9789147085637

Teknik YNGVE NYBERG

Teknik

Teknik Är en bok för alla som studerar tekniska ämnen på gymnasieskolan eller på högskolans basår.

Boken ger grundläggande kunskaper för att kunna studera vidare i de flesta teknikorienterande kurser. Den är både lärobok och referensbok och kan beskrivas som själva navet i serien med böcker i teknikutveckling.

YNGVE NYBERG

Best.nr 47-08563-7 Tryck.nr 47-08563-7

ISBN 978-91-47-08563-7 © 2011 Yngve Nyberg och Liber AB Redaktion: Bitte Granlund och Sture Sahlström Layout: Bitte Granlund, Happy Book Grafisk form: Studio Etyd AB Omslag: Studio Etyd AB/Bitte Granlund, Happy Book Illustrationer: Svante Ahlsén, Illustrator AB, Studio Etyd AB, Infocar Training AB samt Ulla och Alf Alfredsson Repro: Resultat Grafisk Form och Produktion AB Tryck: Zrinski, Kroatien 2011 Första upplagan 1

Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUSavtal, är förbjuden. BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommun/universitet.

Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till upphovsman/ rättsinnehavare.

Liber AB, 113 98 Stockholm tfn 08-690 90 00 www.liber.se kundservice tfn 08-690 93 30, fax 08-690 93 01, e-post: kundservice.liber@liber.se

Innehåll Introduktion Vad är ett tekniskt system?

12

Från naturligt kretslopp till kretsloppsteknologi 12 Material i kretslopp

14

Energi i kretslopp

17

Arbetsuppgifter 19

Energi & energi­ hushållning

1

Sveriges energiförsörjning 22 Energiproduktion och energikonsumtion 23 Energianläggningar i Sverige 25 Vattenkraftverk 26 Kärnkraftverk och andra kondenskraftverk 29 Kraftvärmeverk 30 Vindkraftverk 30 Andra energianläggningar

31

Energibehov och energianläggningar i framtiden 32 Energihushållning 34 Energieffektivisering 34 Energibesparing 36 Mål för energieffektivisering

37

Grundläggande begrepp 38 Arbetsuppgifter

39

Teknik, människa och samhälle

2

Tidiga historiska nedslag 42 Den industriella revolutionen och industrialismen 44 Infrasystem och deras samhälls­ påverkan 45 Radio och television

47

Internet och datakommunikation 47 Kraftverk

47

Vatten- och avloppssystemet

48

1900-talets bästa innovationer? 49 Olika perspektiv på tekniken 49 Kvinnors insatser har påverkat samhället 51 Volvos konceptbil

52

Initiativ för att öka kvinnors arbete med teknik 53 Genus ur ett mera vetenskapligt perspektiv 55 Jämställdhet 56 Andra perspektiv

56

Diskriminering

56

Aktuell teknikutveckling 57 Summering 59 Arbetsuppgifter 61

Entreprenörskap Vad är en entreprenör? 64 Upptäckter, uppfinningar och innovationer 64 Produkters livscykel

65

Hur skapas nya produkter? 65 Exempel på entreprenörer 68 Kvinnliga entreprenörer

68

Manliga entreprenörer

69

Årets kvinnliga uppfinnare 70 Entreprenörer med utländsk bakgrund 71 Entreprenörsagans uppgift 72 Entreprenörskap i skolan 72 Summering 73 Arbetsuppgifter 73

3

Ritteknik och CAD

4

Ritteknik

76

Ritningsblanketter och format

76

Skalor

77

Linjer

77

Textning

77

Vyer och vyplacering

78

Snitt

79

Förenklat ritsätt

80

Måttsättning på maskinritningar

80

Ytterligare måttregler

81

Olika typer av ritningar

82

Toleranser

82

Sammanfattning av ritregler

85

Branschritningar

86

Byggritningar

87

Elritningar

87

VVS-ritningar

88

Hydraulik- och pneumatikritningar 89 Elektronikritningar

89

CAD

90

Grundläggande begrepp inom CAD 90 Skisser i 2D och övergång till 3D

91

Arbete med skisser

91

Skapa delvolymer

92

Nya skissplan

92

Applicerade former eller Features

92

Strategier för modellering

93

Varianter och parametrisk konstruktion

Hållfasthetsberäkningar

97

93

CAD för produktion

98

Ändringar

93

CAD för presentation

98

CAD för ritningsadministration

99

Sammanställningar av parter till en Assembly

94

Vidareutveckling av CAD mot CAE 97

Skapa en part direkt i en Assembly 95

Webbmodeller eller andra former för kommunikation av cadfiler 99

Standardkomponenter

95

Cadsystem i 2D

99

Ändringar

95

Arbetsuppgifter

100

Spara och exportera filer i olika format

95

Detaljritningar i 2D

96

Beteckningar på ritningar

96

Kopiering och flytt av cadfiler

96

Allmän materiallära

5

Konstruktionsmaterial 104 Järn och stål

104

Andra metaller

104

Trä 106 Plaster och gummi (polymera material)

107

Sten och mineral

107

Materialens uppbyggnad 108 Metaller 108 Plaster 109 Keramer 110 Nyare material

110

Materialegenskaper 112 Fysikaliska egenskaper

112

Metallers kemiska egenskaper

113

Korrosionsskydd för metaller

114

Materialstandard 117 Svensk standard

117

Europastandard 117 Materialval till en bil

119

Karossen 120 Vevaxeln 122 Fjädrarna 124 Motorblocket 124 Värmeväxlaren 125 Kolvarna 126 Däcken, slangarna, inredningen

126

Summering för materialval 128

Allmän hållfasthetslära Mekaniska egenskaper

132

Materialets hållfasthet 132 Dimensionering av material 135 Olika belastningstyper 135

Val baserat på egenskaper

128

Beräkning vid olika belastningstyper 137

Val baserat på meritvärdering

128

Dragbelastning – spänning, σ

137

Val baserat på andra aspekter

129

Tryckbelastning – spänning, σ

139

Metoder att påverka vissa materialegenskaper 129

Skjuvbelastning – spänning, τ

139

Arbetsuppgifter 129

Beräkningskriterier med exempel 140 Dimension 140 Belastning 141 Material 141 Säkerhet 142 Form 143 Miljö 143 Arbetsuppgifter 144

6

7

Elementärmekanik Krafter 148 Kraftenheten 148 Frilägga krafter

149

Lagen om aktion – reaktion

150

Beräkna krafter

150

Krafters verkan

151

Moment 152 Momentpunkt 152 Kraftpar 153 Allmän metodik för att lösa mekanikuppgifter 154 Metodikbeskrivning 154 Addera krafter 154 Friktion 155

Produktionsteknik

Tyngdpunkt 156

Kvalitetstänkande 164

Svar på uppgifter 157

Verksamhetssystem 164

Arbetsuppgifter 158

Miljöledningssystem 166 Tillverkningsmetoder – generellt 167 Frånskiljande produktionsmetoder 170 Konventionella/manuella maskiner 170 CNC-styrda maskiner

170

Prototyp 171 CNC-maskiner – fleroperations­maskiner 174 Borrning 174 Hopfogande produktionsmetoder 177 Limning 177 Trycksvetsmetoder

177

Smältsvetsmetoder 178 Formande produktionsmetoder 181 Mätteknik 187 Mätprinciper 188 Passbitar 188 Skjutmått 189 Mätskruv 190 Mätur 191 Mikrokator 192 Tolkar 193 Mätmaskiner 194 Arbetsuppgifter 195

8

Konstruktionselement

9

Konstruktionselement för maskinkonstruktion 198 Standardelement enligt CAD-program 198 Axlar 198 Skruvförband 199 Lager 201 Kopplingar

205

Transmissioner 207 Förband axel – nav

208

Konstruktionselement för byggkonstruktion 209 Plattor och skivor

209

Balkar eller profiler i CAD-program 210 Träprodukter 211 Tegel 211 Betong 212 Sammansatta konstruktionselement för byggnation

212

Arbetsuppgifter 213

Elektronik och elteknik Grundläggande eltekniska begrepp

216

Spänning och spänningskällor

216

Resistans och resistorer

218

Ström 219 Ohms lag

219

Frekvens 220 Sammanfattning 220 Digitalteknik 221 Switchning 221 Dioden och transistorn – två aktiva komponenter

221

Logiska kretsar

225

Sammanfattning 232 Mikroprocessorn – mikrodatorn 233 Mikrodatorns hårdvarudelar

234

Mikrodatorsystem 236 Analogteknik 239 Förstärkare 239 Effektreglering 241 Den elektriska faran

242

Arbetsuppgifter 243

10

11

Styr- och reglerteknik Styrteknik 246 Huvudkomponenter 246 Olika styrmetoder

248

Vardagliga exempel

250

Reglerteknik 251 Huvudkomponenter 251 Olika reglermetoder

251

Kraftsystem 253 Hydraulik 253 Pneumatik 253 Elkraft 253 Arbetsuppgifter 253

Projekt och projekt­ arbete Från idé till produkt 256 Projektdefinition 257 Projektmetodik 257 Organisera ett projekt

257

Planera, genomföra och utvärdera ett projekt

257

Projektledarens arbete i projektet 257 Dataredskap i projektarbete

258

Projektplaneringsprogram 259 Moderna cadsystem som projektverktyg 260 Arbetsuppgifter 261

12

Presentation och dokumentation

13

Muntliga presentationer 264 Förberedelser 264 Framförande 265 Skriftliga prestationer – tekniska rapporter 270 Vad är en rapport?

