halva sin laddningskapacitet efter 1000 laddningscykler. Om man mest kör korta sträckor, kanske man laddar en gång i veckan. I så fall kan man köra i 19 år innan batteriet tappat halva sin laddningskapacitet (laddar man två gånger i veckan halveras denna tid etc). Å andra sidan kanske man vill byta sitt batteri långt innan, eftersom halva körsträckan kanske inte uppfyller de krav man har.
Observera att ju mindre ett batteri är urladdat när det laddas desto mindre tappar det i kapcatitet per laddning. Dvs om ett batteri normalt är halvladdat eller mer när man laddar det, klarar det således fler laddningar innan det degraderats till en viss procent av originalkapaciteten.
En taxi av märket Nissan Leaf (en elbilsmodell) rapporterade ett tapp på endast 12% av batterikapaciteten efter 16 000 mils körning. Att elbilsbatterier tycks hålla längre än mobiltelefonbatterier menar man beror på att elbilsbatterier aldrig laddas till 100%. Systemet tillåter helt enkelt inte laddning till 100% utan visar batteriet som fulladdat redan vid 95% (på vissa elbilar kan man aktivera en rage mode som tillåter laddning till 100%). Helt enkelt för att spara batteriet. Nu kan man givetvis misstänka att branschen anger optimistiska siffror, eftersom de vill sälja elbilar. Om 10 år har vi facit i handen. Men om 10 år har säkert mycket förändrats på ett sätt som vi inte ens kan gissa idag.
Ett litiumbatteri åldras inte bara av antalet uppladdnings-/urladdningscykler. Dess livslängd påverkas också av ålder (dvs tid), värme, djupurladdningar (dvs att man nästan helt tömmer batteriet, vilket lätt kan bli fallet vid körsträckor på gränsen till bilens räckvidd) och om batteriet laddas fullt (vilket således laddningsautomatiken undviker, enligt vad som förklarats ovan). Att den taxi som nämns i föregående stycke tappade så pass lite som 12% batterikapacitet under 16 000 mils körning, kan ju bero på att det handlade om ett relativt kallt klimat och en kort tidrymd (ett par år — för en vanlig bilist tar det 10-15 år att köra samma sträcka). Enligt en artikel i Ny Teknik (18/12 2019) så tappar elbilsbatterier 2,3% av sin kapacitet per år (siffran kommer från en studie av 6 300 elbilar under totalt 1,8 miljoner dagar). Detta innebär att en elbil med 241 km räckvidd har tappat 27 km efter fem år. För en bil med räckvidd 500 km minskar körsträckan med 55 km under samma tidsperiod. Efter 10 år blir tappet ungefär det dubbla och efter 20 år återstår 60% av batterikapaciteten (antagligen högt räknat).

Detta leder oss in på nästa viktiga fråga — Vad kostar det att byta batteripacken till en elbil? Batterikostnaden har legat runt 350 USD/kWh (ungefär 3000 kr/kWh) men är på väg ner och man räknar med att priset kommer att ligga runt 150 USD/kWh (1250 kr/kWh) år 2025. Vid den senare siffran är en elbil kostnadsneutral jämfört med en konventionell bensin- eller dieselbil. Maximal batterikapacitet för Tesla 3 är 75 kWh, vilket med det högre batteripriset (350 USD/kWh) skulle ge en batterikostnad på ca 200 000 kr. Att behöva byta batteri en gång var 8:e eller 15:e år blir med andra ord en tung utgiftspost. Men med sjunkande priser på stora litiumbatterier blir elbilar givetvis ett alltmer attraktivt alternativ.

Ett problem med elbilar är den relativt begränsade körsräckan. Idag finns elbilar som kan köra ca 50 mil (möjligen något längre). De flesta har dock betydligt kortare körsträckor (23-40 mil). Och detta är när batteriet är nytt. Och sedan har vi problemet med "tankning". En bensin- eller dieselbil tankar vi på några minuter. Att ladda ett stort batteri på en elbil tar betydligt längre tid än så (även om man snabbladdar).

Att ladda en elbil med vanlig hushållsel tar 8-12 timmar. För den som bor i villa är detta ett enkelt och billigt alternativ. Man kan också skaffa en egen laddstation för elbil, vilket gör att laddningen går snabbare (en sådan laddstation måste anslutas till trefas). Den som bor i lägenhet är normalt hänvisad till de laddstationer som finns vid parkeringsplatser eller eventuellt på arbetsplatsen. På ett växande antal platser finns snabbladdstationer, vilka har högre spänning och kan ge betydligt mer laddström. Med en sådan kan man ladda en elbil på mindre än en halvtimme (laddtiden beror givetvis på hur urladdat batteriet är när laddningen påbörjas). Snabbladdstationer finns, förutom på mackar, ibland vid snabbmatsrestauranger (och detta kommer säkert att bli standard relativt snart), och då kan man kombinera "tankningen" med ett mål mat. Enligt den ovan citerade artikeln i Ny Teknik så påskyndar dock regelbundna snabbladdningar batteriernas åldrande avsevärt. Detta i kombination med ett hett klimat snabbar upp åldrandet ännu mer. Under en sexårsperiod kan batterierna då förlora 10% av sin kapacitet (utöver den normala minskningen av kapaciteten på grund av uppladdningar/urladdningar och åldrande). Snabbladdning av en elbil vid låg temperatur (antingen i ett kallt klimat eller att det finns möjligheter att kyla batteriet under laddningen) verkar dock inte påverka batteriets livslängd speciellt mycket.
Jag hittade en video (25 min) som innehåller en del intressant information. För Tesla 3 och Tesla Y ligger batterikostnaden på mellan 21% och 24% av inköpspriset, dvs mellan 88 000 och 187 000 kr (olika modeller av Tesla har olika stor batterikapacitet). Köper man en begagnad elbil kan således ett batteribyte bli en utgift av samma storleksordning som vad man betalat för bilen. En hyfsat bra begagnad Nissan Leaf kostar t ex (enligt videon) runt 8 000 USD. En ny batteripack till denna bil kostar 5 500 USD. Vid köp av begagnad elbil måste man tänka på att körsträckan påverkar batterikapaciteten (eftersom längre körsträcka innebär fler laddningar). Enligt en undersökning som involverar 2 000 Nissan Leaf så har batterikapaciteten minskat till 70% av originalkapaciteten efter 8 år. Liknande undersökningar på Tesla modell S ger att batterikapaciteten gått ned till 90% efter 6-8 år. En anmärkningsvärt bra siffra! Teslabilens batteri har således degraderats betydligt mindre än Nissan Leaf. En del av förklaringen är att Teslabilens betydligt längre räckvidd gör att den inte behöver laddas lika ofta (vid liknande körning).
Angående laddning så finns flera olika typer av laddkontakter. Elibilsägaren måste således ha med sig en uppsättning sladdar eller adapters för att vara säker på att kunna ladda på alla laddstationer (klicka här för en översiktlig artikel om olika laddkontakter).

Vid långresor (typ Stockholm-Umeå eller längre) kan inte någon av dagens elbilar konkurrera med en konventionell bil. Här framstår vätgasdrivna bilar och bilar med bränsleceller som betydligt bättre alternativ (eftersom dessa kan tankas ungefär lika snabbt som en vanlig bil).

Batterier är temperaturkänsliga. Vid låga temperaturer minskar kapaciteten avsevärt, vilket ger sämre räckvidd. Elbilar har därför uppvärmda batterier. När bilen är parkerad och laddas och det är låg yttertemperatur, drivs batteriuppvärmningen från elnätet. Vid körning ger batteriet ström till batteriuppvärmningen. Här har vi således en förlust (förmodligen inte så stor och dessutom endast under den kallare delen av året).

Sammanfattningsvis kan vi konstatera att utveckling pågår. Litiumbatterier kommer att bli billigare, få högre kapacitet, åldras långsammare och kunna laddas snabbare allt eftersom tiden går. Dessutom kommer vi säkert att få se helt nya batteriteknologier (se t ex denna intressanta artikel) och kanske nya effektivare typer av elmotorer. Eller att batterierna ersätts av nästa generation bränsleceller eller något annat vi ännu inte känner till. Det råder knappast någon tvekan om att elbilar i någon form har framtiden för sig. Och oavsett vad vi anser om den globala uppvärmningen så är detta under alla förhållanden utmärkt för tätortsmiljön.

 

Elbilar — en realistisk kalkyl

Tittar vi enbart på "bränslekostnaden" (dvs vad den el som laddar batteriet kostar) så är denna post mycket gynnsam när det gäller elbilar. Den siffra som ges brukar ligga runt 1-2 kr/mil. För en bensin-/dieselbil handlar det om 10 kr/mil och uppåt och för en bil med bränsleceller ca 9 kr/mil.

Miljömässigt är elbil och hybridbil utmärkta alternativ. Klimatmässigt beror det på vilket land vi talar om (hybridbilar som enbart laddas från sin egen förbränningsmotor har ingen klimatfördel alls, snarare tvärtom). I ett land som Sverige, där nästan all el är utsläppsfri, är givetvis en ren elbil synnerligen klimatsmart. Men skall vi vara ärliga måste vi också, precis som i fallet vindkraft, titta på helhetsbilden och räkna in utsläpp och energiförluster i samband med tillverkningen av bil inkluderande batterier. Moderna elbilar använder inte blybatterier utan någon typ av litiumbatterier, vilka har mycket större lagringskapacitet per kilogram batteri och en del andra fördelar. Råvarorna till dessa batterier är sällsynta och svåra och energikrävande att ta fram och processen ger stora utsläpp (och andra typer av miljöförstöring) plus att arbetarna ofta arbetar under vidriga förhållanden. Björn Gillberg, den gamle tappre miljökämpen, redovisar lite siffror i en video han gjort. Dessa bygger på livscykelanalyser som Volkswagen tagit fram för sin VW Golf TDI diesel respektive elversionen av samma bil. Att tillverka en sådan bil innefattar brytning av järnmalm, framtagande av litium (om kalkylen gäller elversionen) och andra sällsynta metaller, uppumpande av olja och sedan långa transporter av dessa produkter. Förädling av denna malm till stål och legeringar och oljan till plast och smörjoljor etc, etc kräver mycket energi och ger stora utsläpp, vilka måste räknas in i bilens miljöprotokoll (detta har antytts ovan i samband med diskussionen om vindkraftverk). Om man slår ut de CO2-utsläpp (koldioxidutsläpp), som görs under tillverkningscykeln, på de första 20 000 milen av bilens körsträcka, så får vi följande:

VW Golf TDI Dieselversionen — 29 g CO2/km
VW Golf TDI Elversionen — 57 g CO2/km

Dessa utsläpp är således relaterade till tillverkningsprocessen. Elversionens betydligt högre utsläpp (nästan dubbelt så mycket) härrör från batteritillverkningen.

