Elektricitet

Redan 600 f.kr kände man till att bärnsten kunde gnidas så att friktionselektricitet uppkom. Men det var först under 1800-talet som man kunde börja utnyttja elektriciteten för våra ändamål, i industriella processer, som belysning och till uppvärmning.

Många vetenskapsmän föregick den "industriella" användningen av elektricitet, Alessandro Voltas upptäckte ett sätt att åstadkomma högre spänningar genom att seriekoppla metallelement, dansken H.C Örsted konstaterade 1820 att elektrisk ström genererade magnetfält, Georg Simon Ohm gav år 1827 en preciserad terminologi och en empirisk lag för laddningsflödet genom en metalltråd.

Genom att systematiskt undersöka elektricitetens uppkomst och beskaffenhet kunde Michael Faraday tillslut definiera induktionslagen. Induktionslagen säger att om en elektrisk ström kan ge upphov till magnetism borde det omvända gälla, dvs att magnetism borde kunna inducera elektrisk ström. Genom experiment kunde Faraday skapa elektricitet , processer som sedan kunde utföras i större skala med hjälp av en vattenturbin eller en ångmaskin. Han hade upptäckt en ny strömkälla där mekanisk energi omvandlas till elektrisk energi via magnetiska fält.

Det viktigaste med Faradays upptäckt var att nu fanns grunden för den elektrotekniska industrins utveckling under senare delen av 1800-talet och fram till mitten av 1900-talet. Fler vetenskapsmän bidrog sedan till att befästa elektricitetens egenskaper, som till exempel James Clerk Maxwell, Heinrich Hertz och Albert Einstein. Under den experimentella delen av upptäckten av elektricitet upptäcktes även andra fenomen, som till exempel radiovågor. Relativitetsteorin uppkom även den ur experiment och beräkningar av elektriska svängningar. 

Vad är elektricitet?

Elektrisk ström består av laddningar i rörelse, exempelvis elektroner i en metall eller joner i en kemisk lösning, i nervceller eller i de övre atmosfärskikten. Laddningarna flyttar sig så att deras (elektrostatiska)laddning minskar (Coulombs lag). Skillnaden i potential mellan två punkter kallas för spänning (U). Laddningarnas potentiella energi minskar och övergår i andra energiformer. Överförd energi per tidsenhet kallas effekt (P). 

För strömmen I blir den P=IU .

Elanvändning i Sverige

Elanvändningen ökade i Sverige mellan åren 1979 och 1987 med i genomsnitt nästa 5 % per år. Efter 1987 har ökningen dämpats till cirka 0,3 % i genomsnitt. År 2007 uppgick den totala elanvändningen i Sverige till 146,7 TWh (terrawattimmar). Idag är det bostadssektorn som använder mest el (cirka hälften av den totala elanvändningen), följd av industrisektorn med 39 % (år 2007). Sverige både importerar och exporterar el. Den mesta importen kommer från Danmark och Norge. 

Kortfakta elproduktion:

• Vattenkraftverk finns i hela landet, men de största anläggningarna finns i Norrland. Det vattendrag som producerar mest energi är Luleälven, vars totala elproduktion motsvarar drygt 10 procent av den svenska årliga elanvändningen.
• Sverige har tre kärnkraftverk i drift. Sammanlagt finns 10 reaktorer.
• Det finns 925 vindkraftverk , varav Lillgrund är störst. Lillgrund består av 48 vindkraftverk med en samlad kapacitet på 110 MW.
• Elproduktion sker även vid cirka 80 kraftvärmeverk, som utöver el även producerar fjärrvärme. I övriga industrin (övervägande skogsindustrin) finns ytterligare cirka 50 kraftvärmeverk (mottryck), som utöver el även producerar processånga eller värme. Elproduktionen från kraftvärmeverken har gradvis ökat sedan 1990.
• Kondenskraftverken är oljeeldade och används när det finns risk för brist på elenergi eller eleffekt.
• Gasturbiner används mest som reservaggregat och vid mycket högt elbehov i landet.
• Sverige är direkt sammankopplat med elsystemen i Danmark, Finland, Norge, Tyskland och Polen. Indirekt hänger Sverige dessutom samman med andra länder i Europa genom att de länderna har förbindelser till de uppräknade länderna.
• Den totala överföringskapaciteten i förbindelserna med grannländerna motsvarar drygt en fjärdedel av den totala installerade produktionseffekten inom landet. Nyttjandet av förbindelserna sker enligt strikt marknadsmässiga villkor.

Kortfakta elöverföring:

Elen distribueras via elnätet. Detta är uppdelat i stamnät. regionnät och lokalnät. Stamnätet ägas av staten och förvaltas av Svenska Kraftnät.

För regionnätet gäller att detta byggs ut och förvaltas via så kallad koncession. Koncession innebär att staten givit en aktör (eller flera) möjlighet att driva regionnätet, underhålla detta och förvalta detta. Orsaken till att det krävs koncesson för regionnätet är att detta är viktigt för hela samhället och att avbrott i regionnätet kan påverka allas säkerhet och miljön. Det finns fler regionnät i Sverige med olika nätägare. Regionalnäten förbinder stamnätet med lokalnäten (anslutna i gränspunkter), samt produktionsanläggningar (anslutna i inmatningspunkter) och större förbrukningsanläggningar t.ex. industrier (anslutna i uttagspunkter).

Lokalnäten drivs också via koncession, på samma sätt som regionnäten. Lokalnäten förbinder regionalnäten med förbrukningsanläggningar (anslutna i uttagspunkter), samt mindre  produktionsanläggningar (anslutna i inmatningspunkter).

Spänningsnivåer i:

• Stamnätet - 220 kV (kilovolt) och 440 kV (kilovolt)
• Regionnätet - 40 kV och 130 kV
• Lokalnätet lägre än - 40 kV

Elbalansen

Produktionen av el och uttaget av el i stam-, region-, och lokalnätet måste hela tiden vara i balans, dvs vara lika stora. De anläggningar som producerar el (kraftvärmeverk, vattenkraftverk, kärnkraftverk etc) kan därför inte mata ut mer el än den som behövs vid den aktuella tidpunkten.

För att få elsystemet i balans används så kallad reglerkraft. Reglerkraft utgörs av snabbstartade elproduktionsanläggningar som startar automatiskt då användningen ökar eller stoppas om användningen sjunker. I det nordiska systemet används vattenkraft för att snabbt kunna balansera utbudet (elproduktion) mot efterfrågan (användning). Eftersom vi i Sverige är anslutna till de övriga Nordiska ländernas elnät kan el vi producerar i Sverige säljas (exporteras) till de andra länderna.

Sverige köper (importerar) också en hel del el från våra grannländer. Detta är också en del i att hålla elsystemet i balans, eftersom vi köper el från områden med överskott och säljer till områden med underskott.