Forskningsbloggen

Reaktionerna efter de italienska forskarna Rossis och Focardis demonstration av energiproduktion genom möjlig kall fusion av nickel och väte har dominerats av skepticism. Nu har hur som helst det grekiska bolag, Defkalion Green Technologies, som ska svara för kommersialiseringen av reaktorn dykt upp i ett framtädande i grekisk tv. Ett referat finns här. Ny Teknik skriver lite mer om det här.

Personligen tror jag att det här är för bra för att vara helt sant. Men de fakta att i) det finns ett kommersiellt bolag som satsar på detta och ii) man hävdar att man inte behöver mer finansiering (vilket hade varit det uppenbara motivet för en riggad demonstration häromveckan) gör att det hela vinner en del i trovärdighet.

Fusionskraft, dvs utnyttjandet av bindningsenergin som blir över när man slår ihop lätta atomkärnor till tyngre, är till dags dato en önskedröm vad gäller praktiska tillämpningar. Det förekommer i solen och det förekommer i vätebomber men det tycks vara omöjligt att åstadkomma fusion under ordnade former där man kan ta till vara på energiöverskottet på grund av att det krävs så extrema temperaturer, omkring 100 miljoner grader, för att få igång fusionsreaktionen. Det finns inga material som kan överleva sådana temperaturer, därför måste man på något sätt hålla en fusionsreaktor svävande utan kontakt med omgivningen. Det gigantiska internationella forskningsprojektet ITER syftar till att bygga en sk tokamak, en toroidal kammare där ett superhett plasma kan hållas svävande av ett magnetfält.

EmellanÃ¥t dyker det upp forskare som hävdar att de lyckats utföra kall fusion, dvs att de lyckats utvinna fusionskraft vid mÃ¥ttliga temperaturer. De italienska forskarna Andrea Rossi och Sergio Focardi i Bologna hävdar nu att de byggt en maskin där nickel och väte värms upp och fusioneras till koppar. Man uppger att energiuttaget är omkring 200 gÃ¥nger större än vad man tillför. Deras demonstration har fÃ¥tt ganska mycket uppmärksamhet, i och med att experimentet de gör är stabilt och repeterbart. Problemet är att de själva inte har nÃ¥gon exakt förklaringsmodell för vad som händer, förutom det faktum att energiutvecklingen är för stor för att det skulle kunna vara frÃ¥ga om ”vanlig” kemisk förbränning. Dessutom vill de inte visa upp sin apparat i detalj, dÃ¥ den är patentsökt och man planerar en kommersiell lansering under 2011.

Ny Teknik har en del länkar till kommentarer om experimentet, liksom till Rossis och Focardis patentansökan och vetenskapliga (refuserade) artikel.

Spännande att följa fortsättningen. Om de har rätt kommer detta att få mycket stora konsekvenser!

Vindkraft är en inte helt okontroversiell teknik. Å ena sidan är atmosfärens rörelseenergi gratis och den medför i sig inga utsläpp av koldioxid eller uttag av fossila resurser. Å andra sidan är effekt- och energiuttag per investerad krona lågt, det krävs ganska stora installationer som belackarna menar förfular landskapet och för att vindkraft ska kunna användas i verkligt stor skala krävs att elnätet kan hantera den ojämna produktion som vind ger.

Ett något åldersstiget vindkraftverk

Icke desto mindre råder det ingen tvekan om att vindkraft kommer att få en ökad betydelse, inte minst i Europa. Det är ett av huvudspåren i EU-kommissionens Strategiska Energitekniksplan och man har nyligen presenterat planer på att stötta utbyggnad av sex stora vindkraftparker inom ramen för det sk NER300-initiativet.

Det huvudsakliga argumentet för vindkraft är miljön. Nu har spanska forskare studerat miljöpåverkan från stora multimegawatts-kraftverk ur ett livscykelperspektiv. Det visar sig att underhållsinsatser under driftsskedet har en relativt sett mycket stor inverkan. I andra hand också möjligheterna att återanvända och återvinna kraftverksmaterialet, i exempelvis rotorbladen. Underhållsfria och återvinningsbara kraftverk kanske blir framtidens musik?

För länge sedan hade min far en arbetskamrat som hävdade att det enda som är gratis här i livet är kupévärmen i bilen. Följaktligen hade han alltid värmen pÃ¥ max – oavsett yttre förutsättningar som väder, etc. PÃ¥ sätt och vis hade han rätt. Effektiviteten i en förbränningsmotor är miserabel: omkring 70 % av energin frÃ¥n bränslet försvinner iväg som värme utan att göra nÃ¥gon nytta för bilens framdrift.