När man sedan kör bilen tillkommer utsläpp från dieselmotorn respektive utsläpp i samband med produktionen av den el som driver elbilen. Tittar vi på totala utsläppet per kilometer (inkluderande körning och tillverkning) får vi följande siffror för de första 20 000 milen av bilens körcykel:

VW Golf TDI Dieselversionen — 140 g CO2/km
VW Golf TDI Elversionen — 119 g CO2/km

Beträffande den el som elbilen laddats med så har man i kalkylen utgått från en EU-mix (en för EU-området representativ blandning av kolkraft, vindkraft och kärnkraft). Elbilen släpper således ut 21 g CO2 mindre per kilometer. En förbättring, javisst, men relativt blygsam. Den har definitivt inte noll-utsläpp.

Tittar vi på Sverige, där vi har i stort sett helt ren el (kärnkraft och vattenkraft och vindkraft) får vi ett helt annat läge:

VW Golf TDI Elversionen — 59 g CO2/km

dvs en dramatisk förbättring jämfört med dieselversionen (81 gram mindre CO2 per kilometer). I detta fall kommer elbilen verkligen till sin rätt. Å andra sidan finns givetvis många länder där nästan all el kommer från kolkraft. I detta fall blir elbilen, som konstaterats ovan, inte mer klimatsmart än en dieselbil. Det finns dock en skillnad; ett stort kolkraftverk kan ha mycket mer avancerad avgasrening än vad en bil kan ha. Men själva koldioxidutsläppet går inte att ta bort med dagens teknik (annat än genom att lagra den producerade koldioxiden någonstans). Forskning pågår om detta, men det lär dröja åtskilliga decennier innan sådana lösningar blir standard.

Ovan har vi räknat på 20 000 mil. Efter dessa mil har således elbilen, i kalkylen ovan, betalat av sin energi- och utsläppskostnad från tillverkningscykeln och börjar då verkligen gå med klimatvinst. Kan man i alla fall tycka. Problemet är att man förmodligen under dessa 20 000 mil måste byta batteripack minst en (ja kanske flera gånger). Kör man 1200 mil/år (vilket är en ganska normal körsträcka) tar det nästan 17 år att komma upp i 20 000 mil. Om vi säger att man måste byta batteri vart åttonde till tionde år, innebär 17 år 1 eller 2 batteribyten (se också diskussion ovan). Och batteritillverkningen är ju den största miljö- och klimatboven av dem alla! Dvs elbilen fortsätter att släppa ut koldioxid och förstöra miljön under hela sin livslängd, även om den laddas med fossilfri el hela tiden.

 

Mer om elbilar

På en vanlig bil ger motorn en massa spillvärme, vilket i och för sig innebär en förlust. Men när det är kallt ute, används spillvärmen för att värma upp kupén och avvisa rutorna och kommer således till nytta. En elbil måste dra energi från batteriet för att göra samma sak, vilket kommer att minska körsträckan en hel del under den kalla årstiden. Efter vad jag läst så installerar vissa elbilsägare av detta skäl bensin- eller dieselvärmare. Dessa är dessvärre inte klimatneutrala.

Det finns andra mörka moln på elbilshimlen, trots de goda siffrorna för länder som Sverige. Hälften av elen i Sverige kommer från kärnkraft. Där produceras radioaktivt avfall med uppenbara problem när det gäller förvaring. Vissa av de radioaktiva avfallsprodukterna måste förvaras i upp till hundratusen år innan deras radioaktivitet klingat av tillräckligt. Detta är således avigsidan av elbilen. Inte av elbilen per se, men utan kärnkraft blir det svårt att få elbilsekvationen att gå ihop. Åtminstone på kort sikt. Det finns dock en ljusning vid horisonten, eftersom framtida teknologier bl a kommer göra det möjligt att snabba upp det långlivade kärnkraftavfallets sönderfall avsevärt (detta diskuteras i del 7).

I USA kommer 50% av elen från olje-/gas-/kolkraft, 25% från vattenkraft och 25% från kärnkraft. Räknar man på denna elmix så har dieselbilen faktiskt mindre utsläpp per kilometer under de första 20 000 milen än elbilen. När allas vår Greta gjorde sin bejublade USA-resa, åkte hon runt i USA med en Tesla. Körsträckan var 800 mil. När Gillberg gör motsvarande kalkyl som ovan för en Tesla, så får han ett utsläpp på 142 g CO2/km, vilket är 2 gram mer per kilometer än om Greta åkt runt med en VW Golf TDI Diesel! Dvs att åka Tesla handlar mer om godhetssignalering än att verkligen minska utsläppen. Precis som Gretas seglingar över Atlanten, vilka genererade betydligt mer utsläpp av växthusgaser än om hon och hennes pappa rest med trafikflyg. Nu anklagar jag inte Greta, hon var säkert i god tro. Problemet är att den som arbetar utifrån god tro, inte är någon profet värd att lyssna på. Då sker ju också "profetens" profetior i god tro (dvs litande på någon annan och inte utifrån egen kunskap).

En ytterligare aspekt på detta med elbilar är varifrån vi skall få all el som behövs för laddningen. I sin video säger Björn Gillberg att om alla bilar i Sverige skulle bytas ut mot elbilar, så skulle vi behöva två ytterligare kärnreaktorer. Några forskare på KTH räknade för några år sedan ut att det skulle behövas 5 nya kärnreaktorer. Oavsett vem som har rätt så har vi i Sverige eller inom EU inte tillräcklig med elproduktion för att försörja en hel fordonsflotta med elbilar. Och att bygga ut vindkraften för att ladda alla dessa elbilar, ja det skulle behövas väldigt, väldigt många vindkraftverk.

I slutet av 2019 hade Sverige drygt 4 000 vindkraftverk. Att helt ersätta alla Sveriges 10 kärnreaktorer (vilka levererar 60 Twh/år) med vindkraft, skulle kräva ytterligare 30 000 (60000/2) vindkraftverk av standardstorlek (vilka levererar 2 Gwh/år). I och för sig så blir vindkraftverken större och större och kan leverera mer effekt, men då blir ju ansträngningen att bygga ett sådant motsvarande större. Ett problem, vilket diskuterats ovan, är att vindkraften är oregelbunden och inte heller kan lagras (dvs om det blåser bra under den tid på dygnet när förbrukningen är låg, kan vi ofta inte ta tillvara denna extraenergi — annat än genom att exportera den, vilket kanske fungerar ibland, men förmodligen långt ifrån alltid). Vi behöver således också backupanläggningar, som kan leverera lika mycket effekt som alla dessa vindkraftverk, när det inte blåser (och tillåter vi inte kärnkraft och eftersom vattenkraften inte går att bygga ut ytterligare, vad skall vi ha då ha som backup — kolkraft?).

Dessvärre finns ännu fler mörka moln på elbilshimlen. Huvudsakligen så laddas elbilar nattetid och detta kommer att vara fallet under många många år framåt, ja kanske under decennier (av de som tar bilen till arbetet så har få möjlighet att ladda dagtid). För många abonnenter är dessutom kWh-priset betydligt lägre nattetid än dagtid, vilket gör att man ändå föredrar att ladda nattetid, även om bilen står hemma under dagen (jag talar här om de som har tillgång till eget ladduttag, antingen att man bor i villa eller har garage- eller parkeringsplats med eluttag). Ett stort problem är då att under natten så ger solkraft (av uppenbara skäl) ingen energi alls. När det gäller vindar så har vi olika mekanismer som genererar vindar. En sådan är tryckskillnader i atmosfären (relaterade till hög- och lågtryck), där luften strömmar från högre till lägre tryck. En ytterligare vinddrivande mekanism går under namnet sjöbris. Denna blåser dagtid, under den varma delen av året (ibland kraftigt) från havet in mot land (på grund av att marken värms upp mer än vattnet, varvid luften över land stiger uppåt och drar in luft från havet). Detta har en stor effekt för vindkraftverk som står i kustnära områden (vare sig på land eller i vattnet). Summa summarum blir att på natten, när merparten av elbilarna laddas, bidrar solkraften med noll energi och vindkraftens bidrag minskar ofta, och har vi för tillfället inga lufttryckdrivna vindar, ja då blir det vindstilla på natten, dvs varken sol- eller vindkraft levererar någon energi. Detta leder till att större delen av den energi som elbilarna laddas med kommer från kärn-, vatten- eller kolkraft (eller andra fossildrivna kraftverk). Och när Sverige nu lägger ner sina kärnkraftverk så återstår vatten- och kolkraft. Och vattenkraften ensam är otillräcklig och kan inte byggas ut mer (av miljö- och naturvårdsskäl). Vilken typ av energi kommer vi då att ladda våra elbilar med? När vi så småningom, kanske om 5-10 år, får realistiska tekniker för att lagra energi, kommer situationen att förbättras, eftersom man då kommer att kunna lagra eventuella överskott från sol- och vindkraft. Men för närvarande utgör ovanstående ytterligare en plump i elbilsprotokollet.

Etanol och vätgas för att driva bilar har sina nackdelar. Etanol, som ju var väldigt inne för några år sedan, tar odlingsbar mark för att producera bränsle. Detta håller inte i en svältande värld. Etanol är idag helt ute som biobränsle och får inte längre några stats- eller EU-bidrag (det finns dock vissa indikationer på att etanol möjligen kan vara på väg tillbaka som alternativ energikälla). Och vätgasbilar har sina problem. Vätgas kan användas antingen direkt som bränsle (i en anpassad förbränningsmotor) eller i bränsleceller (som fungerar som batterier och som "laddas" genom att man fyller på vätgas).

