Statens Offentliga utredningar SOU 1974:73 Industridepartementet

Energiforskning

Expertmaterial utarbetat på uppdrag av Energiprogramkommittén

Avdelning A

Utvinning av energiråvaror och industriell energiproduktion

• Sida 2
•  Original

Omslag Håkan Lindström ISBN 91-38-02078-5 Göteborgs Offsettryckeri AB Stockholm 1974

• Sida 3
•  Original

FÖRORD

Chefen för industridepartementet tillkallade den 28 december 1973 en programkommitté för att utarbeta förslag till forsk— nings— och utvecklingsprogram inom energiområdet. Kommittén, som antog namnet energiprogramkommittén, har genomfört dels en kartläggning av den forskning och utveckling (FoU) som be— drivs i dag inom energiområdet och de resurser som avsätts härför, dels en kartläggning och analys av behovet av FoU. Ba— serat på detta material har kommittén framlagt dels förslag till mål och riktlinjer för de samlade FoU—insatserna inom en— ergiområdet under den kommande tioårsperioden, dels också för— slag till konkreta FoU—program med kostnadsangivelser för de närmaste åren. Därutöver har kommittén lagt Vissa synpunkter

på organisation och styrning av dessa forskningsresurser. Arbe— tet har slutförts under september 1974 och presenteras i betän—

kandet Energiforskning (SOU l974:72).

Energiprogramkommittén ser FoU inom energiområdet inte bara som ett medel att effektivisera energiproduktionssystemet och öka och säkra tillgången på utnyttjningsbar energi utan i lika stor utsträckning som ett medel att begränsa och effektivisera sam— hällets energianvändning. Detta betyder att i princip alla sam— hällssektorer berörs av energiprogramkommitténs analyser. Som underlag för kommitténs förslag har därför vid sidan av betän— kandet ett omfattande expertmaterial utarbetats. Det har struk—

turerats i fyra avdelningar:

A. Utvinning av energiråvaror Och industriell energipro— duktion

B. Näringslivets energianvändning c. Energianvändning för transporter och samfärdsel

D. Energianvändning för lokalkomfort och hushåll

• Sida 4
•  Original

Expertmaterialet har utarbetats på kommitténs uppdrag av för olika områden ansvariga huvudmän (sponsorer). Avdelningarna A och B har härvid uppdelats på tre respektive sex skilda områ— Aden. Huvudmännen har biträtts av facksekreterare.

Expertmaterialet bygger på underlag dels i form av svar på en enkät som utsändes vid årsskiftet avseende pågående forskning, forskningsresurser och forskningsbehov, dels i form av ett an— tal hearings som genomförts inom varje expertområde under led— ning av respektive områdes huvudman. Totalt har kommittén där- igenom arrangerat ett 50—tal hearings vid vilka ca 400 repre— sentanter för forskning, förvaltning, näringsliv, konsumenter, anslagsgivande organ m m hörts. Dessutom har inom några expert— områden vissa delar specialbelysts av särskilda författare. Så— dant material presenteras som appendix till respektive expert— material.

1 expertmaterialet ges dels en mer allmän syn på respektive område ur energiförsörjningssynpunkt och de åtgärder som kan vidtas för att ur energisynpunkt förbättra det, dels presente— ras ett stort antal enskilda projektförslag inom området lik—

som huvudmannens förslag till forskningsprogram.

De fyra avdelningarna redovisas i var sin volym ( SOU 1974:73 —76). Till näringslivets energianvändning (SOU l974:74) har därvid även hänförts frågor rörande återvinning av energikrävande va—

—I'OI'.

Som huvudmän för avdelning A har fungerat professor Gunnar Ham- braeus (kap 1 och 2) och planeringsdirektör Bengt Nordström (kap 3). Facksekreterare för kapitlen 1 och 3 har varit civil- ingenjör Gunnar Nordlöf. Motsvarande funktion har för kapitel 2 fyllts av AB Atomenergi. För appendix till kapitel 1 svarar respektive författare (professor Olle Lindström, professor Hans Wilhelmsson, direktör Dick Lundqvist), medan huvudmannen svarar för appendix till kapitel 3.

På grund av den begränsade tid som kommittén haft till förfo— gande har arbetet med expertmaterialet fått genomföras under stark tidspress och med stora personliga uppoffringar från i arbetet deltagande huvudmän och sekreterare. Jag vill å energi— programkommitténs vägnar uttrycka vår uppskattning av Och tack

för det arbete som utförts.

Lars Lindmark

• Sida 5
•  Original

INNEHÅLL: Förord 1 Utvinning av energiråvaror samt icke—kon—

ventionella energiprocesser

1.1 Inledning, sammanfattning 1.2 Redogörelser för olika delområden 1.2.1 Oljegeologi och oljeprospektering 1.2.2 Nyttiggörande av importerade kol 1.2.3 Nyttiggörande av skiffer

1.2.4 Nyttiggörande av torv 1.2.5 Nyttiggörande av ved och hyggesavfall 1.2.6 Nyttiggörande av jordbruksavfall 1.2.7 Nyttiggörande av hushållsavfall

1.2.8 Bränsleceller

1.2.9 Elektriska ackumulatorer

1.2.10 Nya energisystem

1.2.11 Magnetohydrodynamiska (MED—) generatorer

1.2.12 Fusionsteknik 1.2.13 Nyttiggörande av solstrålningen för el— kraftproduktion 1.2.14 Nyttiggörande av solstrålningen via bio— system

1.2.15 Energiodlingar

1.2.16 Vindenergi 1.2.17 övriga icke—konventionella energikällor 1.2.18 Icke—konventionell energiöverföring

1.3 Översikt över FoU—arbetets grad av långsik—

tighet Bihang 1 Förkortningar Bihang 2 Referenser

Bihang 3 Förslag till FoU—projekt (förteckning)

18 18 18 20 24 27 29 30 34 36 38

_41

43 46

49 51 53 54

57 59

• Sida 6
•  Original

Appendix l

Appendix 2

Appendix 3

Appendix 4

Appendix 5

SOU 1974z73 Ny kemisk energiteknik 71 En redogörelse rörande främst processer för nyttiggörande av kol och inhemska energiravaror 1 Inledning 73 2 Nya energiråvaror 79 3 Strömkällor 169 4 Nya energisystem 186 5 Styrning av programmet, övergripande 204

systemanalys, forskning och utbildning

Fusionsteknik 1 Inledning

2. Den internationella utvecklingen inom fusionsforskningen

3. Möjligheter för svenska insatser

Magnetohydrodynamiska (MKB—) generatorer 1 Inledning. Princip. Tekniska problem

1. Kraftöverföring med hjälp av laser el— ler mikrovågor

2 Energilagring med utnyttjande av atom— ära eller molekylära system

2.1. Sammanfattning

2.1.1 2.1.2 2.1.3

Kärnkraftens utveckling Lättvattenreaktorer

övriga termiska system

207 207 210

237 237 238

245 254

273 273 274 275

• Sida 7
•  Original

2.1.4. Snabba reaktorer

2.1.5. Kärnbränslecykeln

2.1.6. Resursbild

2.1.7. Sammanställning

2.2. Expertmaterial för området fissionsteknik

2.3. Nulägesbeskrivning 2.3.1 Kärnkraft för el- och värmeförsörjning

2.3.2. Olika reaktortyper

2.3.3. Läge, planer och studier i Sverige 2.3.4 Kärnbränsleförsörjningen

2.3.5. Säkerhets— och miljöfrågor

2.4 Behov av FoU

2.4.1. Inledning

2.4.2. Lättvattenreaktorer

2.4.3. Övriga termiska system

2.4.4. Snabba bridreaktorer

2.4.5. Kärnbränslecykeln

2.4.6. Säkerhet, miljö

2.5 Resurser för FoU

2.6. Internationellt samarbete på kärnenergiom— rådet

2.6.1. Internationella organ

2.6.2. Sverige och det internationella sam—

arbetet

2.7. Förslag till FoU—program

2.7.1. Inledning

2.7.2. Lättvattenreaktorer

2.7.3. Gaskylda högtemperaturreaktorer

2.7.4 övriga termiska reaktorer

2.7.5. Snabba bridreaktorer

2.7.6. Kärnbränslecykeln 2.7.7 Säkerhet, miljö

Bihang 1 Ordlista

Bihang 2 Referenser

Bihang 3 Enkätsvaren

277 279 280 280

282 282 286 293 295 302

304 304 305 307 312 317 322

328 331

332 332 333 334 337 337 340 344

• Sida 8
•  Original

S()1J l974z73 3 EZ—, gas— och värmeförsörjning 3.1 Sammanfattning 3.2 Redogörelser för olika delområden 3.2.1 Vattenkraftproduktion 3.2.2 Produktion av värme och värmebaserad elkraft 3.2.3 Värmedistribution och —ackumulering 3.2.4 Elektrisk kraftöverföring 3.2.5 Gasproduktion och —distribution 3.2.6 Ekonomi— och systemfrågor inom e1—, gas— och värmeförsörjning 3.2.7 Miljöfrågor inom e1—, gas— och värmeförsörj— ning 3.3 Översikt över FoU—arbetets grad av långsik— tighet 3.4 Resurser för FoU på berörda områden Bihang l Förkortningar Bihang 2 Referenser Appendix 1 Vattenkraftproduktion 1 Bakgrund 2 Pågående FoU inom vattenkraftområdet 3 Behov av FoU 4 Redovisning av förslag till FoU—projekt 5 Program för FoU 6 Tillgång till resurser för FoU Bilagor Appendix 2 Produktion av värme och värmebaserad elkraft 1 Bakgrund 2 Pågående FoU 3 Behov av FoU 4 Redovisning av förslag till FoU—projekt 5 Program för FoU 6 Tillgång till resurser för FoU Bilagor Appendix 3 Värmedistribution och —ackumulering

4. Tillgång till resurser för FoU

Bilagor

Gasproduktion och —distribution

1 Allmänt om gas i Sverige 2 Ämnesområden för kommande utveckling inom gastekniken 3 Indelning av föreslagna FoU-projekt

5. Program för FoU

Bilagor

Ekonomi— och systemfrågor inom e1—, gas— och

värmeförsörjning

Bilagor

Miljöfrågor inom el—, gas— och värmeförsörj— ning

1 2 3 4 5 6

Allmänt om miljöpåverkan

Pågående FoU

Behov av FoU

Redovisning av förslag till FoU—projekt Program för FoU

Tillgång till resurser för FoU

Bilagor

441 441

446 446 447

451 453

455 457 459

461 463

464 471

471 474 474 475 476 478 479

• Sida 10
•  Original

• Sida 11
•  Original

1 UTVINNING AV ENERGIRÅVAROR SAMT ICKE-KONVENTIONELLA ENERGIPROCESSER

1.1. Inledning, sammanfattning

Detta kapitel avser nyttiggörande av bränsleråvaror exklu- sive olja och naturgas jämte nyttiggörande av solenergi, vindenergi och andra icke—konventionella energislag. I bränsleråvarorna inräknas alltså kol samt inhemska råvaror såsom torv, ved, hyggesavfall, hushållsavfall, jordbruks— avfall, skiffer m m. Olja och naturgas behandlas här mera i förbigående. Orsaken är att man i vårt land köper från andra länder praktiskt taget all FoU som avser oljegeologi och prospekteringsteknik. Viss grundläggande forskning ut— förs dock vid svenska universitet och högskolor.

Framställningen i detta kapitel bygger på enkätsvar, hea— rings med experter och därvid ingivna promemorior samt på särskilda sammanfattande studier utförda av därtill utvalda experter. Deras studier fogas som appendix till detta kapi— tel. Författare är professor Olle Lindström, KTH, professor Hans Wilhelmsson, CTH, samt direktör Dick Lundqvist, ASEA. Värderingarna i kapitlet avviker i vissa fall från exper-

ternas.

Tillgången på bränsleråvaror i världen är mycket stor. De uppskattade reserverna av kol beräknas sålunda även med en flerprocentig årlig ökning av förbrukningen räcka i stor- leksordningen 100 år. Även tillgången på inhemska bränslen är stor, om man icke tar hänsyn till svårigheter vid utvin— ningen och till priset. I våra visserligen magra men dock oljebärande skiffrar ligger ca 900 Mton bergolja, vilket

• Sida 12
•  Original

kan jämföras med Vår totala oljekonsumtion om 32 Mton/år. Värmeinnehållet i Sveriges totala torvmassa motsvarar mer än 100 års bränsleförbrukning i Sverige. Skogsavverkningen av ca 70 miljoner skogskubikmeter per år motsvarar ca 9 Mton olja. Av avfall från jordbruk, industri och hushåll torde totalt ett värmeinnehåll motsvarande några Mton olja kunna tillvaratas. Skälet till att dessa energiråvaror icke kommit till användning i större skala är att Vi haft riklig tillgång på billig olja, vilken gjort varje alterna— tivt bränsle oekonomiskt. Därmed har ej heller tekniken för nyttiggörande av dessa råvaror utvecklats. Syftet med här framlagt program är att råda bot på denna brist i tek— nisk utveckling.

Det finns flera skäl till att vi nu söker efter energi— alternativ. Ett är givetvis det starkt stegrade priset på olja, ett annat är den tveksamhet som yppats beträffande utbyggnaden av kärnkraften. Men vi önskar också från

svensk sida skapa en större flexibilitet i vår energi— försörjning, ett större oberoende av omvärlden, en bättre beredskap inför störningar och avspärrningar och även krigsfall, en minskad miljöbelastning och ett större utnytt— jande av'energiråvaror som förnyas.

Som nyss anförts är vår kunskap om dessa energikällors ut— nyttjande ännu ofullständig; det behövs alltså omfattande såväl grundforskning som tillämpad forskning och utveck— ling innan vi ens kan bedöma vilka möjligheter vi har att tillgodogöra oss dessa. Våra möjligheter till sådana in— satser är givetvis begränsade. Mera närliggande kommer— siellt tilltalande lösningar kommer att framtagas av in— dustrin, i andra fall behövs ett starkt statligt stöd för att studier över huvud taget skall komma i gång. Samtidigt pågår i vår omvärld utomlands mycket Omfattande forskning och utveckling på samtliga energislag. Det är nödvändigt att vi i Sverige arbetar i nära kontakt med omvärlden och icke i onödan dubblerar arbete som där utförs. Å andra sidan måste vi inom Sverige skaffa oss en viss grundkunskap för att kunna ta vara på de rön, upptäckter och resultat som

framkommer utomlands och utnyttja dem i svensk energi—

• Sida 13
•  Original

produktion.

Vår nuvarande värdering av de olika energiråvarorna är i

korthet följande:

Det mest närliggande energialternativet är kol, som alltså finns i mycket stora mängder. Koltillgångarna i Sverige är dock små och av låg kvalitet. De kända reserverna uppgår till ca 60 Mton (ref. 1). Man kan förutse ett ökat utnytt— jande av importerat kol i Sverige, både för direkt för— bränning men också för omvandlingar till gas och eventuellt

även flytande bränsle.

Skiffertillgångarna är som nämnts mycket stora. Utveckling av teknik för utnyttjande av skiffrarnas värmeinnehåll och deras innehåll av flytande och gasformiga produkter pågår

i stor skala utomlands. Vad som är intressant för svensk del är en kombinerad utvinning av utan och värme, eventuellt flytande och gasformiga bränslen ur våra egna skiffrar. Här

måste förmodligen en svensk teknik framtagas.

Torven är en stor inhemsk reserv som motiverar väsentliga ansträngningar för att reducera kostnaderna för torvutvin— ning och för utnyttjande av den så utvunna torven för för— bränning eller för produktion av gas och flytande bränsle.

Skogsindustrins avfall är intressant främst i samband med utnyttjande av fiberråvaran i skogs— och cellulosaindustrin. Ett direkt utnyttjande av hyggesavfall, grönflis m m kan endast tänkas i speciella krissituationer, framför allt vid avspärrning eller krig. Ekonomin för fiberråvarans utnytt- jande för framställning av cellulosa och papper är helt överlägsen samma materials utnyttjande för energiproduktion.

Hushållsavfall är i första hand ett miljöproblem. Detta kan lösas genom att man genom förgasning eller pyrolys av avfal— let producerar värme och gas. Man får ett visst tillskott till energiförsörjningen och löser därmed miljöproblemet.

Jordbruksavfallet utgörs dels av halm, dels av gödsel. För—

• Sida 14
•  Original

bränning av halm borde kunna utnyttjas för energiproduk— tion, framför allt lokalt på jordbruken. Gödseln torde kun—

na rötas och producera metan för lokal användning.

Vindenergin är en stor potentiell energikälla men har hit— tills ställt sig helt oekonomisk att utnyttja. En teknik— utveckling pågår, syftande till dels små individuella kraft— källor för husuppvärmning och hushållsel, dels större an— läggningar för elproduktion. En väsentlig fråga i samband med vindenergins utnyttjande är möjligheterna till energi—

ackumulering.

Tidvatten— och vågenergi ställer sig oekonomisk, och någon väsentlig möjlighet för en inhemsk utveckling av sådan tek- nik torde icke föreligga.

Våra möjligheter att utnyttja geotermisk energi i Sverige

är praktiskt taget helt outforskade. De fakta man hittills haft tillgång till tyder på att denna energiform icke skul— le vara tillgänglig i Sverige, men vissa studier om tempe— raturförhållandena i den svenska berggrunden kan vara moti-

verade.

Ett direkt nyttiggörande av solenergin kan ske antingen i små individuella anläggningar för husuppvärmning eller i större solelverk. Även här är ekonomin diskutabel. Det ut— vecklingsarbete som kan tänkas vara aktuellt för svensk räkning torde främst gälla de små individuella anläggning—

arna .

På längre sikt torde möjligtvis speciella energiodlingar antingen av landväxter eller alger och mikroorganismer vara tänkbara. Viss grundläggande forskning på detta område kan

vara motiverad.

Fusionsenergin skulle på mycket lång sikt kunna erbjuda den definitiva lösningen på världens energiproblem. Insatserna för att förverkliga detta mål kommer dock att bli mycket stora. Ett eget svenskt program är här otänkbart men en ef—

ter svenska förhållanden väsentlig insats för att deltaga

• Sida 15
•  Original

i det internationella arbetet synes befogad.

Elektrokemiska Strömkällor av olika slag kan väntas få viss betydelse i framtida energisystem på grund av miljövänlighet och hög verkningsgrad. Det gäller här utom konventionella elektrokemiska Strömkällor även bränsleceller och magneto—

hydrodynamisk generering av el, s k MHD.

Inom området har även behandlats forskning och utveckling

avseende metanol framställd ur fossila bränslen och inhemska

avfall. Metanol synes vara ett gott universalbränsle för svenska förhållanden och förtjänar en seriös värdering.

I tabell lzl återfinns en sammanställning av medelsbehov för

FoU inom de olika delområden som ovan har nämnts. 1 tabel— len har redovisats medelsbehov dels för hela tioårsperio— den 1975/76 — 1984/85, dels för de tre första åren av den- na period. Man kan förutse att nya områden för FoU kommer att öppnas successivt genom den intensiva internationella FoU—verksamheten. Som exempel kan nämnas framställning av syntetisk naturgas och produktion av väte. I sammanställ— ningen har upptagits en avrundande summa på drygt 1 Mkr/år

för sådana ändamål.

• Sida 16
•  Original

Tabell 121 Medelsbehov för FoU (Mkr)

Medelsbehov under

Delområde

Mkr Mkr/år ________________________________________________________________________________________________________________________

Oljegeologi och —prospektering Importerade kol

Skiffer

Torv

Ved och hyggesavfall

Jordbruksavfall

Hushållsavfall

Bränsleceller Elektriska ackumulatorer

Nya energisystem

tioårsperioden

1975/76 — 1984/85

Totalt

Genomsnitts— behov

Mkr Mkr/år

2

40

20

10 10 l5 20

0,2

4

1,5

Medelsbehov under

första t perioden

Totalt

0,6 4,5 1,5 0,1 4,5

0 rears-

Genomsnitts— behov

0,2 l

3

1,5 0,5 1,5

Anmärkningar

Tillkommer investeringar 1 provanlägg- ningar. Frågan om vidareutveckling avgörs efter första treårsperioden.

Tillkommer investeringar 1 försöksanlägg— ningar.

Tillkommer investering ca 15 Mkr i för— söksanläggning samt driftkostnader ca ¹⁰ Mkr under en treårsperiod.

Utredningsarbete under ett år.

Tillkommer investeringar ca 30 Mkr 1 för— söksanläggningar samt driftkostnader ca ¹⁰ Mkr/år.

Tillkommer investering 1 försöksanlägg- ning för metanolproduktion.

• Sida 17
•  Original

'Tabell lzl Medelsbehov för FoU (Mkr) — forts

___—

Medelsbehov under tioårsperioden 1975/76 — 1984/85

Genomsnitts—

Delområde

Totalt behov

Mkr Mkr/år

Mkr

Medelsbehov under första treårs— perioden

Genomsnitts— Totalt behov Mkr/år Anmärkningar

___________________________________.___————_———————_

MED—generatorer 6 —

Fusionsteknik 50 5

Solstrålning

Energiodlingar

Vindenergi

Övriga icke—konventionella energikällor

Icke—konventionell energiöver— 12 1,2 föring jämte nya områden som nulä'et e' kan överblickas

].

Summa

3

10

3,5 1,5 0,6 3,6

59,4

1

3,5 1,2 0,7 0,5 0,2 1,2

Beloppet 6 Mkr avser FoU t o m 1979/80. Därefter vidtar utveckling av en prototyp— anläggning, som kan vara i drift omkring år 1985.

Beloppen avser minimum för meningsfull verksamhet. Optimal utnyttjning av resur— serna kräver ungefär det dubbla.

Medelsbehov för FoU rörande direkt upp— värmning av byggnader ingår ej.

Initialinsats 0,5 Mkr/år för grundforskning stegras under en femårsperiod till 1 Mkr/år.

Beloppet 2 Mkr avser en femårsperiod. Ef— ter denna period avgöres huruvida arbetet skall fortsätta.

Studie av berggrundens temperaturförhål— landen. Frågan om fortsatta undersökningar avgörs efter första treårsperioden.

• Sida 18
•  Original

1.2. Redogörelser för olika delområden

De förslag till FoU—projekt, som i mera konkret form har

inlämnats till energiprogramkommittén och som ligger inom ämnesområdet för detta kapitel, har sammanställts i bihang 3. Som referensbeteckning för dessa projektförslag används

energiprogramkommitténs diarienummer (Dnr xxx).

1-2-1 Qlissselegi_eeb_91192£95255£s£ies

Olja och naturgas har undantagits i detta kapitel främst med hänsyn till att vi för närvarande ej har egen produk— tion inom landet av dessa råvaror och att endast en begrän— sad grundforskning har bedrivits vid våra universitet och

högskolor.

Forskning och utveckling i fråga om produktion och utnytt— jande av olja och naturgas bedrivs däremot kontinuerligt i stor skala av de företag och statliga institutioner som är internationellt etablerade i olje— och gasbranschen,

och resultaten av deras forskning kommer också oss till

del.

Genom att Oljeprospektering AB (OPAB), som bedriver prospek— teringsverksamhet inom Sverige, oftast utnyttjar olika in— ternationella expertföretag i samband med sina undersök— ningar, erhålles också ständig information om tekniska för—

bättringar i samband med eftersökning av olja och gas.

Det får emellertid anses motiverat att ge den nämnda grund— forskningen ett statligt stöd av storleksordningen 0,2 Mkr/ år under hela tioårsperioden.