270

Utformning av rapporten

271

Texter 271 Illustrationer 272 Rapportens olika delar

274

Ytterligare om rapporter

276

Andra presentationstyper 276 Instruktioner och liknade

276

Handböcker 277 Webbsida 277 Arbetsuppgifter 277

Datorteknik, dator­ kommunikation och Internet

14

Datorn 280 Datortyper 280 Arbetsuppgifter för datorer

281

Datorlika Telefoner

281

Programvara 282 Datorkommunikation 282 Ethernet 282 IP-adresser 284 DNS 285 Hemmanätverk 286 Internetanslutning 286 Router 286 Nätverk 286 Datorer 287

Programvara 287 Säkerhet 287 Molntjänster 289 Generella filformat 289 Lagstiftning 290 Datalagen 290 Personuppgiftslagen

290

Arbetsuppgifter 291

Projektuppgifter Historisk översikt

294

Litteraturförteckning 300 Register 301 Facit 304

Förord Denna bok är skriven utifrån Skolverkets anvisningar för ämnet Teknik enligt SKOLFS 2010:134.

Teknik1 är en kurs som alla elever på teknikprogrammet ska läsa och boken är framtagen med utgångspunkt att det är en grundkurs och att det finns en fortsättning i andra ämnen och kurser. Boken bygger på tidigare utgivna böcker från Liber i ämnet Teknikutveckling. Teknisk basbok utgör stommen men även övriga böcker i serien har gett inspiration och tankar. Till detta har ämnesplanen för Teknik lyft fram ytterligare delområden som har inkluderas. Genusperspektivet är inte behandlat separat utan är inarbetat i övriga lämpliga kapitel baserat på granskning och råd av en genuspedagog.

Boken Teknik tar fasta på ämnesplanen för Teknik där det sägs att: ”Undervisningen i ämnet teknik ska syfta till att eleverna utvecklar kunskaper om teknik, teknikvetenskap och tekniska utvecklingsprocesser. Den ska leda till att eleverna utvecklar förståelse av processerna och hela kedjan från idé och modell, produkt eller tjänst till användning och återvinning.

Undervisningen ska förbereda eleverna för att aktivt delta i och påverka teknisk utveckling utifrån ett etiskt förhållningssätt. Dessutom ska undervisningen bidra till att eleverna utvecklar kunskaper om entreprenörskap genom att utveckla deras förmåga till handling, innovation, och problemlösning.”

Boken Teknik har teoriframställning samt ett antal arbetsuppgifter för varje kapitel.

Dessa arbetsuppgifter kan vara undersökningar, diskussionsuppgifter, repetitionsfrågor eller räkneövningar. Arbetsuppgifter är väsentliga och tillsammans med textavsnitten utgör de den helhet som behövs för att täcka Skolverkets anvisningar för Teknik.

I kapitlet om mekanik finns ett flertal räkneövningar för att speciellt öva problemlösningsförmågan, men övningarna är dock i denna bok begränsade till enbart raka krafter. I kapitlet om hållfasthet är räkneövningarna begränsade till drag-, tryck- och skjuvhållfasthet.

Stockholm i juli 2011 Liber Förlag Gymnasium

Introduktion Om tekniska system, kretslopp, material och energi

Vad är ett tekniskt system?

Ordet system betyder ungefär ”ett antal samverkande delar”. Det betyder att ett system alltid består av ett flertal olika detaljer som tillsammans bildar en helhet. Det viktiga med ett system är att det måste innehålla alla sina delar för att det ska kunna fungera som en helhet. Exempel på olika system är människa, flygplan, tåg, båt, kamera, dator och så vidare.

Det är speciellt tre förhållanden som är typiska för system: • Ett system innehåller oftast delar som är olika viktiga för att det hela ska fungera. Det går att ta bilder med en kamera även om ljusmätaren gått sönder. Både en färja och ett tåg kan fortsätta att gå även om restaurangpersonalen ombord strejkar. Amputerar man en arm eller ett ben på en människa så kan hon fortsätta att leva ändå. I tekniska system ser man ofta till att viktiga delar dubbleras för säkerhets skull.

Passagerarflygplan har två eller flera motorer och kan fortsätta att flyga även om en motor skulle stanna.

• Ett system är vanligtvis beroende av en omvärld och ingår som en del i ett ännu större system.

För att en jumbojet ska kunna fungera krävs en flygplats med all sin teknologi och en försäljningsorganisation där resenären kan köpa biljetter och boka in sig via ett datasystem.

Samma gäller för en färja där det måste finnas hamnanläggningar som kan klara alla funktioner för att hantera gods, fordon, passagerare, tull och andra administrativa funktioner.

• Ett system har alltid en definierad struktur.

Det betyder att systemets olika delar hänger 12

samman och samverkar med varandra till en helhet. Levande system har en struktur som bestäms av arvsanlagen. De styr genom generna hur organismen ska utvecklas till sitt fullvuxna utseende. Tekniska system konstrueras och struktureras av ingenjörer, arkitekter m fl. Genom ritningar ger de anvisningar om hur produkten eller processen ska utföras.

Från naturligt kretslopp till kretsloppsteknologi Naturen är ett enda sammanhängande jättesystem där alla delar på ett eller annat sätt är beroende av varandra och befinner sig i en inbördes balans. Naturens olika delsystem är cykliska.

Med det menar man att de ingår i de naturliga kretsloppen. Kretsloppen hålls igång av livsprocesserna som får sin energi från solen.

De av människan skapade tekniska systemen kunde till en början ingå i naturens kretslopp.

Alla råvaror togs från naturen och de framställda produkterna kunde återföras dit och brytas ner utan att skada omgivningen. Vatten och vind men även dragdjur och människan själv, utgjorde energikällorna. Maskinerna som utnyttjade dessa källor var oftast konstruerade av trä. Det var först på 1800-talet som järn mer allmänt började användas som konstruktionsmaterial. Överutnyttjande har dock alltid förekommit. I Medelhavsområdet finns idag nästan ingen skog kvar. Det är en följd av byggandet av framförallt krigsskepp, men även av annan byggnadsverksamhet, samt behovet av träkol för metallframställning. I Sverige har vi skövlat stora delar av västkusten för att få virke till båtar och silltunnor samt för att framställa tjära.

Den moderna tekniken är fortfarande beroende av råvaror som tas från naturen. Kol, olja, naturgas, uran och, till en mindre del, biomassa som torv och flis används i anläggningarna som alstrar elektricitet och värme. I alla tekniska pro-

introduktion

MARTIN BOND/SCIENCE PHOTO LIBRARY/IBL

cesser skapas dels de nyttiga produkterna, dels olika former av avgaser och andra restprodukter. De kan i och för sig vara naturliga och därmed i princip ofarliga som t ex koldioxid och spillvärme, men de ställer till med problem då de förekommer i för stora mängder. Samma gäller svavelföreningar, radioaktiva produkter eller aska som kan innehålla tungmetaller.

Kolkraftverk, tornen är så kallade kyltorn.

Det är från 1750-talet och framåt, med det egentliga stora genombrottet efter andra världskriget, som vi genom de industriella processerna har skapat det man skulle kunna kalla sopbergssamhället. Vi har ersatt de naturliga kretsloppen med de linjära. Med det menar man att vi uppfinner hjälpmedel som vi tillverkar, använder och underhåller, men som vi sedan slänger när de är uttjänta. På senare tid har man kommit fram till att man inte kan fortsätta med den linjära principen. Vi måste gå in för kretsloppstänkandet. Det betyder att vi tänker hela linan ut och att vi utvecklar, använder och återställer allt till någonting som kan ingå i naturens eget, eller något tekniskt kretslopp.

Vi börjar nu tillverka produkter och system som kan vara komplicerade och komplexa men som ändå till sist kan tas isär till komponenter som kan återvinnas, återanvändas eller slutförvaras som ofarliga sopor. Ett exempel är bilindustrin där man har börjat konstruera bilarna så att merparten av de ingående delarna är återvinningsbara. Ett annat exempel är byggbranschen där man tar tillvara och sorterar olika material för återanvändning.

Ansvaret för tekniken är uppdelat på olika intressenter som producenter, konsumenter och myndigheter. Producenternas ansvar har i stort sett gällt fram till garantitidens slut. De är också tvungna att tillhandahålla reservdelar under en begränsad tid. Ansvaret för hur man använder och underhåller alla produkter och till slut försöker bli kvitt dem har tills nu legat på konsumenterna och myndigheterna.

Viktigt i detta sammanhang är att inse att hur vi än beter oss med produkter, sopor osv. så finns all materia kvar! Det är samma grundämnen som cirkulerar – i samma mängd men i varierande former – som det har varit sedan vår planet skapades. De olika kretsloppen bygger på att ämnena omvandlas. Korrosion är ett exempel, förbränning ett annat, men ingenting försvinner – allt finns kvar! (Som man sjöng i ett TV-program på 1990-talet, när man insåg att detta faktum nog inte var helt känt.)

13

introduktion

Kretsloppsprincipen grundas på följande föreställningar: • Naturen och människan har ett egenvärde som människan ska förvalta. Vi måste hushålla med allt så att vi inte utarmar naturens resurser. Vi och alla andra levande varelser ska kunna fortleva långsiktigt på naturens villkor.

• Allt som blir över har ett värde och ska kunna återanvändas helt eller delvis. Alla restprodukter ges en sådan form att de kan användas igen eller tas om hand av naturens nedbrytningsprocesser.

Vi i den industrialiserade världen är dessutom både etiskt och moraliskt skyldiga att iaktta följande: • Vi ska inte försätta oss i en situation där vi lämnar åt kommande generationer att lösa problem som vi har skapat.