Låt oss jämföra dessa två varianter av vätgasbilar:
1. En vätgasbil, där vätgasen användes direkt i en anpassad förbränningsmotor (fortsättningsvis kallar vi sådana för direktdrivna vätgasbilar), har några nackdelar. Vid förbränningen bildas huvudsakligen vatten (som f ö är en växthusgas precis som koldioxid) men det bildas också farliga kväveoxider, Dvs en sådan bil har miljöfarliga utsläpp (även om dessa kanske är mindre än kväveoxidutsläppen från en konventionell bensin-/dieselmotor). För det andra har den dålig verkningsgrad, ca 0,25 eller mindre (en bensinmotor har som visats ovan ca 0,30-0,35 och en diesel drygt 0,40). En fördel med direkt vätgasdrift är att en sådan bil blir ganska mycket billigare i inköp än en vätgasbil med bränsleceller.
2. En vätgasbil med bränsleceller använder bränslecellerna för att generera elektricitet, vilken driver bilen via elmotorer (dvs det handlar helt enkelt om en elbil med bränsleceller i stället för batterier). Bränsleceller har en verkningsgrad på runt 60% och räknar vi in förluster i elmotorn (vilka är små) och i drivlinan, får vi en total verkningsgrad på runt 50%, dvs 0,5. Detta är dubbelt så högt som för en direktdriven vätgasbil (med verkningsgrad 0,25 — egentligen mindre än så, om vi tar hänsyn till förlusterna i den mekaniska drivlinan) och betydligt bättre än verkningsgraden hos bensin- och dieselbilar. En nackdel hos bilar med bränsleceller är att initialkostnaden blir hög.
Båda dessa typer av vätgasbilar har vissa gemensamma nackdelar jämfört med fossildrivna fordon. En sådan är att energidensiteten hos flytande väte (som är den mest kompakta formen av väte och som därför används i bilar) bara är ca 2,8 kWh/liter medan bensin och diesel har 9,5 respektive 10,7 kWh/liter. För samma energiinnehåll krävs alltså 3,8 gånger större volym av flytande väte än av dieselbränsle. En 50-liters tank med dieselolja svarar således ungefär mot en 200-liters tank med flytande väte. En vätgasdriven bil måste med andra ord använda en betydligt större del av bilens utrymme för att lagra bränsle jämfört med en konventionell, fossildriven bil (med samma räckvidd). Denna nackdel blir extra märkbar vid direktdrivna vätgasbilar på grund av deras låga verkningsgrad, men kompenseras i någon mån när det gäller bränslecelldrivna vätgasbilar (på grund av bränslecellernas höga verkningsgrad). En ytterligare faktor är att vätgas är dyr att framställa och det blir därför dyrt att köra en vätgasbil (om inte staten bidrar på något sätt). Vätgasbilar släpper inte ut koldioxid men släpper i stället ut stora kvantiteter vattenånga, vilken också är en växthusgas. Så en vätgasbil är inte klimatneutral. Vattenångans inverkan på klimatet är inte exakt känd så frågan återstår huruvida en vätgasdriven bils klimatavtryck är lika stort som en fossildriven bils.
Summa summarum blir här att vätgasbilar med bränsleceller har ett klart övertag över direktdrivna vätgasbilar, och även över bensin- och dieseldrivna bilar, genom sin höga verkningsgrad. Bägaren grumlas dock något av utsläppet av vattenånga och att vätgastankarna måste ha avsevärt större volym än motsvarande bensin-/dieseltankar. Plus det än så länge höga literpriset på flytande väte. Enligt vad jag kunnat läsa på nätet så är det i Sverige visserligen något billigare att köra en bränslecelldriven vätgasbil (ca 9 kr/mil) än en bensin-/dieselbil. Till detta bidrar givetvis bränslecellernas höga verkningsgrad. Och kanske att vätgasen är subventionerad på något sätt. Vätgasbilar får dessutom statsbidrag (miljöbidrag) på upp till 60 000 kr vid inköp av ny bil (beroende på inköpspris). I Norge är vätgasbilar, förutom att de får miljöbonus vid inköp, befriade från vägtullsavgifter och kan på vissa ställen använda kollektivtrafikens körfält och parkera gratis!

Personligen tror jag att bränsleceller kommer att utgöra en viktig del av framtidens fordonsteknologi. Tillverkningen av vätgas kräver emellertid stora mängder elektricitet (dvs ger samma problem som en fordonsflotta med enbart elbilar). Kommer elen som används för att framställa vätgasen dessutom från kolkraft, ja då får vi ju utsläpp där (dvs vid kolkraftverket) i stället. En ytterligare nackdel är att vätgas är synnerligen explosiv och dessutom läckagebenägen. En bränslecellsdriven vätgasbil släpper ut vatten som restprodukt (avgaserna består av vatten och inget annat). Vilket kanske låter bra, men observera att vatten är en växthusgas!

Något som är bra med vätgasbilar är att de går ungefär lika snabbt att tanka som bensin- och dieselbilar. Dessvärre finns än så länge bara ett fåtal ställen i Sverige där man kan tanka vätgas. Enligt vad jag kan hitta på hätet så fanns i november 2020 endast 5 stycken vätgastankstationer i hela vårt land. Slutligen så är en mycket positiv sak med vätgas att man, som nämnts ovan i diskussionen om backupsystem, kan lagra överskottsenergin från sol- och vindkraft genom att använda denna till att framställa vätgas.

Björn Gillberg anser att lösningen för Sveriges del ligger i metanol (metylalkohol). Metanol kan tillverkas av skogsprodukter genom en ganska enkel process och enligt Gillberg har Sverige tillräcklig återväxt av skog för att försörja hela vår fordonsflotta. Han hävdar i sin video att jämfört med bensin så ger metanol en 96-procentig reducering av CO2-utsläpp.

Ren metanol kan användes som bränsle alternativt blandas in i bensin för att minska klimatavtrycket. Metanol kan också ganska enkelt göras om till biodiesel och även användas i bränsleceller. På Chalmers höll man tidigare på med ett forskningsprojekt som gick ut på att tillverka metanol ur solljus, koldioxid och vatten. Skulle detta visa sig fungera i industriell skala ja då innebär det en revolution när det gäller energi och utsläpp (läs mer om detta här). Det verkar dock inte ha hänt så mycket med Chalmersprojektet under senare år så kanske har det gått i stå. Alla är dessutom inte lika positiva som Björn Gillberg till metanol som bränsle i vår fordonsflotta. Det finns andra (och möjligen mer effektiva) metoder för att få kolväten (som skulle kunna användas som drivmedel) från skogsprodukter. Återigen kanske framtiden visar sig vara en blandning av olika tekniker.

En mycket viktig komponent i litium-jon-batterier är den sällsynta metallen kobolt. Det finns visserligen andra typer av litiumbatterier, som inte innehåller kobolt, men dessa har sämre kapacitet. Efterfrågan på kobolt har ökat dramatiskt på grund av det snabbt växande intresset för elbilar. Man har försökt att ersätta kobolten i batterierna med andra material men ännu inte lyckats. Kobolt är ofta en biprodukt vid storskalig gruvhantering, t ex brytning av koppar och nickel. Kongo står för 64 procent av koboltproduktionen i världen. I Afrika är dessvärre en stor del av koboltbrytningen småskalig och manuell med stort lidande och mänsklig misär som följd. Inkluderande barnarbete. Många, inte minst barn, dör eller skadas svårt när de, utan säkerhetsanordningar och skydd, ger sig ner i djupa, handgrävda hål som när som helst kan kollapsa. Aftonbladet uppmärksammade på problemet i en artikel i början av år 2020. Läs den! Där kallar man litium-jon-batterier för "blodsbatterier".

 

Ytterligare typer av elfordon

Resonemanget ovan kan utvidgas till att handla om markbaserade elfordon i största allmänhet. Jag tänker då på lätta och tunga lastbilar, långtradare (dvs tunga lastbilar avsedda för långa sträckor), bussar och arbetsfordon (jordbrukstraktorer, lastmaskiner, grävmaskiner, dumpsters etc). Även spårvagnar kan räknas hit. För kortare sträckor fungerar säkert batteridrivna lastbilar och bussar bra, men för tunga transporter, långa sträckor, finns ännu inga tillfredsställande klimatsmarta lösningar.

En trådbuss vid Gullmarsplan i Stockholm (bilden tagen 1964). Jag åkte ganska ofta med 91:an när jag var i tonåren. Om flera trådbusslinjer delvis körde samma sträcka, hade man "växlar" i kontaktledningarna, där linjerna gick ihop eller delade sig. Vi ser en sådan växel i bilden (några tiotal meter bakom bussen i förgrunden). Observera att man här har två trådar i kontaktledningen. För tåg räcker det med en ledare, eftersom rälsen fungerar som återledare. Stålhjul mot stålräls leder elektricitet bra, till skillnad från gummihjul mot asfalt. (Källa: Håkan Trapp, Spårvägsmuseet 2108-1188)

Ända fram till 1964 fanns i flera större svenska städer trådbussar. Sådana är fortfarande vanliga i Östeuropa och Kina och finns lite varstans i världen (bl a i USA och Schweiz). Landskrona har såvitt jag vet Sveriges enda trådbusslinje i drift, men det tycks som att man i Malmö är intresserade av konceptet. Trådbussar har en strömavtagare som tar ström från kontaktledningar (luftledningar) ovanför gatan/vägen. Nackdelen är givetvis att dessa bussar bara kan köra där det finns kontaktledningar. Men i större städer fungerar det bra (speciellt för linjebussar) och i Stockholm, ända fram till högertrafikomläggningen 1967, var en stor del av innerstadsbussarna trådbussar. Dessa hade ett batteri för att kunna köra korta sträckor med låg fart utan extern el, vid t ex vägarbeten eller strömavbrott. Idag finns planer på att låta lokala lastbilar och bussar drivas via luftledningar. "Trådvarubilar" måste givetvis ha en intern energikälla, eftersom man inte kan sätta upp luftledningar på varenda liten gata. Att bygga ett kontaktledningsnät mellan städer blir mer komplicerat och dyrt. Och även om en långtradare skulle kunna köra 80 mil på landsväg, med el från kontaktledningar, kan man knappast ha kontaktledningar ända fram till alla tänkbara lastmottagre. Dvs antingen måste dessa långtradare kunna köra den sista biten autonomt, drivna av förbränningsmotor, batteri, bränslecell eller liknande eller också måste man vid destinationsorten lasta om lasten till en mindre, batteridriven lastbil, som kör sista sträckan fram till mottagaren.

