Och över alltihopa lyser …

I mitt förra inlägg som kom för en vecka sedan så diskuterade jag ”energitätheten” hos olika former av mekanisk energi, såsom vind och vågor. Jag lärde mig en del av den diskussion som följde på inlägget och vill gärna tacka dem som kommenterade det inlägget. Idag tänkte jag ta upp en annan form av flödande energi nämligen den som finns i den strålning som kommer ifrån solen.

Innan jag går vidare så är det två saker jag vill betona. Den första är att en stor del av vad jag tror mig veta är spridda minnesbilder av samtal eller saker jag läst för längesen, så att jag är definitivt ingen expert, men jag hoppas att jag kommer att få lära mig både av den mycket ytliga ”research” som jag gör för att skriva inlägget och av den diskussion som jag hoppas blir följden.

Det andra är att jag är inte en principiell motståndare varken till vind- eller solel. Jag brukar ofta berätta om mina vänner som på en ö i skärgården utan tillgång till ett elnät har en fantastisk energimix. De har ett par solpaneler som ger tillräckligt mycket el för att få både kommunikation och ljus. Hemligheten är naturligtvis att de sparar dagens el med hjälp av bilbatterier och att varken datorer, telefoner eller LED-lampor kräver särskilt mycket energi. För köket har de gas som används i köket för både värme och kyla, och om de behöver inomhusvärme så har de gott om ved.

Jag tror också att en sådan energimix vore idealisk på många håll i världen där det är svårt att få fram el via ledningar. (Speciellt hoppas jag att det kommer att bli vanligt med lastbilar som levererar gas till avlägsna byar i fattiga länder.) Vind har sedan årtusenden använts för att pumpa vatten vilket är en utomordentlig användning, eftersom det inte spelar så stor roll exakt när vattnet pumpas upp.

Men, det jag verkligen är skeptisk till är att släppa ut ”intermittent” och därmed opålitlig el i ett kraftnät.

Så finns det några basfakta att utgå ifrån när det gäller att ta vara på den energi vi får från solen. Den viktigaste effekten är naturligtvis att den värmer hela jorden men det är naturligtvis något vi tar för givet och då är det den totala instrålningen som är relevant. Den brukar anges till ungefär 350 W/m2. Dock reflekteras ungefär 30% så att effektivt mottar jorden ungefär 240 W/m2.Om och när solen står i zenit så är dock effekten i princip 4 gånger så hög, d.v.s. nästan 1000 W/m2.

Fotosyntesen lär under speciellt gynnsamma förhållanden kunna omvandla så mycket som 4% av strålningen till kemisk energi, men normalt handlar det om 1% och i medeltal över jorden 0,1 %.

Det effektivaste sättet att direkt omvandla solenergi till någon annan form av energi som kan användas är till uppvärmning av vatten, något som också sker i stor skala, men av goda skäl huvudsakligen i ”varma länder”. Bekymret är naturligtvis att långt ifrån ekvatorn så står solen lågt och då minskar energitätheten snabbt. Vid vår och höstdagjämning så står solen mitt på dagen vid en latitud på 60 grader 30 grader över horisonten vilket innebär att intensiteten, mätt i W/m2 blir hälften av vad den är vid ekvatorn.

Det som främst begränsar användningen av solenergi på höga latituder är att det effektivaste sättet, d.v.s. att direkt omvandla strålning till värme fungerar dåligt när värmen bäst behövs och att det är utrymmeskrävande att ”lagra värme”. Det har gjorts vissa försök att hitta reversibla kemiska processer som gör det möjligt att istället lagra energin kemiskt, men såvitt jag vet är det inget som använts kommersiellt.

De stora ansträngningarna görs istället för att omvandla strålningsenergi antingen till kemisk energi (konstgjord fotosyntes) eller direkt till elenergi. Vilken verkningsgrad kommersiella har varierar men ligger såvitt jag förstår som regel någonstans mellan 10 och 15 %. Jag antar att högre effekt innebär dyrare panel.

