Svar:
Solenergi är energi som ytterst härrör från kärnprocesser i solens inre och som når oss i form av solstrålning. Se solens energiproduktion om hur denna energi produceras.

Solljusets betydelse för såväl naturliga processer på jorden som mänsklig verksamhet visar sig i att nästan all energiomsättning på jorden härrör från solen. Det enda andra energiutbytet alstras av radioaktiva ämnen, som driver kärnkraftverk (kärnenergi) samt svarar för en stor del av värmen i jordens innandöme (geotermisk energi).

Detta betyder att ca 95 % av världens energianvändning direkt eller indirekt utgörs av solenergi, till största delen lagrad i en eller annan form. Hit hör således de fossila bränslena, som utgör solenergi som lagrades för hundratals miljoner år sedan, biomassa som lagrats i år eller tiotals år i form av träd och annan växtlighet, samt jordvärme, där sommarens solinstrålning används för att producera varmvatten även på vintern. Vattenkraft är också lagrad solenergi - solinstrålningen skapar moln som ger regn i höglänta områden. Även vind- och vågenergi är ytterst solenergi eftersom rörelsen i atmosfär/hav även drivs av solinstrålningen. Dessa energislag behandlas vanligtvis dock för sig. När vi i dagligt tal talar om solenergi avser vi vanligen den direkta omvandling av solstrålningen till el och värme som sker i solceller och solfångare eller i stor skala i solkraftverk.

För en uthållig framtid behöver vi energisystem som endast bygger på förnybara energikällor solstrålning, vatten i rörelse, vind, biomassa och geotermisk energi. I ett sådant system spelar även väte en viktig roll som bränsle. Väte kan framställas med hjälp av sol-el eller på fotokemisk väg.

Solenergin är en enorm resurs. Solen utstrålar årligen cirka 3.510¹⁸ TWh varav 7.510⁸ TWh når jordytan. Av detta omvandlas knappt 0.06% i fotosyntesen och tas till vara av jordens växtlighet som energi i biomassa. Även den del av solenergin som omvandlas till vindar är mindre än en procent. Potentialen för direkt solenergianvändning
är därför stor jämfört med dessa båda andra förnybara
energikällor.

Världens kända och ekonomiskt utvinnbara tillgångar
av olja och gas, liksom uranreserverna för
dagens typ av kärnreaktorer, motsvarar den solinstrålning
som når jordens yta under bara några
dagar. Reserverna av kol motsvarar några veckors
solinstrålning.

Den energi som solljuset innehåller kan direkt användas på i princip tre olika sätt:

1 Solvärme. Man använder solfångare som värmer vatten (eller luft) som används för att ge varmvatten eller för att värma bostäder. Detta är vanligt i medelhavsområdet där det finns mycket solsken. Eftersom behovet av uppvärmning av bostäder är begränsat används solfångarna där mest för att producera varmvatten, se nedanstående figur.

2 Solceller. I dessa celler omvandlas solenergin direkt till elektrisk energi. Många solceller brukar monteras tillsammans och bildar solpaneler. Sådana används bland annat för att förse satelliter med energi. De används även för andra tillämpningar där kabeldragning skulle vara alltför dyrt. Se vidare länk 1. Om elektriciteten inte används omedelbart måste den lagras i batterier. En nackdel med solceller är att de inte fungerar på natten och fungerar dåligt när det är molnigt. En solcell är alltså konstruerad precis som en lysdiod (se fråga [1677]) men körs så att säga baklänges så att ljus in ger ström ut.

3 Solkraftverk. Man koncentrerar solstrålningen med hjälp av speglar på en vattenfylld behållare. Värmen får vattnet att koka, och ångan leds till en turbin som driver en generator som ger elektrisk ström. En sådan här anläggning kräver mycket solljus så den lämpar sig bäst för öknar i varma områden.

Priset på solenergi är fortfarande inte konkurrenskraftigt jämfört med andra energiformer utom för speciella tillämpningar.