1-2-2 Exttisgäzsnés_syrispezssraés_tel

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Den svenska kolimporten är nu 2,5 Mton/år. Importmöjlig— heter föreligger från Australien, Sydafrika, Polen och Sov-

jet. Den svenska energiapparaten är icke utbyggd för att ta

• Sida 19
•  Original

emot väsentligt större kolkvantiteter än nu och att nyttig— göra dem för husuppvärmning eller elproduktion. Endast tre kraftverk i Sverige är byggda för kolförbränning. En ombygg— nad av ett kraftverk för koleldning uppges kosta ca 15 % utöver den ursprungliga investeringen i oljeeldningssyste—

met.

Den närmast föreliggande möjligheten att utnyttja kol i Sverige är att i tillsatspannor konvertera kolet till gas och bränna gasen i konventionella kraftverk. Utveckling be— drivs emellertid också på förgasning av kol under tryck, alternativt förbränning under tryck för kombinerade gastur— bin— och ångturbincykler. Förbränning i fluidiserad bädd medför fördelar genom att man där synes kunna avlägsna svavlet effektivt. En annan möjlighet är att konvertera kolet till flytande bränslen, företrädesvis metanol. Denna teknik är etablerad utomlands i en skala upp till 500 000 ton metanol per år och utvecklas nu mot större produktions— enheter. Det finns ett intresse i Sverige både hos kraft— industrin och tillverkande industri för att utveckla system med fluidiserad bädd och produktion av gas för gasturbin/ ångturbin. Priset för värme alstrad ur kol torde i Sverige bli något högre än för motsvarande värmemängd alstrad ur olja. Denna bedömning grundar sig på det faktum att kolet

i dag i produktionsländerna är något billigare än oljan men att transport—, lagrings— och hanteringskostnaderna gör

kolet proportionsvis dyrare. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Sverige kommer förmodligen att importera den större delen av koltekniken. Vi bör emellertid utveckla en egen kompe— tens på området som gör en god upphandling av teknik möjlig. Vi har också viss inhemsk kompetens såväl när det gäller fluidiserad bädd som andra förbränningsformer, och ett visst utvecklingsarbete är därför motiverat. Detta bör i

så fall koncentreras till några få projekt som kompletterar utländsk teknik och/eller anpassar den till svenska förhål— landen. Ett rimligt utvecklingsmål för programmet borde

vara ett nyttiggörande av ca 10 Mton stenkol per år under

• Sida 20
•  Original

perioden 1985—90 som ett alternativ till motsvarande olje—

import.

Program för FoU

Programmet för FoU bör omfatta dels ett utvecklingsarbete på förbränning av kol i trycksatt fluidiserad bädd, dels produktion av metanol från importerade kol. Till kommittén har ingivits två projektförslag som kan vara tänkbara för statligt stöd:

— Fluidiserad förbränning av kol för gasturbinanläggning kombinerad med fjärrvärmeproduktion (Dnr 90, kap A 3).

— Produktion av metanol från importerade kol alternativt inhemska bränslen.

Resursbehov

Med hänsyn till utvecklingsmålet torde en rimlig insats över en tioårsperiod vara ca 40 Mkr, stegrad från en ini— tialinsats av ca 1 Mkr/år upp mot 6 ä 7 mot periodens slut, när kommersiella anläggningar bör kunna tas i bruk. Forsk— ningsarbetet torde kunna bedrivas vid etablerade institu— tioner och företag, där högskoleinstitutionerna bör få en förstärkning av sina resurser avseende processteknik inom bränslekemin, speciellt på metanolområdet. Mera konkret borde för de första tre åren avsättas 1,2 Mkr för teknisk grundforskning samt därutöver investeringsbidrag till indu—

strin för uppförande av försöksanläggningar.

1-2-3 Ezttiggäzesés_sy_sti££s£

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Världens tillgångar på oljeförande skiffer är mycket stora och detta är kanske den potentiellt största energikällan efter kol- och oljeförekomsterna. Ett mycket stort utveck— lingsarbete bedrivs nu i USA och Kanada för utvinning av olja ur eller förgasning av oljeskiffer liksom även tjär— sand som här kan likställas med oljeskiffer. Projekterade

anläggningar har en kapacitet på 25 Mton skiffer per år

• Sida 21
•  Original

och levererar olja till f n konkurrenskraftiga priser.

I Sverige finns, som nämnts tidigare, avsevärda skiffer— förekomster. Södra Sveriges alunskiffrar (Närke, Östergöt— land, Västergötland, södra Öland, östra Skåne) är ganska väl undersökta i samband med skifferoljeprojekt. Halten organiskt kol ligger vid 10—15 2, mängden avdestillerbara kolväten i bästa fall vid 5—6 %. Svavelhalten uppgår till 5—8 % och är alltså mycket hög. Stora nyfynd inom Sverige är knappast tänkbara. Totala förrådet räknat som oljeinne— håll ligger mellan 250—450 Mton olja. Den rikaste skiffern finns i Närkes Kvarntorp men den är ändå endast hälften så rik som goda amerikanska skiffrar. Tillgångarna där räcker endast något tiotal år vid drift i en skala på 25 Mton/år,

som är en normalstorlek för ett skifferoljeverk i dag.

Den svenska skiffern innehåller också betydande mängder uran. En eventuell utvinning av uran i Ranstad kan ge 5—6 Mton skifferlakrester per år som utgör ett miljöproblem. Förgasning eller förbränning av lakresterna skulle lösa

ett miljöproblem och dessutom ge ett tillskott till energi— försörjningen. Något egentligt utvecklingsarbete har emel—

lertid ännu inte drivits på detta område.

Under Kvarntorpsepoken bearbetades som mest 3,4 Mton skif— fer per år varav 60 2 kunde nyttiggöras i pyrolysugnarna. Den teknik som utvecklades i Kvarntorp under svåra betin— gelser är av föga värde i dag frånsett de erfarenheter som gjorts på miljösidan. Den svenske uppfinnaren Aspegren ut— vecklade vid den tiden ett pyrolysförfarande med Värmeöver— föring med hjälp av heta kulor i en roterugn. Processen har vidareutvecklats av The Shale Oil Corporation i Amerika och

anses nu vara den längst komna skifferprocessen.

En frestande lösning vore pyrolys in situ. Stora regionalt utbredda skador på grundvatten kan dock befaras. Även hit— tillsvarande metoder för pyrolys i ugn ger stora svavel—

dioxidutsläpp och därmed stora miljöskador.

• Sida 22
•  Original

Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Det Vore angeläget att skapa förutsättningar för att ta till vara de svenska skiffrarnas energiinnehåll. Prognosen är dock inte särskilt gynnsam. Det synes i dag icke vara ekonomiskt motiverat att driva en inhemsk processutveckling avseende enbart tillgodogörandet av kol— och kolväteinne— hållet i skiffrarna. Stora summor måste i så fall sättas in innan en process är färdig för praktisk drift och de svens— ka skiffrarna har mindre goda egenskaper, framför allt låg kolhalt och hög svavelhalt. Det är icke uteslutet att ut—

ländsk och svensk utveckling av olika metoder för pyrolys, förvätskning eller förgasning av andra energiråvaror kunde drivas så att metoderna även blir intressanta för tillvara— tagande av svensk skiffer. Detta kommer emellertid att ta tid och något eget utvecklingsarbete på just skifferförbränning,

—förgasning och —förvätskning bör alltså icke företas.

Mer intressant är dock utnyttjande av lakrester efter uran— utvinning ur skiffer, framför allt i Ranstad. Mängden skif— ferlakrester som kommer att produceras de närmaste åren är liten men därest en storskalig brytning och en storskalig produktion av uran kommer till stånd blir detta en intres— sant möjlighet. Här föreligger flera projektförslag men miljöproblemen är icke helt lättlösta. Oavsett om ett svenskt FoU—program på utnyttjande av lakresterna för ener— giproduktion kommer till stånd och energianläggningar där— vid uppbyggs bör emellertid lakrester som nu faller vid driften i Ranstad deponeras så, att de medger framtida ut— nyttjande för energiproduktion från kolinnehållet. Det finns också vissa förekomster av grafitskiffer i Vittangi— området, vilka skulle kunna utgöra råvara för ett tillskott till den svenska elproduktionen vid väntade prisnivåer på olja i framtiden. Den geologiska kännedomen om förekomster— na är ännu bristfällig. Provundersökningar har visat att askinnehållet är stort men att en förgasning i flytande bädd är väl möjlig. SGU har framfört förslag om ett begrän— sat borrprogram omfattande 5 5 10 diamantborrhål inom de större förekomsterna i avsikt att skaffa fram ett gott un— derlag för mera noggranna tekniska och ekonomiska bedöm—

ningar.

• Sida 23
•  Original

Projektförslag

Tre skilda projektförslag har diskuterats under hearings. Det första har utarbetats inom Stiftelsen för Värmeteknisk forskning vid KTH och avser en studie av möjligheterna att bygga skiffereldade kraftverk baserade på i första hand lak— rester från Ranstad. I olika alternativa utföringsformer skulle här kunna antingen utvecklas ett virvelbäddbaserat ångkraftverk, ett gasturbinkraftverk eller en anläggning för gasgenerering. Huvudproblemen torde vara möjligheterna att hålla nere svaveldioxidutsläppen och att få en godtag— bar ekonomi. Kontakter har tagits med bl a Statens Vatten— fallsverk och olika organisationer inom energiområdet. En anslagsansökan har ingivits till STU. Vissa leverantörs— kontakter har också tagits. Utvecklingskostnaderna bedöms vara 16 Mkr till första pilotanläggning och en andra pilot— anläggning skulle kosta 30 Mkr. En årskostnad på 3 Mkr un—

der inledningsfasen anges.

Ett andra projekt har framlagts av AB Atomenergi i en pro— memoria 1974—02—28 och i form av ett projektförslag

(Dnr 80). Projektet avser förgasning av lakrester i Ranstad och andra svenska skiffrar samt distribution och konsumtion av syntetisk gas. Som en tredje punkt redovisas gasfram— ställning i en högtemperaturreaktor. Arbetsinsatsen fram till halvstor skala beräknas vara 20 manår till en kostnad av 4,5 Mkr plus 10 Mkr för investering i den halvstora an—

läggningen.

Ett tredje projekt (Dnr 204) har framlagts av Institutet för Innovationsteknik och avser sex delprocesser nämligen pyro— lys för gas- och oljeavdrivning, fluidiserande rostning, auto— oxidation av svaveldioxid, uranutlakning och separation, till— verkning av cellkeramik och slutligen gipsframställning ur svavelsyran. Utvecklingsarbetet under 2 1/2 5 3 år beräknas kosta ca 2 Mkr. Några investeringskostnader för försöksan—

läggningen är icke angivna.

• Sida 24
•  Original

24. Kap ]: Energiråvaror och energiprocesser SOU 1974:73 Resursbehov

Sammanfattningsvis kan man konstatera att två projekt synes motiverade, ett avseende en energiutvinning ur lakrester från Ranstad och ett andra en förberedande geologisk studie av Vittangiförekomsten. Totalramen för dessa två projekt kan beräknas bli ca 3 Mkr/år under en första treårsperiod, investeringskostnader i försöksanläggningar oräknade. Där— efter torde tillräckligt underlag föreligga för ett beslut

om en vidareutveckling i större anläggningar.

1-2-4 Nyttigsäzesés_sy_£952

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Bränntorvförrådet i södra Sverige beräknas motsvara 700 Mtoe. Torvmossarna i övriga Sverige motsvarar 4 000 Mtoe. Torv är en miljövänlig bränsleråvara med låg svavelhalt och kan nyttiggöras som bränntorv eller som t ex råvara för pro—

duktion av syntetiska bränslen.

Torvmossarna håller en fukthalt över 90 Z. Torven måste torkas till 50 % fukthalt för att kunna nyttiggöras som bränsleråvara. Torkning i fria luften är det enda möjliga i dag och tillämpas vid tillverkning av maskintorv resp frästorv.

Vid maskintorvmetoden grävs torven upp t ex med skopeleva— tor och formas till stycken som får torka på mossens yta. Två skördar erhålles per säsong. Vid framställning av fräs— torv fräser man upp ett 5—20 mm tjockt skikt med hjälp av en bred fräs. Det uppfrästa skiktet vändes med harv flera gånger till dess man kommit ner till en fukthalt på 40—55 Z. Frästorven är billigare i produktion än maskintorven men lämpar sig mindre väl för förgasning etc på grund av den

luckra konsistensen.

Speciella maskintyper för produktion av maskintorv har ut— vecklats särskilt efter krigsåren i början av 1940—talet.

I samarbete mellan AB Svensk Torvförädling och ÖEF ägde ett

• Sida 25
•  Original

ganska omfattande utvecklingsarbete rum under 1960—talet just i fråga om maskintorv. Statsanslag utgick ur den då— varande s k bränsleforskningsfonden med 1 Mkr. Maskinut— rustningen för torvtäkt i olika skalor utvecklades — dels s k enmansmaskiner anpassade till normalt förekommande traktortyper och avsedda för drift i kombination med jord— bruk/skogsbruk (årsproduktion kanske 2 000 — 3 000 ton), dels maskinkombinationer (upptagare, Vändare, hopsamlare)

för drift i mera industriell skala.

Den svenska torvproduktionen är inriktad på odlingstorv med produktionskostnad omkring 40 kr/ton 50 Z—ig frästorv. Torv- eldade kraftverk förekommer i Sovjetunionen, Finland och Irland, och även i Sverige pågår visst utredningsarbete på

sådana projekt.

Torvtäkt i stor skala i Sverige kommer att råka i konflikt med naturskyddsintressena. Torvmossarna täcker omkring 15 Z av Sveriges yta och det borde därför vara möjligt att komma överens om ett nyttiggörande av en mindre del av denna yta

för energiproduktion.

Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Man bör inte värdera torven som bränsleråvara med utgångs— punkt i nuvarande produktionskostnad. Kostnaden för torv— täkt i Sverige har stigit från en nivå på 10-12 kr/ton år 1956 till 40—50 kr/ton 1974. I Finland upptas emellertid torv till en kostnad på ca 20 kr/ton. Ett mål borde vara att genom en koncentrerad utvecklingsinsats komma fram till metoder och utrustning som medger en produktionskostnad i området 10—20 kr/ton vid storskalig utvinning. Torven skul- le därvid bli ett billigt bränsle. Transportkostnaderna för torv blir emellertid höga och torven måste därför utnyttjas

i närheten av mossen där den tas upp.

Lufttorkningen är en billig process så till vida att ener— gin för torkningen står gratis till förfogande. Å andra sidan blir torvutvinningen säsongbetonad med produktion

under endast 1/3 av året. En billig artificiell metod för

• Sida 26
•  Original

torkning av torv skulle möjliggöra produktion året runt. Detta skulle ge en jämn permanent sysselsättning och förut— sättningar för anskaffning av mer kvalificerad maskinell

utrustning som inte skulle behöva stå för fäfot 2/3 av året.

Om lufttorkningsmomentet faller bort kan torven tas upp i massiva sjok och avrymmas till låg kostnad. Man borde under sådana förhållanden kunna komma ner på en nivå under 10 kr/

ton.

En möjlighet som nu är föremål för förstudier är att ut— nyttja spillvärme från kärnkraftverk för torkning av torv. Man avvattnar då torven genom pressning till ca 75 % vatten— halt och använder sedan torven som kylmedel i kyltorn eller fluidiserande bäddar vid kraftverk. Ett kärnkraftverk på

1 000 MW elektrisk effekt skulle kunna medge en torkning av ca 5 Mton torv per år räknat som torrsubstans. Ett andra utvecklingsmål bör alltså bli en effektiv process för ut—

nyttjande av spillvärme för torkning av torv i stor skala.

Torvtäkten innebär emellertid miljöproblem. Torvprogrammet måste därför inrymma studier av vilka mossar som kan komma i fråga för torvtäkt, hur miljöpåverkan av torvupptaget skall kunna minskas och hur de utvunna torvmarkerna senare skall kunna återföras till skogsproduktion. Från miljöhåll har man hävdat att endast en mycket ringa del av Sveriges totala torvmarker får komma i fråga för intensiv torvtäkt. Programmet kan därför icke ges alltför stor omfattning och man bör i stor utsträckning bygga på samarbete med andra länder t ex Finland och Irland. Det vore vidare en stor fördel om torven kunde omvandlas till flytande eller gas— formiga bränslen och ett ytterligare utvecklingsmål borde alltså vara förgasning av torv och framställning av metanol ur sådan gas. Det framtida nyttjandet av torv i Sverige kom— mer att begränsas dels av miljöhänsyn, dels av den tekniska utvecklingen och den därmed förknippade ekonomin. Man kan grovt räknat säga att per procent mosstäktareal som engage— ras för torvtäkt kan produceras en energimängd motsvarande

2 Mtoe/år under ungefär en 20—årsperiod.

• Sida 27
•  Original

Projektförslag

De projekt som kan skisseras anknyter till de ovan angivna utvecklingsmålen. Ett antal förslag har framkommit vid kom— mitténs förhör men är som regel av mindre genomgripande karaktär. Ytterligare utredning bör ägnas frågan om ett nationellt torvprogram. l avvaktan på detta kan följande projekt anges:

— Studier avseende metoder och maskiner för utvinning av torv samt utveckling av torkningsmetoder som medger torkning året runt. - Torkning av torv vid samtidig kylning av turbinånga från värmekraftverk.

— Pelletering av torv för förbränning i fluidiserad bädd (Dnr 119).

— Förgasning av torv samt framställning av metanol ur syn— tesgas från torv.

Resursbehov

Det totala torvprogrammets omfattning för tioårsperioden är svår att uppskatta men torde ligga inom området 10 å 20 Mkr vartill kommer investeringsbidrag för uppförande av försöksanläggningar. En initialinsats på utredning, för— studier och grundläggande forskning bör ha omfattningen av

1 Mkr första året, 1,5 Mkr andra och 2 Mkr tredje året.

1-2-5 Nyttissärssss_sy_ysé_gee_bxsssssyfsll

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Det totala virkesbeståndet motsvarar i lufttorkat tillstånd 500 Mtoe vilket är en storleksordning mindre än torvmossar— nas bränsleinnehåll. Bruttoavverkningen svarar mot ungefär halva oljeimporten. Mycket lämnas kvar i skogen som hygges— avfall, svarande mot 20 Mton torrsubstans årligen. Moderna maskinella metoder för skogsavverkning som nu är under ut— provning ger möjlighet att ta tillvara åtminstone hälften

av detta avfall i form av flis.

Skogsindustrin lider brist på fiberråvara och ser därför

helst att så mycket som möjligt av råvaran kan användas för

• Sida 28
•  Original

28 Kap 1 : Energiråvaror och energiprocesser SOU l974:73 produktion av fiberprodukter och spånskivor.

Kostnaden för tillvaratagande av flisen med moderna metoder motsvarar ett ekvivalent oljepris på omkring 150 kr/m3 om flisen skulle användas som bränsle. Det lönar sig dock bätt— re att nyttiggöra även denna råvara för fiberproduktion i första hand och i stället importera olja för skogsindustrins behov av energitillskott. Skogsindustrin har också sedan länge använt avfall såsom bark och avlutar för energiproduk— tion och kemisk produktion.

Ved är en bränslereserv som tas till vid avspärrningar så som skedde under andra världskriget. Metoder har därvid ut— vecklats för förgasning av ved, s k förugnar, samt i gengas—

aggregat för fordon. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Det är önskvärt av beredskapsskäl att förutsättningar ska— pas för att man vid behov skall kunna nyttiggöra en stor

del av virkesproduktionen, säg hälften, som bränsleråvara som ersättning för bortfall av importerade bränslen såsom olja och eventuellt kol. Det naturliga härvidlag är att kon— vertera det fasta vedbränslet till flytande bränsle t ex metanol. Om man bygger upp en inhemsk produktion av flytande bränslen från importerade kol bör således den inhemska ved— råvaran vid behov kunna sättas in i stället för importkolen. Ett mål är därvid att utveckla en process för produktion av syntesgas för metanoltillverkning från inhemsk vedråvara i anslutning till en kolbaserad anläggning. Projektförslag

Utöver mera konventionella projekt som torde omhändertagas av industrin föreligger egentligen endast ett, nämligen det redan omnämnda:

— Produktion av syntesgas ur vedråvara för framställning av flytande bränslen företrädesvis metanol.

• Sida 29
•  Original

Resursbehov

Behovet av forskning och utveckling för detta projekt är relativt blygsamt och kan uppskattas till ca 0,5 Mkr/år un— der en treårsperiod. Därtill kommer emellertid avsevärda medel för uppförande av försöksanläggningar, omfattande för— ugn, förbränningsugn för flis och gasgenerator. Maskinin— vesteringen här uppskattas till ca 15 Mkr och driftkostna— derna under en treårsperiod till ca 10 Mkr. Dessa medel bör

då anvisas som investeringsbidrag för försöksanläggningen.

1 - 2- 6 Exttisgéraesesxisrsbzyksaxiell

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Jordbruket är en storproducent av bränsleråvara. Volymen är ungefär lika stor som mängden åtkomligt hyggesavfall d v s sammanlagt omkring 10 Mton torrsubstans från gödsel och halm. Betraktat som bränsleråvara svarar detta avfall mot 3 Mtoe/ år i form av gas eller flytande bränsle. Halmen borde kunna nyttiggöras i anläggningar avsedda för nyttiggörande av torv, grönflis och hushållsavfall när transportekonomin så tillåter. Halm kan också nyttiggöras tillsammans med gödsel i anläggningar anpassade för gödselråvaran. Gödsel innehål— ler också rätt stora mängder halm. Problemet med gödseln är dess höga vattenhalt som är ungefär samma som för torv el— ler 92 2. Gödseln förekommer dessutom på många små lokaler och genereras kontinuerligt. Gödseln är därför ur många syn— punkter ett sämre alternativ än torv. Å andra sidan utgör

gödseln ibland ett miljöproblem, skadar grundvatten etc.

Mellanvärdegas innehållande 50 % metan eller något däröver kan produceras genom rötning av gödsel i rötkammare. Denna metod har praktiserats på många håll i världen för lokal energiförsörjning. Med nuvarande teknik blir kostnaderna höga vid mindre och medelstora kreatursbesättningar. Arbe—

tet är heller inte riskfritt, förgiftningar har inträffat.

Det bör emellertid påpekas att jordbruksavfallet har stor

betydelse som jordförbättringsmedel och att en återföring

• Sida 30
•  Original

av en stor del av både halmen och gödseln redan sker för

att bilda humus och tillföra näringsämnen i den brukade mar— ken. Man bör därför icke sätta alltför stora förhoppningar till möjligheten att nyttiggöra jordbruksavfall för energi—

produktionen. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Jordbruksavfall skulle kunna användas för lokal generering av värme och gas, eventuellt metanol, i jordbruket. Man kan vänta att förbränningsanläggningar för värmeproduktion fram— kommer kommersiellt liksom också rötningsanläggningar för gasproduktion. Målet för arbetet med jordbruksavfallet bör därför icke sättas högre än en studie belysande önskvärd— heten av en återföring av jordbruksavfallet i jordförbätt— rande syfte alternativt produktion av energi för lokal an— vändning. Först när resultatet av en sådan studie förelig— ger kan man ta ställning till ett vidare program för jord— bruksavfallets utnyttjande för energiproduktion. Projektförslag

— Analys av naturgödselns roll i jordbruket jämfört med dess användning som energiråvara.

Resursbehov

Detta projekt torde endast kräva ca 1 års arbete av en utv redare och kosta i storleksordningen 100 000 kronor under detta år.

1-2-7 Erttissäzseés_sy_beställssyfall

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Hushållsavfallet är i första hand ett miljöproblem som upp- märksammats senare än vatten— och luftföroreningarna. Det faller ungefär 4 Mton hushållsavfall per år i landet med ett energiinnehåll på omkring 10 kJ/kg. Detta motsvarar

totalt ca 1 Mton olja.