• Vi ska bara sälja sådan teknik och sådant kunnande som gör det möjligt för andra kulturer att leva på sina egna resurser och villkor.

• Vi ska bidra till att fördela världens resurser så att alla kan få ett drägligt och värdigt liv.

• Ansvaret för tekniken ligger hos dem som skapar den. Producenterna har det fulla ansvaret för produkten de tillverkar och för att den, då den är uttjänt, kan skrotas på ett miljöriktigt sätt.

Kretsloppsvillkoren I de följande fyra punkterna finns sammanfattat villkoren för ett på sikt bärkraftigt och uthålligt samhälle.

• Vi ska hushålla med kol, olja, gas, mineraler och metaller. Återanvändning och återvinning ska prioriteras.

• Vi ska bara tillverka och använda ämnen som naturen kan ta hand om, eller som är långsiktigt ofarliga då de lagras som sopor.

• Vi ska bara bygga industrier på mark som inte kan användas till att producera livsmedel på.

Detta gäller även infrastrukturen, alltså vägar, transportleder, bostäder och annan bebyggelse.

• Vi ska inte använda mer energi än den vi kan få via de förnybara källorna: sol, vatten, vind och biobränslen.

14

Material i kretslopp Resurser Det har länge varit känt att jordens tillgångar av mineral, bränslen med mera är begränsade. Förbrukningen av olika tillgångar, till exempel metaller, ökar dessutom varje år, vilket ytterligare krymper resurserna. Även om fyndigheterna av järnmalm i Sverige fortfarande är stora så är de inte längre så lätt åtkomliga. Den svenska lapplandsmalmen bröts förr i dagbrott, det vill säga direkt i markytan. Numera bryts den nere i djupa gruvschakt, vilket gör brytningen både mer kostnadskrävande och mer riskabel.

Ett annat viktigt exempel på knappa resurser är de fossila bränslena, främst olja. Oljefyndigheterna är begränsade dels i storlek och dels till vissa länder. De flesta länder är alltså beroende av oljeleveranser från några få länder. Om de länderna minskar oljeproduktionen eller chockhöjer oljepriserna drabbas industriländerna av akuta kriser, vilket skedde under oljekriserna på 1970- och 80-talen.

introduktion

Förbrukningen av jordens resurser ökar alltså för varje år. Detta diskuterades vid den stora miljökonferensen i Rio de Janeiro 1992. Där antogs en agenda – en handlingsplan – för miljökrav fram till sekelskiftet. Ett första mål är att förbrukningen ska vara konstant år från år. Som andra mål sätter man en kontinuerlig minskning av förbrukningen. Hur dessa mål påverkar en rimlig utveckling för den miljard människor som inte kan äta sig mätta är dock inte klargjort.

De främsta medlen för att uppnå dessa mål är återanvändning av gamla produkter samt återvinning av ämnen ur gamla produkter. För att kunna överblicka alla aspekter på ett ämnes produktion och användning har man infört begreppet kretslopp.

Återanvändning Återanvändning innebär att man tar tillbaka använda produkter för att kunna använda dem igen. Ett typiskt exempel på återanvändning är tomflaskor. Dessa köps tillbaka, rengörs och fylls med ny dryck. Ett annat exempel är bildelar från begagnade bilar. När en bil skrotas innehåller den många komponenter som kan användas igen, ibland direkt och ibland efter reparationer.

Återvinning Det återvunna materialet används till skillnad från det återanvända i produktionen av nya produkter. Ett viktigt exempel på återvinning är hanteringen av stålskrot. Så länge man använt stål har man också samlat in skrot, som sedan smälts om tillsammans med nya råvaror. Själva återvinningen inskränker sig till insamling och sortering av skrotet.

I andra fall är återvinningen en speciell process, till exempel nedsmältning av legeringar för utvinning av vissa metaller. Först efter denna återvinningsprocess går den utvunna metallen in i den normala tillverkningen.

Ju mer metaller man kan återvinna, desto mindre mängd råvaror behöver man ta ur naturen. Återvinning handlar alltså om att inte naturen utan samhället ska vara den största råvarubasen. Återvinning rekommenderas i samtliga fall där det är tekniskt möjligt och ekonomiskt försvarbart. Speciellt viktigt blir det med återvinning i följande fall: • Miljöfarliga material.

• Material som orsakar miljöfarliga utsläpp vid tillverkningen.

Stålets kretslopp i samhället.

15

introduktion

• Material som förbrukar mycket energi vid tillverkningen.

• Sällsynta material. Återvinning sker alltså inte endast för att hushålla med resurserna utan även för att skydda miljön. I vissa fall är återvinningen direkt lönsam och då är det inga problem att starta verksamheten. Ofta måste dock staten gripa in med regleringar och styrmedel.

Regleringar kan innebära förbud mot varor som inte kan återvinnas. Man kan också föreskriva att produkter ska utformas så att de håller längre och så att de lätt kan återvinnas. En reglering som redan finns är det förlängda producentansvaret. Detta innebär att tillverkaren är ansvarig för produktens återvinning efter användning.

Ekonomiska styrmedel kan vara skatter på vissa varor samt på icke förnybara energikällor. Viktiga styrmedel för återvinningen är avgifter på deponering av återvinningsbart avfall samt panter på återvunna produkter.

Den energi som behövs vid återvinning och vid tillverkning är viktig att räkna med. När man använder återvunnet material vid tillverkning behöver man oftast mindre energi. Vid själva återvinningen behövs heller inte så mycket energi, däremot kan den kräva fler arbetstimmar. Återvinningen brukar bedömas enligt tre olika kriterier, nämligen: • Utsläpp (ton) • Samhällsekonomi (kr) • Energi (MJ)

Hur vi kan styra kretsloppet Kretsloppstänkandet är ett försök att kartlägga alla materialflöden vid tillverkning, användning, återanvändning eller återvinning. Den bakomliggande idén är att så mycket som möjligt av tillver16

kade ämnen och produkter ska tas till vara efter användningen. Idealet är ett slutet kretslopp där allt material återanvänds gång på gång. Detta är nog omöjligt att uppnå, men vi kan ändå sträva i denna riktning.

Ackumulering i samhället och i naturen.

Delar man upp tillverkning och återvinning blir kretsloppsflödet mera komplicerat. I bilden ovan har vi ett stort kretslopp från återvinning till tillverkning och ett mindre kretslopp som endast rör tillverkningen. Avfall från själva tillverkningen går alltså tillbaka till tillverkningen.

Bilden visar också vad som händer med resurserna. Ett konstant flöde av resurser till tillverkningen medför en utarmning av jordens tillgångar och även en negativ miljöpåverkan på grund av avfallet.

Avståndet mellan tillverkning och återvinning representerar den tid materialet eller produkten är i användning. Denna tid kan variera från någon månad för vissa plaster till decennier eller t.o.m. sekler för metaller.

Resurserna i jordskorpan minskar alltså hela tiden samtidigt som material och produkter ökar i samhälle och natur. Kretsloppstänkandet vill flytta råvarubasen från jordskorpan till samhället i största möjliga grad.

introduktion

Bilderna nedan visar schematiskt metallframställning utan, respektive med återvinning.

Energi i kretslopp Energi är en speciell form av materia, men regeln om att ingenting försvinner gäller lika mycket här. Energiprincipen lyder Energi kan varken skapas eller förintas, men väl omvandlas mellan olika former.

Problemet med energin är att den ofta omvandlas till sådan energi som vi har svårt att använda igen.

Från gruvan kommer 100 kg metall. Vid processen i järnverket förloras 10 kg som avfall och 5 kg som utsläpp i luften. Återstoden, 85 kg, går ut i samhället som varor. En tredjedel, 28 kg, går bort genom nötning, korrosion och dylikt. Tillsammans 33 kg sprids alltså ut i samhälle och natur och kan aldrig återvinnas. De resterande 57 kg går efter användning till avfall, och den totala avfallsmängden blir 67 kg. Dessa siffror är naturligtvis oacceptabla och metallframställning utan återvinning förekommer inte i Sverige.

Mängden metall som sprids ut är oförändrad, 33 kg. Men av avfallet återvinns nu 50 kg, som går tillbaka till järnverket.

Mängden metall från gruvan kan då minskas till 50 kg. Resultatet av kretsloppet blir alltså dels en minskning av använda resurser och dels en minskning av avfallsmängden.

Energiproduktion – energiomvandling Då man säger att man framställer energi är det en sanning med modifikation. Det man egentligen gör är att man utnyttjar en form av energi som redan finns och omvandlar den till en annan form. Vissa former av energi är speciellt lämpliga att använda, till exempel elektriciteten.

Den tillhör de former av energi som vi kallar högkvalitativa energiformer. Det är sådan energi som lätt kan omvandlas till annan energi.

Andra exempel är lägesenergi och rörelseenergi.

Värmeenergi, däremot, bedömer vi som energi av låg kvalitet.

Alla tekniska apparater och system (”konsumenterna”) utnyttjar energi och är beroende av den.

Kraftverksindustrin som framställer elektricitet (”producenterna”) är också beroende av bränsle. Den energi som då utnyttjas kommer från uran, olja, kol, naturgas och torv. Gemensamt för dessa energikällor är att de bara förekommer i en begränsad mängd. Med den teknik som hittills använts har vi, i mycket grova drag, förbrukat ungefär hälften av den tillgängliga mängden.