Ta reda på. Hur är en vanlig solfångare konstruerad?

Projekt. Konstruera en enkel solfångare som kan användas för att ge varmvatten till duschen i ett fritidshus.

Se vidare Solar_power, Solar_energy
, Solenergi, solenergi och Solcell.

/Peter E 1998-11-11

Svar:
Exempel på fossila bränslen: kol, olja, naturgas. De kallas fossila därför att de finns i gamla geologiska formationer, och skulle ha blivit kvar där, om inte vi hade plockat upp dom för att elda med (naturgas borde alltså i konsekvensens namn kallas fossilgas). Problemet är att vi därmed ökar koldioxidhalten i atmosfären. Detta kan ge upphov till en temperaturhöjning med svåröverskådliga följder, den så kallade växthuseffekten. Fördelen är att de är relativt lättillgängliga, lättanvända och billiga.

Motsatsen kallas fönybara bränslen, som trä, halm, biogas, etanol, rapsolja. De gröna växterna tar ju upp koldioxid ur luften. När vi eldar trä frigörs visserligen kodioxid, men det blir inget nettotillskott eftersom trädet har tagit upp lika mycket när det växte. Se fråga [1129] för det mer generella begreppet förnybara energikällor.

Wikipedia säger om bildandet av fossila bränslen:

Enligt den biogeniska teorin har jordens petroleumtillgångar bildats då förhistoriska alger och plankton lagt sig på sjöars och havs botten under syrefria förhållanden. Detta organiska material har begravts under stora lager sediment. Genom högt tryck och hög temperatur har det omvandlats kemiskt, först till kerogen och sedan genom ytterligare tryck och värme till kolväten i gas- eller vätskeform (det vill säga naturgas och petroleum).

Växter på land bildar dock främst kol. Stora delar av jordens kolreserver härstammar från den geologiska perioden karbon.

Kol kommer alltså antagligen från jättestora ormbunksliknande träd, se den fantasifulla illustrationen nedan från Wikimedia Commons.

Alla fossila bränslen kommer alltså från växter/alger som med hjälp av solljus omvandlar koldioxid och vatten till kolhydrater:

CO₂ + H₂O + energi (solljus) --> CH₂O + O₂

CH₂O är en förenklad formel för ett kolhydrat. Under lång tid och vid högt tryck och hög temperatur omvandlas sedan kolhydraterna till kolväten (olja, fossilgas) eller kol. Energin i dessa bränslen är alltså inget annat än lagrat solljus!

Se vidare länk 1, Fossila_bränslen och Fossil_fuel.

Fundera: Hur är det med torv? Är torv fossilt eller förnyelsebart?

Tillägg 13/12/2013:

Ovanstående beskrivning av bildandet av fossila bränslen är mycket väl etablerat i vetenskapen. Det finns emellertid en liten minoritet som tror på ett icke-biologiskt scenario.

Det mest direkta argumentet för biologiskt ursprung är att ¹³C/¹²C-förhållandet i organiskt material är mindre än i oorganiskt kol. Fossila bränslen har detta lägre förhållande, se fråga [19264].

Här är ett utdrag av Bradley J Dibble (länk 2) som argumenterar för den traditionella synen med argumentet att fossila bränslen innehåller fossila biomarkörer (identifierbara rester av växter/djur).

The abiotic theory is controversial and has a number of flaws, however. For one, it doesn’t predict deposits of oil as well as the biogenic theory does. Oil deposits are typically found close to fault lines because that’s where two tectonic plates meet, and ocean sediments can be more easily buried in those regions. Also, oil deposits usually have biomarkers, little telltale signs of life. For the abiotic theory to work, those markers have to be explained somehow; it fills in that hole by suggesting microbes must have been feeding on the petroleum. The biogenic theory easily explains why such evidence of life would be present, however, given that they originated from the remains of once-living plants.