• Sida 31
•  Original

En statlig utredning (ref 2) har nyligen uppskattat de prak— tiska möjligheterna att utvinna denna energi till betydligt

lägre belopp.

Hushållsavfallet behandlas i stort sett fortfarande på sam— ma sätt som vid seklets början genom deponering, komposte— ring och förbränning. Merparten hamnar på soptipparna på

ett sätt som förstör miljö, mark och grundvatten. Depone— ringen är den skenbart billigaste metoden om man bara tar hänsyn till de direkta kostnaderna och bortser från de nega—

tiva effekterna.

Förbränning är ett sätt att destruera avfallet och reducera dess volym men är en dyrbar metod. Kostnaderna kan dock reduceras genom återvinning av energin i rökgaserna i en ångpanna. Många sådana sopförbränningsstationer är i drift i Tyskland och USA liksom i Sverige, t ex Högdalens sopför— bränningsstation. Förbränningsanläggningar är dyra och drabbas ofta av driftstörningar med låg tillgänglighet som följd. Ett sätt att reducera dessa problem är att använda hushållsavfall som tillsatsbränsle exempelvis till kolpul—

vereldade kraftverk.

Det bästa sättet att konvertera avfallet torde vara till gasformigt eller flytande bränsle. Ett stort antal proces— ser för detta är under utveckling i USA och även i Sverige. Det förefaller som om förgasningsprocesserna är mest lämpa— de för hushållsavfallet även om det är möjligt att genom hydrering och/eller pyrolys framställa olja ur avfallet. En STU—kommitté har funnit att schaktugnen är den lämpligaste typen för pyrolys av hushållsavfall och rekommenderar prov

i fullstor skala. AB Motala Verkstad har genomfört ett för— söksprogram och utvecklat ett system kallat Motala Pyrogas. En första anläggning är beställd och kommer att användas

för ett begränsat försöksprogram. Den termiska verknings— graden är hög och rökgasen Väsentligt renare än från en konventionell sopförbränning. Kostnaderna är också lägre. Behov föreligger av ett pyrolyssystem som har större kapaci- tet och som kan producera gas med högre bränslevärde att an—

vändas som stadsgas eller syntesgas för konvertering till

• Sida 32
•  Original

flytande bränsle. Regionplanekontoret vid Stockholms läns landsting planerar att successivt eliminera ett 30—tal tip— par i regionen till förmån för en eller två stora behand— lingsstationer, och man förutser att år 1985 därur kunna producera t ex flytande bränsle. KTH:s institution för kemisk teknologi har utarbetat en process kallad Ferrugase processen avsedd för pyrolys och förgasning av hushållsav— fall och andra fasta bränslen till mellangas eller syntes—

gas utan tillförsel av syrgas. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Det synes angeläget att goda metoder för behandling av det fasta hushållsavfallet i Sverige utarbetas snarast möjligt även utan avseende till energiförsörjningsfrågan. Prov med praktisk drift i större skala av de utarbetade processerna bör snarast komma till stånd. Man bör då köra en eller fle— ra gasgeneratorer under varierande betingelser och på av— fall med olika sammansättning och olika tillsatser för att kunna planera för framtida anläggningar. Ett andra mål är att skapa förutsättningar för pyrolys i större skala till lägre kostnader och med inriktning på en bättre gas. Det är också betydelsefullt att utreda hur gasen skall nyttiggöras och möjligheterna att använda kombinationer av avfall med andra bränslen. Ytterligare ett mål för utvecklingsarbetet vore en metod för produktion av mellanvärdegas från hus— hållsavfall genom rötning. I detta fall bör en kombinerad process avseende såväl fast hushållsavfall som rötslam från reningsverk vidareutvecklas. Med hänsyn till de relativt begränsade energimängder som kan utvinnas från hushållsav— fallet torde en väsentlig del av forsknings— och utveck— lingskostnaderna få skrivas på miljövårdens konto. Därmed måste också beaktas alla problem som uppkommer genom avfal— lets innehåll av tungmetaller, kemiskt avfall och andra

föroreningar. FoU—program

FoU avseende avfallsbehandling bör drivas som ett samman—

hängande program eller storprojekt, vari energiåtervinningen

• Sida 33
•  Original

ingår som ett delprojekt. En första treårsperiod bör inrym— ma uppbyggnad av en försöksstation jämte teknisk grundforsk— ning över hela fältet från teknik för insamling och trans—

port till studier av förgasning. Försöksstationen byggs upp

kring en gasgenerator av Motalatyp.

Om programmet avseende en tredje generationens förgasnings— process ger ett positivt resultat byggs en demonstrations— anläggning på samma plats. Arbetet skall i så fall resulte— ra i specifikationer för en fullstor produktionsanläggning som skall kunna tas i drift 1985, förslagsvis i Stockholms— regionen. Högdalens sopförbränningsstation är en lämplig plats för denna försöksstation med möjligheter till tek— niskt samarbete med institutioner och laboratorier i Stock— holm. Det föreligger också ett intresse inom Stockholms kom—

mun och Stockholms län för en sådan verksamhet. Projektförslag

Vid hearings och i enkätsvar har framförts önskemål om för— söksverksamhet på detta område som kan sammanfattas med följande rubriker:

— Inrättande av en försöksstation för i första hand pyro— lys av hushållsavfall men med möjlighet att också eva— luera andra bränslen.

— Förstudier avseende Ferrugasprocessen för förgasning av fasta avfall och andra fasta bränslen.

— Teknisk—ekonomisk analys av centraliserad kontra decen— traliserad behandling av fast avfall.

— Förutsättningen för produktion av syntesgas genom för— gasning av hushållsavfall med beaktande av eventuell förekomst av katalysatorgifter.

— Inverkan av olika mekanisk förbehandling för förgasnings— förlopp och förbränningsförlopp.

— Fullskaleförsök med hushållsavfall som tillsatsbränsle till existerande industriella förbränningssystem.

Resursbehov Medelsbehovet för ett program avseende nyttiggörande av hus—

hållsavfall blir stort beroende främst på att stora försöks—

anläggningar måste uppföras. En enda stor förbrännings—

• Sida 34
•  Original

station ligger i prisklassen 25 Mkr med driftkostnader på ca 10 Mkr/år. Från AB Motala Verkstad har framförts önske— mål om statligt stöd för uppförande av en försöksanläggning enligt deras system till en kostnad av 5—6 Mkr i anslutning till värme— eller kraftanläggningen hos någon kommun eller

industri.

Forsknings— och utvecklingsarbete därutöver torde böra be— drivas till en omfattning motsvarande ca 1 Mkr/år under

hela den framförliggande tioårsperioden. Därutöver kommer kostnader för industrins eget forsknings— och utvecklings—

arbete jämte kommunala investeringar för avfallshantering.

1.2.8 Bränsleceller

Teknikens nuvarande ståndpunkt

De utvecklingsarbeten som bedrivits sedan 1960—talets bör— jan på bränsleceller för i första hand tillämpningar inom rymd— och försvarstekniken syns nu resultera i produkter och processer som kan bli av betydelse för energiförsörj— ningen mot slutet av seklet och in på 2000—talet. Några omedelbara effekter kan man dock inte vänta beroende på att

systemomställningarna kräver lång tid.

Pratt & Whitney Aircraft i USA bygger vidare på den bränsle— cellteknik som utvecklades för de amerikanska månskeppen och är nu tillsammans med den amerikanska kraftindustrin engagerat i ett stort utvecklingsprojekt avseende bränsle— cellkraftverk. En första demonstrationsanläggning på 26 MW skall levereras och evalueras 1978 varefter följer leverans av 56 likadana enheter till ett uppgjort pris på 800 kr/kw. Detta pris avser en komplett enhet. Den låga anläggnings— kostnaden, den höga verkningsgraden även vid små enheter och framför allt den stora miljövänligheten gör dessa bränslecellkraftverk särskilt lämpade för s k dispersa energisystem som är ett alternativ och komplement till sys—

tem med stora centrala kraftverk.

Vidare är Exxon (Esso) i USA och Alsthom i Frankrike

• Sida 35
•  Original

engagerade i utveckling av metanolluftceller för fordon (projektram 100 Mkr). Metanolluftcellen är på sikt ett in—

tressant alternativ också för kraftverk. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Pågående utveckling utomlands, särskilt Pratt & Whitney Air— crafts kraftverksprojekt, bör följas upp och förutsättnin— garna för en introduktion av denna teknik i Sverige bör vär— deras mot den specifika svenska försörjningsbakgrunden. Teknisk grundforskning bör drivas avseende såväl lämpliga elektrodmaterial som alternativa systemkoncept vilka anpas— sas till inhemska bränslen. Detta arbete bör associeras med motsvarande utvecklingsinsatser aVSeende bränslecellsystem för traktionära tillämpningar, särskilt metanolluftcellen. Mål är bränslecellmoduler för en kostnad på omkring 200 kr/ kw och en livslängd överstigande 5 år. Detta ger också underlag för bedömning av alternativa framtida energisystem

med inslag av gas— alternativt metanolekonomi. Projektförslag

Projektförslag har ingivits som harmonierar väl med det föreslagna programmet. Projektförslagen avser i allmänhet inte hela tioårsperioden utan i första hand de närmaste tre åren. Bland förslagen kan nämnas:

— Teknisk grundforskning avseende elektrodmaterial för bränslecellkraftverk (Dnr 135).

— Metanolluftbatterier för fordon. Resursbehov Detta arbete är att se som teknisk grundforskning på sikt

och bör stödjas med statliga medel inom en ram på 1 Mkr/år

under hela tioårsperioden.

• Sida 36
•  Original

1.2.9 Elektriska ackumulatorer

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Alltsedan Waldemar Jungners dagar har ett betydande utveck— lingsarbete ägt rum i Sverige särskilt på alkaliska batte— rier och på blybatterier. Blybatteriet har hittills varit den dominerande strömkällan för truckar och elbilar med en prestandanivå på omkring 20 Wh/kg vid 1 timmes urladdning. Prototyper av förbättrade blybatterier, nickeljärnbatterier och nickelvätebatterier ger i dag ungefär dubbla prestanda dvs 40 Wh/kg, vilket är av stor betydelse för en introduk— tion av eldrift i större omfattning. Prototyper för järn— luftbatterier som utvecklats i Sverige ligger på nivån 50*60 Wh/kg vid 5 timmars urladdning och kommer inom en nära framtid att förbättras mot nivån 80 Wh/kg. Strömkällor med goda prestanda kommer således att vara tillgängliga inom ett fåtal år. Det finns anledning att stödja den fort- satta utvecklingsverksamheten som kan leda till bättre miljö och lägre energikonsumtion samt till en livskraftig

exportindustri.

Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Elbilen behöver billiga och energirika batterier. De elek— triska ackumulatorernas höga verkningsgrad ger många till— lämpningar i de framtida energisystemen bl a som utjäm—

ningsbatterier vid kraftstationer.

Det är svårt att skilja på utvecklingsmål i fråga om miljö och i fråga om energi vad gäller strömkälleutvecklingen. På kort sikt torde miljöeffekten vara av större betydelse. Arbetsmiljön i verkstäder och gruvor kan förbättras avse— värt med elektrisk drift med nya energitäta Strömkällor. På grund av den långa tid som erfordras för en systemomställ— ning mot eldrift i stor skala måste ett FoU—program i förs— ta hand skapa förutsättningar för en senare övergång till eldrift. Man kan därvid fästa mindre avseende vid energi— besparingar på kort och medellång sikt. Det är därför ange—

läget att bedriva den fortsatta utvecklingen av järnluft—

• Sida 37
•  Original

batterier i oförminskad takt även om denna strömkälla pri—

märt inte kan förbättra energibalansen.

Arbete bör också bedrivas på blybatterier, zinkbatterier och järnnickelbatterier som inte lovar så höga prestanda som metalluftbatterierna men i gengäld har högre energi— verkningsgrad och i övrigt egenskaper som gör dem särskilt väl lämpade i fordonstillämpningar och som utjämningsbatte—

rier. Projektförslag

Bland projektförslagen kan nämnas: — Studier för utveckling av utjämningsbatterier.

— Systemanalys av blybatterier för fordonstillämp— ningar (Dnr 146).

_ Framtagning av ett nytt nickeljärnkoncept, det 5 k Superfenikonceptet för fordonstillämpningar.

— Teknisk grundforskning avseende zinkelektroder (Dnr 216).

— Analys och uppföljning av högtemperaturbatterier samt fortsatt utveckling av järnluftbatterier (Dnr 106, 149, 214, 215).

Resursbehov

Man kan vänta att en betydande del av kostnaden för utveck— lingsarbetet kan bäras av industriföretag. Till en del är arbetet dock av grundforsknings— och utvecklingskaraktär som bör stödjas med statliga medel inom en ram på ca 1,5 Mkr/år under hela tioårsperioden. Projekten bedrivs dels vid institutioner,dels vid företag som har erfarenhet av sådant arbete, t ex Svenska Utvecklingsaktiebolaget, Nife— Jungner AB, AGA AB (AB Tudor), NOACK AB och eventuellt and- ra företag samt strömkällegrupperna vid KTH och vid Försvar— ets forskningsanstalt. Anslutande forskning kan förläggas

till andra institutioner vid universitet och högskolor.

• Sida 38
•  Original

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Den 3 k väteekonomin diskuteras en hel del för närvarande.

I en spekulativ och renodlad utföringsform användes kärn— kraftvärme för att i kemiska processer klyva vatten i sina beståndsdelar väte och syre. Väte tjänar som universalbräns— le och transporteras i rörledningar eller i flytande form till förbrukarna. Storförbrukare som bränslecellkraftverk och processindustri förses också med syre från vattenklyv—

ningen vilket distribueras på samma sätt som vätet.

Väte kan även produceras på rent kemisk väg och ett omfat—

tande utvecklingsarbete på detta pågår utomlands.

Förespråkare för väteekonomi betonar de låga distributions— kostnaderna jämfört med distribution av elektrisk energi, miljövänligheten och beroendet av fossila bränslen. Miljö- vänligheten har två orsaker, dels bortfaller luftledningar för elkraft och dels nyttiggöras dessa bränslegaser vid kemotermisk reaktion (förbränning) eller kemoelektrisk

(bränsleceller) med ringa luftförorening.

Även andra energibärare diskuteras, såsom metanol, ammoniak och syntetiska bränslen snarlika dagens eldningsolja och motordrivmedel. Metanol kan tillverkas från fasta bränslen med en termisk verkningsgrad på 65 2 varvid den tyngsta pos— ten i produktionskalkylen utgöres av det fasta bränslet. Det är kanske fel att tala om ett nytt energisystem i sam— band med metanol. Metanol kan upptas av det existerande systemet både i distributionsledet och förbrukningsledet med förhållandevis ringa modifikation. Metanol kan i en första etapp blandas med motorbensin i en mängd på ungefär 30 % varigenom blytillsatsen kan elimineras och motorbräns- lets egenskaper i övrigt förbättras. Metanol borde också kunna användas t ex i villapannor eller oljeeldade värme— kraftverk. Metanol kan också användas i gaseldade installa— tioner och är därmed något av ett universalbränsle. Metanol

kan dessutom få stor användning för nitratreduktion

• Sida 39
•  Original

i avloppsvatten. För närvarande importeras 120 000 ton meta—

nol till Sverige per år som råvara för plastindustrin.

De olika energibärarna kan väl utnyttjas i s k dispersa energisystem som karaktäriseras av att den tunga delen av energitransporten sker med gasformiga eller flytande energi— bärare varefter konverteringen till elektrisk energi sker nära konsumenten t ex i bränslecellkraftverk. En extrem form härvidlag är att varje fastighet är försedd med sitt eget elektricitetsverk varvid förlustvärmet utnyttjas för fastighetsuppvärmningen. Dispersa energisystem ger fördelar i fråga om miljövänlighet, låga distributionskostnader, redundans och nyttiggörande av förlustvärmet i förekommande fall. Dispersa system kan utvecklas inom ett etablerat sys—

tem med stora centrala kraftverk. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

En import av naturgas till Sverige och uppbyggnad av ett gasnät innebär en naturlig början på en gasekonomi med till— sats av syntetisk naturgas tillverkad företrädesvis från in— hemska bränslen alternativt importerade kol. Naturgasfrågan ligger emellertid utanför ramen för detta avsnitt (se kap

A 3).

En konvertering av kol eller inhemska bränslen till gas för distribution i ett gasnät är ett mera avlägset liggande pro- gram för svensk del. Ståndpunkt till forskning och utveck— ling för ett sådant program bör tas sedan man sett huruvida naturgasen kommer att introduceras i Sverige över huvud taget eftersom uppbyggandet av ett särskilt gasnät baserat på syntesgas icke torde vara motiverat. En mera närliggande möjlighet är emellertid att förädla naturgas eller mellan— värdegaser, som framställs från kol eller avfall, till syn— tesgas och därur framställa metanol för distribution i tank— vagn. Metanol kan, som tidigare anförts, införas successivt i existerande system utan stora engångsinvesteringar. Meta— nol kan också lagras enkelt. Man bör satsa avsevärda resur— ser på en studie av en metanolförsörjning för svensk räk—

ning baserad även på inhemsk metanolproduktion.

• Sida 40
•  Original

Det är också nödvändigt att i detalj utreda förutsättningar— na för produktion av metanol inom Sverige. Tekniken kan i stor utsträckning köpas utifrån men en uppbyggnad av inhemsk kompetens bör ske som en förberedelse till ett svenskt meta— nolprogram. Som ett led i detta bör man bygga en försöks— anläggning för metanolproduktion och senare uppföra en full— stor anläggning att tas i drift 1985. Det är mycket möjligt att en väsentlig del av vår försörjning med flytande bräns— len, speciellt för fordonsdrift, kan baseras på metanol som då till en del importeras men även till en del tillverkas

inom landet. Projektförslag

Specifika projektförslag avseende insatser på nya energi— system har inte inkommit men däremot har ett mycket stort intresse uttryckts vid hearings och på annat sätt varvid

man understrukit det angelägna i att forskning och utveck—

ling initieras på området.

— Studier av metanol som tillsats till motorbensin resp som enda drivmedel.

— Värdering av metanol som bränsle för lokaluppvärmning och elproduktion.

— Värdering av metanolanvändningens miljöeffekter och hälsorisker.

— Studier av en successiv övergång till en metanolekonomi, särskilt med avseende på distribution och lagring.

— Analys av möjligheterna att etablera metanolproduktion i Sverige för den kemiska industrins behov och för driv— medelsförsörjning.

— Försöksanläggning för produktion av metanol i stor mängd från inhemska bränslen till grund för konstruktion och upphandling av fullstora processystem (Dnr 199).

— Ekonomiska studier av metanolförsörjningen. Resursbehov

En väsentlig del av utvecklingsarbetet kan bekostas av indu— strin men de som projekt nämnda studierna bör genomföras

med statliga medel. Investeringsmedel bör också ställas

till förfogande för försöksanläggning för metanolproduktion. För forskning och utveckling torde böra ställas till förfogan— de 2 Mkr/år under hela tioårsperioden. De utredningar som be— nämns studier i projektlistan kan bedrivas vid olika hög—

• Sida 41
•  Original

skolor och universitetsinstitutioner och vid IVA. Ett in—

timt samarbete med industrin måste etableras. 1 - 2- 1 1 Megessebrézséxsseie55-31.4512139955959595 Teknikens nuvarande ståndpunkt

Magnetohydrodynamiska generatorer innebär ej någon ny ener- gikälla utan kan betraktas som en termisk maskin som är mera effektiv än tidigare använda. I princip åstadkommer man en

elektrisk ström mellan två elektroder med hjälp av upphettad gas med en temperatur av ett par tusen grader, vilken får

strömma mellan elektroderna. Det existerar redan mycket sto— ra prototypanläggningar på effektnivån 20 å 30 MWe. Den för närvarande största är en 25 MWe anläggning utanför Moskva,

i drift sedan 1971. Kommersiella användningar av MHD—genera— torn kräver dock aggregatstorlekar över 100 MWe och prototy—

per till dessa kan inte väntas förrän i slutet av 1970—talet.

Kraftverk med MHD—generatorer har sitt främsta användnings— område för topp— och mellanlastproduktion (drifttider upp till ca 2 000 timmar/år) i konkurrens med olje— och kol— baserade ångkraftverk. Däremot kan de ej konkurrera med

kärnkraftverk för bottenlastproduktion.

Forskningen på MHD-generatorer gäller främst tekniska frå— gor och materialproblem, i mindre utsträckning teoretiska och plasmafysikaliska problem. Utveckling krävs av delvis nya teknologier beträffande högtemperaturmaterial, högtem— peraturvärmeväxlare, supraledande magneter, växelriktare

och kaliumåtervinning.

Kring den stora MHD—anläggningen utanför Moskva har byggts upp ett bilateralt rysk—amerikanskt samarbete. Till detta ansluter sig nu den tredje stormakten på MHD—området, Polen. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

AB Atomenergi har i särskilt yttrande beskrivit ett projekt

som har till mål att inom en femårsperiod skapa underlag

• Sida 42
•  Original

för ett beslut beträffande ett MHD—prototypkraftverk för toppkraftproduktion i storleken 50—100 MWe. Man avser att om möjligt bedriva arbetet i nordiskt samarbete. Arbetet skall även omfatta en fördjupning och utvidgning av övriga

internationella kontakter.

Under ett mångårigt arbete har man från svensk sida kunnat arbeta upp mycket goda internationella kontakter, Vilket har medfört att man kunnat få ta del av mycket stora beräk—

ningsprogram till ringa kostnad. Program för FoU, projektförslag

Det av AB Atomenergi beskrivna projektet är uppdelat på fem faser:

Fas 1: Studium av lämpliga MHD—kraftverksprocesser. AB Atom— energi har nyligen lagt fram ett förslag till MHD- kolförgasningsprocess Vilken även ger möjligheter till energilagring.

Fas 2: Systemstudier samt anpassning av valda processer till landets speciella förhållanden.

Fas 3: Val av lämpliga experimentella undersökningar.

Fas 4: Uppbyggnad av experimentanläggningar samt genomför— ande av experiment.

Fas 5: Utvärdering, framtagning av prototypunderlag.

_Fas 4 kan vara avslutad år 1978, och man bör då ha ett un- derlag för beslut angående en prototyp. Därefter vidtager mera kostsamma prototyputvecklingsarbeten med sikte på idrifttagning av en prototyp i mitten av 1980-talet. För— slag till FoU—projekt från AB Atomenergi föreligger:

- Experimentellt och teoretiskt studium av MHD—kraftverk med speciell hänsyn till ny typ av kolgaseldat kraft— verk (Dnr 190).

Resursbehov

Enligt projektförslaget är medelsbehovet under 1975/76 0,6 Mkr och därefter under 4 budgetår 1,2 Mkr/år, dvs totalt 5 ä 6 Mkr. Personalinsatsen beräknas till ca 20

manår vilket innebär ett personalbehov på 4 ä 5 personer.

• Sida 43
•  Original

Från industriellt håll (ASEA) har betonats att en statlig satsning är angelägen beträffande grundläggande forskning som syftar till att finna billiga högtemperaturbeständiga material respektive en tillräckligt billig supraledande magnet. Statens vattenfallsverk har visat principiellt in— tresse för studium av MHD—kraftverk, och man anser att i det fall att kärnkraftens utbyggnad i Sverige skulle för— svåras bör detta arbete få hög prioritet, eftersom det ger möjlighet till en effektiv utnyttjning av kol som bränsle

i kraftverk.