Att solen inte ger lika mycket energi på våra breddgrader som närmare ekvatorn syns naturligtvis tydligt i naturen och det begränsar också effekten av solpaneler hos oss. Visserligen kan de ställas med en lutning på ungefär 60 grader så att de mitt på dagen är vända direkt mot solen, men förlusterna på grund av att de passerar atmosfären blir vi inte av med. Dessutom så kräver en ”solkraftpark” i Sverige dubbelt så stor area som längre söderut.

Men låt oss anta att energiinnehållet i solstrålningen som når marken är 1000 W/m2 och att det är en helt klar dag. Om verkningsgraden är 15 % så är effekten mitt på dagen uppemot 150 Watt och på

12 timmar kan man kanske få ut ungefär 1 kWh.

Förra veckan kom jag fram till att energitätheten hos vind som blåser med 10 m/sek var 650 W/m2 och med 35% verkningsgrad ger detta en effekt av 250 W/m2.

Som en jämförelse kan vi nämna att med en fallhöjd på 10 meter och en verkningsgrad på 90 % så behövs det ett flöde om drygt 1 liter vatten per sekund för att få en effekt av 100 W.

Dela detta inlägg

29 reaktion på “Och över alltihopa lyser …

  1. 2
    Ingvar

    Bra ansats!
    Jag undrar dock vad ”energitätheten” egentligen visar förutom det teoretiska värdet. I vindkraftexemplet antar jag att du räknat på den svepta ytan av propellern. Mer relevant är väl att använda den yta som ett antal vindkraftverk upptar. Fast det hela beror ju på vad det ärman vill jämföra.

  2. 3
    pekke

    Ett problem med solceller är ju att de ger inte max effekt förrän runt 13-tiden på dagen.
    Sveriges elbehov är som störst på förmiddagen och inte eftermiddagen, kolla diagrammet ” förbrukning ” längst ner:
    http://www.svk.se/stamnatet/kontrollrummet/

    Gäller även Tyskland.
    http://www.agora-energiewende.org/service/recent-electricity-data/?tx_agoragraphs_agoragraphsinitialGraph=powerGeneration&tx_agoragraphs_agoragraphscontroller=Graph

    http://www.eex-transparency.com/homepage/power/germany/production/usage/planned-production

  3. 4
    pekke

    pekke #3
    Tillägg, i länken till EEX så kanske ni får ändra datumet.

  4. 5
    István

    Verkningsgraden på en vindturbin i fri luftström är max ca. 60% Enligt Betz lag.
    Under förutsättningen att vindströmmen är homogen och laminär.
    Detta är aldrig fallet inom en så stor yta som turbinen sveper.
    En hel fotbollsplan, som den nya gröna ytenheten säger.
    I verkligheten är vinden alltid byig, turbulent och blåser åt olika håll inom den svepta ytan.
    Detta gör livet svårt för turbinbladen, men framför allt ger ett betydligt lägre utbyte.

  5. 7
    Lasse

    CO2 fångst skall även göras i Linköping av Tekniska verken-De bygger nytt vilket man ser från vägen.
    Nån som har mer info om detta stora bygge?

  6. 13
    Peter F

    OT

    Polarbröds senaste reklam lyder så här. ” Nu bakar vi bröd med el från egen vindkraft”

    Jag mejlade och ifrågasatte huruvida detta är riktigt rätt eftersom de inte har egna ledningar från verken till sina bagerier.

    Här är svaret.

    ”Hej Peter!

    Tack för att du hör av dig till oss.

    Våra egna vindkraftverk är dimensionerade för att ta vara på lika mycket förnybar el som bagerierna förbrukar. Eftersom vi, både som elproducenter och elförbrukare, är anslutna till Sveriges allmänna elnät kan vi inte säga att det är just vår egen el som försörjer bagerierna. Vi är självförsörjande på elektricitet i meningen att vi årligen tillför elnätet lika mycket förnybar energi som vi gör av med.