/KS/lpe 1998-11-19

Svar:
Det är framför allt i vulkaniska områden som man kan utvinna så kallad
geotermisk energi. För att kunna generera el behöver man heta
(över 200 ^oC) bergmassor på måttligt djup. Vanligen
borrar man två hål på ett visst avstånd från varandra. Sedan
pumpar man ner vatten under högt tryck i det ena. Trycket gör
att berget spricker upp och blir poröst. Vatten som kommer
över i det andra hålet förångas och rusar upp mot markytan,
där ångan driver en ångturbin, som i sin tur driver en elgenerator.
Ungefär 6000 MW el genereras på detta vis runt om i världen,
alltså lika mycket som från 6 stora kärnkraftverk. Du kan också
slå i Nationalencyklopedin på geotermisk energi. Se även Geotermisk_energi.  
/KS 1998-11-26

Svar:
Vattenkraft är energi som utvinns ur strömmande vatten. Det man vanligen avser med vattenkraft är utvinning av den lägesenergi som vattnet har fått i sitt naturliga kretslopp genom soldriven avdunstning följt av nederbörd på högre liggande markområden. Vatten från regn eller smält snö samlas upp i floder och sjöar.

Vattenkraftverken utnyttjar alltså älvarnas fallhöjd och vattenflöde. Det är vattnets lägesenergi mellan två nivåer, omvandlat till rörelseenergi, som utnyttjas för att skapa elektricitet, se fråga [794].

Först har man dämt upp älven och leder vattnet i rör i stället för över de ursprungliga vattenfallen. Det ser INTE vackert ut, se nedanstående bild. Vattnet får driva turbiner, som i sin tur driver generatorer.

Nu skall elektriciteten transporteras till södra Sverige. För att få så lite förluster som möjligt, transformerar man upp till en hög spänning (380 kV). Effekten är spänningenströmmen. Hög spänning ger liten ström och därmed små förluster eftersom effektförlusterna går som strömmen i kvadrat (P=RI²).

I alla transportledningar har man trefas växelström. Det man vinner är att man genom att anpassa lasten på faserna får en mycket liten returström (nollan) varför man inte behöver en tjock återledare. I stället har man en mycket tunnare kabel som ofta sitter längst upp på masten.

Utanför din bostadsort transformeras spänningen ner i ett par steg, så att du får dina 230V i väggkontakterna.

När du sedan kopplar in en lampa, elektrisk motor eller värmeelement så går det en ström igenom apparaten. Beroende på apparat händer olika saker. En lampa värms upp så att den skickar ut ljus (och värme, vilket inte alltid är så bra). En elektrisk motor ger rörelse som kan utnyttjas t.ex. i en fläkt, värmepump eller kylskåp. I ett värmeelement förvandlas el-energin till värme. I slutändan förvandlas all el-energi till värme, som med tiden läcker ut i omgivningen.

Vattenkraft är en förnyelsebar energiresurs och påverkar miljön ganska lite förutom den skada som orsakas floderna som byggs ut med dammar, konstgjorda sjöar, vattenledare och kraftledningar (se nedanstående bild). Vattenkraft är jämfört med andra energikällor relativt billig vad gäller investeringar och drift. Nackdelen är ovanstående miljöpåverkan och den begränsade tillgången på utbyggningsbara vattendrag.

Se mer om elenergi och vattenkraft på: Energikunskap, Kuhlins hemsida om Vattenkraften i Sverige, Hydropower, Hydroelectricity, Vattenkraft och nedanstående länkar.

/Peter E 2003-11-29

Svar:
En bra konspirationsteori, Johan, men den är inte korrekt :-).

Det som transporterar effekten (energi/tidsenhet) är elektrisk ström, se fråga [17955]. Om en användare tar ut effekt (t.ex. i ett värmeelement eller en elektrisk motor) så måste man tillföra effekt i kraftverket för att spänningen skall vidmakthållas.