Detta är ett faktum som man alltmer börjar utnyttja vid storskalig ångturbinproduktion av elkraft, genom att också ta till vara på värmen och distribuera den som fjärrvärme. Sammantaget får då systemet en väldigt hög verkningsgrad. Det finns fortfarande en stor potential att utnyttja: faktum är att den outnyttjade spillvärmen från den europeiska kraftproduktionen är ungefär lika stor som Europas samlade uppvärmningsbehov.

Åter till bilmotorerna. I USA gör DOE och NSF en gemensam utlysnig av forskningsanslag för att hitta nya innovativa sätt att utnyttja värmeöverskottet. Läs mer om det här.

Den amerikanska statilga tankesmedjan National Intelligence Council publicerade förra Ã¥ret en rapport om Disruptive Civil Technologies fram till 2025. En ”disruptiv” teknologi kan kortfattat sägas vara nÃ¥got som kan ställa världen pÃ¥ ända: förändra livet för befolkningen och (kanske mest viktigt för regeringar) ändra maktbalansen i världen. Förutom de politiska implikationerna, som vi kan lämna därhän, ger deras framtidsutsikter intressanta indikationer pÃ¥ vart teknikutvecklingen är pÃ¥ väg. Man har identifierat sex omrÃ¥den som har potential att fÃ¥ mycket stor betydelse de närmaste 15 Ã¥ren:

• Biogeronteknologi – pÃ¥verkan pÃ¥ den biologiska Ã¥ldringsprocessen och förlängning av människans förväntade livslängd. Kommer att pÃ¥verka demografi och social politik.
• Energilagring – exempelvis nya typer av batterier och material för lagring av vätgas till bränsleceller. Har potentialen att leda till ett skifte bort frÃ¥n fossilbränsleberoende.
• Biobränslen och biobaserade kemikalier – har identifierats som det enda kortsiktiga alternativet till petrokemiska produkter.
• Koldioxidrening av fossilbränsleeldad kraftproduktion – mÃ¥ste kunna genomföras för att undvika stora skadliga utsläppseffekter.
• Robotar som ersätter eller jobbar tillsammans med människor – i exempelvis vÃ¥rden.
• Internetanslutning av allting – det är troligt att oerhÃ¥rt mÃ¥nga smÃ¥ detaljer kommer att vara uppkopplade och sammankopplade; exemplvis förpackningar, möbler, etc. Det här medför bÃ¥de stora möjligheter och stora risker.

Rapporten kan läsas här.

Så har den borgerliga alliansen öppnat dörren för en fortsatt exploatering och ny utbyggnad av kärnkraft i Sverige. Den här nyheten har redan fått visst internationellt genomslag enligt SvD:s ledarblogg (se t.ex. BBC) och den kommer med all säkerhet att röra upp all världens debatt mellan Sveriges energitekniska och -politiska förståsigpåare. Ny Teknik har redan publicerat en partsinlaga från motståndsrörelsen representerad av Göran Bryntse från Folkkampanjen mot kärnkraft och kärnvapen.

Jag har aldrig tänkt att använda den här bloggen för politisk argumentation, så jag avstår från att kommentera de skäl som regeringspartierna kan ha för att lägga fram det här förslaget. Min personliga åsikt är dock att en utbyggd satsning på kärnkraft är som att måla in sig i ett hörn en gång till. Om vi nu är på god väg att göra oss av med oljeberoendet så framstår det som ganska korkat att göra sig beroende av ett annat fossilt bränsle som kommer att ta slut inom en inte alltför avlägsen framtid. Miljömässigt är det inte heller särskilt lyckat med kärnkraft, som jag skrev om för några månader sedan. Men det är klart, i ett industrialist-populistiskt perspektiv är det antagligen ett bra grepp att demonstrera handlingskraft och framåt(?)anda och förespråka tunga energiinvesteringar. (Blev det ett politiskt statement i alla fall nu?)

Tillägg: Jag hittade den här bloggposten skriven av en folkpartistisk riksdagskvinna som raljerar över en annan skribent som tydligen inte uppfattar kärnkraft som ”klimatsmart”. Klimatsmart är det nämligen, menar hon, och refererar till en rapport frÃ¥n Kungliga Ingenjörsvetenskapsakademin som hon förmodligen inte har läst. Ingenstans i den stÃ¥r det att kärnkraften bör byggas ut. Det stÃ¥r förvisso att spillvärmen frÃ¥n kylvattnet i dagens befintliga reaktorer borde tas om hand (vilket jag hÃ¥ller med om), och det stÃ¥r att koldioxidutsläppen frÃ¥n den svenska elkraftsproduktionen är lÃ¥ga – tack vare att den baseras pÃ¥ kärnkraft och vattenkraft. Det är dock inte utsläppen i driftskedet som är problemet med kärnkraft. Man mÃ¥ste se det i ett livscykelperspektiv (läs exempelvis här).

