Start
Artikeln är över 2 år gammal

Kvanthopps säsongspremiär: En praktisk lektion för barnen i hållbar elhushållning, samt det senaste om fusionskraften, energins heliga graal

Energifrågorna har dominerat nyheterna också nu i sommar, med oroliga experter som förutspår elransonering och gasbrist och allsköns knapphet under den kommande kalla årstiden.

Segelbåt vid en brygga, med en solpanel hängande från mantåget.
S/y Astrid. Notera den av pojkarna strategiskt utplacerade solpanelen i aktern. Bild: Marcus Rosenlund / Yle
Kvanthopps säsongspremiär: En praktisk lektion för barnen i hållbar elhushållning, samt det senaste om fusionsenergin

Under sommaren är energibehovet ett annat, men frågan är inte alls ointressant då heller. Det här märktes också under vår semester med familjen.

Vill man ha någon chans att locka med sig sina två söner i åldern tolv och femton ut i en segelbåt tillsammans med mamma och pappa i tre veckor, då måste det finnas någonstans att ladda telefonerna, paddorna, nintendorna och vad de allt heter. I fjol somras gick det inte så bra när vi bara hade ett tolv volts USB-uttag ombord som alla fick slåss om. Mamma och pappa vill ju också ladda då och då...

Dessutom, då en massa elektroniska prylar ska laddas från samma batteri som båtens kylskåp och diverse viktiga instrument tar sin elström från, då blir det snart till att ransonera ström. Och då är det si som så med sämjan sedan när man ligger där i gästhamnen.

"Fixa själva er el!"

Så vad jag gjorde nu i år, i våras, var att jag köpte en liten bärbar motorlös generator, så kallar tillverkaren den. Stor som ett bilbatteri ungefär, med ett handtag ovanpå. Innehåller ett litium-jon-batteri med en kapacitet på 720 watt-timmar. Och inbyggd inverter plus två 220 watts växelströmsuttag som du kan koppla prylar på max 600 watt. Plus en mängd 12 volts USB-uttag som du kan ladda telefoner och liknande med. Hela paketet ryms elegant i hyllan i Astrids salong.

Som kompis till den här prylen skaffade jag en 160 watts solpanel som matar den med ström. Och spelregeln som jag förklarade för mina söner, var alltså den här: ni får ladda era telefoner och spelkonsoler och andra prylar så mycket ni vill, inom energibudgetens ramar.

Två pojkar sittande vid ett bord i en segelbåts kajuta.
Victor, 15 (t.v.) och Felix, 12. Laddningsstationen kan ses i hyllan bakom pojkarna. Bild: Marcus Rosenlund / Yle

Ni får ta personligt ansvar för att hålla koll på att solpanelen är optimalt vänd mot solen. Var står solen om kvällen i förhållande till hur vår båt ligger förtöjd? Var går den upp om morgonen? Hur mycket ström finns i batteriet? Hur långt räcker det om prylarna som är kopplade till batteriet drar si och så många watt?

Batteriet har alltså en informativ display som berättar exakt hur mycket el som kommer in och hur mycket som går ut vid en given tidpunkt, och hur länge det räcker innan batteriet antingen är fulladdat eller tomt, med den aktuella konsumtionen eller produktionen.

Andra saker som man behöver hålla koll på är att hur påverkar det solpanelens elproduktion om det inte är helt klart solsken, och hur får vi då anpassa konsumtionen därefter?

Nå, nu behövde pojkarna inte börja ransonera ens under de dagar då det tidvis var mulet, solpanelen levererade nog med ström också trots molnen. Vi var ute i tre veckor, och under den här tiden använde vi uteslutande solenergi till all vår nöjeskonsumtion av el. Alla telefoner, bärbara datorer, paddor, kameror, hörlurar och liknande.

Elström växer inte på träd

Den mest värdefulla biten av det här var hur som helst inte den inbesparade energin, utan att mina barn för första gången insåg att all elektronik som vi är så beroende av, den behöver elström som på något vis måste produceras. Den kommer inte från tomma intet. Jag förklarade naturligtvis hur en solpanel fungerar och att det också måste finnas någon motsvarande anläggning som matar deras vägguttag därhemma. Också den strömmen kan ta slut om vi inte är smarta som konsumenter och ser till att inte slösa.

Och att som det har varit hittills, så har strömmen från vägguttaget till största delen producerats genom att bränna 300 miljoner år gamla fossiliserade ormbunkar och skogar. Vilket sedan har haft, och kommer att ha, många otrevliga följder för hela jorden.

Ja, och algsörjan som vi plöjde igenom utanför Utö är också en del av det problemet.