Föreställ dig el-ledningen som ett vattenledningsrör. Elverket är pumpen som behövs för att driva vattnet. Abonnenterna tar ut energi med små skovelhjul som drivs av vattnet. Men det kostar energi att driva skovelhjulen, och denna tas från vattnet som bromsas in. Så pumpen (elverket) måste hela tiden pumpa in energi för att hålla igång vattnet. En liten del av energin går åt för förluster - friktion för vattenledningen, elektriskt motstånd för el-ledningen.

Om el-ledningen varit supraledande (inget motstånd) och ingen tar ut någon effekt, så är din teori korrekt. Men vad skall man med el-ledningen då till?

Vad gäller batteriet så kan strömmen bara gå åt ena hållet av fysikaliska skäl (undantaget förstås när du laddar batteriet från en yttre energikälla). I ett batteri lagrar man alltså kemisk energi, som man kan ta ut i form av elektrisk energi.

Observera att energiförbrukning är en ofysikalisk beteckning. Vad vi har att göra med hela tiden är omvandling mellan olika former av energi, t.ex. solens värme får vatten att avdunsta och samlas som moln, det regnar och vattenmagasinen fylls, vattenmagasinets potentiella energi blir till rörelseenergi, elektrisk energi som till sist blir till värmeenergi. Ett ständigt kretslopp alltså.

Simplicio: Jamen, det var ju det jag sa. Det är ett kretslopp och elbolagen är bara ute för att lura pengar av oss...

Salviati: Ja, det kan så tyckas, men jag har utelämnat en komplikation: Termodynamik. Termodynamikens andra huvudsats säger att: Det finns ingen process vars enda resultat är att värme från en enda värmekälla helt omvandlas till mekaniskt arbete. För att kunna utnyttja en värmekälla måste vi ha möjlighet till kylning. I alla kraftverk som baseras på värme (kärnkraftverk, oljeeldade kraftverk) måste vattnet kylas efter turbinen för att skapa undertrycket som driver turbinen. Vi har alltså hela tiden förluster i kretsloppsprocessen.

Fotnot: Salviati är Galilei själv och Simplicio är en fiktiv anhängare av Aristoteles i Galileis bok Dialogue Concerning the Two Chief World Systems, 1632.
/Peter E 2003-12-30

Svar:
Här är två bra och lättillgängliga källor till information om energi: Vattenfall - Energikunskap och
Svensk Energi - skolmaterial. Den senare innehåller, förutom information om olika energislag, fria overheadbilder och bilder för presentationer.

Nationalencyklopedin är också en bra informationskälla.

Alla energikällor utom vattenkraft och vind/vågkraft fungerar på så sätt att man värmer upp ett medium (vanligen vatten) till hög temperatur. Med hjälp av en turbin (som förvandlar värmeenergin till mekaniskt arbete) och en generator får man elektricitet. Problemet är att bara en liten del av den urspungliga energin (typiskt 30%) blir mekanisk energi. Resten är värme som ofta bara går ut i naturen. Ibland kan man utnyttja energin i kylvattnet för uppvärmning, och då blir effektiviteten lite bättre.

Eftersom alla är fossila bränslen - man bör egentligen kalla naturgas för fossilgas - så bidrar de till växthuseffekten, se Växthuseffekten. Olja har fördelen att vara lätt att förvara och förbränna, så det används som bränsle i de flesta typer av transportmedel.

Förutom utsläpp av koldioxid och en del svavel orsakar kol flera tusen döda gruvarbetare vid brytningen. Kinesiska gruvor har när det gäller detta speciellt dåligt rykte.

När man jämför olika energikällor är det viktigt att man inte bara konstaterar att källan x är skadlig, så vi skall inte använda den. Man måste även ta med i beräkningen hur skadliga är de alternativ som finns?

Bilden nedan är från 'Svensk energi i skolan'.

/Peter E 2004-01-20

Svar:
Sarah! Intressant fråga som är mer komplex än vad man kan tro! Det beror på var elektriciteten som driver hårtorken kommer ifrån.