En ny typ av solceller har utvecklats vid Rensselaer Polytechnic Institute i USA. Man har lyckats öka effektiviteten med nästan 50% jämfört med ”vanliga” solceller, vilket innebär att nästan allt solljus som träffar cellen (96%) fÃ¥ngas in och kan nyttiggöras.

Källa: Rensselaer/Shawn Lin

Tricket är en nanocoating av kiseldioxid och titandioxid som består av sju olika skikt av små stavar som är utformade för att fånga in solljus med olika infallsvinklar och våglängder. Det betyder bland annat att man inte behöver vrida cellen för att följa solens bana och därmed behöver man inte heller slösa någon energi på motordrivna paneler. En annan konsekvens, som observerats av Nature, är att cellen kommer att se väldigt svart ut i och med att så mycket solljus över hela spektrat absorberas. Detta till skillnad från traditionella celler som ser distinkt blåaktiga ut i solljus.

Så då gick det som den civiliserade delen av världen hoppades: Barack Obama vann det amerikanska presidentvalet och kommer att tillträda sitt nya ämbete i januari 2009. Vad det här får för konsekvenser återstår väl att se, men vi kan ju i alla fall hoppas att han sjösätter sitt utlovade energiforskningsprogram på 150 miljarder dollar som jag skrev om för ungefär en månad sedan. Det vore fantastisk av rent forskning- och teknikmässiga skäl, men förhoppningsvis kan det kanske också få EU att följa efter med en egen storsatsning - i ren rädsla för att bli ifrånsprungna.

För att fortsätta på den inslagna energivägen: Jag hade imorse en mycket intressant diskussion med en kollega om möjligheter till framtida uthållig energiförsörjning. Han är livlig förespråkare för fissionskärnkraft. Jag menar att den vägen inte leder någonstans, framför allt på grund av att bränsletillgången är begränsad. Investerar man i fission nu så måste man ändå hitta nya lösningar i framtiden. Jag propagerade istället för solenergi. Det stora problemet med det är den låga effektiviteten och den stora landmassa som behöver täckas med solceller för att mätta energibehovet.

Vi kom dÃ¥ in pÃ¥ alternativa lösningar. En av 1900-talets stora fysiker Freeman Dyson skrev 1959 en artikel i Science där han teoretiserade om att en civilisation som utvecklas sÃ¥ som mänskligheten, och alltsÃ¥ hela tiden ökar sitt energibehov, till slut mÃ¥ste försöka skörda det totala energiutflödet frÃ¥n sin stjärna för att kunna fortsätta utvecklas. Det här skulle kunna Ã¥stadkommas med nÃ¥gon typ av ”skal” som omsluter hela stjärnan. Detta har kommit att kallas för en dysonsfär. Det är naturligtvis orimligt att tänka sig ett fast skal, men i princip skulle det gÃ¥ att Ã¥stadkomma en del av den önskade effekten med en svärm av satelliter. Det här är solenergi draget till sin spets!

En annan intressant, men ännu så länge teoretisk, möjlighet att utvinna energi ur vakuum är den sÃ¥ kallade Casimirkraften, som mättes upp första gÃ¥ngen 2001. I princip gÃ¥r det ut pÃ¥ att untyttja de elektromagnetiska vakuumfluktuationerna som innebär att fotoner hela tiden uppstÃ¥r ur intet och (nästan) omedelbart försvinner igen. Om man placerar tvÃ¥ stycken metallplattor sÃ¥ nära varann att en foton mellan dem inte har plats att röra sig, kommer det att resultera i att fotonerna utanför Ã¥stadkommer en nettokraft som vill pressa samman plattorna. Om nÃ¥gon kan hitta ett sätt att fÃ¥ den här kraften att uträtta ett fysikaliskt arbete skulle vi (kanske) kunna utvinna energi ur den. Men antagligen skulle det pÃ¥ nÃ¥got sätt bryta mot termodynamikens huvudsatser…

Bakgrunden till detta är såklart att kärnkraft framstår som ett förhållandevis koldioxidneutralt alternativ och att olyckorna på Three Mile Island 1979 och i Tjernobyl 1986 bleknar ur folks minnen.

Emellertid publicerades alldeles nyligen ett paper i Energy Policy som visar att kärnkraft, i ett livscykelperspektiv, inte är sÃ¥ klimatvänligt som man kanske vill tro – framför allt till följd av byggandet av kraftverken, hantering av bränslen och avfall, etc. Kärnkraft är förvisso avsevärt bättre än kol-, olje- och naturgaseldade kraftverk, men sämre än biobränsleeldade. Och vad händer om det sker en ny olycka och folkopinionen vänder igen?