1.2.12 Fusionsteknik

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Den pågående fusionsforskningens mål är att åstadkomma kon— trollerad termonukleär fusion (vätekraftgenerering) i förs— ta hand under laboratoriebetingelser samt att i nästa steg tekniskt exploatera vätekraften för reaktorändamål — ett i tiden vida mera avlägset mål i synnerhet vad gäller full— skalereaktorer med beaktande av praktiska och ekonomiska

krav samt säkerhetskrav under driftförhållanden.

I dagsläget har den internationella fusionsforskningen lik— som den svenska väsentligen grundforskningskaraktär. Paral— lellt med denna grundforskning bedrivs emellertid tekniska fusionsreaktorstudier världen över för att på sikt få ett bättre utgångsläge att bygga vidare på då grundforskningen har nått sina primära mål. Trots tjugo år av intensiv forsk— ning på området har man ännu ej lyckats någonstans i värl- den att experimentellt åstadkomma den erforderliga reaktio— nen. Betydande framsteg har dock gjorts och det synes tro— ligt att man nått en väl underbyggd principlösning (eller flera) inom en tioårsperiod, dvs före 1985, och att teknik—

sidan till dess har utvecklats väsentligt.

Flera olika vägar till fusionsproblemets slutliga lösning är möjliga. Man är allmänt av den uppfattningen att det är angeläget att inte utesluta någon lovande variant i den på—

gående utvecklingen. För framtiden gäller att endast USA

• Sida 44
•  Original

och Sovjet kan ha resurser att ensamma bygga de stora en— heter som nästa större generation av experiment inom fu— sionsforskningen kräver. Inom EG:s (Euratoms) fusionspro— gram projekterar man nu en gemensam europeisk satsning på en större forskningsenhet JET (Joint European Tokamak), vilken beräknas bli färdigställd mot slutet av 1970—talet till en kostnad på i runt tal 250 Mkr. Inom EG satsar man samtidigt på ett flertal andra typer av experiment fördela— de mellan medlemsstaterna. Kostnaderna för enskilda plasma— fysikaliska fusionsprojekt uppgår ofta till 1—10 Mkr/år. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Det är ett primärt svenskt intresse under den närmaste tio— årsperioden att samarbeta med omvärlden och få in informa— tioner från pågående arbeten i olika länder samt att sam— verka med utländska laboratorier och institutioner. Detta förutsätter en aktiv fusionsforskning på hög nivå inom

landet.

Fusionsfcrskningen spänner över ett utomordentligt brett fält. För svensk del bör härvid koncentration ske kring väsentliga delproblem och principfrågor som vilar på direkt grundvetenskaplig bas. Det ges även möjligheter för insat— ser på materialfrågor och kemiska problem i anslutning till reaktorteknologiskt inriktade studier.

Fusionskraftområdet omfattar ett helt komplex av problem— ställningar med plasmafysikaliska, reaktorteknologiska och driftekonomiska problemgrupper vilka representerar helt olika kostnadsramar och olika verksamhetsfält. Det är vä— sentligt att ta hänsyn till detta när man bedömer möjlig— heterna att göra svenska insatser.

Inom den plasmafysikaliska delen är kvalificerade svenska forskare beredda till stora ansträngningar för att från svensk sida bidrag skall kunna lämnas som kan ge väsent— liga byggstenar till fusionsproblemets lösning. Noggrann uppföljning av den internationella forskningen bör ske från svensk sida.

• Sida 45
•  Original

Beträffande de reaktorteknologiska problemen får man med hänsyn till kogtnadsnivån räkna med att svenska insatser måste begränsas till punktinsatser på väldefinierade pro- blem som inte är alltför stort upplagda. Uppföljning av den allmänna internationella utvecklingen av fusionsreaktor— teknologin är väsentlig. Inom svensk industri bedömer man det för dagen vara för tidigt att börja tänka på material- frågorna direkt för fusionsreaktorproblemen men har visat intresse för att följa utvecklingen på tekniksidan genom

observatörer.

Fusionsreaktorteknologin aktualiserar även råvarufrågor och vid sidan av materialproblemen även kemiska frågeställnin— gar som man kan hänföra såväl till grundforskning som till teknisk forskning. Frågor av denna art kan beaktas vid materialcentra som bildats vid CTH och KTH samt vid AB Atom—

energis materiallaboratorium.

Program för FoU, projektförslag

Med förbehåll för svårigheterna att bedöma fusionsforsk— ningens framtida utveckling anges här uppskattade riktvär— den för tre tänkbara resursnivåer, av vilka den lägsta (1) motsvarar ett minimum av resurser för meningsfull verksam— het och den högsta (3) ett maximum av resurser som kan ut— nyttjas optimalt vid en kraftig expansion av forsknings— verksamheten. Vidare anges en medelnivå (2) mellan dessa

båda ytterligheter.

Berörda institutioner vid KTH och CTH samt AB Atomenergi har till kommittén redovisat verksamhetsplaner bl a i form av förslag till FoU—projekt (Dnr 189 resp 103). Vidare har från STU översänts "Utredning angående fusionskraftforsk— ningens nuläge" (AE—FF—l35), utarbetad av AB Atomenergi som

ett led i arbetet inom en arbetsgrupp hos STU.

Resursbehov

Anslagstilldelningen för fusionsanknuten forskning belöper

sig f n till 2 Mkr/år totalt för landet i dess helhet.

• Sida 46
•  Original

Huvuddelen, ca 1,6 Mkr, faller på den vid KTH bedrivna fu— sionsforskningen som f n utgör den enda experimentella forskningen på fusionsområdet inom landet. Återstoden fal— ler på CTH och AB Atomenergi. Medlen avser i allt väsent—

ligt grundforskning.

Uppskattade resursbehov redovisas i nedanstående tabeller.

Personalbehov (manår)

Resurs— 1975/76 1976/77 1977/78 1978/79 t o m 1984/85 nivå (1) (2) (3)

medel tendens 26 29 32 43 ökar 32 37 41 55 ökar 46 53 60 74 ökar

Medelsbehov (Mkr)

Resurs— 1975/76 1976/77 1977/78 1978/79 t 0 m 1984/85 Hela tioårs—

nivå (1) (2) (3)

medel tendens perioden 2,6 3,2 4,0 5,0 ökar 45 4,0 5,3 6,7 6,5 ökar 62 6,8 8,4 10,2 11,0 ökar 103

Ett totalt minimibelopp för svensk fusionsforskning för effektiv utnyttjningsgrad i relation till den internatio— nella utvecklingen torde kunna uppskattas till ca 50 Mkr i

dagens penningvärde för den kommande tioårsperioden.

Med hänsyn till karaktären av den fusionsforskning som kan överblickas för den kommande tioårsperioden måste denna

forskning finansieras helt av staten.

1- 2- 1 3 Nyttissäzssäesy-;s91årräla_iesss-åézeltteäteeedelggigg

Teknikens nuvarande ståndpunkt

För nyttiggörande av solstrålningen för elkraftproduktion är i första hand två metoder aktuella, dels direkt omvand—

ling till elektrisk energi med hjälp av solceller, dels

• Sida 47
•  Original

elkraftproduktion i ångkraftverk där ångan produceras med

hjälp av solstrålning.

Solceller: Föreslagna processer bygger på den moderna halv— ledartekniken. Solstrålningen får falla in mot en tunn

skiva av ett lämpligt behandlat halvledarmaterial, varvid

en elektrisk ström alstras i en yttre strömkrets. Den mest avancerade halvledarteknologin är i dag den som arbetar med kisel som basmaterial. Såväl forskning som teknisk utveck— ling i fråga om solceller av kisel är i huvudsak klar. Ekonomiskt tycks dock praktisk tillämpning befinna sig helt utom räckhåll. Beräknat för förhållandena i Saharaöknen skulle energikostnaden bli av storleksordningen 6 ä 7 kr/ kWh exklusive kostnad för erforderlig energilagring för ut— jämning. Det är knappast realistiskt att räkna med att ener— gipriset kan komma ens i närheten av vad som krävs. Alterna— tivt har föreslagits att använda solceller av galliumarse— nid. Sådana celler får högre verkningsgrad än kiselcellerna men befaras bli väsentligt dyrare än dessa. Även andra sol— cellsystem med lägre tillverkningskostnader är tänkbara men verkningsgraden blir väsentligt sämre och även andra pro— blem uppträder. Ur miljösynpunkt förefaller solcellsystemen att vara nära idealet även om ianspråktagandet av stora

ytor måste beaktas i detta sammanhang.

Solångkraftverk: Den infallande solstrålningen koncentreras mot rörsystem i vilka vatten eller annat medium upphettas. Ett särskilt optiskt system erfordras för att släppa fram huvudparten av infallande strålning och samtidigt hindra långvågig värmestrålning från ångrören att passera ut. Ut— förbarheten har demonstrerats i liten skala men mycket ut— vecklingsarbete återstår. Försök har pågått i Arizona men lär ha avbrutits p g a uppträdande svårigheter. Om försöken skulle leda till framgång finns förhoppningar att för an— läggningar nära ekvatorn uppnå ett energipris som inte lig— ger alltför långt från acceptabelt värde. Emellertid skulle en anläggning för 1 000 Mw i Sverige kräva minst 65 km2 yta

och energipriset skulle bli minst 25 öre/kWh.

• Sida 48
•  Original

Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Någon mer omfattande FoU i Sverige på solceller eller sol— ångkraftverk synes knappast vara aktuellt. Intressanta ar— beten beträffande solceller av galliumarsenid har bedrivits vid professor Herman Grimmeiss' institution i Lund. Visst stöd till sådan forskningsverksamhet kan vara motiverat även i fortsättningen men anslag härför torde rymmas i den

normala forskningsrådsbudgeten.

Nyttiggörande av solstrålningen för direkt uppvärmning av byggnader har på ett helt annat sätt aktualitet även för Sverige. Detta problemkomplex behandlas emellertid inom kommittén i annat sammanhang. För fullständighetens skull noteras blott här tre förslag till FoU-projekt som inkommit:

— Uppvärmning av byggnader med kombination av värmepump och solvärme (Dnr 126).

— Projekt "soluppvärmda hus" (Dnr 145).

— Prefabricerat väggelement för sol— och eluppvärmning av byggnader (Dnr 208).

1-2-14 Nyttiggäzseés_sy_selezzåleisgss_yis_929525599

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Solenergin är ursprunget till all den energi som finns lag— rad i fossila bränslen, där solenergin via kemiska och bio— logiska system har upplagrats i växtsubstanser. Man har nu börjat penetrera möjligheterna att systematiskt utnyttja sådana system för att bygga upp en kontinuerlig försörjning med energi. Man kan då skilja mellan odling av högre växter i s k energiodlingar och produktion med hjälp av mikroorga— nismer. Vissa förslag har framlagts till processer för om— vandling av solenergin enligt det senare alternativet. Som exempel kan nämnas: fotolys av vatten till väte och syre, biokonversion till högvärda bränslen (metan, alkohol,

_dekan).

Förslag har också framlagts till integrering av sådana pro— cesser i ett solenergimatat system för produktion av syn:es—

gas ur organiskt avfall med hjälp av mikroorganismer.

• Sida 49
•  Original

Nyttiggörande av solenergin med hjälp av energiodlingar be-

handlas i följande moment (1.2.15).

Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Det är inom detta område fråga om ett lockande men långsik— tigt arbete på grundforskningsnivå där svenska grupper har hög kompetens och ingår i internationella samarbetslag (International Federation of Institutes for Advanced Study, IFIAS).

Projektförslag

Fyra förslag till FoU—projekt (Dnr 97 t o m 100) har läm—

nats till kommittén genom professor Carl—Göran Hedén, Karo— linska Institutet. Samtliga avser studier för att klargöra möjligheten att förverkliga olika mikrobiologiska processer

("feasibility studies").

Resursbehov

Resursbehovet för de inlämnade förslagen till FoU—projekt omfattar totalt en personalinsats på ca 52 manår och ett medelsbehov på ca 3,5 Mkr totalt. FoU—insatserna avses hu— vudsakligen att utföras under en treårsperiod vilket inne— bär ett personalbehov på 15—20 personer och ett medelsbehov något över 1 Mkr/år. Sannolikt erfordras statligt stöd för

hela kostnaden.

1 2-15 Energieélieger

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Med energiskog, energiplantage och energiodlingar menas växtodlingar som är inriktade på produktion av bränslerå— vara. Ved har tidigare varit ett viktigt bränsle. Människan hade då inte anledning att öka produktiviteten i skogen, veden var inte en bristvara. Det har legat annorlunda till i jordbruket, där man måst höja produktiviteten flerfaldigt

genom växtförädling och rationell odling. Fotosyntesen är

• Sida 50
•  Original

naturens hittills oöverträffade metod att ta vara på och

lagra solenergi. Verkningsgraden kunde vara bättre men pro— duktionskostnaderna är låga. Det finns växtslag i dag som ger en verkningsgrad i fotosyntesen som svarar mot solcel— lernas. Fotosyntesen utnyttjas i vårt land för en konkur— renskraftig produktion av fiberråvara. Det borde vara möj— ligt att nå ett liknande resultat med energiinriktad växt— odling. Vi har också anledning att söka öka produktiviteten i fiberproduktionen, ett arbete som väl kan samordnas med

en energiinriktad forsknings— och utvecklingsverksamhet.

Minirotationsskogsbruk (MRS) har framförts av Skogshögsko— lan som ett sätt att utnyttja sumpmarker etc för snabb— växande träd. Landet förfogar över 800 000 ha mark av detta slag som inte utnyttjas för skogsbruk. Införandet av mini— rotationsskogsbruk på dessa marker skulle år 2000 avkasta en flismängd på 7,5 Mton råflis per år, motsvarande något mer än 1 Mtoe/år. Utnyttjade torvmossar borde också kunna användas för mark— eller vattenburen energiodling utan att

detta behöver inkräkta på skogsindustrins intressen.

Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Ett önskemål på sikt vore att man söker basera Sveriges

energiförsörjning helt på energiodlingar som inte inkräktar på vitala ekonomiska intressen eller på naturskyddsintres— sen. Huruvida detta är möjligt eller inte går inte att av—

göra i dag.

Ett mål för ett FoU—program bör ändå sättas upp, exempelvis att genom studier pröva möjligheten att genom energiodling täcka en väsentlig del av landets energibehov på en yta

motsvarande några procent av landarealen. Detta kräver dock att man skulle kunna uppnå en flerfaldigt högre produktivi— tet jämfört med vad som nu synes kunna presteras vid mini—

rotationsskogsbruk.

För att eventuellt kunna nå detta mål bör möjligheterna att få fram högproduktiva system studeras grundligt och förut—

sättningslöst och i tillräckligt stor skala. Försök av

• Sida 51
•  Original

detta slag tar mycket lång tid och det är därför nödvändigt att redan nu starta även om resultaten kan komma att utnytt— jas först efter år 2000. Ett förhållandevis näraliggande

mål är dock att värdera olika sätt att ta vara på torvmos— sarna efter den intensiva torvtäkt som kan förutses kunna starta omkring 1985. Det är inte möjligt att finna en ratio—

nell metod att härleda lämplig storlek på FoU—insatsen. Projektförslag

- Analys av teoretiska förutsättningar för olika slag av energiodlingar i Sverige.

- Analys av olika sätt att nyttiggöra avverkade torvmossar inklusive energiodling.

— Växtförädling av olika högproduktiva system för svenska klimatiska förhållanden.

— Försök i stor skala med algodlingar.

- Evaluering av olika metoder för nyttiggörande av bio— massa från energiodlingar.

Resursbehov

Ett program av denna innebörd är väsentligen av grundforsk— ningskaraktär. En initialinsats på 0,5 Mkr/år som under en femårsperiod stegras till 1 Mkr synes icke orimlig. Arbetet

bör bedrivas helt med statliga medel.

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Vindenergin har sedan mycket lång tid tillbaka utnyttjats men den totala energi som nyttiggjorts har varit mycket blygsam i förhållande till dagens behov. De projekt som man i dag har börjat diskutera gäller vindkraftutvinning av en helt annan storleksordning och med nya förutsättningar. Här bortses från småanläggningar för försörjning av mer eller mindre isolerade platser med relativt låga effekter för vilka ändamål utrustningar finns kommersiellt tillgängliga och där väsentligt högre energikostnad kan tolereras än i

samhället i övrigt.

• Sida 52
•  Original

I fråga om vindkraftutnyttjande i större skala föreligger

i dag inga invändningsfria ekonomiska kalkyler. Många fak— torer är ännu okända. De mest ambitiösa utvecklingsprogram— men har startats i USA och syftar bl a till en så komplett studie av hela systemet att realistiska kostnadsuppskatt— ningar skall bli möjliga. Satsningen är 150 Mkr över en femårsperiod. De underlag som i dag är tillgängliga ger ett högt energipris, tämligen oberoende av anläggningsstorleken. Preliminära uppgifter från en studie utförd vid Statens Vat— tenfallsverk bekräftar de uppgifter som kan hämtas ur litteraturen. Man har kommit fram till en kostnad på 20 öre/ kWh för en aggregatstorlek på 2 MW med anläggningskostnaden 4 000 kr/kw installerad effekt. Kostnader för ackumulering

av ungefär samma storleksordning per kWh kan tillkomma.

Miljöpåverkan måste analyseras och utvärderas eftersom vind— kraftanläggningar av denna storleksordning kommer att starkt påverka landskapsbilden, avge buller och även på annat sätt inverka på omgivningen. Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Med det i dag föreliggande underlaget saknas ekonomiskt incitament till storskalig exploatering av Vindenergin i Sverige. Det synes dock vara skäl att noga följa upp resul— taten av de fortsatta undersökningar som kommer att genom— föras av Statens vattenfallsverk och STU. Grundliga studier över Vindarnas geografiska och statistiska fördelning över

landet bör genomföras. Projektförslag

Till kommittén har inkommit fyra förslag till FoU—projekt:

— Anskaffning av vindunderlag för vindenergiutvinning (Dnr 140).

— Successivt införande av system för utvinning av vind— kraft, ca 15 TWh/år (Dnr 141).

- Översiktlig planering för utveckling i Sverige av vind- energisystem för olika tillämpningar (Dnr 226).

— Klarläggande av de tekniska och ekonomiska förutsätt— ningarna för vindkraftbaserad husuppvärmning i Sverige (Dnr 227).

• Sida 53
•  Original

Resursbehov

Inga närmare uppgifter om resursbehov för de fyra projekten har angivits. Önskemål om statligt stöd kan förutses och uppskattningsvis torde totalomfattningen för en svensk in— sats kunna anges till 2 Mkr under en femårsperiod. Resulta- ten av dessa studier och eventuellt utvecklingsarbete får

sedan avgöra huruvida arbetet skall fortsätta.

1- 2- 1 7 922553skszkegysezigesll&_seszgisållez

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Som övriga icke—konventionella energikällor karaktäriseras här energi ur havsvågor, ur tidvatten och ur temperaturskillnader i haven samt geotermisk energi.

Det finns ännu i världen icke någon anläggning för utvin— ning av energi ur havsvågor och de studier som har gjorts synes visa att kostnaden blir mycket stor. Tidvattenenergi är icke aktuell för Sverige. Utvinning av energi ur tempera— turskillnader i haven är heller icke aktuell men en anlägg— ning för sådan energiproduktion har projekterats för södra delarna av USA. Geotermisk energi utvinns t ex på Island och i Italien. I Sverige saknas helt vulkanisk verksamhet och de studier som gjorts beträffande temperaturgradienter i berggrunden synes peka på att lämpliga temperaturnivåer föreligger på mycket stora djup, vilket gör att en sådan energiutvinning skulle ställa sig utomordentligt dyrbar om

den över huvud taget är tekniskt möjlig.

Projektförslag

Ett projekt aVSeende utvinning av energi ur havsvågorna (Dnr 225) har inkommit till kommittén. Detta bedöms dock

som orealistiskt.

Temperaturförhållandena i den svenska berggrunden är mycket ofullständigt kartlagda. Det kan icke uteslutas att 5 k

termiska fickor finns, och ett projekt för insamling av

• Sida 54
•  Original

temperaturdata från borrningar i Sverige borde genomföras

vid SGU.

Resursbehov

En studie av temperaturförhållandena i den svenska berg— grunden inklusive vissa fältstudier torde kunna göras med en måttlig resursinsats av storleksordningen 0,2 Mkr/år under 3 år och totalt 3 manår. Med ledning av resultaten från denna studie får frågan om fortsatta undersökningar

avgöras efter den första treårsperioden.

1 - 2- 18 lskszkeeysesieeleseszsiéyszääzing

Teknikens nuvarande ståndpunkt

Laser och mikrovågor utgör former av elektromagnetisk strål— ning. Med modern teknik är det möjligt att alstra sådan strålning med betydande intensitet och med god sammanhåll— ning av strålknippet över större avstånd. Man har spekule- rat över att använda dessa intensiva strålkällor för energi— överföring. I fråga om deras användning för optisk kommu— nikation har man teoretiskt och experimentellt kommit långt och även utfört omfattande tekniska undersökningar. Kraft— laserutvecklingen pågår med betydande intensitet interna— tionellt. Däremot utgör knappast kraftöverföring med laser något bearbetat forskningsfält för närvarande internatio—

nellt sett.

Av stort intresse är också de arbeten som pågår utomlands på framställning av syntetisk naturgas samt produktion av

väte i stor skala för distribution i rörnät.

Ett centralt problem för den moderna energitekniken är lag— ring av stora mängder energi inom små volymer. Den moderna fysikens utveckling inom atom— och molekylfysik liksom inom fasta tillståndets fysik kan komma att öppna nya möjlighe— ter i detta avseende. Om man lyckas lagra energi i betydan— de mängder inom små volymer kan detta ha betydande konse— kvenser på möjligheterna att transportera energi.

• Sida 55
•  Original

SOU l974:73 FoU—arbetets grad av långsiktighet 55 Utvecklingsmål för FoU i Sverige

Inom nämnda områden liksom andra av väsentlig grundforsk— ningsnatur får man från svensk sida söka följa den inter— nationella utvecklingen och utföra viss kompetensutbyggande grundforskning. Omfattningen av insatsen uppskattas till ca

1—2 Mkr/år.

1.3 Oversikt över FoU-arbetets grad av långsiktighet

I nedanstående översikt innebär ej ordningsföljden någon

prioritetsordning.

FoU på kort och medellång sikt (Första kommersiella anläggningen i drift inom 10 år)

_ Icke—konventionella processer för utnyttjande av stenkol.

— Inhemska bränslen och icke—konventionella proceSSer för utnyttjande av sådana.

— Framställning av metanol för användning som motorbränsle. — Ackumulatorer för elektrisk energi.

— Vindkraftverk.

FoU på lång sikt (Första kommersiella anläggningen i drift inom 10—25 år)

— Bränsleceller (även biokemiska), bränslecellkraftverk.

— Introduktion av nya energibärande medier för energiöver— föring i stor skala, exempelvis metanol eller gas (natur— gas och/eller syntetisk gas, eventuellt framställd i kärnreaktorer).

_ MHD—teknik.

— Energiackumulering med icke—konventionella metoder.

FoU på mycket lång sikt

(Första kommersiella anläggningen i drift senare än inom 25 år)

— Fusionsteknik.

— Nyttiggörande av solstrålningen för elkraftproduktion och via biosystem.

— Energiodlingar.