En annan kategori utgörs av de förnybara energikällorna. Hit hör solstrålningen, biobränslen (ved, flis och alkoholer), jordvärme, vindkraft och vattenkraft. Av dessa är det vattenkraften i floder, älvar och andra vattendrag samt biobränslen som har exploaterats i större omfatt17

REGIS BOSSU/SYGMA PRESS/EUROPAPRESS

introduktion

Kolbrytning i Ruhr, Tyskland.

ning. Torv är efter politiska beslut nu också en förnyelsebar energikälla trots att ”förnyelsetiden” är hundratals år.

Under historiens gång har människan förstått att använda de förnybara energikällorna sol, vind och vatten. Ved har alltid använts som bränsle men det är först under de senaste tvåhundra åren som kol har utnyttjats i större omfattning. Olja började utvinnas industriellt i mitten av 1800talet och naturgas först vid sekelskiftet. I Sverige började kärnkraften leverera elektricitet 1972.

Energin i brännbara energiråvaror utnyttjades i James Watts ångmaskin i slutet på 1700-talet (kol), och i fyrtaktsmotorn av tyskarna Otto och Langen omkring 1870 (olja och bensin). Grunden till vårt moderna samhälle lades dock av möjligheten att använda elenergi.

Begreppet elektricitet har dock varit känt i flera tusen år. Ordet kommer av grekiskans ”elektron” som betyder bärnsten. Det är först på 1800-talet som elektricitet i modern mening börjar bli praktiskt användbar.

18

Vårt moderna samhälle har utvecklats tack vare en tillförlitlig och säker tillförsel av energi, och då speciellt i formen elenergi. Vi är i dag främst beroende av energi i formerna el, olja, kol och ved.

Kraven på vår energiförsörjning De tre grundläggande kraven på ett energiförsörjningssystem är tillgänglighet, säkerhet och ekonomi.

• Tillgänglighet innebär att energin ska kunna utnyttjas i det ögonblick den behövs. Det ska finnas bensin på macken när bilen behöver tankas, olja i husets oljetank när kylan sätter in, el från uttaget när matlagning ska ske och så vidare.

• Säkerhetskravet innebär att produktion och konsumtion av energin ska ske på sådant sätt att risken för skador på person, husdjur, egendom och natur är minimerade.

• Energisystemet ska också ha ekonomisk bärighet, så att användarna har råd att utnyttja det.

introduktion

Detta innebär att konstruktion, dimensionering och utförande ska samverka så att de tre kravfaktorerna tillgodoses i så hög grad som möjligt.

Arbete

• maskiner som ersätter mänsk- ligt arbete och därmed gör det effektivare och mindre energi krävande

Vårt behov av energi Vi behöver energi för att kunna leva ett komfortabelt liv. När vi lagar mat, klär oss, värmer våra bostäder, förflyttar oss, roar oss och tillverkar allt vi behöver så krävs det energi. Vi omger oss nu med en mängd teknik som kräver energi för att fungera.

• effektiva transporter och kom- munikationer

• kroppsarbete

Elektricitet • för en effektiv produktion och distribution av energi som se- dan omvandlas till lämplig form av användaren

Att allt levande behöver energi av olika slag känner vi också till. Men vilken form av energi behöver vi, och varför? Vi kan göra en tabell över vad vi anser oss behöva i Sverige för att vi ska må bra:

Den levnadsstandard som vi har i Sverige idag är helt beroende av tillgång på säker och, relativt sett, billig energi. Denna maskinella energi ersätter ineffektiv mänsklig energi.

Energiform Användningsområde

Att kunna utnyttja tillgängliga resurser på ett, ur alla aspekter, ekonomiskt sätt är vad denna bok i grunden handlar om.

Värme

• uppvärmning av bostäder och andra lokaler sju till nio måna- der av året

• uppvärmning av vatten året runt

• en stor mängd olika tillverk- nings- och behandlingsprocesser

• underhåll och reparationer

Föda

• hålla oss och alla andra levande varelser vid liv

Kyla

• förvaring av livsmedel

• bostäder och andra lokaler under vissa tider av året

• en mängd olika tillverknings- och behandlingsprocesser

Arbetsuppgifter 1.

Vad är typiskt för ett tekniskt system?

2.

Ge två exempel på tekniska system.

3.

Boken talar om linjära system i motsats till kretsloppssystem. Vilken är skillnaden mellan dessa system?

4.

Följer det västerländska samhället kretsloppsvillkoren?

5.

Beskriv ett kretslopp för stål och fundera på om rost kan ingå i en sådan kedja.

6.

Lever vi i dagens samhälle på ett långsiktigt hållbart sätt?

7.

Kan en allmän medvetenhet om våra ändliga resurser med t ex miljöbilar, återvinning, energihushållning, koldioxidskatt göra att vi kan tala om en långsiktigt hållbar utveckling?

8.

Hur skulle en framtida utveckling se ut som ännu bättre svarar för en långsiktigt hållbar utveckling?

19

henrik von klopp/scanpix

Energi och energihushållning Ordet energi kan översättas med ”inre kraft”. Den moderna tolkningen är att energi betyder detsamma som arbete. Det är logiskt eftersom det behövs energi för att ett arbete ska kunna utföras. Det gäller oavsett om det är människor eller maskiner som utför arbetet. En blick ut i världen ger snabbt ett likhetstecken mellan drägligt liv och en god energiförsörjning, speciellt i formen elenergi.

Tillgången till billig och säker energi har gett oss i Sverige och många andra länder en möjlighet till en levnadsstandard som för bara 100 år sedan var mycket få förunnad. Energi speciellt från oljeprodukter och i formen el har gjort det möjligt att minska antalet i förtid utslitna människor (och djur!) genom att fysiskt krävande arbetsmoment utförs av mycket effektiva maskiner.

henrik von klopp/scanpix

All den energi som finns tillgänglig kommer ursprungligen från solen. Försök görs att omvandla såväl lagrad som direkt instrålad solenergi till en för människan användbar form. Solenergin kan omvandlas till värme, där och då den behövs, eller till elenergi, men den utrustning som krävs är både dyr och komplicerad. Därför måste man i dagsläget betrakta energin som en knapp resurs. Då gäller det att hushålla och spara på energin samt att göra befintliga anläggningar och utrustningar mer energieffektiva.

1

1 energi

Sveriges energiförsörjning Det totala energibehovet i Sverige var år 2009 ca 570 TWh. I denna beräkningsmetod har endast den för elproduktion använda delen av kärnkraften inräknats. Under de senaste 20 åren har energibehovet hållit sig inom intervallet 450 – 550 TWh. Av den totala energimängden år 2009 var ca 140 TWh elenergi. Denna mängd har hållit sig ganska konstant de senaste 15 åren, efter att tidigare ha haft en tillväxt som inneburit en fördubbling vart tionde år. I dag (2011) är priset för 1 kWh elenergi för de flesta privatkonsumenter ca 1,40 kr inklusive skatter. 140 TWh = 140 · 109 kWh motsvarar då en kostnad på 196 miljarder kronor, vilket naturligtvis innebär en mycket intressant marknad för såväl producenter och nätägare som för staten. För närvarande (2011) utgör skatterna uppemot 50 % av slutpriset.

Vårt lands totala energiförsörjning är till mer än hälften beroende av import. De inhemska energitillgångar som främst används är vattenkraft och ved, trots att det finns betydande urantillgångar inom landet. Våra åar, floder och älvar skulle under ett normalår kunna ge en elenergi m otsvarande 180 TWh. En kombination av tekniska, ekonomiska och politiska skäl gör att man i praktiken inte kan utnyttja denna mängd. Den mängd som kan utnyttjas ligger runt 70 TWh.

Sveriges totala elanvändning Sektorsvis inklusive förluster, 2009, TWh Fjärrvärme, raffinaderier: 3,6 TWh

Utrikes sjöfart: 49,0TWh

Bostäder och service m.m: 149,0 TWh

Transporter: 2,9 TWh Sveriges totala energitillförsel Fördelad på energislag*, 2009, TWh Elimport minus elexport: 4,7 TWh

22

Råolja och oljeprodukter: 183,0 TWh

Vindkraft: 2,5 TWh

Naturgas, stadsgas: 13,0 TWh

Kärnkraft, brutto: 149,0 TWh

Kol och koks: 18,0 TWh Biobränslen, torv m.m: 127,0 TWh

Vattenkraft, brutto: 66,0 TWh

Värmepumpar i fjärrvärmeverk: 5,5 TWh

* Enligt den metod som används av FN/ECE för att beräkna tillförseln från kärnkraften (tar inte hänsyn till värmeförlusterna).

Källa diagram: Energimyndigheten, Energiläget 2010

Ungefärligt energiinnehåll

Förluster i kärnkraften**: 97,0TWh

Industri: 134,0TWh

Inrikes transporter: 93,0TWh

Industri: 48,8 TWh

Bostäder och service m.m: 72,9 TWh

Sveriges totala energianvändning Sektorsvis inklusive förluster, 2009, TWh Förluster*: 46,0TWh

Distributionsförluster: 10,3 TWh

Kol

7 000 kWh/m3 (ρ ≈ 800 kg/m3)

Råolja

10 000 kWh/m3 (ρ ≈ 850 kg/m3)

Naturgas

10 kWh/m3 (ρ ≈ 0,75 kg/m3)

Ved

2 000 kWh/m3 (så kallade fast bränsle ρ ≈ 600 kg/m3, mycket ungefärligt)

Metanol

4 000 kWh/m3 (ρ ≈ 800kg/m3)

Etanol

6 000 kWh/m3 (ρ ≈ 800kg/m3)

Uran

720 000 kWh/kg (ρ ≈ 19 000 kg/m3, anrikat uran i lättvattenreaktor)

ρ = densiteten för materialet.