I stället för luftledningar kan man ha nedsänkta elskenor i vägbanan (se pilen ovan). Dessa är indelade i sektioner och strömmen till en viss sektion slås bara på när det kommer ett fordon som använder systemet. Elskenan är ofarlig för fotgängare och för andra fordon. Överföringen sker via en rörlig arm under lastbilen som automatiskt sänks ned i skenan på den aktuella vägsträckan. Systemet finns på en 2 km lång teststräcka mellan Postterminalen i Rosersberg och Arlanda Flygplats och testas just nu (2020). I princip kan detta system, eller något liknande, också komma att användas för personbilar i framtiden. Elskenesystemet har samma begränsningar som luftledningar, dvs måste kompletteras med ett internt energisystem (dieselmotor, batterier, bränslecell etc) som kan driva fordonet på sträckor där elskenor saknas. Vid omkörningar måste man koppla ur strömöverföringsarmen och göra själva omkörningen med det interna energisystemet. Lägger man ned elskenor i en väg samtidigt som den byggs, behöver antagligen kostnaden inte bli så stor.
En fördel med elskenor jämfört med luftledningar är att de senare inte fungerar vid låga vägviadukter (som det finns gott om i Sverige). Vid den typen av viadukt finns inte plats för en stor lastbil med strömavtagare på taket och dessutom kontaktledningen (det måste också finnas tillräckligt avstånd mellan kontaktledningen och viadukten för att undvika överslag). Här måste trådlastbilar således koppla loss strömavtagaren och köra på batteri eller förbränningsmotor genom viadukten och sedan ansluta strömavtagaren igen, vilket blir väldigt opraktiskt (för att det skall fungera praktiskt, måste det interna backupdrivsystemet vara tillräckligt kraftfullt så att farten inte behöver minskas vid passage av viadukt plus att backuppsystemet måste kopplas in och ur automatiskt). Elskenor är ur denna aspekt ett mycket bättre alternativ och min gissning är att luftledningar på våra väger inte är någon bra lösning, rent praktiskt. För personbilar är luftledningar (5 m över vägbanan) knappast något alternativ med tanke på hur långa strömavtagare som skulle behövas. Elskenor fungerar lika bra för både lastbilar och personbilar.

När det gäller arbetsfordon kan säkert vissa typer elektrifieras utan större problem. Redan nu är gaffeltruckar i stora lagerlokaler eldrivna (och har varit så länge). Vissa arbetsfordon, som grävmaskiner, lastmaskiner och liknande blir nog svårare att elektrifiera (i varje fall med batteridrift). En tung grävmaskin kräver stor motoreffekt och motorn går intensivt hela tiden när maskinen arbetar. Det skulle krävas en enorm batteripack till detta. I gruvor och på en del andra platser arbetar maskinerna dessutom ofta dygnet runt och det finns ingen tid till laddning. Det handlar f ö ofta om så stora investeringar att en sådan maskin inte kan stå och ladda i 10 timmar, den måste gå hela tiden. Liknande gäller jordbrukstraktorer, som när det är säsong kanske kör 10-12 timmar per dygn med konstant stor belastning, vilket gör batteridrift orealistisk. Vissa arbetsfordon (t ex grävmaskiner) har kanske långa transportsträckor mellan olika arbetsplatser men arbetar sedan ganska stationärt medan andra arbetar stationärt hela tiden, avbrutet av korta förflyttningar. Sådana arbetsfordon skulle, när de arbetar, enkelt kunna drivas via en elkabel. Mellan de olika platserna kan de köras på trailer eller vid kortare förflyttningar för egen maskin (med batteridrift). Här finns säkert mycket att göra och uppfinningsrikedomen kommer säkert att vara stor när det gäller att utveckla optimala lösningar.

Min gissning är att vi i framtiden kommer att få se, inte en, utan många lösningar. Personbilar kanske kommer att ha en kombination av batteripack, bränsleceller och en strömavtagare för drift via kontaktskena i vägbanan. Med all säkerhet kommer förbränningsmotorer att försvinna mer och mer. För de som bor långt ute på landet, och som har långa körsträckor, gissar jag dock att förbränningsmotorer kommer att finnas kvar som alternativ ganska länge, sida vid sida med olika typer av eldrift. Och som sagts tidigare, det är mycket möjligt, ja inte bara möjligt utan nästan säkert, att det förr eller senare kommer lösningar som vi inte ens i vår vildaste fantasi kan föreställa oss idag.

 

Ekologiska tygkassar i stället för plastpåsar — ett spel för gallerierna

Mycket av de åtgärder som görs i Sverige är uppenbarligen mest till för att politikerna och den intellektuiella eliten skall känna sig duktiga och kunna visa, både för sig själva och för andra, att de är goda, ansvarstagande och handlingskraftiga människor. Sverige har t ex nu infört en ganska hög avgift på de plastkassar man för 10 år sedan fick gratis eller nästan gratis när man handlade i matbutiken. Jag har hört att det rör sig om 7 kr per kasse (jag bor ju inte i Sverige så personligen vet jag inte). Allt detta för att rädda både miljö och klimat. Enligt en artikel jag läste för en tid sedan i Science så visar inventeringar som gjorts över plastkassar som flyter i havet, att nästan allt av detta kommer från länder som Indien och Kina. Från Sverige kommer väldigt, väldigt lite. Ett problem är att Sverige har exporterat sopor till länder "därborta" (jag vet inte exakt vilka länder det handlar om men jag gissar Indien och länder i Afrika) och att plastkassar från dessa exporterade sopor hamnat i havet. Detta problem kan ju lätt lösas genom att vi bränner våra sopor själva och gör värme och el av dem. Det känns ju inte speciellt klimatsmart att transportera svenska sopor över halva jordklotet för att bli av med dem.

I bästa Dr Who-stil gör vi nu ett tidshopp till 300-talet f Kr. Aristoteles satt ofta vid sitt skrivbord och tänkte ut allehanda saker. En historia berättar att han en gång fick frågan hur många tänder en häst har. Han satte sig då vid skrivbordet och försökte tänka efter, utifrån symmetrier och liknande, hur många tänder en häst borde ha. Historien säger att hans slav samtidigt gick ut i stallet, öppnade munnen på en häst och räknade. Före Galilei gjordes ganska lite experiment och observationer inom fysiken. Mycket byggde på olika abstrakta och vidskepliga resonemang och spekulationer. Det kunde t ex inte finnas mer än 7 planeter menade man, eftersom det fanns sju veckodagar och sju hålor i huvudet (två öron, två näsborrar, två ögon och en mun) och sju var ett heligt tal. De sju "planeterna" var; Merkurius, Venus, Solen, Månen, Mars, Jupiter och Saturnus — Jorden var ingen planet utan universums centrum. Det var således ingen idé att leta efter fler. Alla planeter var ju redan upptäckta.

Så hoppar vi fram till slutet av 1500-talet. Italienaren Galileo Galilei struntade i Aristoteles spekulativa teorier (Aristoteles var en stor filosof och hade inte fel i allt men han hade fel i mycket när det gäller fysik och astronomi) och började göra experiment utan att ha några förutfattade meningar.

Galilei hade konstruerat ett teleskop (idén hade han fått från en holländsk optiker). I sitt teleskop upptäckte Galilei att det fanns fler än 7 "planeter". Ingen trodde honom. Astronomerna vägrade att titta i Galileis teleskop (de "visste" ju att det inte kunde finnas ytterligare himlakroppar än de man redan kände till). En av de få astronomer som till slut tittade i teleskopet och då kunde se Jupiters fyra största månar, avfärdade först teleskopet som bedrägligt, eftersom det visade saker som inte kunde finnas. Sedan sade han, "Dessutom är satelliterna [Jupiters månar] osynliga för blotta ögat och har därför inget inflytande på jorden och därför är de meningslösa och finns inte [så resonerar en äkta ideolog — om kartan inte stämmer med verkligheten så är det kartan som gäller]".

Hundra år senare byggde Newton vidare på Galileis teorier och experiment och formulerade Galileis teorier i matematikens språk. Detta blev inledningen till den moderna fysiken. Vetenskap handlar om att förutsättningslöst undersöka hur saker och ting förhåller sig. Ideologi handlar om att anpassa verkligheten till en förutbestämd karta (ett cementerat tankesystem). Riktiga forskare tänker och observerar och ändrar sig när nya observationer görs. Ideologer försvarar stelnade och cementerade tankesystem och påverkas föga av observationer (ungefär som astronomerna som fick titta i Galileis teleskop — se föregående stycke).

Danska Miljöstyrelsen lät i februari 2018 göra en ambitiös undersökning när det gäller matkassar. Titeln är "Life Cycle Assessment of grocery carrier bags" och rapporten är på 155 sidor. Man har analyserat de vanligaste shoppingkassarnas ekologiska livscykel, från produktion till användning till bortskaffande. Syftet var att komma fram till vilken typ av påse som har den bästa miljö- och klimatprestandan sett till 16 olika parametrar, bl a klimatpåverkan, ozonpåverkan, giftighet för människor och miljö samt vattenåtgång (vid tillverkningen — för att producera ett kg bomull går det t ex åt ca 20 000 liter vatten). Man testade sju olika material; LDPE-plast, polypropen, återvunnen PET-plast, polyester, biopolymer, papper, bomull och komposit. De tog även i beaktande miljö- och klimatpåverkan vid transport från producenten, energiåtgång vid produktionen och energiåtgång vid avfallshanteringen. Danska Miljöstyrelsen arbetade med andra ord i Galileo Galileis anda, dvs lät sig inte styras av konsensus utan tog med hjälp av logik och objektiva observationer reda på Sanningen om bärkassar! Amen! Underbart!

Den huvudsakliga slutsatsen är att vanliga plastpåsar av LDPE-plast (typ tunna plastkassar i matbutik), som är polyeten med låg densitet, ger den överlägset lägsta miljö- och klimatpåverkan sett till alla de studerade parametrarna. Det bästa är att återanvända plastpåsen så många gånger som möjligt och sedan slutanvända den som soppåse (detta gäller alla typer av bärkassar). Störst miljöpåverkan har tygkassen av ekologisk bomull, vilken behöver användas minst 149 gånger för att bli kvitt dess påverkan på klimatet och minst 20 000 gånger sett till samtliga miljöindikatorer. En papperspåse måste återanvändas 43 gånger om hela dess miljöpåverkan ska raderas. Dvs inte speciellt imponerande. Detta är fakta. Typiskt Sverige, eller snarare Miljöpartiet, att lägga så mycket krut på sådan här meningslös godhetssignalering, som inte på något sätt gynnar klimatet.