• Sida 56
•  Original

• Sida 57
•  Original

Förkortningar

EKEBÅEEES51-9555532å2i95951_ÅQEEEEEJBJB

AE AB Atomenergi AFR Statens råd för atomforskning CDL Centrala driftledningen

CTH Chalmers tekniska högskola

EPK Energiprogramkommittén

EPU Energiprognosutredningen

FOA Försvarets forskningsanstalt IFIAS International Federation of Institutes for Advanced Study IVA Ingenjörsvetenskapsakademien

KTH Kungliga tekniska högskolan LTH Lunds tekniska högskola

SGU Sveriges geologiska undersökning STU Styrelsen för teknisk utveckling SU Svenska Utvecklingsaktiebolaget SV Statens vattenfallsverk

öEF Överstyrelsen för ekonomiskt försvar

• Sida 58
•  Original

• Sida 59
•  Original

BIHANG 2

Referenser

1. Sveriges energiförsörjning. Energipolitik och organisation. SOU 1970:13 .

2. Avfall som energikälla. Rapport från arbets— gruppen för avfallsfrågor. Jordbruksdeparte— mentet stencil Jo l974:5.

• Sida 60
•  Original

• Sida 61
•  Original

UTVINNING AV ENERGIRÅVAROR SAMT ICKE—KONVENTIONELLA ENERGIPROCESSER

till FoU— ro'ekt

Försla

Förslag till statligt

EPK " " . . . . Forslagsstallare Pröjektbeskrivning stöd (enligt förslags—

Dnr ställaren)

N tti örande av skiffer

⁸⁰ AB Atomenergi Förgasning av lakrester i Ranstad enligt AEs yttrande till pro— gramkommittén, kod C 32, av 1974—02—28. Projektstudier pågår inom AE. Arbetsplan för de två första åren: 1) Förgasning av lakrester i Ranstad och andra svenska skiffrar samt kolförgasning och gasrening - allmänt. 2) Distribution och konsumtion av syntetisk gas.

3) Gasframställning 1 HTR—processreaktorn.

²⁰⁴ Institutet för Totalutn tt'ande av skiffer: Redan kända skifferfyndigheter i Statens intresse för om— Innovationsteknik Sverige får anses vara landets största ännu icke exploaterade rådet är ju dokumenterat energitillgång med hänsyn till innehållet av både uran och genom tidigare satsningar organiska material (olja). Förslagsställaren och medarbetare på Ranstadsprocessen av har utarbetat en process för samtidig utvinning och tillvara— storleksordningen 250 Mkr. tagande av båda dessa komponenter. Vid Institutet för Innova— Den nämnda kostnaden är tionsteknik har dessutom med stöd av STU utvecklats ett nytt därför obetydlig i samman- byggnadsmaterial, cellulär keramik, vartill skifferåterstoden hanget men kan ge en be— kan utgöra ett lämpligt råmaterial. Metoden i sin helhet och tydande återbäring. ingående delprocesser har ingående beskrivits i till EPK in—

* sända handlingar. I jämförelse med Ranstadsprocessen utvinnes

uran ur samma skifferkvantitet på ca 1/10 av lakningstiden utan att tillsats av svavelsyra är erforderlig. Dessutom er—

hålles elkraft, olja, bensin, svavel och byggnadsmaterial för ? vägisolering och betongtillsats. Processen innebär också en

borttvättning av föroreningar innan avgaser utsläppes.

N tt' örande av torv

¹¹⁹ Överstyrelsen för Pelleteringsförsök med torv. Till försök och prov— ekonomiskt försvar eldning ca 100 000:—.

• Sida 62
•  Original

M_—

EPK

Dnr Forslagsstallare

Projektbeskrivning

Förslag till statlig stöd (enligt förslags—

ställaren) ________________________________________________________.________________________________________________________________________________

201. Signatur: Kå—Ge—74 118 överstyrelsen för ekonomiskt försvar

örande av ved och h

Förbränningsugn för fasta bränslen med hög vattenhalt (huvud— sakligen lufttorkad torv med en vattenhalt av c:a 30 Z). För— bränningen sker under tryck (c:a 10 ata) och därmed vid för— höjd temperatur. Förbränningsprodukternas värmeenergi tas ut via en värmeväxlare som arbetar under tryck varvid den av vatt— net bundna energin kan utnyttjas. Som resultat erhålls en nyttiggjord värmemängd av c:a 5 500 kcal per kg torrsubstans torv.

Tillförsel av bränsle samt utbyte av förbränningsgaser mot pri—

märluft sker på ett sätt som antagligen kan skyddas med patent.

esavfall

Provdrift med fliseldning i förugn för hetvattencentral. Aktuella erfarenheter av tillverkning och drift av en förugn anpassad för en modern hetvattencentral skulle väsentligt kunna förkorta tiden för omställning till inhemska bränslen i stor skala efter avbrott i oljetillförseln.

Flis från skogsavfall, s k grönflis, kan i samband därmed ut— värderas som kommersiellt bränsle.

Nyttiggörande av hushållsavfall

___—___—

217 Stockholms Vatten och

Avloppsverk

Metoder för ener iåtervinnin av rötslam:

Torrsubstansen 1 slam från avloppsreningsverk har ett primärt energiinnehåll som efter viss torkning delvis kan återvinnas vid förbränning och ett sekundärt energiinnehåll i jämförelse med produkter som det helt eller delvis kan ersätta.

Det sistnämnda energiinnehållet har hitintills tillvaratagits vid användning av rötslam som jordförbättringsmedel men kost— naden för transport, mellanlagring och spridning har varit större än värdet av energiinnehållet. Slutsteget i reningspro— cessen bör vara att av slammet framställa produkter till priser

som ger en efterfrågemarknad. Denna produktutveckling bör bli föremål för FoU.

Finansieringshjalp är en förutsättning för att arbetet skall kunna genom— föras.

Förprojektering 25 000 kr. För hela projektet förut— sätts att merkostnaden be— talas med statsmedel, stor— leksordning 0,5 Mkr för kapital och drift under en eldningssäsong. Finansieras med stöd från företag (svenska), kommu— ner och staten.

• Sida 63
•  Original

F" " Dnr orslagsstallare

219. Stockholms Gatukontor

Strömkällor för traktio

106. ASEA

135. Kemicentrum, Lunds universitet

146. KTH, Institutionen kemisk teknologi

nära och stationära a

Projektbeskrivning

Förslag till statligt stöd (enligt förslags— ställaren)

Metoder för avskil'nin av återvinnin sbart avfall

Hushållssopor och industriavfall betingar i dag samhället be— tydande kostnader för deponering eller destruktion och medför dessutom miljöproblem. Sopor och avfall består av material och ämnen som förbrukat energi vid framställningen. Metoder för återvinning som kräver mindre energi än för framställningen av i sopor och avfall ingående delkomponenter bör bli föremål för FoU.

likationer

Genomgång av i litteraturen tillgängliga data samt egna experi— ment avseende termodynamiska och reaktionskinetiska data för materialkombinationer av potentiellt intresse för högtemperatur— batterier (anodmaterial, katodmaterial, separata material). Resultatet, som kanske bör systematiseras i en dator, skulle ge forskare och industrier en referensbank för användning i studiet av nya batteriidéer.

Studium och utvecklin av katalysatorer för luft(syre)—e1ektroder I första hand avses elektroder av aktivt kol- teflon—typ med kata— lysatorer av polymera metallftaloc cyaniner o likn. organiska metallföreningar. Även andra katalysatorer av oorganisk natur

(t ex blandoxider ) kommer att studeras.

for Projektet avser o timerin teoretisk och experimentell analys av systemet blyackumulatorn. Analysen består i att söka beskriva blyackumulatorcellens beteen— de vid urladdning med en matematisk modell som kan utgöra under— lag för en optimering av blybatterier för t ex elbilsdrift.

av bl batterier för elbilsdrift genom

Bör med hänsyn till pro— jektets betydelse för den yttre miljön finansieras med statligt stöd.

Bör stödas helt av staten.

Huvudparten av kostnaderna förutsättes täckta via STU. Så är f n fallet då STU bifallit vår aktuella an— sökan för 74/75 och 75/76. En del torde möjligen kun—

na täckas av internatio— nella fonder via IFIAS.

Projektets kostnad bör bestridas av STU. (Ansökan till STU är tidigare in— sänd).

• Sida 64
•  Original

___—___—

EPK

Dnr Forslagsstallare

Projektbeskrivning

Förslag till statligt stöd (enligt förslags—

ställaren) _________________________________________________________________________________________________________.______________

149. Svenska Utvecklings— aktiebolaget

214. Nife Jungner AB 215 Nife Jungner AB 216 Nife Jungner AB

Nya energisystem

121. Sydsvenska Kraft— aktiebolaget

Utveckling av järn—luftbatterier, avsedda för truckar, under— jords— och transportfordon. Målsättningen batterier med 3 ggr högre energitäthet än nuvarande traktionära blybatterier.

Orienterande FoU—arbeten på området högtemperaturbatterier. Arbetena förväntas ge hittills saknad detaljerad information om högtemperatursystemens möjligheter och begränsningar, vil— ken kopplad med vissa explorativa FoU—insatser skall ge en plattform för beslut om vidaregående inom området.

FoU—arbete på järn—luftbatterier främst avsedda för tyngre fordon, såsom gruvfordon och större truckar. FoU—arbetet för— väntas resultera i batterier med 2—4 ggr högre energitäthet

än konventionella traktionära batterier.

FoU—arbeten på zinkelektroder med tillhörande separation i alka— lisk miljö. Målsättningen är att genom förbättrad förståelse av de grundläggande mekanismerna kunna utveckla zinkelektroder med hög energitäthet och frihet från hittillsvarande elektriska och

mekaniska begränsningar. Elektroderna skall kunna utnyttjas 1 energirika batterisystem, såsom nickel—zink eller zink—luft.

Ett brett studium av gasekonomi 1 Sverige. Mest näraliggande är

en utredning över NG och LNG där även viss anknytning till be— fintliga stadsgasnät bör beaktas. (Projektförslag redan inlämnat på detta från Sydkraft.) En övergång till en mer utbredd gas— ekonomi bör ske parallellt. Närmast aktuellt är produktion, trans— port, lagring och utnyttjande av metanol eller annat kolväte. Ut— gångsprodukt bör vara kol, skiffer eller organiskt avfall. Even— tuellt "energiskog". Som steg två bör vätgasekonomi studeras. Vät— gasen kan t ex produceras i HTC—reaktor via reduktion av HZO med C

eller via direkt spjälkning av H20.

Det statliga stöd som pro— jektet f n har genom STU och SU bör fortsätta och utvidgas.

Projektet föreslås helt finansieras med STU—medel.

Projektet har f n stöd från STU och SU. Detta stöd bör fortsätta.

Projektet föreslås helt finansieras med STU—medel.

• Sida 65
•  Original

EPK Dnr

——————_—————————_—___——_——____—————______———__——___——__—____________________________________—____—_______________

199. Bengt Thorbjörnson

205. Institutet för

Innovationsteknik

Ma netoh drod namiska (

190. AB Atomenergi

Fusionsteknik

103. CTH, Institutionen

för Elfältteori

Förslagsställare

Projektbeskrivning

Metanol som motorbränsle. Fabriker för tillverkning av metanol

med t.ex. torv som utgångsmaterial. S ntetiskt bränsle. Projektet avser framställning av ett flytande bränsle som ersättning för eldningsolja. Tillverkningen kan ske utan förhöjt tryck och temperatur i enkel kemiteknisk apparatur. Mycket stor kapacitet kan uppnås till låg investeringskostnad.

Som råmaterial kan användas exempelvis metanol och kol eller torv. Värmevärdet av det nya bränslet är ung. 3/4 av Värmevärdet för eldningsolja. Det fortsatta utvecklingsarbetet avser en optime— ring av sammansättningen för skilda tillämpningar, exempelvis

för bostadsuppvärmning, samt en del praktiska prov.

eneratorer

Experimentellt och teoretiskt studium av MHD—kraftverk med spe— ciell hänsyn till ny typ av kolgaseldat kraftverk. Projektet skall i faser leda till underlag för beslut angående prototyp. Syreackumulatorn som ingår i kretsen gör att kraftverket även

kan användas för energilagrin .

1. Laserinducerad fusion; uppföljning av internationella utveck— lingen, aktiv forskning.

2. Elektronstråleinducerad fusion; uppföljning av internationel— la utvecklingen, aktiv forskning.

3. Reaktorutvecklingsstudier, laser-plasma, Tokamak etc.

4. Turbulens- och anomala effekter; teoretiska studier + tillämp- ning för upphettning och inneslutning. 5. Icke—linjära effekter i plasma; grundläggande studier av funda— mentala problem; fluktuationer i plasma.

6. Stokastiska processer och koherens för processer i plasma.

7. Analys av diagnostiska processer, spec. för laser—plasma.

Förslag till statligt stöd (enligt förslags— ställaren)

Det föreslagna utvecklings— arbetet bör helt bekostas med statliga medel, efter— som resultatet kommer att vara av övergripande be— tydelse för både industri och bostadsuppvärmning.

Med hänsyn till den klara grundforskningsinriktning, som forskningen beräknas få, bör statligt stöd

bekosta denna forskning (AFR, STU).

• Sida 66
•  Original

EPK

Dnr Forslagsstallare

189. KTH, Inst. för plasmafysik med fusionsforskning

örande av solstrålnin en

Projektbeskrivning

Inneslutning och uppvärmning av plasma 1 starka magnetfält. Pro— jektet omfattar bland annat teoretiska och experimentella under— sökningar av ett plasmas inneslutning och energibalans i ett mag— netfält samt metoder att med inducerade hög- och lågfrekventa elektriska strömmar värma plasmat till höga temperaturer. Mål— sättningen och det förväntade FoU—resultatet är främst att bi— draga till den plasmafysikaliska grundforskningen och att lämna ett väsentligt bidrag till principlösningen för den kontrollera—

de fusionsenergins utnyttjande.

97. Karolinska Institutet, "Feasibility"—studie rörande integrerat system för soldriven

Gruppen för bakterio— logisk bioteknik ⁹⁸ Lunds universitet, Kemicentrum

99. International Federa—

tion of Institutes for Advanced Study

mikrobiell generering av syntesgas.

Delprojekt:

l. Selektering av väte— och metanindifferenta alger. 2. Utveckling av metoder för invändningsfri koppling mellan digestionssteget och fotosyntessteg.

3. Utveckling av metod för förhindrande av väggväxt.

Målsättningen är en biokemisk omvandling av stärkelseavfall till alifatiska kolväten. Utgångspunkten är att avfallet för- jäses till kapronsyra som sedan oxideras anodiskt till dekan, som är ett bra dieselbränsle. Den under den mikrobiella pro— cessen samtidigt producerade vätgasen skulle i en bränslecell utnyttjas till att framställa den för elektrolysen nödvändiga

elektriska energin.

"Feasibility"—studie rörande biokemisk bränslecell för metanol.

Delprojekt:

1. Metanoldehydrogenasets stabilitet studerat i analytiska enzymelektroder för metanol (O. Enfors ATM).

Dnr Forslagsstallare

³ (99 — forts)

, 100 International Federa— tion of Institutes

for Advanced Study

126. Staffan Engström 145 KTH, Fysikalisk— kemiska institutionen

Projektbeskrivning

universitet).

3. Syreelektrodsystem för biokemiska bränsleceller (R. Larsson, Lunds universitet).

4. Datorstyrd optimering av metanoldehydrogenasproduktion (Å. Undén, Karolinska Institutet).

"Feasibility"-studie rörande enzymatisk väteproduktion. Avsikten är att inventera existerande immobiliseringsmetoder och polymerer med sikte på stabilisering av hydrogenaserna från purpurbakterier.

Uppvärmning av byggnader med kombination av värmepump och sol— värme.

Genom att utforma värmepumpens värmeupptagande element (för— ångare) som en plan yta kan energi både tas upp ur utomhus— luften genom egenkonvektion och ur solstrålningen. Principen kombineras lämpligen med ackumulering samt tillsatsvärme för att klara belastningstopparna.

Ett projekt "Soluppvärmda Hus" har planerats i samarbete med KTH:s institution för byggnadsteknik. Målsättningen för första fasen i projektet "Soluppvärmda Hus" är

a) att efter ett praktiskt inriktat förstudium kunna presentera en teknisk lösnin i form av ritningar till en prototyp med bostadsytan 150 m .

och att, bortsett från forsknings— och utvecklingskostnader, kostnaden för byggnation och utrustning av soluppvärmda hus med sådan bostadsyta står i en rimlig proportion till mot— svarande kostnader för olje— resp. el—uppvärmda hus inklusive kostnader för driften av båda hustyperna under en tioårs—

period.

b)

Förslag till statligt stöd (enligt förslags— ställaren)

Projektet har visserligen betydande praktisk poten— tial men är alltför risk— betonat för att locka industribidrag.

Hela summan, ev. med vill— korlig återbetalningsskyl— dighet. Motivering: FoU— arbete på grundläggande nivå med betydande risk. Väsentlig betydelse för landets energiförsörjning vid positivt resultat.

• Sida 68
•  Original

EPK Förslag till statligt Förslagsställare Projektbeskrivning stöd (enligt förslags—

ställaren)

Dnr

¹⁹⁸ Gotthard Gustafsson Varmgasmaskin för utnyttjande av bl.a. solenergi. Uppfinningen F.n. ej aktuellt. syftar till att väsentligt bättre än hittills utnyttja olika värme- källors energiinnehåll genom reversibla (isoentrogiska) processer. Maximal verkningsgrad erhålls mellan 3000 och 600 K, men väsent— ligt högre och lägre temperaturnivåer kan utnyttjas. Eftersom varmgasmaskinen fungerar reversibelt kan den med maximal verknings— grad även arbeta som värmepump eller kylmaskin. Ex.: Om lO-gradigt flodvatten via en värmepumpanläggning enl. uppf. används för bostadsuppvärmning (400) och varmvattenberedning (800) blir den teoretiska kostnaden 7 Z resp. 12 % av kostnaden för motsvarande uppvärmning med el—energi. 206 Institutet för Solener i er tillsatskraft för värme ump. För driften av ett vär— Projektet är av stort Innovationsteknik mepumpaggregat behövs alltid en tillsatseffekt för kompressor— allmänt intresse, vilket

steget. Om värmepumpaggregatet skall användas för bostadsuppvärm- motiverar statligt stöd. ning är tillsatseffekten starkt beroende av yttertemperaturen och

i vårt klimat är vinsten i betraktande av kapitalkostnaden för aggregatet ännu tveksam. Föreliggande förslag avser en anordning, som medger att även tillsatseffekten delvis eller helt kan hämtas ur solenergi.

I princip fungerar anordningen så att tryckskillnaden mellan två gasbehållare utnyttjas för att driva kompressorn i värmepumpen. Tryckskillnaden skapas genom att utnyttja skillnaden i dag— och nattemperatur. Under vissa tider av året är denna avsevärd, under andra tider nästan obefintlig. Även under sistnämnda perioder kan emellertid en temperaturskillnad mellan gasbehållarna skapas, om

solstrålningseffekten tillvaratas.

²⁰⁸ Institutet för Prefabricerat vä element för sol— och elu värmnin av byggnader. Prefabricerade väggelement Innovationsteknik Projektet avser ett enkelt och billigt sätt att med användning av som medger starkt minskade i huvudsak existerande byggnadsteknik och —material uppnå väsent— uppvärmningskostnader är liga energibesparingar vid byggnadsuppvärmning. Karakteristiskt ett samhällsintresse, var— för konstruktionen är att mot väggen infallande solenergi kan för statligt stöd är

tillvaratas med hög verkningsgrad, att väggen i sig själv kan motiverat. (Forts nästa sida)

• Sida 69
•  Original

Förslag till statligt

EP . . . an Förslagsställare PrOJektbeskrivn1ng stöd (enligt förslags— ställaren)

(208 — forts) bringas att fungera som värmeväxlare, att rumsuppvärmningen kommer att ske genom en kombination av uppvärmd luft och strålningsvärme samt att inga ytterligare anordningar för uppvärmning behövs i huset. Dessutom kan önskvärd grad av ventilation ske genom väggen. Projektet avser uppförande av ett provhus och miljömätningar i detta.

Vindenergi

140. Saab-Scania AB Anskaffnin av vindunderla för vindenergiutvinnin Statliga instanser torde

— Se även Saab—Scania PM RBC—74.25 utg 2, RBC—74.19. bli huvudutförande. Beslut om statligt stöd bör anstå

tills beslut om att vidare undersöka vindenergiutvin— ning har tagits.

Verksamheter för att skaffa de kunskaper om vinden som erfordras för vindenergiutvinning: energi under längre tider, variationer i tid och rum. I en första etapp definieras behov av och inven— teras tillgång på information samtidigt som erforderliga mät-

ningar planeras. I senare etapper utförs erforderliga mätningar.

Vindkrafts stem — införande Osäkerheten beträffande

— Se Saab—Scania PM EBC—74.19. tillgång till och kostnader för alternativ energi gör

en industriell satsning riskabel. De långa anskaff— ningstiderna gör att staten riskerar att ej få denna energi när den behövs om ej staten ger stöd nu. Beslut bör avvakta pågående verk— samhet.

141. Saab-Scania AB

Successivt införande av system för utvinning av vindkraft (cirka 15 TWh/år elkraft).

• Sida 70
•  Original

___—___

EPK

Dnr Forslagsstallare

%

226. Olle Ljungström (personligt förslag)

227. Statens vattenfalls— verk

225. Sylve Klinth Helge Hedlund

övri & icke—konventionella ener ikällor

Projektbeskrivning

FoU—insats — översiktlig planering för utveckling i Sverige av vindenergisystem för olika tillämpningar — i betydande skala betr totalt framtida energitillskott inom vår energiförsörjning.

Projektet är att betrakta som en föranmälan av ett planerat gemensamt STU—Vattenfallsinitiativ avseende koordinerad natio— nell FoU—insats betr vindkraft. Det definitiva STU—förslaget kommer att ingå i STU:s vindkraftrapport, vilken beräknas kunna utges i början av september 1974.

Studium av energiproduktion för husuppvärmning från vindkraftverk. Analys av värmeproduktionens tidsfördelning.

Utveckling av optimalt rotor— och värmebärarsystem.

Anpassning till byggnader och terräng.

Ekonomisk optimering av systemet.

Målsättning för projektet är att få de tekniska och ekonomiska förutsättningarna för vindkraftbaserad husuppvärmning i Sverige klarlagda.

Havskraftverk, vilket består av ett stort antal pumpar, vilka helt drives av havets vågrörelser.

Förslag till statligt stöd (enligt förslags— ställaren

Statligt stöd bör utgå

med (mycket preliminär

bedömning) minst 1 Mkr

(74/75) avseende insats programstyrd av STU och Vattenfall.

• Sida 71
•  Original

APPENDIX l

Olle Lindström;

NY KEMISK ENERGITEKNIK

En redogörelse rörande främst processer för nyttiggörande

av kol och inhemska energiråvaror

Sammanfattning

Framtida system för energiförsörjning bör nyttiggöra flera och oberoende energikällor. En inhemsk försörjning med mil- jövänliga fasta, flytande och gasformiga bränslen främst på torvbas kan bli av samma storlek som och billigare än den

nuvarande oljeimporten. Metanol kan spela en jokerroll som

universalbränsle i detta system.

Energisoenarios presenteras som kan utgöra underlag för komposition av olika alternativ genom tillägg (t ex av kärnkraftutbyggnad) eller strykningar (t ex av torv). Dessa scenarios synes tillmötesgå önskemålen om stabili—

sering och säkerställande av energiförsörjningen genom

— diversifiering (införande av alternativ)

— beredskap (att klara bortfall av energikällor av tekniska eller politiska orsaker)

— redundans (reservmöjligheter)

— konvertibilitet (omställbarhet)

Ett sådant scenario inrymmer en ökning av elkraftproduk— tionen med en faktor 2,7 och av bränsleförsörjningen med 60 %, jämfört med 1971, och kostar mer än 100 000 Mkr i investeringar inkl investeringar i kärnkraft samt följdin— vesteringar. Ett produktionstillskott på 1 Mtoe/år i form av miljövänliga, inhemska bränslen kostar omkring 1 Gkr

medan samma tillskott i form av elektrisk energi kräver en

• Sida 72
•  Original

investering som är omkring 10 Gkr. Det finns därför all an- ledning att söka nå en ekonomisk balans mellan elektrisk

energi och övriga energiformer.