    Ha en fortsatt bra dag!

    Hälsningar

    Elin Emanuelsson

    Konsumentkontakt

    Polarbröd AB”

    Vad säger man. Det är inte vad reklamen säger i alla fall.

  7. 14
    Carbomontanus

    Dr E Kajser

    jeg må gi en Laud igjen, det er ikke dumt.

    På Universitetsplassen til Forskningsdagene hadde de et apparat. det var aluminium og stålrør byggesett, en parabol som varmet oppunder en svart kjele eller for den saks skyld gjerne en passelig stekepanne.

    Mens Husmor eller Fruerne eller Hushjelpen eller dattera var på jobb. Stakkars damene, og jobben har mye bestått i å bære kvist og vann lange veier. Med slikt apparat kan de mer hengi seg til politikken eller gå på skole.

    Men solen flytter seg, og der er det at jeg kan trå til og bidra med min geniale oppfinnelse, det sjølgående stjernestativ, som har stått der og funket både under Solformørkelsen og Venuspassasjen mens jeg har hatt hendene fri og kan peke og gestikulere. Det har slått ut hele salgsbrangsjen, kikkertplassens eneste sjølgående stjernestativ som funker når det virkelig gjelder og helt uten batteri og skjøteledning.

    Og bare av resirkulerte materialer, bare hakka flis fyringsved og en resirkulert tikktakk fra dynga, en såkalt Horologium oscillatorium, Huyghens`pendel. Og den går på tyngdekraften via snortrekk.

    Mens andre fomler og fomper så har jeg solen konsekvent i focus med hendene fri og kan gå og se på resten av festivalen, slå den! For tyngre apparater har jeg sikret en klassisk metronom, en virkelig imponerende saklig og enkel konstruksjon. Den vil kunne regulere minst 100 kilo kikkert eller for eksempel et større kokeapparat.

    Hva de også hadde på Forskningsdagene var en kasse med et QVANTVM av salt hvor de kunne lagre solvarme om dagen, og så kunne de koke middag når de kom hjem om kvelden. Jeg tror det var natriumsulfat eller bittersalt. Det der har jeg mindre tro på. Jeg tror mer på varmt plutonium alternativt grillkull alternativt en blå butanboks. Men man ville under enhver omstendighet kunne steke og brase og koke mye i sola om man bare har en slik parabol på stativ og at den går av seg sjøl.

    Så skal vi se opp for , og her må jeg be alle om å våkne og skvette,……… CH3-O-CH3 di- metyl eter.

    Det blev lansert av danskene for mange år tilbake som det ideelle dieseldrivstoff. Det tenner og futter og ryker ikke svart, og har et kokepunkt på -20 celsius og er ugiftig. Det er visstnok Folkets gass i boks og på flasker i Kina. Og fremstilles av CH4 som oxyderes til metanol som så dehydreres. Og kan også fremstilles av ”Syntesegass” som er blandinger av Hydrogen og CO. Det kan videre fremstilles av bio- avfall.

    Noe som også imponerer er de nye lysdiodene. Jeg har en sånn i båten og batteriet holder, men jeg liker ikke det batteriet. På Biltema som er konkurenten til Clas Ohlson, så hadde de en lykt med sveiv, og den var lett å dra samtidig som den lyste kraftig. De diodene scoret nobelprisen i fysikk ifjor, og fra Japans side, hvilket jeg finner velfortjent. Med de diodene slipper man å fomle med flate batterier, det er bare å sveive opp.

    Så har jeg sett allerede for mange år siden en staur med hatt som man setter i blomsterbedet ved inngangsporten. Når mørket faller på så tennes lyset og det lyser omtrent til midnatt, slå den!

    Men ellers og til astrofestivalene så bruker jeg mest pyro- luminisens, vanlige te- lys.