Visste du f ö att Miljöpartiet fick 2 procent av förstahandsrösterna i Rikdsagsvalet 2018? Resten var stödröster från de som normalt röstade på Fi (Feministiskt Initiativ), men som insåg att Fi ändå inte skulle komma in i Riksdagen och att MP skulle åka ut utan stödröster (vilket ledde till att Fi bara fick 0,46% av rösterna). Som sagt, 2 procent av förstahandsrösterna. Samtidigt fick MP efter valet 21 procent av ministerposterna i regeringen! Och samtidigt skulle SD och V hållas helt utanför politiskt inflytande (0%). Trots att de tillsammans stöds av runt en tredjedel av väljarkåren. Januariöverenskommelsen (JÖ) avspeglar inte svenska folkets vilja och är djupt odemokratisk. Det handlar om tjuv och rackarspel i den högre skolan! Manipulation i kvadrat! Och maktgalenskap! Hellre förstör man Sverige än förlorar den politiska makten, tycks S resonera. Frågan är om Sverige någonsin under sin niohundraåriga historia har haft lika ansvarslösa politiker som idag. Jag tror inte det. Jämfört med Löfven, Lövin, Lööf, Reinfeldt, Kristersson, Sabumi m fl kan Karl XII betraktas som en ansvarsfull, välfärdsbyggande landsfader. Och Vidkun Quisling och Stig Wennerström som varma fosterlandsvänner.

 

Elektriska flygplan och fartyg, våg- och tidvattenkraft

Det finns givetvis mycket mer att diskutera i sammanhanget. Elektriska tåg (har berörts ovan helt kort), elektriskt drivna flygplan, elektriska fartyg etc, etc. Elektriskt drivna tåg är givetvis ett seriöst och klimat- och miljömässigt bra alternativ. Och som har fördelen att redan existera (samma sak med spårvagnar, som kanske snarare bör räknas in i kategorin trådbussar). En del av klimatarbetet innebär att hitta smarta lösningar så att tåget blir ett realistiskt alternativ (kostnadsmässigt, när det gäller lättillgänglighet och att tågåkandet blir mer pålitligt — dvs att tågen håller tidtabellen och att järnvägsnätet underhålls så att vi slipper alla dessa nedrivna kontaktledningar och signalfel etc, etc).

Elektriskt drivna flygplan är än så länge fria fantasier. För närvarande är detta möjligen ett realistiskt alternativ för små flygplan (4 passagerare plus pilot) som flyger korta distanser (inrikesflyg relativt korta sträckor, typ Stockholm-Örebro). Om vi utgår från idag tillgänglig teknologi, så handlar det om propellerplan, vilka har svårigheter att både flyga högt och fort (det finns idag ingen existerande teknologi för "elektriska jetmotorer").

Det pågår f n flera forskningsprojekt på en eldriven ersättning för jetmotorn. Än så länge handlar det inte om praktiska motorer utan om prototyper. En kortfattad beskrivning av ett projekt som verkar ganska lovande hittar läsaren här. Principen är att man transformerar komprimerad luft till en plasmajetstråle genom att luften får passera en mikrovågsjoniseringskammare. Plasman (som består av elektriskt laddade partiklar) accelereras sedan i elektriska fält och driver planet enligt samma princip som en vanlig jetmotor. En viktig del av systemet utgörs av en magnetron, vilken också finns i mikrovågsugnar och i radarsändare. I princip fungerar detta system och har potential att kunna leverera tillräcklig dragkraft för att driva ett stort trafikplan. Steget från ett koncept, en prototyp, till en praktiskt användbar jetmotor med allt som krävs när det gäller dragkraft, tillförlitlighet, verkningsgrad etc är emellertid stort. Det kommer att kräva många år av tester och modifieringar innan en sådan motor kan bli godkänd för att användas i passagerarplan. Min gissning är att det handlar om minst 20 år. Förmodligen mer. Och även om man nu skulle få fram en sådan motor och den uppfyller alla krav på dragkraft, driftsäkerhet etc, återstår ändå de problem med batterivikt etc som diskuteras nedan. Plus att ingen elektrisk drivkälla är renare än den el som driver den.

Flygplan flyger på hög höjd, dels för att undgå dåligt väder men framför allt för att luftmotståndet avtar med höjden. Att flyga en längre sträcka på "propellerplanshöjd" skulle dra dramatiskt mycket mer energi. Och så har vi problemet med vilken typ av el vi laddar planet med. Laddas flygplanets batterier med el från kolkraft, kommer vi att få ungefär lika stort utsläpp som om planet drevs direkt av förbränningsmotorer. Ett ytterligare problem är vikten av tillräckligt stora batterier. För långdistansflygningar är eldrift knappast ett alternativ inom överskådlig tid. Åtminstone inte med någon teknologi vi idag kan föreställa oss.

Motorerna på en startande jumbojet utvecklar en effekt av omkring 100 000 hästkrafter! Detta skulle ställa oehörda krav på elmotorer och batterier och kablage. Har man ett 400 V system ombord, blir strömmen vid start av flygplanet ca 187 000 A! Detta kräver enormt grova kablar. Bara kablarna mellan batterier och motorer skulle i detta fall (enligt en grov överslagsberäkning jag gjorde) väga drygt 4 ton (vid 120 m kabellängd). Höjer vi spänningen till 400 000 V (400 kV), går strömmen visserligen ned till 187 A. Men då får vi i stället isolationsproblem (400 kV i ett flygplan är en olycka som väntar på att hända).

För att kunna leverera 400 kV och 187 A med hjälp av batterier/bränsleceller finns 3 möjligheter:
1. Med hjälp av en transformator. Eftersom batterier (eller bränsleceller) levererar likspänning (som inte går att transformera), måste batterispänningen först växelriktas innan den kan transformeras upp till 400 kV. Detta är fullt möjligt men problemet blir vikten av transformatorn. En transformator som klarar så höga effekter (100 000 hästkrafter) kommer att väga tiotals ton. Något som talar emot detta alternativ.
Nedan använder jag begreppet "celler". En cell är den grundläggande och minsta enheten i ett batteri (ordet batteri betyder "en uppsättning av samverkande redskap"). Exempelvis ett vanligt bilbatteri (blybatteri) har oftast spänningen 12 V och består av 6 seriekopplade celler, som vardera har spänningen 2 V. Att man i en blycell får spänningen 2 V beror helt enkelt på kemin i en sådan cell (elektroderna är bly respektive blydioxid och elektrolyten är utspädd svavelsyra och denna kombination bestämmer vilken spänning man får). På samma sätt bestäms cellspänningen i en litium-jon-cell av kemin i cellen. Cellspänningen i denna typ av batteri ligger runt 3,6 V. Genom att på lämpligt sätt parallell- och serikoppla cellerna i ett batteri kan man få önskad spänning och kapacitet.
2. Genom parallell- och seriekoppling av litium-jon-celler (eller bränsleceller). Genom att parallellkoppla celler blir totala strömmen lika med summan av strömmarna i cellerna. Vid seriekoppling blir totala spänningen lika med summan av cellernas spänningar. Genom att parallellkoppla ett antal celler till en enhet kan man få ut 187 A (om varje cell t ex kan ge 10 A, krävs 19 celler parallellt). För att sedan få 400 kV måste man seriekoppla 111 111 sådana enheter (eftersom varje cell har spänningen 3,6 V — 400000/3,6=111111). Allt detta är fullt möjligt men blir dyrt. Och när det gäller flygplan som skall flyga längre sträckor, blir batterivikten under alla förhållanden oacceptabel. Dvs även om vi skulle lyckas konstruera någon typ av elektrisk jetmotor, som uppfyller alla krav man kan ställa på flygmotorer, så kommer vi inte undan problemet med batterivikten.
Att seriekoppla drygt 100 000 enheter ger dessutom ett ytterligare problem. Om det blir avbrott i en enda enhet i en seriekopplad krets, blir det totalt avbrott i hela kretsen (och flygplanets motorer stannar). Det är samma princip som för elektrisk julgransbelysning (skruvar man ut ett ljus, slocknar alla ljusen). Här måste man således ha någon typ av relästyrd förbikoppling av varje enhet (dvs drygt 100 000 sådana reläkopplingar). Varje enhet måste övervakas av en dator, som vid avbrott i enheten omedelbart förbikopplar denna. Eftersom det handlar om flygplan, där man alltid måste ha backupsystem, så måste man ha flera sådana system, vilka är helt oberoende av varandra. Allt detta kommer att väga mycket och kosta åtskilliga miljoner.

3. Genom att använda någon idag okänd, framtida teknik.

Oavsett vilket idag existerande alternativ vi väljer (1 eller 2) så kommer vikten av de batterier eller bränsleceller som behövs för en interkontinental flygning, att bli så stor att planet inte skulle kunna ta någon nyttolast. Ja planet skulle inte ens klara av att lyfta (se exempel nedan). Här får man nog avvakta tills nya (och ännu okända) tekniska lösningar kommer fram (dvs 3). Det vi kan göra idag är att minska bränsleförbrukningen och mer och mer använda fossilfria och förnybara bränslen. I februari 2008 flög en Boeing 747 jumbojet från London till Amsterdam, varvid en av planets fyra motorer drevs av oljan från 150 000 kokosnötter(!). Observera att förnybara och fossilfria bränslen inte alltid är klimatneutrala! Förbränning av kokosolja ger stora kvantiteter koldioxid, men förmodligen mindre än motsvarande förbränning av fossila bränslen (se diskussionen om förnybar etc energi i inledningen till denna artikel). Dagens jetmotorer drar under alla förhållanden dramatiskt mycket mindre bränsle än motorerna för 10 år sedan. Den senaste generationen jetplan drar mindre bränsle per passagerare och mil (knappt 0,25 l/mil per passagerare) än en modern, bensinsnål småbil med en person i.

Ett konkret exempel: En enda Boeing 787 Dreamliner, med sina toppmoderna motorer och aerodynamiska och tekniska optimeringar, släpper under 20 år ut 77 miljoner ton mindre växthusgaser än föregående generation av motsvarande flygplan (denna minskning av utsläpp är lika med vad 1,2 miljoner bilar släpper ut under samma tidsperiod).

Verkningsgraden hos jetmotorer har ökat från ca 38% procent 1967 till ca 55% idag (2020). En modern bensinmotor har som nämnts ovan en verkningsgrad på 30-35% (i min långa artikel om flygplansmotorer diskuterar jag ovanstående mer ingående).