Om den kommer t.ex. från vattenkraft, vindkraft eller solkraft så är det bara en omfördeling av värmeenergin. Den värme som skulle ha utvecklats vid kraftverket (och som kraftverket "stal") utvecklas i ditt sovrum i stället. Under största delen av året behöver vi i Sverige ändå värma upp våra bostäder, så värmeenergin är inte bortslösad.

Om el-energin kommer från kärnkraftverk är det lite annorlunda. Kärnkraftverken tar energi från urankärnorna och i slutändan blir all denna energi till värme. Utan kärnkraftverk hade urankärnorna bevarats och denna energi alltså stannat där. Energiutvecklingen från alla kärnkraftverk är emellertid mycket liten jämförd med den energi som kommer från solen. Låt oss se om detta är sant:

Enligt Power Reactor Information System är det totala elekriska effekten för alla världens kärnkraftevert 369 GW(e). Med en verkningsgrad på c:a 30% blir detta ungefär 1000 GW eller 1 TW (terawatt=10¹² W) termisk effekt.

Instrålningen av energi per sekund och m² från solen ges av solarkonstanten = 1368 W (se solarkonstanten).

Jordens yta (genomskärningsytan) är

pR² = p(6.3810⁶)² = 12810¹² m²

Effekten från solstålningen blir då

12810¹² 1368 = 17500010¹² W = 175000 TW.

Detta är ganska mycket större är de 1 TW från kärnkraften, så uppvämningen av jorden pga kärnkraft är säkert försumbar - det finns andra viktigare skäl till att jordens temperatur antagligen ökar lite.

Se vidare
energikällor, kärnenergi, vattenkraft, växthuseffekten. Se även fråga 14321.

Man bestämmer normalt effekten hos en bilmotor med en motor-dynamometer som är en sorts kalibrerad broms, se länk 1 för detaljer.
/Peter E 2005-11-30

Svar:
Potatis är väl inte den ideala energikällan, se energikällor för diskussion om mer konventionella, men ett par sätt kan man tänka sig att utvinna energi t.ex. för att driva en maskin eller ett fordon:

1 Ät potatisen och använd en pedaldriven generator för att generera elektricitet med den energi kroppen utvinner från potatisen.

2 Gör med hjälp av jäst alkohol av potatisen och använd alkoholen som bränsle i t.ex. ett fordon.
/Peter E 2006-10-23

Svar:
Hej Fanny! Jag tror inte det största problemet med elbilar är uppvärmningen på vintern. Ett elektriskt element på 1 kW skulle säkert räcka för att hålla en behaglig temperatur i bilen. Eftersom 1 kW = 1.36 hästkrafter (se länk 1), är uppvärmingseffekten liten jämfört med motoreffekten på kanske 50 hästkrafter.

För att en elbil skall vara ett miljövänligt alternativ krävs två saker: att vi har lätta, billiga och lättladdade batterier och att vi kan producera elektricitet på ett ekonomiskt och miljövänligt sätt. Det är framför allt batterierna som är problemet - de har bara kapacitet för några mils körning, och det tar ganska lång tid att ladda upp dem.

Se även fråga 12940 nedan.
/Peter E 2009-02-20

Svar:
Manfred! Egentligen en kemifråga, men vi kan nog klara av den. Den typiska förbränningsreaktionen för bensin (se Hydrocarbon) är

C₈H₁₈ + 12.5O₂ -> 9H₂0 + 8CO₂

Atomvikterna är: H - 1; C - 12; O - 16. Molekylvikterna i reaktionen ovan blir då

114 + 400 -> 162 + 352 = 514

Detta betyder att 114g bensin reagerar med 400g syre och ger 162g vatten och 352g koldioxid. Förhållandet (producerad koldioxid)/(förbrukad bensin) är alltså 352/114=3.1. Det produceras alltså ungefär 3 gånger så mycket koldioxid som man förbränner bensin. Det beror helt enkelt på att det mesta av slutprodukten CO₂ kommer från atmosfärens syre.

Här finns energiinnehållet och koldioxidutsläpp för några vanliga bränslen: Energy_content_of_biofuel.
/Peter E 2009-04-21