  8. 16
    Peter Stilbs

    Michael – denna process kostar ”skjortan” – koldioxid är en ”slutprodukt” på energiskalan – dvs långt ner. För att bygga upp något energetiskt krävs givetvis tillskott av massor av energi + via hel del kemi, som knappast är så ”miljövänlig” heller …

  9. 17
    Lars Cornell

    #15 Michael
    Din fråga är inte intressant eftersom energi är billigt och ofta nästan gratis.
    DET ÄR MASKINERNA SOM SKALL OMVANDLA ENERGIN TILL ANVÄNDBAR FORM KOSTAR
    Mitt tips är att skall man använda konventionell teknik med elektrolys blir det fruktansvärt dyrt.
    Om man däremot utgår från Gen4 kärnkraft och termolys kan det konkurrera med fossila bränslen. Men till det fordras FoU och det motsätter sig Mp och C.

  10. 19
    Guy

    Peter F #13

    Betyder det att dom inte levererar bröd på vindstilla dagar? :-)

  11. 20
    tty

    Lasse #7 m fl rörande Tekniska Verken i Linköping

    Vad de bygger är en ny sopförbränningspanna och inget annat. Som sopförbränningsanläggning är Gärstadverken effektivt och miljövänligt, men hur de beräknar CO2-utsläppen begriper jag inte. Det förutsätter att de vet hur mycket av energin i soporna som är ”biomassa” (mest papper och trä) och hur mycket som är ”fossilt” (mest plast). För att göra det hela mera komplicerat kommer soporna från alla möjliga håll, även utanför Sverige.
    När jag tänker efter skulle det nog gå att skatta på ett ungefär genom att kontinuerligt mäta kolisotoperna i rökgaserna men det är jag säker på att Tekniska Verken inte gör.

  12. 21
    Carbomontanus

    Til alle
    Jeg leser her om virkningsgraden av vindmøller oppgitt til 30%.

    Det kan neppe stemme. På skipspropell 16″ har jeg nylig sittet og regnet på oppgitt 60-70% for ”slip”.

    Så har man seilfly glidefly med synkningskoeffisient 1:10 og 1:20. Imponerende ikke sant? og det er samme prinsipp å regne efter der som for skruepropeller.

    Se på flypropeller, de er lange og slanke som moderne vindmøller, og for sublime seilfly low speed aerodynamikk skal man også ha lange og slanke vinger.

    Også skipspropeller, i gamle dager da man ikke kjørte så brutalt så var regelen at den skal ha så høy diameter som praktisk mulig. Det er kravet til rå kraft som gjør at de må dimensjoneres buttere og sterkere.

    På klassiske dampskip var ikke maskinen særlig effektiv, men for da å spare på køl måtte man foruten seil i tillegg ha meget forseggjorte propeller og de var digre og både de og skipet gikk moderat og langsomt. Jeg har lest om ”slip” ned mot 10%. det vil si virkningsgrad nær 90 % eller som en meget god vannturbin.

  13. 22
    Guy

    Carbomontanus #21

    Det är två helt skilda saker om en propeller skall driva luft eller om luften skall driva en propeller. glidkoefficienten ingenting med det att göra.

    PS.
    Koefficienten för ett segelplan är närmare 1:40. Airbus 321 har en glidkoefficient på ca 1:16

  14. 23
    Carbomontanus

    # 22 Guy

    Neida, frøken, her er De nok helt på jordet og mangler folkeskole, realskole og artium og teknisk aftenskole eller universitet på seriøst nivå og er klassefiendtlig til aerodynamikken og hydrodynamikken.

    Dette her er ting som vi heller velopdratte og voksne mennesker ikke studerer i partiet, men i skipstanken og i mølledammen og i vindtunellen og ser og observerer i praksis med våre drager og fly og holder øye både med fugler og turbiner og vassdrag og romraketter på Leonardos nivå, og pøbler ikke som om vi skulle vært ”folk flest” og partisekretærens faglige tillitsvalgte instruktører og overlærere.