* Omvandlings- och distributionsförluster, exkl. kärnkraft. ** Enligt den metod som används av FN/ECE för att beräkna tillförseln från kärnkraften.

energiproduktion och energikonsumtion

Till skillnad från olja, kol och ved är energiformen elektricitet den verkliga färskvaran. Den måste förbrukas i samma ögonblick som den produceras. El måste alltså i varje ögonblick finnas tillgänglig i den mängd som den efterfrågas.

Det gäller oavsett om det är +30 °C eller –30 °C ute, vindstilla eller storm, hög- eller lågkonjunktur i industrin.

Energiproduktion och energikonsumtion

Den tillgängliga effekten måste vara så stor att den kan täcka den största efterfrågan. Dessutom måste en viss reserv finnas om något haveri skulle inträffa. Den totalt installerade effekten i Sverige är ca 31 GW och den hittills största efterfrågade kapaciteten är ca 26 GW.

• förbränner ved, pappersvaror, träflis, halm, etanol, metanol (bioenergi)

Sveriges elanvändning är ca 140 TWh/år. Eftersom ett normalår har 8760 timmar, blir medel- effekten Pmed = 140 · 109 /8760 kW = 16 · 106 kW = 16 GW Detta motsvarar ca 2,67 miljarder 60 W glödlampor inkopplade dygnet runt. Variationen mellan 26 GW och 17,1 GW beror på behovets variation med årstiderna. Minsta effektbehovet har vi sommartid, och är ungefär 10 GW en mycket tidig julimorgon.

Vi

1

Produktion

• förbränner kol, olja, naturgas, svavelkis (fossil energi)

• låter vatten driva vattenturbingeneratorer (hydroenergi eller vattenkraft) • värmer vatten med uranatomer som klyvs med hjälp av neutroner (kärnenergi) • låter vinden driva vindturbingeneratorer (vindenergi) • värmer vatten med hjälp av solens strålar (solenergi) samtidigt som vi

Användning

• producerar konstgödning • maler säd till mjöl • åker skidor

Vi måste i praktiken skilja på energibrist och effektbrist. Ibland har vi överskott av energi, men effektbrist. Effektbristen kan bero på att kraftverk eller överföringsledningar är ur drift.

Ibland saknar vi energi till alla de effektanläggningar vi har. Detta kan bero på att vi saknar drivmedel till dem, dvs. brist på vatten, vind, uran, olja eller ved.

Resultatet blir detsamma i båda fallen – vi saknar tillgänglig el i näten, men skälet är alltså av två helt skilda slag.

• kör bil eller åker tåg • låter en häst dra en vagn.

Vid närmare eftertanke ser vi att begreppen kanske lika gärna kan byta plats – eller egentligen inte alls är relevanta. Omvandlingen i det första stycket skulle vi kunna kalla primär energiomvandling. Omvandlingen i det andra stycket skulle då vara exempel på sekundär energiomvandling, dvs. det sätt som vi använder den primärt omvandlade energin på. Men låt oss ändå tills vidare behålla begreppen produktion och användning (konsumtion).

23

1 energi Ännu ett svårtolkat begrepp är ordet energibalans. Eftersom energi inte kan försvinna så måste producerad energi vara lika med använd energi. Vägen mellan produktion och användning är kantad med förluster. Av den energi som tillförs en bilmotor vid förbränning av bränslet, blir i bästa fall ca 30 % mekanisk energi för bilens framdrift.

Efter andra världskriget lades grunden för det stora politiska målet, välfärdssamhället eller folkhemmet, i huvudsak med hjälp av medlet energi. Man ersatte lågeffektiv, mänsklig arbetskraft med effektiv mekanisk, • på fälten i form av traktorer, skördetröskor och andra effektiva redskapsmaskiner • på byggarbetsplatserna med grävmaskiner, kranar, hissar, betong- och cementblandare och inte minst elektriska handverktyg • i hemmen med el- och gasspisar, tvättmaskiner och automatisk oljeeldning • på vägarna med motordrivna transportredskap som last- och personbilar.

I dag ifrågasätts denna utveckling och många menar att mänsklig arbetskraft åter ska ersätta energiproduktion, bland annat genom att göra energin dyrare. Detta är naturligtvis orealistiskt i någon större utsträckning, om vi inte är beredda att sänka vår levnadsstandard radikalt. Människan är en mycket dålig maskin och kan i bästa fall utföra ett arbete motsvarande ca 0,5 kWh/ dag, dvs. under ett år skulle 1 miljon vältränade svenskar med nuvarande årsarbetstid kunna utföra ett arbete motsvarande energin 0,1 TWh. Dessutom är människan inte längre villig att fungera som en maskin.

Utternbåtar AB

Sveriges energibehov har kontinuerligt ökat, dels i takt med att folkmängden har ökat, dels i samband med industrialiseringen som tog fart i slutet på 1800-talet.

Sveriges energibehov har styrts av oss själva, genom våra valda förtroendemän. Vill vi minska vår energianvändning, till exempel genom att minska biltrafiken, kan våra politiker styra detta med skatte- och avgiftsteknik. En förutsättning är naturligtvis att de är medvetna om de olika konsekvenser som sådana punktvisa åtgärder kan leda till för samhället i stort.

Exempel Följande exempel ger en uppfattning om människans effektivitet som maskin och förståelse för den betydelse de hjälpmaskiner har som vi dagligen använder såväl i hemmet som på arbetsplatsen.

En mycket vältränad person kan ur en 5 m djup brunn hissa upp en hink med 10 l vatten på 10 sekunder. Vi försummar tömnings- och nedsläppstid. Under en 8timmars arbetsdag åtgår till själva arbetet en energi som kan beräknas ur energin = antal hissningar · tyngden · höjden.

Antalet hissningar blir 2880, tyngden är ca 100 N och vi får 3

W = 2880 · 100 · 5 Nm = 1 440 · 10 Ws = 1 440/3600 kWh = 0,4 kWh. Det utförda arbetet motsvarar alltså energin 0,4 kWh. Inklusive skatter kostar 1 kWh elenergi idag ca 1,4 kr!

24

energianläggningar i sverige

1

Energianläggningar i Sverige

Man skulle kunna dela in energianläggningar i tre huvudgrupper. Den ena är de anläggningar som producerar energi, den andra de som konsumerar energi och den tredje är de som distribuerar energin från producent till konsument. Som vi sagt tidigare skapas ingen energi, den bara omvandlas mellan olika former. Konsumtion av energi innebär samma sak, nämligen att omvandla energin från en form till en annan. Därför blir även det som vi betraktar som konsumtionsanläggningar produktionsanläggningar.

De traditionella produktionsanläggningarna i Sverige är oljeraffinaderier, vattenkraftverk, samt anläggningar som använder någon form av bränsle. Till dessa hör kärnkraftverk för el-

produktion, kol- och oljeeldade anläggningar för produktion av el och/eller fjärrvärme.

Under senare år har bränsle som flis, torv och sopor börjat utnyttjas för energiproduktion. Ett stort antal vindkraftverk har också tagits i bruk för elproduktion, som under år 2009 svarade för ca 1,5 % av elenergin.

Dessutom används olje- eller bensindrivna anläggningar för såväl uppvärmning (villapannor) som elproduktion (reservkraftverk) men framför allt används de inom transportsektorn. För att täcka belastningstoppar i elförbrukningen används gasturbinkraftverk. Dessa används också som reservenheter.

25

1 energi En speciell form av energileverantör är värmepumpen. Den fungerar som ett ”omvänt kylskåp”. Det innebär att den tar åt sig värme från omgivningen och sedan avger värmen till en bostad eller ett fjärrvärmenät. Processen kräver givetvis energi men det fina är att man vid inte allt för låga utomhustemperaturer får ut mer värme än motsvarande insats av el.

Vattenkraft och vindkraft är exempel på förnybara energikällor. Detta gäller också de källor som utnyttjar biobränslen (ved, flis, torv etcetera) under förutsättning att förbrukningen inte är större än tillväxten.

Det bränsle som kärnkraftverk och olje- och koleldade eller naturgasdrivna anläggningar utnyttjar finns i begränsad mängd på jorden och kommer med nuvarande teknik sannolikt att vara slut inom 50 – 100 år. Det är alltså viktigt att dessa resurser utnyttjas så effektivt som möjligt, det vill säga med högsta möjliga verkningsgrad.

Verkningsgrad betyder förhållandet mellan nyttig och tillförd effekt. Förhållandet uttrycks ofta i procent.

Den nyttiga effekten är alltid mindre än den tillförda, eftersom det alltid uppstår förluster då en maskin arbetar. Den förlorade energin utgörs av värme.

Vattenkraftverk Vattenkraft är en förnybar energikälla och är ur teknisk synvinkel även en miljövänlig sådan. Det kan tyckas enkelt att sätta in ett generatoraggregat i en fors, men ett effektivt utnyttjande kan medföra betydande ingrepp i naturen.

Vattenmagasin

Principen för en vattenkraftstation. Största generatoreffekten i Sverige har Harsprångets kraftstation med 940 MW. I ett kraftverk utnyttjas lägesenergi. Vatten som strömmar från en högre till en lägre nivå passerar en turbin och trycker på turbinbladen så att turbinaxeln tvingas att rotera. Turbinen driver en generator som skapar elektricitet.

Turbin

Utlopp

26

ILLUSTRATION: EXPLICARE

Generator

energianläggningar i sverige

1 stig t. karlsson/tiofoto

Regleringen innebär att vattnet magasineras, så att man kan producera energi efter behovet.