Nå hur som helst, jag förklarade i samma veva för mina söner hur vinden som fyller våra segel och knuffar vår båt framåt, också är en sorts solenergi. När solen värmer upp luften blir den lättare och den stiger uppåt (varm luft är lättare än kall luft). I tomrummet, där som luften har stigit upp, sugs det in luft och vindar uppstår. Luften rör sig med andra ord från ställen med högt tryck mot ställen med lågt tryck. Ju större skillnad det är i lufttrycket, desto kraftigare blir vinden.

Segelbåt på havet i hård vind.
Vinden drar, Astrid far... Hård slör på Lumparn. Bild: Veli-Matti Jarvinen

Poängen här var alltså den att inget av det här skulle ske utan solen som driver på det hela med sina värmande strålar. Sade jag åt mina barn.

Och grejen är ju att en annan pappa eller mamma i en motorbåt i princip kunde hålla samma lektion för sina barn, ur ett lite annat perspektiv. En motorbåt drivs alltså med energin från solsken som värmde jorden för länge sedan, före dinosauriernas tid, och fick växterna att växa. Växter som sedan under enorma tidsrymder förvandlades till olja. Olja som gjordes till dieselbränsle som nu får båtens motor att gå runt när den brinner och de expanderande, heta gaserna knuffar på motorns kolvar.

Så i princip kan man säga att all form av kraft som bygger på att man bränner saker, indirekt bygger på solenergi. Det behöver inte vara fossiliserade växter, också “färskt” trä bygger ju på solenergi. Ifall att du har en ångmaskin i maskinrummet som du driver med vedklabbar, eller vilken annan organisk materia som helst – också det är solenergi, med fördröjning.

Jag upprepar: fossilt är också solenergi

Alltså, vi sammanfattar: solenergin som min solpanel lagrar i laddstationen är, tja, solenergi. Vinden som driver segelbåten är indirekt solenergi i och med att det är solens värme som får luften att röra på sig. Fossila bränslen som driver motorbåten är solenergi, bara hundratals miljoner år gammal sådan. Veden som du eldar under din ångpanna eller i din bastukamin, är likaså indirekt solenergi.

Maten du äter är ju sedan också solenergi. Så du går själv på solenergi. Du existerar tack vare solenergi. Utan solen skulle alla atomerna i din kropp aldrig ha bildat dig. De skulle bara ligga och skräpa på en tom och livlös slätt, som på Pluto, långt ute på solsystemets mörka bakgård.

Så jag kunde ha sagt att det egentligen bara existerar solenergi i världen. All aktivitet och rörelse på jorden går på något sätt att spåra till solen. Fast… ett ögonblick – riktigt så enkelt är det ju inte.

Den här sommaren, liksom de senaste åren, jag vet inte ens hur många, har Olkiluoto 3 varit ett av de stora samtalsämnena. Den tredje reaktorn vid kärnkraftverket i Olkiluoto. Världens femte dyraste byggnad. Som just nu provkörs med begränsad kapacitet. När den förhoppningsvis tas i bruk i december kommer den att täcka fjorton procent av Finlands energiförbrukning.

Bild från området av ett kärnkraftverk.
Olkiluoto 3, världens femte dyraste byggnad. Bättre sent än aldrig. Bild: Lucas Ekblad / Yle

Och hur provkörningen går kommer rätt långt att avgöra huruvida vi blir tvungna att ransonera el nu under den kommande vintern.

Men kärnkraft är ju i princip inte beroende av solen, om man bara ser till själva fissionsprocessen, klyvningen av uranatomer som utgör grunden för dess energiproduktion. Ett kärnkraftverk skulle i teorin kunna fungera också helt oberoende om solen lyser eller inte, eller om solen ens existerar eller inte. Så vid närmare eftertanke är inte allting solenergi i en eller annan form.

Allting är kärnkraft

Riktigt så här långt kom jag aldrig i mitt resonemang med mina söner under våra energidiskussioner i s/y Astrids sittbrunn, men – ja, kan man då säga att det egentligen bara existerar två sorters energi i världen: solenergi, antingen direkt eller indirekt, och kärnkraft?

Nja, ska vi nu börja klyva hår så håller inte det här resonemanget för närmare granskning – för också solenergi är nämligen kärnkraft innerst inne.

Solen, och alla de andra stjärnorna i universum, får nämligen sin lyskraft från vätefusionen som pågår inuti dess hjärta. Längst inne i solen råder det ett så stort tryck att väteatomerna – som solen till största delen består av – slås samman (fusioneras) och bildar helium, plus energi. Och fusion är alltså en sorts kärnkraft, bara av det motsatta slaget jämfört med fissionen som driver Olkiluoto trean. I fission klyver man atomer, i fusion slår man atomer samman.