Det finns ett ytterligare argument mot batteridrivna trafikflygplan. Jetplan förbrukar stora kvantiteter bränsle under en lång flygning. För ett stort jetplan kan det röra sig om 100 ton eller mer. Detta innebär att ett jetplan under flygningen blir lättare och lättare och kan väga bortåt 100 ton mindre under slutet av flygningen. Ju lättare ett flygplan är desto högre kan det flyga. Och ju högre man flyger desto mindre luftmotstånd (och därmed mindre bränsleförbrukning). Därför strävar man efter att flyga så högt som möjligt. I början av en långflygning kanske man ligger på runt 30 000 ft höjd medan man under slutet av flygningen ligger på runt 38 000 ft eller mer (beroende på hur tungt lastat planet är — den optimala flyghöjden ökar allteftersom vikten minskar). Under en långflygning ökar man således höjden stegvis i takt med att bränsle förbrukas (kallas step climb). När det gäller batterier så väger fulladdade batterier i stort sett lika mycket som urladdade batterier. Enligt den berömda formeln E=mc2 (där E är energin, m massan och c ljusets hastighet i vakuum) så har massa energi och energi har massa. Dvs energi väger. Men eftersom c är ett mycket stort tal (ca 300 miljoner m/s) och dessutom står i kvadrat, blir skillnaden i vikt mellan ett fulladdat och ett urladdat batteri försumbar. Det handlar om bråkdelar av gram. I exemplet nedan, där jag diskuterar ett tänkt batteridrivet kylfartyg, kommer jag fram till att batteripacken måste innehålla ca 2 miljoner kWh för en resa mellan Tasmanien och Köpenhamn. När denna enorma batteripack är fulladdad väger den ca 0,2 gram mer än när den är urladdad! Eftersom batteripacken på ett batteridrivet flygplan väger lika mycket under hela flygningen, måste man hela tiden flyga på en relativt låg höjd, vilket är synnerligen oekonomiskt ur energi- och därmed miljö- och klimatsynpunkt. Batteripacken kommer dessutom att väga mycket, mycket mer än vad jetbränslet för motsvarande resa väger (ca 30 gånger mer med dagens batteriteknologi och hänsyn tagen till att elmotorer har högre verkningsgrad än jetmotorer — se diskussionen nedan). Dvs flyghöjden kommer under hela resan att vara katastrofalt mycket lägre än för ett konventionellt jetplan. Ja den kommer helt enkelt att vara noll, eftersom planet aldrig kommer att lyfta från banan.
Ett jumbojetplan (t ex en Boeing 777-200LR) som har kapacitet att flyga direkt Tasmanien-Köpenhamn (det finns bara ett par flygplanstyper som klarar så långa sträckor), kommer att förbruka runt 120 ton jetbränsle. Motsvarande batteripack kommer att väga ca 30 gånger mer, dvs runt 3600 ton!!! Vi har då utgått från att "elektriska jetmotorerna" har verkningsgraden 0,92 och jetmotorerna 0,55. Vilket är en vild gissning, med tanke på att det än så länge inte finns någon typ av elanordning som kan ersätta en jetmotor.

I väntan på radikalt nya lösningar när det gäller flygets klimatavtryck, får vi således nöja oss med att optimera det som redan finns. Och detta har, som framgår ovan, redan gett avsevärda resultat.

Eldrivna fartyg med batterier kan vara en lösning i vissa speciella fall, t ex när det gäller kortare sträckor, dvs lokalt som färjor, hamnbogserare, båtar i skärgårdstrafik och liknande eller möjligen för kustfart. För stora handelsfartyg i oceantrafik är knappast batteridrift något realistiskt alternativ inom den närmaste framtiden. Däremot kan man tänka sig kärnkraftsdrivna fartyg, där reaktorn driver turbiner som driver generatorer, som via elmotorer driver fartyget. Sådana fartyg har inga utsläpp alls från sina maskiner, och har många fördelar (bortsett från de problem som generellt gäller kärnkraft — detta diskuteras i del 7). De amerikanska hangarfartygen är kärnkraftsdrivna. De "tankas" bara en gång vart tjugonde till tjugofemte år och kan gå oavbrutet med hög fart under hela denna tid. Och, som sagt, utan något som helst klimatavtryck från sitt framdrivningsmaskineri.

M/S Albany (m/s står för "motor ship"). Ett kyl/frysfartyg tillhörande Rederiaktiebolaget Transatlantic. Jag arbetade som radiotelegrafist på detta fartyg, från julen 1967 till januari 1969, varunder vi besökte alla världsdelar utom Antarktis.

När jag 1967-1969 arbetade till sjöss på ett kyl/frysfartyg (m/s Albany), hade vi långa sjöresor. En sådan var mellan Hobart på Tasmanien (söder om Australien) och Köpenhamn, non-stop. Suezkanalen var stängd vid den här tiden (efter sexdagarskriget 1967) så vi fick runda Afrika. Resan tog ca 30 dygn. Medelfarten var över 20 knop (vi hade tur med vädret och hade medvind och satte faktiskt ett rekord). Det är svårt att föreställa sig att man skulle kunna ha batterier som räcker i 30 dygn för att driva motorer på 11 000 hkr (som Albany hade).

Vi kan ju roa oss med att titta närmare på detta i form av ett enkelt räkneexempel. Energidensiteten (hur mycket energi som kan lagras per kilogram batterivikt) hos batterierna i en Tesla 3 ligger på ca 250 Wh/kg (wattimmar per kilogram batteri). Tesla tillhör de ledande när det gäller batteriteknologi och planerar nu att försöka höja detta till 330 Wh/kg.
Som jämförelse kan nämnas att ett vanligt blybatteri har en energidensitet på ca 54 Wh/kg medan bensin har ca 12 700 Wh/kg. Den senare siffran visar hur svårt det är att ersätta fossila bränslen med batterier. Bortsett från utsläppen har de fossila bränslena enorma fördelar i vissa avseenden. Grovt räknat så kommer batterier med energidensitet 250 Wh/kg (Tesla 3) att väga 12700/250 ≈ 51 gånger mer än motsvarande mängd bensin. Men då har vi inte tagit hänsyn till att elmotorer har betydligt högre verkningsgrad än bensinmotorer. Antar vi verkningsgrad 0,92 hos elmotorn och 0,35 hos bensinmotorn, får vi att batterierna kommer att väga 19,4 gånger mer än motsvarande mängd bensin. Dvs 1 kg bensin via en bensinmotor ger lika mycket mekanisk energi som 19,4 kg fulladdade litium-jon-batterier via en elmotor. En tank med 50 l bensin (ca 38 kg) måste således ersättas med 737 kg (38⋅19,4) batterier (med dagens energidensitet). Flygplan är viktskänsliga i mycket högre grad än bilar och det är inte svårt att utifrån ovanstående inse problematiken med batteridrivna flygplan (jetbränsle har ungefär samma energidensitet som bensin).
Låt oss knyta an till m/s Albany ovan, vars maskineri var på 11 000 hkr. Om vi antar att man i medeltal, under den omnämnda 30-dygnsresan, använde 8 000 hkr (=5966 kW) av dessa 11 000 hkr (dvs 73% av maxeffekten), så blir den energi som förbrukades under hela resan lika med 5966⋅24⋅30 kWh (kilowattimmar), vilket blir ca 4,3 miljoner kWh. Vi vill nu beräkna vikten av litium-jon-batterier som kan lagra 4,3 miljoner kWh. Eftersom varje kilogram litium-jon-batteri kan lagra 330 Wh (vi utgår således inte från batterier som finns idag utan från batterier som förhoppningsvis kommer att finnas inom ett par år), blir denna vikt 4300000/0,330≈13000 ton (trettontusen ton). Nu måste vi återigen ta hänsyn till att elmotorer har högre verkningsgrad än en dieselmotor (vi antar att den senare har verkningsgrad 0,50, se nedan) och får då det korrigerade värdet ca 7100 ton.
Men varför inte blicka lite framåt? Ett schweiziskt företag, Innolith, som håller på och utvecklar en ny typ av batteri, hävdar att dessa kommer att ha en energidensitet på 1 kWh/kg (1000 Wh/kg), dvs ca tredubbla lagringskapaciteten jämfört med teslabatterierna i föregående stycke. Om vi antar att vårt fartyg utrustats med sådana batterier, blir batterivikten 4300000/1=4300000 kg eller med andra ord drygt fyra tusen ton (4,3 miljoner kilogram). Korrektion förr skillnaderna i verkningsgrad ger då resultatet ca 2300 ton. Ett fartyg av Albanys storlek kanske lastade runt 4000 ton. Nu vägde ju förstås maskineriet på Albany en del (en stor 8-cylindrig tvåtakts dieselmotor, hög som ett trevåningshus, med slaglängd på flera meter och max varvtal på drygt 100 varv/min — en sådan lågvarvig diesel har en verkningsgrad på runt 0,5!). Gissningsvis runt 200 ton. Bränsletankarna rymde 1727 ton och bränsleförbrukningen vid hög fart var ca 30 ton/dygn. Å andra sidan skulle de nödvändiga elmotorerna med kablage och kontrollsystem också väga en hel del. Om vi enbart jämför bränslevikten med batterivikten enligt ovan och tar hänsyn till att fartyget under resan drog ca 900 ton (30 ton per dygn under 30 dagar) så står 900 ton dieselolja mot 2300 ton batterier. Observera att det i exemplet handlar om batterier som ännu inte finns (men som kanske kommer att finnas om 10 år). Med dagens batterier (kapacitet 250 Wh/kg) så blir batterivikten 4 gånger större, dvs 9200 ton. Detta är minst dubbla fartygets totala lastkapacitet!
Låt oss nu uppskatta kostnaden för denna batteriuppsättning. Den Tesla 3 variant som har längst körsträcka har batterikapaciteten 75 kWh. 2,3 miljoner kWh (4,3 miljoner kWh korrigerat för verkningsgraderna) är 2300000/75=30666 gånger större. Om en Teslabatteripack kostar ca 200 000 kr, kommer således batteripacken på det eldrivna handelsfartyget att kosta 30666 gånger mer, dvs 30666⋅200000=6,1 miljarder kr. Givetvis får den som köper så här stora batteriuppsättningar en rejäl rabatt, låt oss säga 30%. Priset blir i alla fall ganska högt, 4.3 miljarder kronor. Att idag bygga ett fartyg med samma storlek och prestanda som Albany, skulle gissningsvis kosta runt 300-500 miljoner kronor. Dvs, man kan tänka sig ett framtida scenario, där man köper batteripacken och sedan får fartyget på köpet. Ungefär som man förr fick en kulspetspenna, eller möjligen ett par hörlurar, när man köpte en dyr tv.