Den så kallade 5 Z—regeln användes genomgående i detta appendix för uppskattning av rimliga FoU—ramar. Dessa no— minella ramar har reducerats med hjälp av en så kallad teknik— och resursfaktor. Ytterligare reduktion får sedan ske i en prövning av realismen i målformuleringen. Den

statliga andelen av FoU—insatsen måste också avgöras.

Förslag till FoU avseende viktiga avsnitt av den icke—nuk—

leära energitekniken 1975 — 1985

Energi— Andra betingad motiv FoU Nya energiråvaror (främst torv inkl kol) 325 100 Processindustrins förbrukning av energiråvaror 25 25 Strömkällor 25 45 Nya energisystem (metanol) 130 — Grundforskning 25 — Resursförstärkning vid högskolor m m 25 — Övergripande analyser m m 25 — Programledning och samordning 25 — Summa 605 170

Merparten av den energibetingade ramen avser nya energirå— varor och nyttiggörande av dessa i en skala som svarar mot den nuvarande oljeimporten. Föreslagna ramar ligger i un—

derkant jämfört med motsvarande planer i USA och Västtysk— land (med lika mycket i kända koltillgångar per capita som Sverige har torv). — Tillämpning av 5 Z—regeln för utveck— ling av ny kärnkraftteknik i syfte att få ett tillskott på 1 000 MWe1 till 6 öre/kWh per år under perioden 1985 — 1990 ger en nominell ram på 300 Mkr. Även ekonomiska skäl talar

således för en balans mellan FoU i nukleär och icke—nukleär

energiteknik.

• Sida 73
•  Original

2.8. Jordbruksavfall (inkl biokemiska processer)

Biokemiska processer för bränslekonvertering

De biokemiska processerna har att konkurrera med övriga processer på lika villkor. En biokemisk konverterings— process blir av intresse enbart om den visar ekonomiska fördelar, varvid även miljöpåverkan bör värderas. Eftersom råvarans kostnad alltid slår mycket hårt i kalkylen för bränslekemiska processer är verkningsgraden av avgörande betydelse. Åtminstone hälften av bränsle— råvarans energiinnehåll bör återfinnas i det förädlade

bränslet.

Investeringarna för en given produktionskapacitet är beroende av reaktionsvolymens storlek, som i sin tur betingas av koncentrationen och reaktionstiden samt

av processens miljöbetingelser: tryck, temperatur, korrosiva egenskaper hos reaktionsblandningen etc.

De biokemiska reaktionerna sker i utspädda vattenlös— ningar och är långsamma jämfört med konventionella processer, vilket leder till stora volymer. I gengäld är reaktionsbetingelserna mycket milda varför enkla material och konstruktioner kan användas i reaktorerna. Mikroorganismer och enzymer är emellertid kvalificerade

material och ibland känsliga för variationer 1 råvaran,

gifter etc.

Stora vattenmängder och låga koncentrationer ger höga kostnader vid utvinning av flytande bränslen. Vid fram— ställning av fasta bränslen är situationen bättre tack vare möjligheterna till mekanisk avvattning och luft— torkning. Däremot visar de biokemiska metoderna ett stort försteg vid framställning av gasformiga bränslen från en bränsleråvara i vattensuspension. Gasen, främst

metan, avgår från brygden tack vare sitt höga ångtryck.

• Sida 142
•  Original

Vätgasframställning på liknande sätt kan också bli av intresse i framtiden men är troligen inte en bättre väg än metanjäsning.

Biogas från gödsel

Den agrikulturella produktionen genererar stora mängder avfall, storleksordningen 20 Mton torrsubstans per år, ungefär lika fördelat mellan halm och gödsel. Biokemisk framställning av metan är en lämplig metod att nyttig— göra gödsel och andra liknande avfallsprodukter samt biomassan vid framtida energiodling i vattensuspension, t ex algodling. Metanjäsning har tillämpats i stor skala sedan länge. Rågasen benämnes bl a biogas.

Jordbrukstekniska Institutet har nyligen utgivit en studie om biogasframställning ur gödsel och andra av— fallsprodukter. Den energi som kan utvinnas som metan från gödsel är av samma storleksordning som förbruk— ningen av drivmedel inom jordbruket. Vid stora kreatur— besättningar på 500 enheter kommer man ner till en pro— duktionskostnad som motsvarar ett oljepris på 400 kr/m3 (ll kr/GJ). En besättningsstorlek på 50 enheter ger ett ekvivalent oljepris på 1 078 kr/m3 (30 kr/GJ). Denna studie visar således stordriftens ekonomiska fördel

också vid jäsning av gödsel.

Skalan 500 nötkreatursenheter svarar mot 25 ton gödsel/ dag med 2 ton torrsubstans och ger en gasproduktion på 650 m3/dag med avdrag för gasåtgång för processen. Verk— ningsgraden är 30—40 % vid biokemisk gasframställning. Biogasen kan betraktas som mellanvärdegas med en sam— mansättning 55—65 vol—Z metan, 35—40 Z koldioxid, 0—3 % kväve, 0—1 % väte, O—l % syre och O—l % svavelväte. Det är koldioxiden som sänker gasens värmevärde från hög— värdegasens (naturgasens) nivå till mellanvärdegasens. En svavelvätehalt på l 2 svarar mot olja med omkring

2 % svavel och kräver således uppmärksamhet.

• Sida 143
•  Original

Den största biffkouppfödaren i USA, Monfort, har beslutat bygga en anläggning för rötning av gödsel vid en av företagets två stora "feed lots". Anläggningen

som byggs av Bio—Gas kostar 18 Mkr och producerar 105 m3 naturgas/dygn för en kostnad på 3 kr/GJ. Gasen kan avsättas till 9 kr/GJ. Förutom gas ger processen ett gödselmedelskoncentrat som levereras tillbaka till Monfort. — Inom parentes kan nämnas att gödsel inte har någon användning i jordbruket i dessa sammanhang — det betraktas i stället som en störning — medan man däremot börjar recirkulera gödseln som kreatursfoder p g a dess höga proteinhalt! Kostnadsbilden för denna anläggning stämmer väl med uppskattningar för andra stora biogas— system. De svenska uppskattningarna ligger — med korrek— tion för skalan — på halva den amerikanska nivån bl a beroende på att rågasen användes som den är utan rening till naturgas. Anläggningar med sådan storlek att biogas— produktionen blir vinstgivande förutsätter i Sverige

ett centraliserat mönstermed ett system för uppsamling och transport av gödsel, vilket sannolikt blir väl dyrt

i drift.

Ett positivt moment vid ett centraliserat system kan

vara att otrevlig hantering reduceras till ett mini— mum. Små biogasanläggningar på enstaka gårdar inger

också farhågor ur arbetarskyddssynpunkt. Gasen är giftig, kvävande och explosiv. Olyckor har också inträffat. Gas- rening och rening av avloppsvatten från biogasanläggningen är önskvärd också vid de små enheterna även om man här

kan försvara sig med utspridningseffekten.

Rötning av slam och hushållsavfall

Flera reningsverk i Europa använder biogasmetoden sedan länge. Mogden—anläggningen i London producerar mellanvärde— gas med 22—26 MJ/m3 (sedan starten 1935). Produktionen är nu 220 000 m3/dygn. Amerikanerna börjar intressera sig

för denna beprövade metod för biogasproduktion från hus—

hållsavfall. Allis Chalmers och Waste Management Inc. har

• Sida 144
•  Original

föreslagit att Milwaukee skall bygga en pilot plant som bör ge 4 m3/dygn metan från 0,5 ton hushållsavfall/ dygn. Om projektet går bra byggs en större anläggning

för behandling av stadens hela produktion av hushålls— avfall, varvid gasen beräknas kosta 4,5 kr/GJ. Avfallet mals först i hammarkvarnar, varefter järnmetaller avlägs— nas med magnetseparatorer. En vindsikt delar materialet i en lätt och en tung fraktion. Den lätta cellulosarika fraktionen blandas med rötslam i vattenuppsamling. Näringsämnen tillsättes och pH justeras till 6,7, var— efter uppslamningen rötas vid 50—60O C under 5 dygn. Gasen innehåller 50—60 % metan. Slammet som består av lignin, plast och icke reagerad cellulosa koncentreras och bildar en kaka som upptar 25 % av den ursprungliga volyemn. Pressvattnet torde kräva biologisk rening. Filterkakan kan användas som bränsle alternativt depo—

neras .

Andra tecken på det amerikanska intresset i biogas är Pacific Gas & Electric Company's planer att ta tillvara

rötgas vid en anläggning i Oakland som genererar 14 000 m3/

dygn.

Sambehandling av hushållsavfall och rötslam under_anaerobu betingelser har givetvis en parallell till motsvarande aeroba process, nämligen kompostering. Energiproduktio— nen i samband med metanrötning torde ge ett övertag på intäktsidan. När resultaten av Laxå—projektet föreligger finns det all anledning att göra en jämförelse med mot—

svarande biogasprocesser.

In situ utvinning av metan på soptippar är också föremål för intresse. Ett ettårigt experiment skall köras i Los Angeles med tre borrhål i en tipp. För ekonomi behövs 30 m3/minut av en gas med 50 % metan. I så fall skall en reningsanläggning med molekylsiktar byggas på platsen och gasen sedan distribueras till Southern California Gas

Company för elkraftproduktion.

• Sida 145
•  Original

Alternativa termokemiska processer

Om det finns ekonomiska skäl för centraliserad behandling av t ex gödsel för produktion av biogasi stor skala har man också anledning att undersöka alternativa storskale— metoder, såsom pyrolys och tryckhydrering, t ex Bureau of MineS' metod som konverterar gödsel till 300 liter olja per ton torrsubstans. Bureau of Mines arbetar också med hydroförgasning av gödsel som ger övervägande metan. Dessa processer har emellertid endast körts i liten skala och torde kräva ett omfattande utvecklingsarbete. Den höga vattenhalten förutsätter att gödseln kan torkas på

ett billigt sätt före behandlingen.

Synpunkter på FoU

Jordbruket är storproducent av bränsleråvara. Volymen är ungefär lika stor som mängden åtkomligt hyggesavfall, sammanlagt 12 Mton torrsubstans, varav merparten faller på halmen. Mängden torrsubstans i boskapens exkrementer är 9,5 Mton/år medan motsvarande siffra för befolkningen i Sverige är 0,4 Mton. Betraktat som bräns— leråvara svarar detta avfall mot 3 Mtoe/år i form av

gås eller flytande bränsle, 50 % verkningsgrad.

Halmen borde kunna nyttiggöras i anläggningar avsedda

för nyttiggörande av torv, grönflis och hushållsavfall när transportekonomin så tillåter. Halm kan också nyttig— göras tillsammans med gödsel i anläggningar aVSedda för

gödselrötning. Gödseln innehåller f 6 stora mängder halm.

Två möjligheter är aktuella för energiproduktion från jordbruksavfall. Den ena vägen innebär en vidareutveck— ling av den etablerade tekniken med små enheter för lokal energiförsörjning. Målet är en enkel och lättskött enhet, helst i moduliserat utförande, som skall utvärde— ras i försöksdrift på en eller flera försöksgårdar. Un— derlag bör föreligga år 1985 så att man då kan besluta

om en fortsatt utveckling och tillämpning av denna teknik.

• Sida 146
•  Original

Den andra vägen innebär behandling av gödseln i större anläggningar, eventuellt tillsammans med annat avfall. Processkostnaden kan därmed reduceras till en acceptabel nivå och man kan dessutom klara rening av avloppsvatten och införa önskvärd gasrening. Ett stort problem är hop— samling och transport av gödseln, Vilket kan ske med tankbil eller rörledning. Någon anläggning avses inte byggas under perioden fram till 1985 men projektet bör ge underlag för beslut 1985 om eventuell fortsatt forsk—

ning och utveckling i denna riktning.

För bedömning av rimlig ekonomisk ram för program antas

att 10 % av jordbruksavfallet kan nyttiggöras för energi— produktion och att det är en betydande risk, säg 90 %

att projektresultatet blir nedslående. Programmet får då kosta omkring 3 Mkr. De tre första åren användes för sys— temanalys, teknisk grundforskning och specifikation av försöksanläggningen samt förberedande analys av det centra—

liserade systemet och får kosta 0,3 Mkr.

De återstående sju åren ägnas i första hand försöksanlägg— ning och försöksdrift till en kostnad av 2 Mkr. Återstå— ende 0,7 Mkr av anslaget ägnas fortsatt analys av det decentraliserade systemets problematik samt skissering

av en produktionsenhet på basis av erfarenheterna från

försöksdriften.

Projektförslag

Några projektförslag har inte inkommit men väl en rapport från Jordbrukstekniska Institutet som kan uppfattas som ett projektförslag. Bearbetningen av detta avsnitt leder

till följande förslag:

— Utformning av en medelstor enhet för rötning av gödsel, evaluering av denna enhet vid en försöksgård. — Utformning av ett moduliserat system för bruk vid medel—

stora och stora gårdar.

• Sida 147
•  Original

— Systemanalys av centrala behandlingsanläggningar med särskild tonvikt på transportfrågorna. — Total analys av naturgödselns roll i jordbruket jäm-

fört med användning som bränsle.

2.9. Egsrgieélåssst Mål och möjligheter

Med energiskog, energiplantage och energiodlingar menas växtodlingar som är inriktade på produktion av bränsle— råvara. Ved har tidigare varit ett viktigt bränsle. Människan hade då inte anledning att öka produktiviteten i skogen, veden var ingen bristvara. Det har legat annor— lunda till i jordbruket där man höjt produktiviteten flerfaldigt genom växtförädling och rationell odling. Fotosyntesen är naturens hittills oöverträffade metod att ta vara på och lagra solenergi. Verkningsgraden kunde vara bättre men produktionskostnaderna är låga. Det finns växtslag som ger en verkningsgrad i fotosyn—

tesen som svarar mot solcellernas.

Minirotationsskogsbruk, MRS, har framförts av Skogshög— skolan som ett sätt att utnyttja sumpmarker etc för snabb— växande träd. Landet förfogar över 800 000 ha mark av

detta slag som inte utnyttjas för skogsbruk. MRS på dessa marker skulle år 2000 avkasta en flismängd på 7,5 Mton rå— flis/år, vilket skulle motsvara 750 ha/Mwl'el, eller 250 na/th (värmeproduktion). Amerikanska bedömare räknar med

% 130 000 ha för ett 1 000 nwel kraftverk eller 130 ha/MWe Försök med rörväxtem Arundo donax i Frankrike lär ge 10—15

1. ton cellulosa per ha och år, vilket skulle motsvara 250—

400 ha/MW . el

• Sida 148
•  Original

Ett önskemål på sikt är naturligtvis att man söker ba— sera Sveriges energiförsörjning helt på energiodlingar som inte inkräktar alltför hårt på andra vitala ekono— miska intressen eller naturskyddsintressen. Huruvida detta är möjligt eller inte går inte att avgöra i dag

men ett mål för ett FoU-program bör ändå sättas upp, säg

att 10 % av Sveriges landareal skall kunna räcka till för energiodling motsvarande 30 Mtoe/år. Detta mål innebär

en produktivitetshöjning med en faktor 4 jämfört med vad

som för närvarande presteras med MRS.

För att nå detta mål bör möjligheterna att få fram hög— produktiva system studeras grundligt och förutsättninge— löst och i tillräckligt stor skala. Försök av detta slag tar mycket lång tid och det är därför nödvändigt att

redan nu starta även om resultaten kommer att utnyttjas först efter år 2000. Ett förhållandevis näraliggande mål

är dock att evaluera olika sätt att ta vara på torvmossarna efter den intensiva torvtäkt som ev kan starta omkring 1985. Det är svårt att härleda lämplig storlek för FoU—insatser på så lång sikt. Ett första anslag för tioårsperioden på

15 Mkr synes dock rimligt (strikt tillämpning av 5 Z—regeln ger en totalram på 1 500 Mkr).

Projektförslag

— Analys av teoretiska förutsättningar för olika slag av energiodlingar i Sverige.

— Analys av olika sätt att nyttiggöra avverkade torv— mossar inklusive energiodling.

— Växtförädling av olika högproduktiva system för svenska klimatiska förhållanden.

— Försök i stor skala med algodlingar.

— Evaluering av olika metoder för nyttiggörande av bio—

massa från energiodlingar.

• Sida 149
•  Original

S()lJ l974:73 2.10 Utveckling av energisnåla processer för processindustrin

Precessindustrins energiförbrukning

Hälften av industrin utgöres av processindustri där kemiska processer spelar den största rollen. Många av dessa processer konsumerar stora mängder elektrisk energi, bränslen och bränsleråvaror och kommer i ett kritiskt läge vid höjda priser på bränsleråvaror och elektrisk kraft. Exempel på sådana branscher är klor— alkali, aluminium, stål, cellulosa, plast etc. Dessa branscher söker nu optimera tillverkningsprocesserna mot lägre energiförbrukning och högre energiåtervinning.

Tabell 4 visar situationen före energikrisen.

Skogsindustrin förbrukade 1970 elektrisk energi och bränsle motsvarande 5 Mtoe tillförd energi, 41 % av

den totala energiförbrukningen i industrin. Till detta kommer tillskott för framställning av hjälpkemikalier etc. Klor—alkali för skogsindustrins behov drar l Mtoe/år. Skogsavverkningen för produktion av cellulosa exkl asso— cierat skogsavfall representerar ett energiuttag på stor— leksordningen 9 Mtoe. Branschens totala förbrukning av bränsleråvaror var 15 Mtoe/år år 1970. Slutprodukternas energiinnehåll svarar mot storleksordningen 4 Mtoe/år. Det totala försäljningsvärdet för branschenstrodukter då ger utslaget på denna siffra för förbrukningen av energiråvaror ett hypotetiskt oljepris på N 500—600 kr/m3.

Den petrokemiska industrin kommer också i ett utsatt läge vid stigande oljepriser. Det råder nu en stark efterfrågan på t ex lättnafta som tidigare var en billig råvara för

såväl energiproduktion (stadsgas) som baskemikalier (etylen). Den nya situationen har lett till ökat intresse i acetylen som råvara i stället för etylen . Nationella energiprogram inrymmer därför stora anslag för FoU avseende kol som rå—

vara för den petrokemiska industrin.

• Sida 150
•  Original

150 Kap ], Appendix ] : Kemisk energiteknik SOU l974:73 Tabell 4: Industrins energiförbrukning (Sverige 1970) Energipos— Energiåt— Förädlings- Total Andel i tens andel gång per värde per försälj- hela indu— i föräd— krona för— energienhet ning strins lingsvärdet ädlingsvärde kr/kWh Mkr förädlings— Z kWh/kr värde, % Cellulosa 13,8 14,5 0,07 9 600 8,6 Järn 17,0 8,0 0,12 7 600 7,2 Kemikalier 6,3 2,7 0,37 9 000 8,6 Verkstadsprodukter 2,1 0,07 1,42 36 900 38 Livsmedel 3,7 1,4 0,70 16 900 9,7

Det finns flera öppningar för insatser i dessa gräns— områden mellan energiteknik och processkemi som kan leda till radikalt nya processer som minskar energiförbruk— ningen inom processindustrin. Redan ett projekt som kan minska skogsindustrins totala förbrukning av bränslerå— vara med 5 Z är värt FoU för 50 Mkr. En reduktion av energiförbrukningen vid kloralkaliframställningen, som totalt kostar 1,5 Mtoe/år, med 20 Z motiverar FoU för

15 Mkr. En annan fråga är givetvis i vilken utsträckning staten har anledning att finansiera projekt av detta slag. Ett tentativt anslag på 25 Mkr förefaller dock väl motiverat för spekulativa projekt, som kan leda till en reduktion av förbrukningen med sammanlagt 1 Mtoe/år, varvid industrin förutsättes satsa lika mycket. Projektförslag Bland lämpliga objekt för FoU kan nämnas

— Energisnål och miljövänlig klor—alkaliprocess med

luftkatoder

• Sida 151
•  Original

— Inhemska råvaror för plasttillverkning — Nya aluminiumprocesser — Adsorptionsprocesser för framställning av syre

— Förgasningsprocesser som inte kräver syre.

2 - 11 åemsefetteiea Mål och målkonflikter

De föregående avsnitten i detta kapitel har behandlat nya bränsleråvaror jämte importkol samt kemiska och kemotermiska processer att konvertera och/eller nyttig— göra dessa råvaror. De olika alternativen har behand— lats i skilda avsnitt och det föreligger därför ett behov att söka lägga samman de olika delarna till en helhet. Syftet med en sådan sammanfattande behandling är att söka ge svar på frågan: hur långt räcker dessa

bränsleråvaror och vad kostar det att nyttiggöra dem?

Nivån 30 Mtoe/år med nya bränsleråvaror omkring år 2000 har varit en arbetshypotes för att förankra beräkningarna i en tänkbar framtida verklighet. Denna målformulering

kan förefalla provokativ eftersom det anses allmänt att Sverige, bortsett från uran, saknar inhemska bränslerå— varor av reell betydelse. Frågorna blir inte mindre kon— fliktladdade när man tar itu med att behandla de praktiska

möjligheterna att nå det uppställda målet.

De inhemska bränsleråvarorna torv, skiffer, skifferlak— rester, avfall från jordbruk, hushåll och industri samt skogsråvaran, kan inte nyttiggöras utan uppoffringar.

En hypotetisk användning av skogsråvaran för energipro— duktion förutsätter t ex en så stor omställning av den svenska industrin att redan denna omständighet är nära

nog ett tillräckligt skäl för att bortse från denna möj—

lighet.

Torv är vår förnämsta bränsleråvara och räcker för att

klara målkvantiteten 30 Mtoe/år under mer än ett sekel.

• Sida 152
•  Original

Ett nyttiggörande av torv kommer i konflikt med natur— skyddsintressen. Man kan tycka att så inte behöver bli fallet vad gäller nyttiggörande av avfall, men även här finns andra möjligheter. I fråga om hushållsavfall före— ligger alternativen återvinning, vilket är ett sätt att spara energi, samt kompostering för produktion av jord och mark. Jordbruksavfallet, halm och gödsel, är en bränsleråvara av stor potentiell betydelse. Återföra

till jorden kan här vara bättre grundat än i fråga om

hushållsavfallet.

Den svenska oljeskiffern innehåller mycket svavel och ett nyttiggörande är därför förenat med stora miljöprob— lem. En eventuell framtida utvinning av uran ur svenska skiffrar ger skifferlakrester. Energiproduktion från skifferlakrester genom förgasning och/eller förbränning skulle reducera miljöproblemet vid uranutvinningen och

ge ett tillskott till energibalansen. Här föreligger

två samverkande faktorer, nämligen kärnkraftintressena och behovet av inhemska bränslen. Mot dessa intressen står miljövårdsintressena och önskemål om att också

energiproduktion från inhemska bränsleråvaror bör vara

ekonomiskt lönsam.

Ämnet inrymmer också konfliktmöjligheter av annat slag. Sverige har gått in hårdare för kärnkraft än något annat land. Det är därför en risk att förslag som in— nebär mer än en marginell satsning på icke—nukleära energikällor i syfte att uppnå mer än marginella bi— drag till den framtida energibalansen uppfattas som ett hot av kärnkraftens förespråkare. Förslag till FoU avseende nyttiggörande av icke—nukleära energikällor

kan också transformeras till visade resultat av kärn—

kraftens motståndare i diskussioner om kärnkraftut— byggnaden, vilket heller inte är bra. En sådan kon— fliktsituation motverkar en utveckling av det natio- nella energisystemet mot en optimal balans mellan pro— duktion och distribution av elektrisk energi och av flytande och gasformiga bränslen.