    Klassekampen mot Vattenfall er communist manifesto med o der jorden er flat. Bedehuset i Texas der også jorden er flat, er ikke kvalifisert på disse ting men falsker og fusker.

  15. 27
    tty

    Lars Cornell #11

    Jag tror jag har räknat ut hur Tekniska Verken fått fram den våldsamt höga CO2-siffran för elvärme. De räknar helt enkelt med att elen skall komma från deras eget kraftvärmeverk.
    Nu är det så att ett kraftvärmeverk som helhet har hög verkningsgrad, men verkningsgraden på enbart elproduktionsdelen är rent usel (mycket lägre än för t ex ett kolkraftverk). Detta beroende på att kylvattentemperaturen måste ligga så högt som 80-90 grader för att kunna nyttjas som fjärrvärme mot 20-30 grader i ett normalt värmekraftverk. Enligt Carnots lag blir då verkningsgraden mycket låg. Dessutom så belastar ”alternativproduktionsmetoden” eldelen med en oproportionerligt stor del av utsläppen genom att inte ta hänsyn till att eldelen är ”avsiktligt ineffektiv”.

  16. 28
    Lars Cornell

    tty #27. Jag satt i styrelsen för Mälarenergi och var med om att besluta och 1994 dra i gång Enköpings bioeldade kraftvärmeverk så jag är väl insatt i det där. Förhållande mellan el-produktion och total produktion kallas alfa-värde.
    Nu är det nog inte som du beskriver i det här fallet. Jag har inte fått svar från dem ännu men tror att det är så här:
    Gröna nissar anser att kraftmarginalen tas från kolkraft i Tyskland och Danmark. Allt som påverkar svensk elförbrukning anses således till 100% komma från kolkraft.

    ”Tack vare att vi producerar el minskar importbehovet av el producerat av t.ex. kol i Danmark och Tyskland.”
    Någon sådan import existerar inte. Det pyttelilla vi importerar från Tyskland när de har stort överskott är solkraft och vindkraft.
    http://www.enae.se/se/fjarrvarme
    http://www.enae.se/se/fjarrvarme/produktion/sa-har-fungerar-det
    http://www.enae.se/se/fjarrvarme/produktion/vara-anlaggningar

    Det går åt stora landskapsytor för att producera den flis som behövs.

  17. 29
    Carbomontanus

    #28
    Lars Cornell
    det fortelles og ryktes at norge/ noreg, dette pøbel- land, importerer svensk atomkraft og dansk kullkraft når det røyner på. Slå den!

    Det var for noen år siden. kraftindustrien er privatisert og solgte ut all vannkraften om sommeren men så kom vinteren,…. og prisene blev derefter, EU- messige. Men de siste 2-3 år har vi hatt det bra.

    Saken er blant annet den at store mengder Aluminiumproduksjon og ”Elkem” er nedlagt og flyttet til Dubai, der de må fyre opp all naturgassen for å få solgt oljen. Og siden det så exellerer vi i fossekraft og vrøvler om å elektrifisere sokkelen, og er verdens viktigste marked for elektrobiler.

    Hva gjelder flis,……

    Vi tok ei svær gran, violoncellostørrelse, siden det har vi exellert i fyringsved, men også i møle etterat vi brukte mye motorsag.

    faktisk til min overraskning så grodde potetene ganske fenomenalt i den møla, man bare hakker den litt ned. Og til hvilken kvalitet? det blev en virkelig nostalgisk potetopplevelse. Det kan anbefales intenst.
    Ikke brenn den møla men spre den ut og hakk den ned og sett poteter i den…….

    Det blir virkelig store og nostalgiske og spenstige poteter.

    I år skal vi prøve å gjenta suksessen og dobbeltsjekke. Men det er gammelt kjent at feller man grov granskog på viola og violoncellostørrelse og brenner baret, så kan man ta rekordavlinger av rug og poteter først, inntil man må begynne å gjødsle.

Kommentarer inaktiverade.