I uppskattningarna ovan har vi bortsett från förlusterna vid eldrift (i kablar och batterladdning o dyl). Dvs förmodligen är verkligheten ännu mer ogynnsam för batteridrivna fartyg än vad som framkommit i de exempel som ges.

Uppenbarligen, just nu, är batteridrift på oceangående fartyg inte ett realistiskt alternativ. Men med betydligt energitätare batterier kan saker och ting förändras. Alternativet bränsleceller blir oerhört dyrt. Och då måste vi ha med oss stora kvantiteter flytande väte, vilket har sina nackdelar. Dels brand- och explosionsrisken. Men också att dieselolja, som framgår av diskussionen ovan om vätgasdrivna bilar, innehåller 10,7 kWh/l medan flytande väte bara innehåller 2,8 kWh/l. Flytande väte tar således 3,8 gånger så stor plats som dielseolja med samma energiinnehåll. Dvs en betydligt mindre del av ett bränslecelldrivet fartygs volym blir tillgängligt för nyttolast (här spelar skillnaden i verkningsgrad mellan elmotorer och dieselmotorer ingen roll, eftersom en stor, lågvarvig fartygsdiesel har en verkningsgrad på 50%, vilket är samma som verkningsgraden för bränslecelldrift — se diskussionen ovan om vätgasdrivna bilar). Så vi får vänta på att batteritekniken respektive bränslecelltekniken utvecklas betydligt mer, innan dessa tekniker blir praktiska lösningar på stora fartyg. Eller på att nya revolutionerande tekniker dyker upp, som kanske är så revolutionerande att vi idag inte ens kan föreställa oss dessa tekniker.

När det gäller fartyg är däremot direkt vindkraft (dvs segel eller liknande) ett fullt realistiskt alternativ. Det finns redan idag några stora handelsfartyg som i experimentsyfte drivs av segel eller andra vindsystem (som i bilden nedan). Här existerar färdig teknik och utvecklingspotentialen är stor.

Ett handelsfartyg med hjälp"segel" i form av vertikala rotorer (kallas ibland Flettnerrotorer). Dessa roterar, drivna av elektriska motorer, och utnyttjar den s k Magnuseffekten. Om vi har en roterande kropp i strömmande luft, ger Magnuseffekten upphov till en kraft som verkar vinkelrätt mot både luftströmmen (dvs vinden i detta fall) och rotorns rotationsaxel (som är vertikal). Kraften blir därför vinkelrät mot vinden och horisontell. Summa summarum blir att vid sidvind (eller snarare om vinden har en sidvindskomposant), och om rotorerna roterar åt rätt håll, så påverkas fartyget av en framåtriktad kraft, precis som ett konventionellt segelfartyg. Systemet kallas ofta rotorsegel. Med rotorsegel kan man segla högre upp i vind än med konventionella segel. Dessutom kan "seglen" kontrolleras från kommandobryggan, dvs man slipper att i hårt väder klättra i master för att reva segel. Om vinden vrider sig och kommer in från andra sidan, måste rotorernas rotationsriktning kastas om, annars får vi en bakåtriktad kraft. Observera att det inte är vinden som får rotorerna att rotera utan dessa måste drivas av sin egen kraftkälla. Det går således åt energi för att driva rotorerna. Men man får tillbaka mångdubbelt denna energi genom vindens verkan på rotorerna. Givevis måste man också ha hjälpmotorer (precis som ett normalt segelfartyg).
Hybridrotorfartyg drivs primärt genom sin propeller och rotorseglen används här för att förbättra bränsleekonomin. Jag gissar att fartyget i bilden är ett hybridrotorfartyg, med tanke på att rotorerna är relativt små och få.
Kanske inte en lika vacker och poetisk segelsättning som en fullriggare eller skonare (se bild i slutet av denna artikel), men effektiv. Man har experimenterat med Magnusrotorer i decennier och med all sannolikhet kommer bilden ovan att bli en allt vanligare syn i framtiden.

Det finns också några handelsfartyg idag, och även kryssningsfartyg, som drivs av mer konventionella segel (plus att de har hjälpmotorer).

Ett problem med vinddrivna fartyg är, precis som när det gäller vindkraft, att det ibland är svag vind eller vindstilla. Och att vissa områden på jorden (t ex de ekvatoriella stiltjebältena) generellt har svagare vindar än andra områden. Om vi nu inte vill flyga, blir alternativet att åka båt vid interkontinentala resor. Jag är inte så säker på att passagerarna, på väg mellan Lissabon och Rio de Janeiro, accepterar att ligga och driva under en vecka eller två mitt ute på Atlanten i väntan på vind. De klimatneutrala fartygen måste således ha någon form av backupsystem (eldrift, dieseldrift etc).

Vågkraft- och tidvattenkraftverk är något man experimenterat med, men det har visat sig svårt att hitta tillfredsställande storskaliga lösningar. Speciellt vågkraften verkar vara ett svårlöst problem. Man har testat många olika tekniker när det gäller vågkraft men ingen verkar fungera speciellt bra. Tyvärr tillåter inte utrymmet att vi går närmare in på detta (den intresserade läsaren rekommenderas att googla).

 

Fossilfri stålframställning

Framställning av stål kräver stora mängder energi och ger mycket stora utsläpp av koldioxid. SSAB (Svenskt Stål AB) är Sveriges enskilt största utsläppare av koldioxid. Idag pågår försök med att göra stålframställningen så fossilfri som möjligt. Första steget för att omvandla järnmalm (som i princip består av järnoxider) till stål sker i masugnar (och så har det varit i över 1000 år). I masugnen reduceras järnmalmen med hjälp av kol eller koks till tackjärn (smält råjärn). Tackjärn innehåller normalt ca 4-5% kol (som kommer från masugnsprocessen) och är inte smidbart eller svetsbart. Biprodukten vid processen blir stora kvantiteter koldioxid. Nästa steg i stålframställningen kallas färskning, där man använder syre och mycket hög temperatur för att reducera kolhalten i tackjärnet till 2% eller mindre (beroende på vilken typ av stål man vill ha). Även vid denna process produceras stora mängder koldioxid.

Figuren visar en jämförelse mellan en konventionell masugn och Hybritprocessen. Koks tillverkas ur stenkol eller brunkol genom pyrolys (upphettning till hög temperatur). Fördelen med koks är att den har högre halt av kol än stenkol och brunkol. I texten i bilden säger man att "Vätgas används för att dela upp järnmalmen". Ett konstigt sätt att uttrycka det på, men antagligen handlar det om ett missriktat försök att vara pedagogisk. Järnmalm utgörs grundläggande av järnoxider och genom kolet respektive vätet tar man bort syret i malmen. Detta kallas reduktion. Syret, som är bundet till järnatomerna, övergår då från järnatomerna till kol- respektive väteatomerna och man får kolmonoxid/koldioxid eller diväteoxid (dvs vatten).

I Sverige pågår ett samarbetsprojekt mellan SSAB, LKAB och Vattenfall för att ersätta kolet i masugnsprocessen med vätgas (liknande projekt finns i många andra länder). Vattenfalls roll är att hitta processer för att framställa vätgas så effektivt som möjligt. Projektet kallas HYBRIT (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology). Teoretiskt kan man reducera järn med vätgas i stället för kol. Biprodukten blir då vatten i stället för kolmonoxid/koldioxid (H2O i stället för CO/CO2). I laboratorieskala har man redan fått denna process att fungera och nu arbetar man på att få den att fungera i industriell skala. Målet är att ha en fullskalig produktion av fossilfritt järn år 2035. Problemet med denna teknik är att den kräver enorma kvantiteter vätgas, vilket kräver stora mängder elektricitet (det handlar förmodligen om minst två kärnkraftverk eller 6 000 vindkraftverk). Vi får önska HYBRIT lycka till på vägen (de behöver nog all uppmuntran de kan få)! Och vi får verkligen hoppas att HYBRIT inte visar sig vara HYBRIS!

Det finns nämligen kunniga personer som inte är övertygade om att vätgasreducering av järn är en framkomlig väg. För det första har vi problemet med att framställa vätgas i tillräckliga kvantiteter. Ett ytterligare problem är att inget väte får finnas kvar i stålet efter processen, eftersom stålet då allvarligt försprödas. Detta kan visa sig bli en svår nöt att knäcka. Vätgas är också svår att handskas med. Inte bara för att den är explosionsbenägen utan också för att vätgas är extremt läckagebenägen (beroende på att vätemolekylen är den minsta molekylen av alla). Vanliga gastäta packningar kommer att läcka vätgas, vilket i kombination med vätgasens explosionsbenägenhet utgör en stor fara. Självklart kommer man att använda speciella packningar, men den stora läckagebenägenheten gör att man ändå kan förvänta sig svåra olyckar i sammanhanget. Masugnsgasen har dessutom högt energiinnehåll (hög värme) och genererar t ex större delen av fjärrvärmen i Luleå. Det är långtifrån säkert att vi lika lätt kommer att kunna utnyttja restvärmen vid vätgasreduktionsprocessen.

Enligt vissa beräkningar kommer väteproducerat stål att bli 20% dyrare än kolstål. Inom stålsektorn är konkurrensen stenhård och att sälja stål som är avservärt dyrare kommer inte att bli lätt. I så fall måste detta stål vara överlägset det stål som redan produceras. Att så skulle bli fallet är inte sannolikt med tanke på att stål och väte inte är någon bra kombination, eftersom väte försvagar stål. I vissa situationer har det hänt att väte diffunderat in i t ex armeringsjärn (vid dåligt genomförd elektrolytisk förzinkning), vilket allvarligt kan förspröda konstruktionen. Byggnader har rasat på grund av detta (ofta har man som tur är upptäckt problemet i god tid, vilket lett till dyrbara reparationer, något somt inte heller är så roligt). Vi får verkligen hoppas att HYBRIT lyckas lösa alla dessa problem. Annars kommer svenska kassakor som LKAB och SSAB kanske att bli ekonomiska svarta hål, i vilka vi kan hälla hur mycket pengar som helst. Våra politiker, alltför ofta faktaresistenta och drivna av blind ideologi, brukar ju vara duktiga på att skapa sådana svarta hål. Som andra (dvs svenska folket) sedan får betala.