• Sida 153
•  Original

Det är således vanskligt att framföra konkreta förslag avseende nyttiggörande av inhemska energiråvaror. Varje sådant förslag ses som ett hot av någon intressegrupp

i landet. Eftersom ett övergripande förslag torde inne— bära ett visst nyttiggörande av flera förekommande bräns— leråvaror kommer ett sådant förslag att uppfattas som

ett hot av sammantaget mycket stora intressen. Något annat vore heller inte att vänta. Försök att bygga upp

en inhemsk energiförsörjning måste rubba många etablerade förhållanden. Å andra sidan är energiförsörjningen av så vital betydelse att stora uppoffringar och omställ— ningar är försvarbara. Åtminstone bör man seriöst stu— dera olika alternativ så att beslut om fortsatt engage— mang eller ej inom olika sektorer kan grundas på ett

invändningsfritt underlag.

Det är också fråga om stora ekonomiska volymer. 30 Mtoe/år motsvarar 6 000 Mkr/år med det i denna utredning an—

satta priset 5 kr/GJ. Denna volym kan bära FoU—satsningar av samma storlek som kärnkraftutvecklingen. De stora ta- len kan verka avskräckande på beslutsfattare som har att ta hänsyn till andra angelägna behov i samhället. Upp— skattningarna av rimliga utvecklingsinsatser på området bygger emellertid på energiproduktionens ekonomiska vär— de, vilket ger en konservativ utgångspunkt som borde kunna accepteras i alla läger. Bedömningar som också söker ta hänsyn till energins verkliga värde, bered— skapsaspekter, effekter på arbetsmarknaden, den osäker— het som många svenskar känner inför kärnkraftutbyggnaden,

etc torde leda till utökade ramar.

Sammanställning av vissa energikällor

De olika bränsleråvaror som behandlats i det föregående

är sammanställda i Tabell 5. Tabellen har för åskådlighets skulle kompletterats med gissningar betr övriga tänkbara energikällor. Lokalt nyttiggörande av solenergi (för hus— uppvärmning) och vindkraft har dock inte tagits med, till— skotten från dessa energikällor kan redovisas som mins—

kade anspråk på övriga energikällor.

• Sida 154
•  Original

______ _. .--J-_D_. _..y..b_._u......v.. ...i a-uuv rum;-natt ULLl-yLl—Jauul

_________________________.______________________________________.___________________________________________________

Bränsleråvara ___—M_-_' '_ _ '.

Höganäs, dagbrott

Höganäs, under jord

Torv, torkad

Skogsavverkning, torrsubstans Hushållsavfall, 25 2 fukt Halm, torkad

Gödsel, torrsubstans Oljebärande skiffer

Kolbärande skiffer

Grafitbärande skiffer

Skifferlakrester

Biomassa från energiodlingar, torrsubstans Importkol Importgas

Importolja (oljeländer) Import, synt olja(kolländer) Import, metanol

Vattenkraft (inkl elimport)

Ranstadsuran för term reaktorer

Tillgång,

Mton

8000 1200

10000 10000

70

0,3

Belastning

Möjlig på miljön

import, tillväxt eller generering, Mton/år

Värme— värde, GJ/ton

Ekvivalent ' mängd olja

Till— Uttag

gång Mtoe/

Aska ar _________________________________ 0,01 2 10 0,05 Planerad brytning 0,01 0,7 0,2 0,01 0,1 4000 30 0,01 0,1 (500) 19 0,01 (1) — 1 "— 10 20 0,01 0,1 — 5 "— ² 20 0,02 1 — 2 l 8 500 1 — 6 l 8 1500 1

Kommentar

Mton/Mtoe

Svavel

— 12 — 18 0,01 20 41 20 4 10

15. Z av torvarealen

Totalt utnyttjande

"

___—%wa

• Sida 155
•  Original

Tabell 5 ger därmed en helhetsbild av ett långt drivet utnyttjande av tänkbara energikällor inkl vattenkraft och kärnkraft vid sekelskiftet. Uppställningen söker åskådliggöra vad resultatet kan bli om förespråkarna för de olika energikällorna får förverkliga sina inten-

tioner.

Energibokslutet för 1971 slutade på N 48 Mtoe/år (vattenkraften från kraftverken omräknad till oljeför— brukning vid ett värmekraftverk med 33,3 % verknings— grad). Summering av posterna i tabell 5 ger 235 Mtoe/år, som naturligtvis är en helt hypotetisk siffra betingad av en rad antaganden. Osäkerhet föreligger också betr storleken hos användbara tillgångar, särskilt skiffer— förekomsterna. Föreslagen uranutvinning i Ranstad som

ger 6 Mton lakrester per år täcker endast 20 % av det för år 2000 angivna årsbehovet av uran. Data i tabell 5 kan dock trots denna osäkerhet tjäna som utgångspunkt för uppställning av alternativa energibalanser. Man har därvid att dessutom ta hänsyn till bl a

— marknadens behov av olika energiformer såsom elkraft,

motorbränslen, etc

— trögheten i systemet — tillkommande kostnader i distributions— och användar—

leden, associerade med expansion av en viss energi—

form.

Ett exempel på en tänkbar energimix från data i,tabell 5 är en balans med en stomme av 50 Mtoe kärnkraft, 15 Mtoe vattenkraft, 15 Mtoe torv och 20 Mtoe importolja och importgas, vilket ger 100 Mtoe/år. En annan spelmöjlighet är 13 Mtoe kärnkraft (vilket motsvarar pågående kärn— kraftutbyggnad), l7 Mtoe vattenkraft, 20 Mtoe torv, 5 Mtoe avfall och Skogsråvara samt 20 Mtoe importolja och import—

gas, vilket ger 75 Mtoe/år.

Energiscenario

FoU—ramar som föreslagits för de olika avsnitten är sam-

manställda i tabell 6, som också redovisar förväntad pro—

• Sida 156
•  Original

_ _.___g- __ _v-v yucatan pa tabell 3 uuu ueuomningar redov1sade 1 detta appendix

Bränsleråvara Maximalt Teknik— Sanno- Förslag Miljo— Kommentar uttag och likt ram FoU, betingat enl tab 5, resurs— uttag, Mkr tillskott, Mtoe/år faktor Mtoe/år Mkr

Höganäskol 0,2 0,50 0,1 - Ram kan övervägas

Torv, torkad 30 0,67 20 200 Inkl maskinutv och försöksdrift

Skogsavverkning, 19 0,10 1,9 40 Utöver nuvarande torrsubstans nyttiggörande

Hushållsavfall, 25 2 fukt 0,50 0,5 25 + 100 Halm, torkad

; 0,01 ( 0,1 3 + 1 Gödsel, torrsubstans

Puma.—a

Oljebärande skiffer 0,00 0,0 4]. Uppföljn av utveckl

utomlands 0,00 0,0 (1 "— 0,50 0,1 0,00 0,0

Biomassa från energiod— 0,20 0,4 15 Tentativ ram för initial lingar, torrsubstans FoU

Kolbärande skiffer

A 5.

Grafitbärande skiffer Enl expertbil kostn för

. f" . Skifferlakrester de tre orsta aren

v N . r—C O |—| N

Importkol 13 ,10 1,3 40 Utöver nuv import

Importgas 9 Tillh ej denna utredn 20 _ ||—

10 _ ”_

Importolja (oljeländer) 20

| Ch OHv—lu—l

Import, syntetisk olja 10 (kolländer)

Import, metanol 5 l 5 — "— (se avsnitt 4) 1 17 _ "— Ranstadsuran för termiska 100 >13 — "— (beslutad utbyggnad)

reaktorer Summa 235,4 >98,4 >3l4 >lOO

Vattenkraft (inkl imp) 17

(x.

• Sida 157
•  Original

duktion med hänsyn till tekniskt risktagande etc. Även denna uppställning har kompletterats med andra energi— källor. Dessa värderingar är naturligtvis behäftade med mycket stor osäkerhet. Fel har dock en benägenhet att ta ut varandra. En för optimistisk bedömning för en energikälla kompenseras av en för pessimistisk för en annan. Osäkerheten i slutsumman kan därmed vara mindre än vad en granskning av de olika delprocesserna låter

påskina.

FoU—ramarna i tabell 6 skall ses som utgångspunkter för nyanserade uppskattningar som har att ta hänsyn bl a till FoU—arbetets art. Många projekt måste ha en viss storlek för att vara meningsfulla. Om ett objekt inte ger tillräckligt underlag för en minsta satsning som kan inrymma t ex en försöksanläggning, har man anled— ning att begränsa sig till enbart teknisk uppföljning på sparlåga i stället för att driva arbetet i en skala

som är otillräcklig för praktiskt användbara resultat.

Den totala ramen för objekten i tabell 6 är > 314 Mkr (exkl miljöbetingad associerad FoU), vilket således är en total ram och inte ett förslag till statlig satsning. Det synes dock som om staten bör ta på sig merparten

av dessa FoU—kostnader. Ramen ligger också i underkant jämfört med vad som anses motiverat som statlig satsning i t ex USA Och Västtyskland på detta område såsom visats i avsnitt 2.1. Ett övergripande mål för verksamhet av detta slag är att säkerställa landets energiförsörjning. FoU—anslaget kan därför också ses som en försäkrings— premie. Ett undantag härvidlag är dock utvecklingen av energisnåla processer som berörs i avsnitt 2.10 och som ej medtagits i tabell 6. Enskilda företag har här större nytta av FoU—resultaten än samhället som helhet. Här har föreslagits en ram för statlig satsning på 25 Mkr under perioden. Det förutsätts att industrin satsar lika mycket så att den totala ramen blir 50 Mkr, vilket är rimligt

för att friställa l Mtoe/år för andra ändamål.

Tillskotten från inhemska energiråvaror jämte importkol är i detta scenario med de ansatta reduktionsfaktorerna

• Sida 158
•  Original

Not

20 Mtoe/år räknat som fast bränsle.1) Till detta kommer de uppskattade volymerna för import av flytande bränslen och gas samt vattenkraften,tillsammans 61 Mtoe/år. Kärnkraftens

bidrag torde bli minst 13 Mtoe/år (nu beslutad utbyggnad).

Scenariot synes tillmötesgå önskemål om stabilisering och säkerställande av energiförsörjningen genom — diversifiering (införande av alternativ)

— beredskap (att klara bortfall av energikällor av tekniska eller politiska orsaker)

— redundans (reservmöjligheter)

— konvertibilitet (omställbarhet)

Dessa fyra samverkande egenskaper kan inte beröras mer än flyktigt i det följande. Diversifieringen i scena— riot framgår av att sex stycken oberoende energikällor

av storleken 9—20 Z klarar 87 Z av balansen.

Den viktiga och känsliga elkraftförsörjningen bör också stabiliseras på samma sätt. Om man genererar el med kärnkraften, vattenkraften och torven i Tabell 6 (13 Mtoe/år kärnkraft, 17 Mtoe/år vattenkraft och 20 Mtoe/år torvkraft) blir elproduktionen oberoende av im— port, bortsett från kärnkraftens beroende av uran och separationsarbete. Binder man torven till elkraftpro— duktionen enligt detta alternativ reduceras emellertid

beredskapen och handlingsfriheten i fråga om de flytande

bränslena.

En intressant möjlighet som ger beredskap såväl på el— kraftsidan som i fråga om flytande bränslen är att bygga konvertibla värmekraftverk för 20 Mtoe/år termisk effekt

vid mosskomplexen vid sidan av bränsleverk som förädlar

1) Detta får givetvis inte tolkas så att det uppställda målet 30 Mtoe/år sannolikt inte kan nås. Den i 2.5 valda nominella volymen på torvtäkten motsvarar f 6 38 Mtoe/år vilket värde reducerades med 20 % för att ge marginal. Om det nominella värdet hade använts i Tabell 5 och 6 hade det totala tillskottet i Tabell 6 blivit 29,4 Mtoe/år. Denna fråga är emellertid ointressant för den fortsatta diskussionen.

• Sida 159
•  Original

torven till metanol. Under normala tider eldas värme— kraftverken med importbränslen medan metanolen går till inhemska förbrukare, företrädesvis inom transportväsen— det. Vid importsvårigheter fördubblas torvutvinningen till 40 Mtoe/år, varav 20 Mtoe/år nu går till värmekraft- verken, som är förberedda för detta alternativ. Den torv— baserade metanolproduktionen fortsätter som vanligt. Den utökade produktionen av bränsletorv tänkes äga rum vid

de redan ianspråktagna mossarna men kräver givetvis en

beredskapsinvestering. Detta exempel illustrerar hur

beredskap kan skapas genom en redundant uppbyggnad av ener— gisystemet som i detta fall kan utnyttja den torv som så

att säga är beredskapslagrad i de utvalda mosskomplexen.

Redundansen åstadkommas genom konvertibiliteten hos de

aktuella värmekraftverken som vid behov kan konverteras

till drift på torv.

Redundans kan också åstadkommas med hjälp av konvertibi-

litet på bränslesidan. Metanolinslaget i energibalansen

enligt scenariot ger goda förutsättningar för detta. Metanol kan spela en roll som joker i energispelet. Fasta bränslen, från kol till hushållsavfall, kan konverteras till metanol lika väl som naturgas med acceptabel termisk verkningsgrad. Metanol kan i sin tur konverteras till vät— gas eller tillbaka till naturgas, vilket ger möjligheter till belastningsutjämning och beredskapslagring för ett naturgasnät i landet. Intressanta varianter för Sveriges del är också vätgasnät eller nät för en mellanvärdegas med samma sammansättning som syntesgasen för metanol. Gasen för dessa nät produceras genom förgasning av in— hemska bränslen eller ångreformering av naturgas eller metanol. Mellanvärdegasen användes för metanolsyntes

vid gasöverskott, vid underskott framställs tillsatsgas genom ångreformering av metanol. Ytterligare alternativ är givetvis att naturgasimporten användes helt för kraft— produktion och metanolsyntes i anläggningar vid import— hamnen. Naturgasimport behöver således inte innebära ett gasnät i landet, även om detta förefaller vara den rik—

tiga vägen. Metanolens potential som framtida universal—

• Sida 160
•  Original

bränsle måste dock tillmätas större betydelse för joker— rollen än konvertibiliteten till andra bränslen. Metanol är ett miljövänligt bränsle för förbränningsmotorer,

gasturbiner, oljeeldade ugnar och pannor m m.

Tid har inte givits att penetrera de olika alternativ som berörts ovan och andra möjligheter som står till buds. För att konkretisera framställningen skall väljas ett enkelt exempel för den fortsatta analysen. Hälften

av torven utnyttjas i detta exempel (exempel A) normalt

Tabell 7: Produktion av nyttoenergi vid två utföringsexempel av energiscenariot jämfört med situationen år 1971

”mW—m_—

Situationen år 1971 Energiscenariot enligt tabell 6 __________.____.______________________________________ Primär— Nytto- Exempel A Exempel B energi energi Primär— Nytto— Primär— Nytto— energi energi energi energi Mtoe/år Mtoe/år Mtoe/år Mtoe/år Mtoe/år Mtoe/år _________________________________________________________________________ Elkraft: Vattenkraft + import 14,6 4,9 17 5,6 17 5,6 Kärnkraft 0,03 0,01 13 4,3 13 4,3 Torvkraft — — 10 3,3 — _ Gaskraft — — 4,5 1,5 9 3 Övrig värmekraft 3,7 1,2 5,5 1,8 5,5 1,8 ________________________.___________________________________________________ Summa 18,3 6,1 50 16,7 44,5 14,7 Förbränningsenergi: 0133 25,6 å 25,6 24,5 i 39,5 24,5 i 42,5 Metanol (0,05) 15 18 Fasta bränslen 4,5 4,5 8,9 8,9 8,9 8,9 ________________________.__.____________________________.__________________ Summa 30,1 30,1 48,4 48,4 51,4 51,4 ______________________________________._____________________.______________ Totalt 48,4 36,2 98,4 65,1 95,9 66,1

• Sida 161
•  Original

vid torveldade värmekraftverk, medan den andra halvan går till metanolsyntes. Avfallsråvarorna går till värmepro— duktion. Hälften av naturgasen går till kraftproduktion och den andra hälften till metanolframställning. (Syntes av metanol i landet från importerad gas i stället för import av metanol tillverkad vid naturgaskällan i export— landet är naturligtvis en diskutabel sak. Det ger dock

en beredskapseffekt förutsatt att metanolfabriken kan konverteras för drift på inhemska bränsleråvaror.) Den inhemska metanolproduktionen blir under dessa förhållan- den nära 10 Mtoe/år till vilket kommer den antagna import— en på 5 Mtoe/år. Den inhemska metanolproduktionen leder till en processförlust på 4,5 Mtoe/år. Detta exempel (A)

är visat i tabell 7 i jämförelse med bokslutet för 1971.

En modifikation (B) visas också med metanolproduktion från hela torvuttaget men ingen metanol från naturgasen. Elkraftandelen av nyttoenergin i de två scenarioalterna— tiven är 27 % resp 22 Z jämfört med 17 Z år 1971. Ande— len flytande bränslen som går till annat än kraftproduk— tion är 61 % resp 64 %. Produktionen av elektrisk energi ökar en faktor 2,7 resp 2,4 medan övrig nyttoenergi ökar

med 60 %, resp 70 Z, jämfört med situationen 1971.

Kapitalbehovet

Ett försök görs i tabell 8 att uppskatta investeringar

SOm är associerade med alternativen i tabell 7. För att kunna anställa jämförelse med en motsvarande amerikansk bedömning har även kärnkraften medtagits. Kärnkraft— stationerna är räknade till 2 000 kr/kw, trots att en del av

dessa investeringar redan är gjorda och till lägre priser.

Överhuvudtaget väger elinvesteringarna mycket tungt i

dessa kalkyler. För att inte överskatta dessa investeringar räknas med 6 500 h utnyttjningstid för samtliga tillkom— mande kraftstationer. (Produktionen 1971 på 71,6 TWh mot—

svarar en genomsnittlig utnyttjningstid på 4 200 h av en

total kapacitet på ca 17 000 MW.)

• Sida 162
•  Original

Tabell 8: Storleksordningar för investeringsbehoven för tillskott till ett energisystem enligt Tabell 6.

Objekt Exempel A Exempel B _ ___—mm— Investeringar Produktion, alt kon— Investeringar Produktion, alt kon— Mkr sumtion av råvaror Mkr sumtion av råvaror __——_——-——————————————————————__—————__—_____________________________..________________________—____________._________ Kärnkraft 16000 8000 Mwel 16000 8000 Mwel Elkraft från torv: _ _ torvtäkt 5000 10 Mtoe/år

kraftverk 6000 6000 Mwel

Elkraft från gas, olja och 4000 5000 MW 6000 8000 MWel övrigt räknat som värme—

kraft (6500 h, 33,3 Z) x) x)

Gemensamma elkraftbetingade 65000 19000 MWe 50000 16000 MWel

. . 1 _investeringar

Summa 96000 10,6 Mtoe/år 72000 8,7 Mtoe/år (elektrisk energi) (elektrisk energi) _______________________.______________.___________.__._____.__________________________________.________________________ Metanol från torv: torvtäkt , 5000 (10 Mtoe/år, torv) 10000 (20 Mtoe/år, torV) metanolfabrik 2500 6,5 Mtoe/år metanol 5000 13 Mtoe/år, metanol 7500 15000

rBJeue xsrznxetg räxeueeIsuglg

Metanol från naturgas 1000 3 Mtoe/år ' Förgasning och/eller förbrän— 1000 4,4 Mtoe/år 1000 4,4 Mtoe/år ning av avfall och övriga

bränsleråvaror inkl kol Wm.—___— Summa 9500 13,9 Mtoe/år 26000 17,4 Mtoe/år

_____________________________________________________________________________________________________._________________ Övriga associerade inves— 32000x) 33500X) teringar

___—__m—m—m

Totalt— 137500 24,5 Mtoe/år (nyttocncrgi) 121500 26,1 Mtoe/år (nyttoenergi)

%

x) Enligt amerikanska uppskattningar, se Tabell 9.

• Sida 163
•  Original

Investeringarna i system för kraftöverföring m m har

uppskattats schablonmässigt i form av påslag som bygger

på amerikanska bedömningar som redovisas medan. Posten övriga ej specificerade kostnader har också upp—

skattats på basis av referatet av den amerikanska rapporten.

Investeringarna i torvtäkt avser dagens teknik (frästorv) och nuvarande produktionsskala. Utvecklingsmöjligheterna som finns på denna kant har således inte diskonterats i uppställningen. Investeringarna i torvkraftverken ligger på nivån 1 000 kr/kw, övriga på 800 kr/kw vid dessa sva—

velfattiga bränslen.

Syftet med Tabell 8 är enbart att indikera storleksord- ningar. En stor svaghet är osäkerheten betr följdinves— teringarna, som svarar för omkring 2/3 av det totala kapitalbehovet. Posterna i uppställningen indikerar att kapitalbehovet för ett tillskott av elektrisk energi är

en storleksordning större än för ett tillskott av samma mängd nyttoenergi i bränsleform. Exempel B ger 1,6 Mtoe/år mer nyttoenergi än exempel A men är trots detta 16 000 Mkr billigare beroende på att elkraftandelen i tillskottet

reducerats med 10 Z och växlats mot motorbränslet metanol.

Kapitalbehoven som redovisas i Tabell 8 är mycket stora. Kätnkraftinvesteringen och därmed associerade kostnader Svarar för omkring en tredjedel. Tillkommande investeringar i detta paket torde infalla under perioden 1980-2000 med géhomsnittligt omkring 4 000— 5 000 Mkr/år. — De föreslagna insatserna i FoU bör ses mot den utbyggnad som antydes i

Tabell 8. Hur länge räcker torven?

Torven är en tung komponent i scenariot, den svarar för m 20 % av balansen och ligger på samma nivå som vatten— kraften. Vid ett torvuttag på 20 Mtoe/år från 15 % av landets mossareal från mossar med Smålandsdata räcker varje mosskomplex 60 år. Torven börjar enligt detta räk- neexempel att sina år 2045 med avslutad produktion år 2060

• Sida 164
•  Original

(varvid 85 % av landets mossmarker fortfarande är orörda). Energiodling kan vara en realitet vid denna tidpunkt enligt 2.9 och fylla luckan efter torven, för att ta ett

av framtidsalternativen.

Markbehov

En stor del av Sveriges landområden är invecklade i eller berörda av produktionen. Energiproduktionen berör dock

små arealer jämfört med produktionen av livsmedel och råvaror för skogsindustrin. Man söker t ex begränsa be— byggelsen inom någon mil från ett kärnkraftverk, vilket betyder omkring 30 000 ha för ur bebyggelsesynpunkt berört

1 är 1 000 MW. Till detta kommer mark som berörs av uran—

område eller 30 ha/MWe om kärnkraftverkets medeleffekt

utvinning, upparbetning och lagring av det radioaktiva

avfallet.

Suorvadammen, för att ta ett annat exempel, har en yta på 26 000 ha, varav 9 000 ha ursprunglig sjö. Medeleffek—

ten i Lule älv är 1 200 MW, vilket ger 15 ha/MWel för ett landområde som omvandlats till sjö för kraftgenerering. Ytan hos de reglerade sjösystemen som räknebas leder givetvis till högre tal, t ex omkring 1 500 ha/MWel för Ångermanälven eller de reglerade sjöarna i Lagans och

Mörrumsåns nederbördsområden.