Solen i närbild
Solsystemets största kärnreaktor, ett fusionskraftverk som har malt energi i 4,5 miljarder år eller så.

Kvanthopps mer långtida lyssnare är bekanta med det här konceptet, vi har varit inne på det många gånger. Jag har berättat om den gamla drömmen att skapa en konstgjord sol på jorden, vilket alltså pågår på många håll just nu.

Om det skulle lyckas, skulle utdelningen vara enorm: en fungerande fusionsreaktor skulle i teorin kunna leverera ändlöst med grön energi, utan alla de risker som den andra kärnkraften, fissionen, plågas av. Ingen risk för härdsmälta, inget kärnavfall som behöver lagras i tusentals år. Och bränslet är väte, universums vanligaste grundämne.

Inuti en fusionsreaktor genereras alltså överhettade gaser som kallas plasma där fusionsreaktionerna äger rum. De laddade partiklarna i plasmat hålls sedan på plats av kraftfulla magnetfält. Plasmat kan nå temperaturer på 150 miljoner grader Celsius, vilket är ofattbara tio gånger varmare än i solens kärna. Men just att uppehålla det här plasmat och få den konstgjorda solen att lysa vidare utan att hicka, det är inte helt lätt, om vi säger så.

"Fusionen är här om trettio år"

Det finns en stående vits om att fusionskraften alltid ligger trettio år in i framtiden. Men just nu rör det på sig på ett sätt som får en att tänka att ett genuint genombrott kan vara vid horisonten. Den gångna sommaren har det hörts uppmuntrande nyheter från flera av världens experimentella fusionsreaktorer, bland annat National Ignition Facility eller NIF i Livermore i Kalifornien, där jag själv gjorde ett besök 2014.

National Ignition Facility med sin mäktiga laserkanon är ett av de ledande laboratorierna i världen just nu där man forskar i fusionsenergi. En annan viktig arena för fusionsforskning är JET (Joint European Torus) i Oxfordshire i England. Också där har man på sistone uppnått rekordtemperaturer som ger hopp om att vi snart kan se en fusionsflamma som brinner på av sig själv och levererar mer energi än vi pumpar in i den.

Miniatyrmodell av fusionskammaren i den experimentella reaktorn ITER.
Miniatyrmodell av fusionskammaren (tokamak) i den experimentella reaktorn ITER. Bild: IAEA Imagebank

Erfarenheterna från JET kommer hur som helst att användas för den riktigt stora baddaren i det här sammanhanget, den jättelika experimentreaktorn ITER som är under konstruktion i Cadarache i södra Frankrike.

ITER, som byggs som ett samarbete mellan 35 nationer, inklusive EU-länderna, är en av de mest komplicerade maskinerna som någonsin skapats (och dyraste också, för den delen). ITER ska enligt planen börja generera sin första plasma 2025 innan den börjar köras på hög effekt runt 2035.

Stellaratorn utmanar tokamakerna

Min personliga favorit är hur som helst den tyska så kallade stellaratorn Wendelstein 7-X på Max Planck-institutet för plasmafysik i Greifswald. Också där har plasmarekorden duggat tätt. Både en stellarator och den mer traditionella tokamakreaktorn är torusformade, som stora munkringar, men stellaratorn använder ett spiralformat magnetfält för att hålla plasmat flytande.

Det är en teknik som är mindre beprövad men som har fördelen att den teoretiskt sett kan vara i kontinuerlig drift medan tokamaker jobbar i pulser där plasmat värms upp, hålls stabil i några minuter och sedan kollapsar.

Stellaratorn Wendelstein W7-X.
"Stellaratorn" Wendelstein 7-X vid Max Planck-institutet i Greifswald, Tyskland. Bild: Max Planck Institute

Det händer saker hela tiden på den här fronten, också kineserna är långt hunna med sin experimentreaktor East. Vi får säkert lov att återkomma till saken under höstens och vinterns lopp.

Men för att återknyta till segling: som mormor brukade säga, nordan är kall varifrån den än blåser. Och just en dag som denna, då vi noterar ännu ett värmerekord – aldrig förr under mätningarnas historia har det varit över +30 grader Celsius så här sent i augusti – är det säkert många som längtar efter lite svalkande höstbrisar.

Seglen kan man alltid reva så mycket man vill om den nordan blir för stark. Att reva kläderna så mycket man vill när det blir för varmt tenderar att väcka anstöt hos vissa.