 

Klimatkören sjunger stämmor — dessvärre sjunger körmedlemmarna inte alltid rent

Vetenskapsjournalisten Lena Carlsson hade en mycket viktig artikel i Expressen den 31/10 2018 (läsaren kanske märker att Expressen och Science tycks vara mina husorgan, vilket nog stämmer; Expressen eftersom den tillhör de bättre mainstream media och bara har betalvägg för ett fåtal artiklar och Science för att Science är science). Rubriken var "De som inte sjunger med i klimatkören brännmärks". Lena Carlsson klagar där bl a på hur klimatinformationen vinklas i media. Jag saxar lite från artikeln:

Den 8 oktober kom IPCC:s rapport om konsekvenserna av en global uppvärmning på 1,5 grad. Vid presentationen i SVT:s "Rapport" visades dramatiska filmbilder från Monrovia i Liberia. Där finns stora problem med kusterosion, vilket lett till att bebyggda områden hamnat i havet. Tittarna gavs intrycket att den globala uppvärmningen och en stigande havsnivå är orsaken. Ingenting nämndes om att fattiga människor i Monrovia gräver upp sanden och säljer den för att överleva, vilket starkt bidrar till erosionen. Problemen förvärras av att myndigheterna inte gör vad de kan för att skydda mot erosionen.
Den 22 augusti i år rapporterade ett stort antal medier om forskningsubåten RAN. RAN ska undersöka de smältande isarna i Antarktis för att få svar på om modellerna stämmer eller inte. I samband med jungfruturen intervjuades Anna Wåhlin, nybliven professor i oceanografi vid Göteborgs universitet. I TV4:s sändning förklarade Anna Wåhlin att hon inte är bekymrad för klimatförändringarna, eftersom den vattenståndsökning vi ser i dag är normal och densamma som vi haft de senaste 10 000 åren [klicka här för att se denna intervju].
När SVT:s Rapport sände intervjun med Anna Wåhlin, fanns hennes uttalanden om havsnivån inte med. Jag har inte heller sett dessa uttalanden återgivna någon annanstans än i TV4.

Carlsson tar också upp en debattartikel i DN, skriven av Johan Rockström m fl. Rockström har blivit något av en klimatguru, trots att han inte i egentlig mening är någon klimatexpert (han är agronom i grunden — jag skriver lite om honom i del 2 av föreliggande artikelserie). I sin debattartikel hävdar Rockström et al att vi befinner oss i en akut klimatkris och att det krävs en mobilisering för att klara situationen "som om vi befann oss i krig". Lena Carlsson påpekar att två av medförfattarna till DN-artikeln har intressen i vindkraftsindustrin. Rockström hänvisar i sin artikel till en studie han är medförfattare till. Där varnas för en Hothouse earth, dvs ett tillstånd som innebär att jorden kan vara på väg mot total katastrof genom en serie av oåterkalleliga effekter som kommer att göra stora delar av jorden obeboelig. Lena Carlsson anser det märkligt att inte någon annan forskare fick ge sin syn, med tanke på Rockströms uppseendeväckande slutsatser. Lennart Bengtsson, professor i dynamisk meteorologi (också omnämnd i del 3 och 7 av denna, dvs Kristers, klimatserie) har, enligt Lena Carlsson, kallat Rockströms teori om Hothouse earth för "vetenskapligt grundlös" och "en rötmånadsrapport".

Carlsson avslutar sin artikel med:

I dag pågår forskningsprojekt där politiska åsikter och personlighetsdrag hos så kallade klimatskeptiker, som ifrågasätter hotbilderna, kartläggs. Personer med avvikande åsikter misstänkliggörs och skuldbeläggs. Men det måste gå att rapportera om viktiga miljöfrågor på ett allsidigt sätt. Annars är yttrandefriheten och demokratin i fara.

 

Det finns också ekonomiska och personliga intressen bakom klimatrörelsen

Sverige har kommit oerhört långt jämfört med många andra länder när det gäller att minska sin klimat(/miljö)påverkan. Många av de åtgärder som föreslås av klimatalarmisterna känns som ganska så meningslösa (sluta flyga, sluta använda plastkassar, sluta åka bil, äta mindre kött. sluta dricka mjölk, eftersom kornas pruttar bidrar till uppvärmningen etc). Jag upplever det mer som godhetssignalering än som seriösa åtgärder för att rädda jordens klimat. Mycket av de resurser som satsas på klimatåtgärder i vårt land skulle göra betydligt större nytta om vi använde dessa för att hjälpa andra, mindre resursstarka länder att blir mer klimatsmarta.

Precis som att det finns starka ekonomiska intressen (och speciellt har funnits) i invandringsindustrin i Sverige (flera aktörer har blivit miljardärer på sådan verksamhet) så finns det starka ekonomiska intressen i klimatfrågan. I båda fallen finns oerhört mycket pengar att hämta. Samhället har spenderbyxorna på sig både när det gäller invandring (speciellt tidigare) och klimat. Kraftbolagen vädrar morgonluft. För att inte tala om bilindustrin. De delar av världen där vanliga människor för närvarande har råd att ha bil är i princip "bilifierade". Dvs, de som vill ha bil och har råd att ha bil, har bil. Marknaden underhåller mer eller mindre status quo, dvs ersätter bilar som skrotas och kompenserar för befolkningsökningen etc. Men nu står bilindustrin inför hjulafton (observera vitsen), när i stort sett alla bilar i hela världen skall skrotas och ersättas av elbilar. Det är bara att ösa på för fullt. Man kommer att kunna tillverka och sälja hur mycket som helst. Inom vattenkraft och solkraft och andra fossilfria energikällor finns också oerhört mycket pengar att hämta. Man kan således misstänka att företrädarna för alla dessa branscher inte bara bedriver information utan också propaganda och manipulation.

Skulle forskningen komma fram till att vi inte har någon allvarlig klimatkris, ja då kommer mängder av tjänster och forskningsprojekt att läggas ned. Alltså ligger det i många forskares intresse att förstärka bilden av en allvarlig kris. Den forskare som inte ställer upp på konsensus när det gäller klimatet får varken anslag eller tjänst (eftersom denne kanske kommer fram till "fel" slutsatser). Och riskerar dessutom att bli utfrusen både professionellt och privat. Alltså rättar de flesta in sig i ledet. Många professorer som kritiserar klimatalarmisternas överdrifter är emeritus, dvs pensionerade. De beskylls inte sällan för att vara senila eller inte hänga med i tiden (detta har t ex drabbat ovannämnde Lennart Bengtsson). Och så skulle ju kunna vara fallet. Men det skulle också kunna vara så att de vågar säga sitt hjärtas mening, eftersom de inget har att förlora. Deras pension kan ingen ta ifrån dem. Och de är så gamla att de struntar i vad tidningarna och PK-maffian skriver. Därför litar jag generellt mer på en professor emeritus (när denne uttalar sig i kontroversiella frågor) än jag litar på en aktiv professor (med detta menar jag en ännu inte pensionerad professor, självklart kan en professor emeritus vara synnerligen aktiv).

I nästa artikel, nr 7, som kommer att vara den sista i denna serie, tänker jag redogöra för min egen syn när det gäller klimatfrågan (jag har i de tidigare artiklarna i huvudsak redogjort för olika alternativa sätt att förhålla sig och inte explicit uttryckt var jag själv står). Dvs dels vad jag tror om den globala uppvärmningens omfattning och orsaker och dels vilka konkreta åtgärder jag anser att vi måste ta till.


Efter denna dystra artikel och efter att läsaren tvingats åse de fula rotorseglen i näst sista bilden ovan (jag skulle skämmas över att lämna mina läsare med ett sådant synintryck på näthinnan), måste vi återställa ordningen genom en vacker bild på ett riktigt segelfartyg:

Så här skall ett segelfartyg se ut! Fossilfri transport när den är som bäst. Bilden, som är från 1920-talet, visar en berömd tvåmastad, kanadensisk skonare vid namn Bluenose. Ren vindkraft utan koldioxidavtryck och med stor skönhet. Eller hur?
Bluenose, som blivit något av en symbol för Nova Scotia och Kanada, var en tävlingsbåt, utvecklad från de s k bankfiskeskonarna. Dessa var snabbseglande, sjösäkra skonare med goda seglingsegenskaper (en skonare kännetecknas av att storseglet, dvs det största seglet, är det aktersta seglet), som från 1800-talets mitt och 70 år framåt, användes för torskfisket (huvudsakligen) på sandbankarna utanför Newfoundland. Skonarna fungerade som moderfartyg och själva fisket skedde med långrev från småbåtar med en eller två mans besättning (dories), vilka roddes eller seglades.

[Det finns en klassisk film, "Captains Courageous", från 1937 ("Havets hjältar" på svenska) med Spencer Tracy i en av huvudrollerna (denne fick f ö en Oscar för sin roll). Storyn baseras på en roman av Rudyard Kipling och handlar om en 10-årig pojke, Harvey Cheyne, som ramlar överbord från en atlantångare och räddas av en bankfiskeskonare. Harvey kommer från en rik familj och är bortskämd och allmänt osympatisk. Fiskarna avbryter inte fisket trots att den otacksamme Harvey både hotar och försöker muta dem med sin pappas rikedom, utan Harvey får arbeta ombord i flera månader tills det är dags att återvända till hemmahamnen med full fisklast. Harvey vägrar först arbeta men blir till slut en del av besättningen och upplever en gemenskap han aldrig tidigare känt och växer enormt som människa. Ombord lär han sig uppskatta värdet av hårt arbete och lär sig mer om livet under dessa månader än han gjort under hela sitt tidigare liv av lyx och dyra privatskolor. En riktig tårdrypare som ibland går i repris på någon tv-kanal. Se den om du får tillfälle (man kan hyra eller köpa den på iTunes)! Här finns många vackra seglingsscener att njuta av och filmen ger förmodligen en mycket god bild av livet på en bankfiskeskonare — när filmen gjordes fanns fortfarande aktiva bankfiskeskonare kvar.]

 

Fortsätt till del 7, Äntligen hemma med halmen — Sammanfattning och avslutning

 

Tillbaka till "Klimatet — en alltför viktig fråga för att låta känslor styra"
Tillbaka till sidan med aktuella kommentarer.
© Krister Renard