Detta innebär att mycket stora magasin måste arrangeras. Vattenmagasinen sätter ofta stora arealer under vatten, och kan radikalt ändra landskapets karaktär, se bilderna. Genom att bygga trösklar som håller vattenståndet på lämplig nivå skapar man en serie spegeldammar i den annars torra älvfåran och därmed kan en del av naturvärdena räddas.

stig t. karlsson/tiofoto

Även nedanför kraftstationen påverkas landskapet genom att flodfåror torrläggs. Bilderna visar Vuollerimsforsen, Lilla Luleälv, före och efter reglering.

27

1 energi

Diagrammet visar vattenföringen under ett år i Lule älv, dels den naturliga, dels den reglerade.

Elförbrukningen i Sverige varierar kraftigt under ett normalår, se årsbelastningskurvan. Även för att klara dygnsvariationerna krävs magasin, om än av mindre storlek.

Det bästa är om man kan reglera naturliga magasin, det vill säga höja och sänka vattennivån i sjöar. Se exemplet på nästa sida.

Årsbelastningskurva.

28

energianläggningar i sverige

1

Exempel Vänerns area är 5500 km2. Den tillåtna höjningen av vattennivån är 0,50 m. Den totala fallhöjden i Göta älvs kraftstationer är 41 m och generatoraggregatens totala verkningsgrad är 88 %. En höjning av Vänerns yta med en halv meter innebär Vattnets volym, V, är 0,5 · 5500 · 106 = 2750 · 106 m3 Vattnets densitet, ρ, är 1000 kg/m3 Vattnets massa, m, blir då ρ · V = 1000 · 2750 · 106 = 2750 · 109 kg Tyngdkraften, g, är ≈ 10 m/s2 bengt johanson/lantmäteriet

Fallhöjden, h, är 41 m Verkningsgraden, η, är 0,88 Energin, W, fås ur formeln W = m · g · h · η Med ovanstående värden insatta blir W ≈ 2750 · 109 · 10 · 41 · 0,88 = 992,20 · 1012 Ws ≈ ≈ 280 · 106 kWh = 0,28 TWh eller 280 000 MWh Det innebär alltså att höjningen av Vänerns yta med en halv meter ger en energi på 280 000 MWh. Det räcker till att förse ca 15 000 eluppvärmda villor med el under ett helt år.

Kärnkraftverk och andra kondenskraftverk Innebörden av ordet kärnkraft är normalt sättet att alstra energi genom att klyva atomkärnor.

Processen kallas fission, och det grundämne som används är uran. Tekniskt kan energialstringen ske på olika sätt. I Sverige används lättvattenreaktorer, som bygger på att vanligt vatten, H2O, värms upp till en temperatur på ca 600 °C. Vattnet kan då antingen bli ånga (kokarreaktor) eller hållas flytande (tryckvattenreaktor). Även i tryckvattenreaktorn får man dock ånga via värmeväxlare.

Två av Forsmarks tre reaktorer. Dessa två har en sammanlagd effekt på ca 2000 MW.

Eftersom ångan kondenseras till vatten kallas denna typ av kraftverk kondenskraftverk. I kondensorn kyls ca 2/3 av den alstrade energin bort med hjälp av havsvatten. De svenska kärnkraftverken levererar ca 70 TWh per år. Eftersom 2/3 då har kylts bort, innebär det att ca 140 TWh försvinner ut i havet varje år. Det är betydligt mer än vad våra storstäder erhåller genom kol-, ved- eller oljeeldade fjärrvärmeanläggningar och motsvarar nästan 1/3 av vårt totala energibehov.

För att inte få alltför hög uppvärmning av havet i närheten av kraftverken har kondensorn konstruerats så att kylvattnet med denna stora energimängd har en temperatur som oftast är lägre än 20 °C. Det innebär att energin är svår att ta tillvara.

I båda fallen används ångan till att driva en turbinanläggning som i sin tur driver den generator som alstrar elenergin. Ångan måste sedan kylas i en kondensor till vatten, innan den matas tillbaka till reaktorn respektive värmeväxlaren.

29

1 energi

jan rietz/tiofoto

För den händelse att ett större vattenkraftverk eller ett kärnkraftverk måste stoppas för oplanerad reparation, finns reservenheter. De har oftast samma funktion som kokarreaktorn. Skillnaden är att de ”eldas” med olja i stället för uran.

Vindkraftverk i Ebeltoft, Danmark.

Principen för ett kondenskraftverk. Ångpannan värmer vatten som blir ånga. Ångan driver en turbin, som i sin tur driver generatorn. Efter turbinen kyls ångan till vatten i kondensorn.

Vattnet pumpas tillbaka till pannan och upphettas på nytt. I Sverige sker kylningen i kondensorn med havsvatten.

Kraftvärmeverk Många tätorter använder kol-, ved- eller oljeeldade fjärrvärmeanläggningar för att täcka sitt uppvärmningsbehov. Många av anläggningarna är byggda som kraftvärmeverk. Dessa fungerar som ett kondenskraftverk men man utnyttjar även energin i ångan efter att den har passerat turbinen. När ångan kondenseras till vatten värmer den samtidigt upp fjärrvärmenätets vatten som sedan distribueras till konsumenternas värmesystem. Man får därför en hög verkningsgrad under förutsättning att uppvärmningsbehovet finns.

Under sommartid kan teoretiskt elproduktionen hållas igång, men då fungerar verket som ett kondenskraftverk och kräver då kylning, vilket gör att detta inte är realistiskt. Förutom kol, ved och olja används även sopor, torv och andra biobränslen som bränsle 30

Vindkraftverk Vindenergin har sedan urminnes tider använts för att driva väderkvarnar och segelfartyg. Men vindkraften är oberäknelig, såväl fartyg som kvarnar kunde bli stående i dagar och efter hand övergick man till andra energikällor.

För både vindkraftverk och fläktar gäller P ∝ v3 (”effekten är direkt proportionell mot vindhastig- heten i kubik”)

Elproduktion där man utnyttjar vindens energi kan idag ske någorlunda rationellt. Det görs oftast genom att vindenergin omvandlas till elektrisk energi och utnyttjas direkt. Vindenergin kan också användas till att magasinera energi, så att man med hjälp av vattenkraft kan producera el även vid låga vindhastigheter eller vindstilla. Då används vindkraftverk för att pumpa upp vatten i högt belägna dammar när det blåser. När det inte blåser släpps vattnet ut och får driva generatorer. Denna typ av vattenkraftverk kallas pumpkraftverk. I Sverige har vi idag bara en fungerande sådan anläggning. I båda fallen

energianläggningar i sverige

sparar vi i alla fall en del vattenkraft, som kanske annars hade gått till spillo.

Nackdelar med vindkraftverk är att de bullrar och kan skapa skadligt infraljud. De kan också påverka landskapsbilden på ett negativt sätt. En lösning är att lägga vindkraftverk ute i havet.

Andra energianläggningar Solen tillför jorden en enorm mängd energi varje år. Totalt beräknas denna till ca 1500 miljoner TWh, vilket du kan jämföra med att Sverige förbrukar totalt mindre än 550 TWh. Trots att Sverige ligger långt norrut är solinstrålningen i Sverige inte obetydlig. Tabellen visar hur den varierar under året i Svalöv respektive Kiruna.

Solenergin kan omvandlas till annan energiform i termiska solkraftverk, solceller och fotokemiska processer.

I termiska solkraftverk koncentreras strålningen till en punkt med hjälp av speglar, varvid det blir så varmt att vatten kokar. Ångan driver sedan ett

Svalöv

Månad

Svalöv kWh/m2

generatoraggregat eller används för uppvärmning. Ett annat sätt är att värma upp vatten med ”solfångare”. Storskalig användning av denna teknik prövas bland annat i Falkenberg.

Solcellen har funnits i ca 100 år, men har mest använts som ljusmätare. Solceller uppbyggda av galliumarsenid omvandlar ca 25 % av solenergin till elenergi. Kostnaden för sådana celler är dock fortfarande alldeles för hög jämfört med nuvarande energikällor. Men solcelltekniken är idag fullt användbar för till exempel fritidshus, båtar och husvagnar. Det finns också en solcellsdriven robot som klipper gräs.

Försök görs även med vågkraftverk och andra tillämpningar där man utnyttjar energiinnehållet i vattenrörelserna. Tidvattnet är inte aktuellt i Sverige men kan på andra platser användas för att driva turbinerna i ett vattenkraftverk.

På Island och vissa andra platser används de underjordiska heta källorna (geotermisk energi) både för uppvärmning och elproduktion.

Kiruna kWh/m2

Januari

13

1

Februari

29

16

Mars

71

66

April

112

116

Maj

155

159

Juni

179

169

Juli

157

150

Augusti

133

107

September

85

57

Oktober

47

22

November

19

3

December

11

0

Alf alfredsson/foto

Kiruna

1

Kraftverk med solceller för maxeffekten ca 35 kW på södra Kreta. Ett styrsystem gör att cellerna följer solen under dagen. Bilden visar tre av totalt sextio enheter.

Solinstrålning mot horisontell yta i Svalöv respektiv Kiruna.

31

1 energi

Energibehov och energianläggningar i framtiden

Världens energireserver vid slutet av år 2007 Kol: år 2007

132 gånger årsproduktionen

1–2 miljarder människor på jorden är i dag undernärda och kan inte äta sig mätta. De flesta av jordens ca 7 miljarder invånare har en standard, både materiell och social, som svenskar aldrig skulle acceptera.

Olja: å r 2007

43 gånger årsproduktionen

Jordens befolkning beräknas år 2040–2050 vara ca 12 miljarder. Den ständigt ökande folkmängden betyder massor av munnar att mätta och massor av människor som kräver drägliga levnadsförhållanden. Att åstadkomma något som uppfyller dessa önskemål något så när kommer att kräva att alla tillgängliga energiresurser utnyttjas på effektivaste sätt. Alla länder som inte är i-länder vill öka sin materiella standard. Vi som bor i i-länderna vill behålla och i många fall även öka vår standard. Det medför att vi alla kommer att få problem om vi försöker tillfredsställa behovet av energi genom att utnyttja dagens teknologi.

Naturgas: 62 gånger årsproduktionen

år 2000 138 gånger årsproduktionen Uran:

år 2007 Fördelning av världens energiförbrukning enligt Energimyndigheten Olja

ca 33 %

Kol

ca 27 %

Förnybar*)

ca 13 %

Naturgas

ca 21 %

Kärnkraft

ca 6 %

*) Vattenkraft, vindkraft, biobränslen

Vår jords framtid går hand i hand med en effektiv, resursvänlig energiförsörjning. Det kräver satsning på forskning och teknikutveckling i företag och av olika specialister. Var och en kan dock bidra med att ändra sina vanor så att behovet av energi minskar. Det är konsumenterna som avgör hur mycket som behöver produceras.

Sanningen är att vi i dag (2011) inte kan tillgodose världens energibehov. Vi har inte så särskilt många år på oss att utveckla en teknik som kan ge 12 miljarder människor en dräglig tillvaro.

De förnybara energikällorna kommer att få en mycket större betydelse i framtiden. Det är framför allt den direkta energitillförseln från solen som måste utnyttjas för såväl uppvärmning som elproduktion. Men för att göra livet drägligt även i de nordligaste och sydligaste delarna på jorden, måste även andra energikällor utnyttjas.

32

Världens totala kommersiella energianvändning 1965–.

Världens förnybara energitillgångar Vattenkraft:

0,03 · 106 TWh/år

Solenergi:

0,1 · 106 TWh/år på 10 000 km2

Jordvärme:

(0,003 – 0,3) 106 TWh/år

Vindenergi:

0,001 · 106 TWh/år

Världens nya energikällor Bridreaktor: 105 · 106 TWh/år Fusionsreaktor: 109 · 106 TWh/år

energibehov och energianläggningar i framtiden

Bridreaktorn är en utveckling av de reaktorer som används i dagens kärnkraftverk. Denna kan utnyttja uranets energiinnehåll till nästan 100 %. (Lättvattenreaktorn utnyttjar 1 – 2 % !)

Det finns några få bridreaktorer i drift, bland annat en i Frankrike.

1

Grunden för vårt välstånd är tillgången till energi. Elektriciteten är den energiform som har betytt mest vid uppbyggnaden av vårt moderna samhälle. För oss i Sverige är det självklart att ha tillgång till el när vi behöver det. Så är det långt ifrån överallt. För de flesta människor är el fortfarande en lyxvara, som dessutom är högst opålitlig.

Fusionsreaktorns arbetssätt är detsamma som solens. Här slås atomer ihop i stället för att klyvas som i dagens kärnkraftverk. Processen kan endast ske vid mycket hög temperatur, cirka 50 miljoner °C. Reaktionen leder inte till långlivat radioaktivt avfall, som den gör i fissionsreaktorerna. Ett tekniskt genombrott verkar dock ligga långt fram i tiden. Skulle det komma, kan enorma mängder energi frigöras.

Vår fungerande elförsörjning har tyvärr också gett oss ett otroligt beroende. Faktum är att vi står och faller med vår elenergi. Trots all beredskap är vårt samhälle enormt sårbart, och nu går vi in i vad många av oss betraktar som en oviss framtid.

Det finns de i i-länderna som anser att det är omöjligt att invånarna i u-länderna ska kunna höja sin standard nämnvärt. Om det skulle ske så skulle det innebära en miljökatastrof för jorden. Det finns också de som anser att uländernas levnadsstandard på sikt inte är något problem. Dagens teknik – och framför allt morgondagens – kan ge jorden oändliga energitillgångar och därmed också ge alla dess invånare ett drägligt liv.

Bränslecellen arbetar med väte och syre. En kemisk reaktion med en elektrolyt gör att en spänning erhålls, och restprodukten blir vatten. Ett tänkbart scenario är en bränslecell i varje hus och tankbilar som levererar syre och väte i flytande form.

Solenergi i ekvatorregionen skulle kunna utnyttjas bland annat för att framställa vätgas. Många problem, såväl tekniska som politiska, återstår att lösa, men försök pågår.

De processer som bygger på att elenergi alstras genom att vatten värms upp, får en relativt låg verkningsgrad (ca 33 % i kondenskraftverk) om inte kylvattnet kan användas för uppvärmningsändamål.

By i Niger. Byns enda TV drivs med batteri. Byn har ingen övrig elförsörjning.

M. & A. Kirtley/ANA/IBL

Förgasningsprocessen, som är en tvåstegsprocess och som till exempel innebär att kol eller biobränslen först omvandlas till gas, kan leda till bättre utnyttjande av bränslet för direkt elproduktion. Det pågår försök i några anläggningar, bland annat i Europa.

33

1 energi

Energihushållning Energihushållning består av två delar, energieffektivisering och energibesparing. Båda delarna behövs och ger utdelning för både ekonomi och miljö. Mindre användning av fossila bränslen ger dessutom mindre utsläpp av bland annat koldioxid och mindre uttag av ändliga resurser och bevarar mer resurser för framtida bruk. Återanvändning är också ett bra sätt att bevara resurser.

Energieffektivisering Energieffektivisering handlar om att de produkter som används blir mer energieffektiva genom att de baseras på ny och bättre teknik. Även på produktionssidan kan effektivisering ske genom ny och bättre teknik.

Maskiner och utrustning EU-direktivet om Ekodesign ställer minimikrav på produkterna vilket innebär att olika produkter såsom vitvaror, glödlampor, digitaltvboxar och varmvattenberedare ska konstrueras för att vara energieffektiva. Energimärkningsreglerna

främjar utveckling av mer energieffektiva produkter. Målet är att konsumentprodukter tillverkade inom EU ska ha låg energiförbrukning och konsumenterna ska, via märkning, få veta vilka produkter som är energieffektiva.

Effektivare utrustning och processer i industrin Genom energisnålare processer med återcirkulation sänks resurs- och energianvändningen i industrin. Varvtalsreglering av fläktar och pumpar är ett bra sätt att spara energi. Ett aktivt arbete med energieffektivisering och en ökat energimedvetenhet i företaget kan dessutom ge en konkurrensfördel.

Genom att göra en energianalys kan man hitta många besparingsområden. Det kan gälla ventilation, belysning, tryckluft, kylning, uppvärmning eller själva tillverkningsprocessen. Elmotorer står för 40 procent av elanvändningen i samhället och 70 procent inom industrin. Varje år använder svensk industri ungefär 7 TWh el för att driva fläktar.

Energihushållning

34

Energieffektivisering

Energibesparing

Teknik

Beteende och vanor

1

infocar

energihushållning

Hybridbil som drivs med el- eller förbränningsmotor och har generator för att skapa el.

Belysning är en större del av verksamhetens energianvändning än vad man tror. Ett sätt att bedöma belysningsanläggningen är att ta fram ett nyckeltal som baseras på energianvändningen per kvadratmeter.

Tryckluft används till drift av handverktyg, renblåsning och kylning. Tryckluftssystem innehåller ofta läckor och verkningsgraden är låg.

Bostäder Energihushållning i bostäder handlar både om att använda bättre och effektivare teknik och att ändra beteende och vanor. Här ges exempel på bättre tekniska lösningar.

• Bättre isolering av bostäder sänker uppvärmningskostnaderna.

• Solpaneler kan ge ett tillskott för produktion av varmvatten.

• Värmepumpar som kan ge upp till 5 gånger mer värmeenergi än den tillförda elenergin är ett effektivt sätt att använda elenergi jämfört med direktverkande el.

Fordon Våra fordon har fått allt bättre teknik, mer strömlinjeformade former och lättare material vilket direkt påverkar bränsleförbrukningen. Staten har uppmuntrat till att byta till mer bränslesnåla bilar genom miljöbilspremie eller via sänkt skatt. I dag finns t.ex. miljöbilar med små bränslesnåla dieselmotorer eller hybridmotorer. Hybridmotorer är egentligen två motorer, en bensinmotor för baskraft och för att driva en generator samt en elmotor för att klara toppbelastning vid omkörning och starter. På sikt kommer det även att finnas elbilar eller laddhybrider som laddas upp via nätuttag.

• Olika typer av värmeväxlare reducerar värmeförlusterna i ventilationen.

35

1 energi Energiproduktion Vattenkraft är en bra förnyelsebar energikälla som ger ca 70 TWh el per år. Detta utgör ungefär häften av den totala elproduktionen i Sverige. Verkningsgraden för stora vattenkraftverk ligger idag på ca 90 % vilket innebär att ca 90 % av lägesenergin i vattnet kan omvandlas till elektrisk energi.

En effekthöjning och effektivisering av kärnkraft innebär att man genom att öka effekten i reaktorn och att göra elproduktionen effektivare kan utvinna mer elektrisk kraft. Effekthöjningar genomfördes på de flesta svenska reaktorer redan under 1980- och 90-talen i storleksordningen 5–10 procent. Regeringen har hittills beslutat om tillstånd att höja effekten i Ringhals 1 och 3, Oskarshamn 2 och 3 samt Forsmark 1–3. Den totala effekthöjningen i Ringhals uppgår till nästan 500 MW som kan ge en ökad elproduktion med 4 TWh per år. Den sammanlagda effekthöjning i Forsmark uppgår till 410 MW och ungefär samma gäller för Oskarshamns kraftverk. Den totala effekthöjningen motsvarar produktionen i de nu nedlagda reaktorerna i Barsebäck.

Ett kärnkraftverk är byggt för att ge elenergi men processen kräver kylning som gör att ca 2/3 av bruttoenergin förloras. Ett bättre alternativ är att använda kraftvärmeverk som bygger på att det samtidigt finns behov av både el och värme.

Storleken på elproduktion är därmed beroende av fjärrvärmebehovet intill kraftverket. Värmebehovet är störst under vintertid vilket betyder att det är då som elproduktionen från kraftvärmeanläggningen kan bli som störst.

Energibesparing En stor potential för besparing ligger i att ändra beteende och vanor. Det kan vara på arbetsplatser, i våra bostäder eller vid bilkörning.

Fordon Ett körsätt som kallas EcoDriving sänker både bränsleförbrukningen och påverkan på miljön.

Det går ut på att accelerera på ett bättre sätt än tidigare, använda hög växel med låga varvtal samt att använda broms och motorbroms effektivare. Bränsleförbrukningen och koldioxidutsläppen kan med detta körsätt minska med mer än 10%.

Lägre hastighet ger också lägre bränsleförbrukning liksom mindre tomgångskörning.

Bostäder och arbetsplatser En 11/2 plans normalvilla byggd mellan 1975– 1985 förbrukar ungefär 25 000 kWh/år fördelat på cirka 17 000 kW/år för uppvärmning, cirka 4 000 för tappvarmvatten och cirka 4 000 för hushållsel. Här är några spartips: • Sänk rumstemperaturen (1 grad ger 5% besparing).

• Byt till lågenergilampor, framför allt för utom­huslampor.

• Duscha kort istället för att bada.

• Byt till energisnåla hushållsmaskiner.

• Täta otäta blandare.

• Byt till snålspolande blandare.

• Trimma din värmeanläggning.

• Tilläggsisolera vindsutrymme.

36

energihushållning

• Använd inte spisfläkten i onödan vintertid.

1

Målet gäller för transporter, jordbruk, bostäder och lokaler och innebär en minskning av utsläppen av klimatgaser med 20 miljoner ton i förhållande till 1990 års nivå. Två tredjedelar av denna minskning sker i Sverige och en tredjedel sker i form av investeringar i andra EU-länder eller flexibla mekanismer som CDM (Clean Development Mechanism). Målet ska nås genom olika ekonomiska styrmedel, bland annat höjd koldioxidskatt, drivmedelsskatter och övriga energiskatter samt minskade eller slopade undantag.

• Diska och tvätta fulla maskiner.

• Slopa förtvätten och välj eventuellt lägre temperatur.

• Montera in treglasfönster eller tilläggsruta.

Mål för energieffektivisering Riksdagen har antagit mål för energieffektivisering. Energiintensiteten i den svenska ekonomin ska minska med 20 % mellan 2008 och 2020.

EG-direktivet (2006/32/EG) om energibesparing och energitjänster har dessutom lett till att riksdagen även antagit ett vägledande mål om minst 9 % effektivare energianvändning till år 2016 jämfört med genomsnittet för år 2001–2005.

Enheter för energi. Översättningstabell J = Ws = Nm 1 J =1Ws

50 procent förnybar energi 10 procent förnybar energi i transportsektorn 20 procent effektivare energianvändning 40 procent minskning av utsläppen av klimatgaser.

kWh

kpm

kcal *)

–

10-3

2,78x10-3

0,102

2,39x10-4

1 kJ

1000

–

2,78x10-3

102

0,234

1 kWh

3,6x106

3,6x103

–

3,67x105

860

1 kpm

9,81

9,81x10

2,72x10

–

2,34x10-3

1 kcal

4,19x103

4,19

1,16x10-3

427

–

= 1 Nmn

Mål för år 2020

kJ

-3

-6

*) Med enheten ”kalorier” som används i vanligt språkbruk avses egentligen kcal.

Prefix används för att omvandla en enhet eller 1 millimeter =

deci

centi

milli

mikro

nano

piko

10-3 meter 10-1 10-2 10-3 10-6 10-9 10-12

yngve nyberg

103 W 1012 109 106 103 102 101

yngve nyberg

1 k W = tetra giga mega kilo hekto deka

37

1 energi

Grundläggande begrepp.

Energi, effekt, moment, kraft och verkningsgrad

1 J (Joule) är grundenheten för energi men i praktiken är den vanligaste enheten 1 kWh.

Repetition av de mest väsentliga sambanden inom energitekniken.

Storhet

Enhet

Energi W = m · g · h

1 J = 1 Nm = 1 Ws

1kWh = 1000 · 3600 Ws

W m · g · h 1 Ws 1 Nm Effekt P = = = F · v 1 W = s = s t t Kraft

F = m · a

1N

Moment M = F · r

1 Nm

Verkningsgrad η (eta) Pnyttig Wnyttig η = eller η = W tillförd Ptillförd

Dimensionslös eller i % genom multiplikation med 100

Äldre enhet hästkraft, 1 hk = 736 W

Energi W Om du lyfter massan m (kg) höjden h (m) har du uträttat arbetet mgh vilket också är den energi W som har åtgått till detta arbete. Arbetet har du uträttat genom att påverka massan m med en kraft F = m · g (N).

W = m · g · h eller W = F · h

Begreppen arbete och energi är synonyma. g är tyngdaccelerationen, och enheten för energi blir m m =1 J = 1Nm (Newtonmeter) 1 kg · · S2 = 1Ws (Wattsekund).

38

Effekt P Om energin eller arbetet uträttas på tiden t är den utvecklade effekten P. Tydligen gäller att P=

W m · g · h = = m · g · v t t

där v är hastigheten som massan m förflyttas med.

Vi kan därmed också uttrycka effekten som P=F·ν

Eftersom enheten för kraft är 1 N får vi effektenheten som 1 Nm/s = 1 Ws/s = 1W

Effekten kan sägas vara ett mått på arbetskapaciteten.

Moment M Om massan lyfts med hjälp av en lintrumma med radien r blir periferikraften på trumman F (friktion försummas). Trumman vrids av ett (vridande) moment M = F · r. Om lasten lyfts med hastigheten ν = h t blir trummans periferihastighet också ν.

grundläggande begrepp . energi , effekt , moment , kraft och verkningsgrad

Effekten kan därför också skrivas som M·v P = F · v = r

Trummans hastighet anges som varvtalet v n = 2 · π · r med enheten varv per sekund (r/s) eftersom ett varv motsvarar vinkeln 2 π. Men i praktiken anges varvtalet mestadels i r/min. Då får vi sambanden P = 2π · n · M eller

P = 2π · n · M 60

1

Begreppet moment är en viktig storhet speciellt vid rotationsrörelse. Drivmaskineriet måste kunna leverera ett vridande moment som vid konstant varvtal är lika med det bromsande momentet, lastmomentet. För att accelerera lasten till önskad hastighet krävs dessutom ett moment som ger önskad acceleration a enligt Newtons lag F = m · a.

varvtalet i r/s varvtalet i r/minut

Vid horisontell rörelse krävs kraften F för rörelsen, och den är vid konstant hastighet lika med friktionskraften Ff. Se vidare Tabeller och formler för NV-programmen (Liber).

Arbetsuppgifter

1.

Energistatistiken i detta kapitel baseras på 2009 års uppgifter. Diskutera hur mycket lågkonjunkturen under den perioden har påverkat uppgifterna och vilka som påverkats mest.

2.

Vid väl fyllda vattenmagasin och med alla kärnkraftverk i full drift kan vi ibland ändå inte få fram tillräckligt med elenergi på grund av effektbrist.

Försök att förklara detta.

3.

Vattenkraften klarar variationer i energiförbrukningen som inte kärnkraft och vindkraft klarar av.

Förklara påståendet och fundera dessutom på om vattenmagasin och dammar verkligen behövs.

4.

Fundera igenom om du i den egna vardagen alltid tar fasta på en riktigt bra energihushållning vad gäller val av utrustning och användning.

5.

Vilka av de energislag som vi valt i det svenska samhället är långsiktigt hållbara och vilka klarar kretsloppsvillkoren?

6.

Ska olyckor i kraftverk vara grunden för omprövning av landets energipolitik eller ska tagna beslut alltid gälla?

Om lasten hissas upp med hjälp av en vev med armlängden ra gäller att F · r = Fa · ra

ra > r → Fa < F men samtidigt kommer vägen (sträckan) som vevhandtaget förflyttas att öka. ”Det man vinner i kraft förlorar man i väg.”

Notera att enheten för moment är 1 Nm trots att moment och energi (arbete) är två helt skilda storheter med sambandet M · t · ν W = r

39

Teknik YNGVE NYBERG

Teknik

Teknik Är en bok för alla som studerar tekniska ämnen på gymnasieskolan eller på högskolans basår.

Boken ger grundläggande kunskaper för att kunna studera vidare i de flesta teknikorienterande kurser. Den är både lärobok och referensbok och kan beskrivas som själva navet i serien med böcker i teknikutveckling.

YNGVE NYBERG

Best.nr 47-08563-7 Tryck.nr 47-08563-7