Produktionen 1 000 MWel vid ett tänkt torveldat kraft— verk, försörjt med torv från ett 60 000 ha mosskomplex

motsvarar kvoten 60 ha/MWel. Om man i stället räknar med konvertering till metanol eller syntetisk naturgas blir

kvoten för torvmossen omkring 30 ha/MWt.

Energiodlingar enligt 2.9 använder 750 ha/MWe1 eller 250 ha/MWt, men det synes föreligga möjlighet till högre produktivitet (se 2.9).

• Sida 165
•  Original

Jämförelse med en amerikansk bedömning

Nationella program och bedömningar av olika utredande kommittéer ger en splittrad bild. Man kan urskilja tre slag av optimistiska bedömningar: (1) en snabb kärnkraft- utbyggnad är möjlig och löser alla problem (2) olja och naturgas kommer att flöda länge än och priserna kommer att sjunka och (3) fossila fasta bränslen. främst kol, klarar energiförsörjningen den tid som behövs tills sol— energi, eller helt nya energialstrande processer, kan

ta över. De olika nationella programmen strävar till diversifiering, stabilisering och oberoende, mål som bör nås under perioden 1985—2000. Mer pessimistiska (rea— listiska?) bedömare pekar på de stora tekniska problemen och inte minst de stora insatser som behövs för att nå

dessa mål.

Amerikanska ingenjörsvetenskapsakademien, NAE, har helt nyligen i slutet av maj 1974 avgivit en rapport "U.S: Energy Prospects: An Engineering Viewpoint" som behand— lar möjligheterna för USA att bli oberoende på energiom- rådet år 1985. Rapporten sägs (Chemical & Engineering NeWS 27, maj 1974 sid 24) utstråla kvalificerad pessi— mism: Ett realiserande av detta mål skulle kräva en cn0rm ansträngning, dock sannolikt inte av krigstids— dimension. Slutsatserna i denna rapport skall refereras kortfattat, varvid data översättes till svenska förhål-

Landen genom division med faktor 25 motsvarande folkmängden.

Den amerikanska försörjningen med inhemska bränslen svarar

med denna omräkning mot 60 Mtoe/år under 1973. Produktio— nen av inhemska bränslen skulle kunna stegras till 96 Mtoe/år 1985. Denna nivå, som f ö svarar mot Fordrapportens "technical fix scenario" kunde vara tillräcklig om stora ansträngningar görs för att spara energi motsvarande 17

Mtoe/år.

Om den inhemska (amerikanska) prissättningen på olja och

• Sida 166
•  Original

gas får anpassas till världsmarknadspriserna borde den inhemska produktionen av olja och gas inkl produktion från Alaska och kontinentalsockeln kunna öka från 43 Mtoe år 1973 till 53 Mtoe år 1985. Detta skulle kräva

en investering på 32 500 Mkr i 1973 års penningvärde (amerikanska siffror omräknade till svenska förhållanden

genom division med faktor 25).

NAE—gruppen ger en försiktig prognos för skifferoljan och hävdar att produktionen kommer att ligga på låg nivå fram till 1985 och även därefter. Skifferoljeproduktio— nen år 1985 uppskattas bli 1 Mtoe/år, vilket kräver en

investering på mellan 540—900 Mkr.

Anledningen till den försiktiga synen på skifferoljan är förutsedda tekniska och geografiska problem. Man är mer optimistisk beträffande möjligheterna att utnyttja de amerikanska kolen. Kolproduktionen år 1973 på 24 Mton eller 16 Mtoe borde kunna ökas till 50 Mton år 1985. 28 Mton användes år 1985 för kolkraftverk jämfört med 15 Mton år 1973, vilket är ett tillskott på 5 000 Mwel som kolkraft, 12,5 Mton för produktion av syntetisk natur— gas och olja medan återstoden går till andra industriella ändamål samt export. Kolfälten kräver en investering på

3 800 Mkr för kapacitetsökningen. Investeringarna i an— läggningar för produktion av syntetiska bränslen från

kol ligger i området 2 900—4 000 Mkr. Den totala till— kommande investeringen enligt denna pessimistiska bedöm—

ning i kolutvinning och kolnyttiggörande är således om—

kring 8 000 Mkr med svenskt mått.

Det amerikanska systemet skulle 1985 kunna inrymma 20 st förgasningsanläggningar för totalt 50 miljarder m3 natur— gas/år, motsvarande 2 miljarder m3 naturgas/år för svenska förhållanden. För produktion av elkraft behövs investeringar fram till år 1985 på Omräknat totalt 54 000 Mkr för kärn— kraft och kolkraftverk. Gruppen tror inte att "antalet kärnkraftanläggningar skulle kunna öka mycket snabbt

p g a de många beslutsinstanserna för varje anläggning".

• Sida 167
•  Original

Behovet av kapital för alla förutserbara ändamål år 1985 enligt detta scenario är 110 000—135 000 Mkr, vilket inte inkluderar rörelsekapital, utdelningar, finansiella kost— nader etc. Andra problem, förutom kapitalbehovet, är tillgången på processvatten särskilt i de östra staterna, miljörestriktioner, tillgång på arbetskraft och kanske framför allt samordning och programledning. För närva— rande är 56 000 man engagerade i energirelaterade akti- viteter (omräknat till svensk folkmängd). För detta program krävs ytterligare kanske 10 000 man, varav fler— talet måste vara väl utbildade tekniker, nu åter en brist— vara. Gruppen är därför bekymrad över det bristande in—

tresset för teknisk utbildning i USA.

NAE—gruppen har enbart begränsat sig till de omedelbara problemen under de närmaste tio åren och har därför inte diskuterat långsiktiga forsknings— och utvecklingsprogram. Man hävdar att program för de närmaste tio åren enbart innebär att man köper en tidsfrist till dess att forsk— nings— och utvecklingsprojekten kan ge lösningar på sikt

som inte är beroende av fossila bränslen.

Tabell 9 sammanfattar data från den amerikanska NAE—studien för jämförelse med uppskattningar i Tabell 8. (Det kan finnas felaktigheter i detta material beroende på fel— tolkningar eller tryckfel i referatet, originalrapporten Var tyvärr inte tillgänglig vid utskriften av detta appen— dix.) De båda, i detta fall, oberoende underlagen ger

samma storleksordning på etablering av en inhemsk produk— tion av flytande bränslen, & l Gkr/Mtoe (1 000 Mkr/Mtoe) Utökad produktion av naturgas och olja kostar mer, & 3 Gkr/ Mtoe, medan elkraften når nivån & 10 Gkr/Mtoe elektrisk

energi.

Det amerikanska programmet ger ungefär samma tillskott av nyttoenergi, 24,7 Mtoe/år med en mindre elkraftandel i tillskottet (23 Z) än exemplen A och B i tabell 8 (43 %, resp 33 2).

Den amerikanska konsumtionen av elektrisk energi per

capita är f n lika stor som i Sverige, elkraftens andel

• Sida 168
•  Original

av nyttoenergin är dock bara m ll % jämfört med m 17 %

i Sverige beroende på en större förbrukning av förbrän— ningsenergi. Ett genomförande av scenariot enligt tabell 9 ger en fördubbling av produktionen av elektrisk energi, men dess andel av nyttoenergin ökar till endast 13 Z jäm— fört med de betydligt högre talen för de svenska exempel som diskuterats ovan. De amerikanska siffrorna avser emellertid situationen år 1985 medan de svenska enligt arbetshypotesen avser år 2000, vilket kan motivera skill—

naden.

Scenariots, tabell 8, karaktär av minimibudget framgår

av den omständigheten att de omräknade amerikanska siff— rorna stämmer rätt väl med de svenska trots att de ame— rikanska siffrorna avser år 1985 medan de svenska avser

år 2000. De amerikanska bedömarna hävdar dock att denna ökning av energiproduktionen kräver mycket stora ansträng— ningar av den amerikanska nationen. Det är kanske realis— tiskt att räkna med att extraordinära ansträngningar av denna dimension inte kommer till stånd före år 1985. Scenariot skulle därför kanske vara mer troligt för år

2000 motsvarande tabell 8.

Tabell 9: Investeringsbehov i det amerikanska energisystemet 1974 — 1985 (siffrorna har omräknats till svenska folkmängden genom diVision med 25) ______________________________________________________________________________ Objekt Investering, Tillskott år 1985

Mkr Mtoe/år _____________________________________________._______________________________ Kolgruvor 13 800 3 (andra ändamål än synt. tillskott 28 Mton/år ' bränslen och elkraft) Syntetiska bränslen från kol, 4 000 5 förbrukning 12,5 Mton kol/år Skifferolja 900 1 Elkraftproduktion, tillskott 54 000 9 kolkraft x)

10 000 MW 8 kärnkraft

17 totalt (primärenergi) Produktion av naturgas och olja 32 500 10 Övriga investeringar (exkl 39 800 rörelsekapital etc) _____________________________________________________________________________ Summa 135 000 36 primärenergi (exkl rörelsekapital m m) (24,6 nyttoenergi) _________________________.______________._______.____________________________________ x)Direkta uppgifter saknas, jämfört med prognosen United States Energy thropgh the Year 2 000 (Dept. of Int. Dec. 1972) synes kolkraften ha ökat med 3 Mtoe/ar och kärnkraften minskat med lika mycket.

• Sida 169
•  Original

SOU l974:73 3 Strömkällor 3.1 Strömkälleområdet

Det kemoelektriska området är mer splittrat och mång— fasetterat än det kemotermiska. På det kemotermiska området arbetar man i stort sett med ett enda oxida— tionsmedel, syre, samt med kol— och väteatomer som elektronavgivande element i bränslen av alla de slag vi utnyttjar dagligdags, från kol till lysfotogen. Alla kemiska reaktioner sker med ändring av systemets fria energi. Därför kan teoretiskt alla tänkbara kemiska reak— tioner utnyttjas också för kemoelektrisk energiomvand— ling. Valet av reaktanter för tekniska system i bränsle— celler, batterier och elektrolysceller begränsas av tek— niska och ekonomiska faktorer men utbudet av användbara

kombinationer är ändå stort för varje användningsområde.

Den kemoelektriska cellens förmåga att konvertera bräns— len till elektrisk energi och vice versa med hög verk— ningsgrad kan nyttiggöras i stationära och traktionära applikationer. Den kemoelektriska cellen utnyttjas där— vid för generering av elektrisk energi, för lagring av elektrisk energi och för produktion av bränslen från elektrisk energi. Den kemoelektriska tekniken har därmed stora uppgifter i en framtida elektroekonomi med fissions- 911er fusionskraft som primär energikälla likaväl som i en

ekonomi baserad på kol— eller solenergi.

3.2 Strömkällor av intresse för ett svenskt energi—

EEQSEEE ________________________________________

Strömkällor som kan vara av intresse i detta sammanhang bör finna användning i tunga applikationer som svarar för en icke försumbar andel av den nationella energiba— lansen. Tillämpning i stor skala leder i sin tur till krav i fråga om elektrodmaterial och teknik för masspro— duktion. Sådana strömkällor måste därför vara uppbyggda

av förhållandevis billiga material som helst kan utvinnas

• Sida 170
•  Original

inom landet och under alla förhållanden inte bör utgöras av bristmaterial med risk för framtida prisstegringar. Strömkällorna bör kunna massproduceras utan extrema krav

i fråga om toleranser och produktionsmiljö.

Återvinningsvänligheten kommer säkert att få större ekonomisk betydelse än i dag genom avgifter på jungfru— liga råvaror etc. Det finns också skäl att undvika giftiga eller på annat sätt farliga material och riskabla konstruk— tioner i dessa tunga tillämpningar. Det är fråga om ar— betarskydd och risker på arbetsplatsen men också om ris— ker vid användningen, t ex i samband med trafikolyckor. Flera av de material som i dag förekommer i Strömkällor måste hanteras med stor försiktighet och respekt i produk— tionen, t ex kadmium, bly och kvicksilver. Några av de Strömkällor som nu är föremål för utveckling bl a för el— bilar, t ex högtemperaturbatterierna förefaller riskabla

med tanke på kollisioner etc.

Man kan också ifrågasätta användning av väte i kompri— merad eller flytande form för bränslecelldrivna bilar med hänsyn till risken för väteläckage i slutna utrymmen såsom garage etc. Ett annat ur teknisk synpunkt lämpligt strömkällebränsle, hydrazin, är mycket giftigt och måste

uteslutas av den anledningen.

Skulle man tillämpa kriterier av detta slag konsekvent återstår ett ringa antal tänkbara system för t ex el— bilar. Man får emellertid söka en kompromiss som blir en avvägning mellan tekniska och ekonomiska fördelar

och en eller annan nackdel av det slag som angivits ovan.

Det är svårt och tidskrävande att utveckla en ny ström— källa även om problematiken inte på något sätt är jäm- förbar med exempelvis utvecklingen av en ny atomreaktor. En viktig anledning till denna långsamma utveckling är

också att energisystemet som helhet förändras långsamt.

• Sida 171
•  Original

3 . 3 Strömkäll9r-för-;rettigsära_apelikaslese;

Ungefär 1/4 av landets energikonsumtion hänger samman med samfärdseln med biltrafiken som tyngsta komponent. Energiverkningsgraden är låg i denna sektor och det borde vara möjligt att spara energi med hjälp av Strömkällor

med hög verkningsgrad.

Bilisten förbrukar ungefär en liter bensin per mil. Till detta kommer påslag på 0,2 1 för raffinering och distri- bution samt 0,3 1 för bilproduktion, bilförsäljning, underhåll, vägbygge etc. Önskar man minska bilismens energikonsumtion bör man dock i första hand söka redu—

cera den direkta drivmedelsförbrukningen.

En elbil förbrukar två kWh per mil under förhållanden jämförbara med en liter bensin per mil för bensinbilen. Vid en oljebaserad ekonomi nås break—even för dessa båda alternativ när 1,2 l eldningsolja förbrukas för ett uttag av 2 kWh från elbilsbatteriet. Eldriften sparar således energi om den totala verkningsgraden överstiger omkring 17 %. Förluster uppkommer dessutom i värmekraftverket vid transmissionen och likriktningen samt i batteriet. Om strömkällan har 70 % verkningsgrad, likriktningen 90 %, transmissionen 95 Z och värmekraft— verket 40 Z blir den totala energiverkningsgraden 24 Z, vilket är bättre än motsvarande notering för bensin— motorn. En strömkälla med sämre verkningsgrad, säg 40 %, blir däremot ett sämre alternativ än bensinmotorn från

denna synpunkt.

En metanolluftbränslecell kan använda metanol framställd ur kol med 65 % verkningsgrad. En verkningsgrad på 40 % för metanolluftbränslecellen ger en total verkningsgrad på 26 Z medan 55 Z ger 36 %, dubbelt så bra som för bensinmotorn. Den höga totalverkningsgraden för bränsle— cellsystemet beror på att det inte förekommer någon termomekanisk energiomvandling i detta schema jämfört

med ackumulatoralternativen. I en helt genomförd kärn—

• Sida 172
•  Original

kraftbaserad elektroekonomi kommer däremot bränsle— cellalternativet i underläge i förhållande till ett batterialternativ med hög verkningsgrad försåvitt

man inte skall diskontera vätgasgenerering genom vatten— klyvning i kärnreaktorer. Exxon (Esso) och det franska företaget Alsthom är engagerade i utveckling av metanol— luftceller för fordon i ett femårigt projekt med en ram på 100 Mkr.

Det finns således möjligheter att i framtiden spara energi med hjälp av eldrivna fordon även om eldriften inte kan ses som ett radikalt botemedel. Man kan snarare uttrycka det så att eldriften medger en radikal miljöför— bättring och — i bästa fall — en inte obetydlig reduktion av energiförbrukningen. Av särskilt stor betydelse är

att miljökraven kan klaras också av små enheter, vilket

" . . . " .. . ar svarare Vid sma forbranningsmotorer.

Det föreligger således ett incitament från energisyn— punkt för utveckling av batterier med hög verkningsgrad och metanoluftceller för fordon. Dessa Strömkällor måste givetvis också möta krav i fråga om effekt— och energi— prestanda, tillgänglighet, bekvämlighet, livslängd, miljösäkerhet etc.

Alla batterisystem är handikappade av laddningsproblemet. Bränslesystemen kan tankas snabbt medan laddning alltid kräver tid. — Alternativet laddning genom batteribyte är väl värt en analys också för privatbilismens räkning. — Å andra sidan kan man säga om laddningsmomentet att varje hem förfogar över en tankningsmöjlighet. I en total elek— troekonomi kan den garagerade elbilen t o m tjäna som utjämningsbatteri i det nationella systemet.

Såväl blybatterier som den alkaliska ackumulatorn har

en tillräckligt hög verkningsgrad för att vara av intresse för ett FoU—program inriktat på energisnålare kommunika— tioner. Järnluftbatterierna kommer in i sammanhanget på

ett annat sätt, nämligen som strömkälla i miljöer, t ex

• Sida 173
•  Original

gruvor, där uppehållande av en god arbetsmiljö i sig kräver stora mängder energi, t ex för luftväxling. Det

s k nickelvätebatteriet synes också vara av intresse för traktionära applikationer. De 5 k högtemperaturbatteri— erna ger också en hög energiverkningsgrad men synes inte vara särskilt väl lämpade för traktionära applikationer p g a risker och driftsvårigheter. Metanolluftcellen är ett mer intressant framtida alternativ särskilt ur ener— gisynpunkt. Tabell 10 sammanfattar ackumulatorteknikens nuvarande ståndpunkt vad gäller några aktuella batteri—

typer för elbilar etc.

3.4 Sträskällst-få!_äseEÅQEäEs_EEElÅEéEÅEESE

Pratt & Whitney Aircrafts bränslecellkraftverk

Pratt & Whitney Aircraft har varit kontinuerligt engage- rad i bränslecellutveckling under 15 år. Den nuvarande

projektstyrkan uppgår till omkring 1 000 man och är till största delen sysselsatt i utveckling av bränslecellsys—

tem för kraftproduktion.

Detta utvecklingsprojekt kostar 200 Mkr, varav Pratt & Whitney Aircraft svarar för 65 Mkr och nio kraftföretag för resten. De nio företagen har preliminärt beställt

56 st 26 MW—enheter och därvid förskotterat 2,5 Mkr/26 MW—enhet och betalar gemensamt den första demonstrations— anläggningen för 32 Mkr. Om demonstrationen godkänns,

för vilket Pratt & Whitney Aircraft inte ställt några garantier, kommer företagen att få betala 22,5 Mkr/26 MW— enhet, från vilket avdrages tidigare inbetalda 2,5 Mkr.

Anläggningskostnaden är således omkring 800 kr/kW.

Pratt & Whitney Aircraft skall redovisa definitiva kon— struktionsritningar och specifikationer i början av 1976, varefter bolaget har sex månader på sig för att klara tillverkningen och provprogrammet. De 56 första enheterna

levereras sedan med början 1978 under en period av 2,5 år.

• Sida 174
•  Original

Tabell 10: " " 1) System Forvantade prestanda

wh/kg W/kg Blybatteriet 33 44:65 Natrium—svavel 180—220 180—220 Litium—svavel :>220 2a> 220 Litium—klor 110 > 220 Järn-luft 90—110 22-45 Zink—luft 90—110 22—45 Nickel—zink 44—55 :>220 Nickel—järn 44—55 110 + ?

Zink—klor

Zink—brom 44

130—175 220 ?

90—110

Utvecklings— läge

XXXX

XX

XX

XXX

XXX

XX XXX

XX

XX

Strömkällor för traktionära applikationer enligt A.D Little Inc.

Problemområden

Låg energidensitet Materialproblem:

aggressiva reak— tanter och höga temperaturer

Låg effektdensitet, korrosion hos luft— katoden

Dendritbildning Underhåll

Komplicitet, säkerhetsproblem

Låg energidensitet

Utvecklingsläge xxxx xxx xx

X

kommersiell produkt

batterier evaluerade

cellprovning, begränsad batterievaluering

enbart cellprovning

1) Maximala värden vid mycket låg resp hög urladdningsström.

Källa: Environmental Science & Techn. 8 (1974) 411

• Sida 175
•  Original

Pratt & Whitney Aircraft's kraftverksprogram är en

direkt fortsättning på Target—programmet (Team to Edvance research for gas Energy transformation) som initierades 1967 som ett samarbetsprojekt mellan 28 (i dag 27) naturgas— företag. Targetprogrammet har körts i tre etapper och är

nu inne i den slutgiltiga treårsetappen. Den första etap— pen 1967 — januari 1970 var en förstudie som resulterade ien produktspecifikation. Nästa fas innebar provning av 35 st 12,5 kW—enheter på fältet, varvid 200 000 drifttim— mar ackumulerades. Dessa erfarenheter tillvaratas nu i en förbättrad version som skall tjäna som prototyp för den

kommersiella produkten.

Den nuvarande betoningen av kraftverksprogrammet som tek— niskt sett är en fortsättning av Target—programmet (även om de båda programmen hålls strängt åtskilda beroende på konkurrensen mellan gasföretagen och elkraftföretagen i USA) får tolkas så att Target—konceptet med de små villa— baserade bränslecellsystemen inte är särskilt konkurrens—

kraftigt jämfört med alternativa systemuppläggningar.

De studier som Pratt & Whitney Aircraft har gjort till— sammans med de amerikanska kraftföretagen och Edison Electric Institute visar att bränslecellkraftverken ofta är fördelaktiga alternativ beroende på de lokala förut— sättningarna. Det är inte fråga om gasekonomi i egentlig mening utan om vad man kallar dispersa energisystem med kraftverken lokaliserade nära konsumenterna. Det dispersa energisystemet reducerar belastningen på miljön och ger ofta bättre totalekonomi. Existerande mindre stationer

kan nyttiggöras.

Det dispersa kraftsystemet lanseras inte som en ny system- lösning som skall avlösa det nuvarande systemet. Man söker

i stället genom noggrann analys av varje enskilt fall komma fram till negativ eller positiv slutsats beträffande lämp— ligheten att sätta in bränslecellkraftverk av Pratt & Whitney Aircraft's modell. En sådan stegvis förändring av energisys—

• Sida 176
•  Original

temet torde f 6 vara det enda praktiskt möjliga.

Bränslecellkraftverket består av tre delsystem. I bränsle— delen konverteras råvaran t ex naturgas till en blandning av Vätgas och koldioxid genom ångreformering och skift— konvertering. Gasen matas på bränslecellmoduler av vidare— utvecklad Target—typ som arbetar vid temperaturer över lOOOC och med fosforsur elektrolyt varför man inte behöver bekymra sig om koldioxiden i bränslegasen och i den till— förda luften. Avgasen från modulerna återgår till bränsle— systemet där de förbränns och genererar värme för de vät— gasproducerande reaktionerna. Bränslecellmodulerna torde bestå av seriekopplade bipolära liggande elektroder med matrisbunden fosforsyra som elektrolyt. Spänningen per modul är 4 000 V och samtliga moduler är parallellkopplade. Likströmmen konverteras till växelström i växelriktare och transformeras upp till 13,8 kV. Verkningsgraden uppges ligga omkring 40 % vid drift på naturgas och liknande

bränslen och på omkring 50 % vid drift på vätgas.

Högtemperaturceller

Tidigare projekt för storkraftverk med bränsleceller har varit inriktade på högtemperaturteknik. Högre celltempe- ratur ökar reaktiviteten hos aktuella bränslen och billiga katalysatorer kan användas som inte förgiftas så lätt. Drift vid hög temperatur medger också kombinationscykler där avfallsvärmet från bränslecellen nyttiggöras för för— gasning av exempelvis fasta kol eller ångreformering av

naturgas och flytande bränslen.

Det största amerikanska projektet på området är Westing— house's projekt från 1960—talet för Office of Coal Research, vilket avrapporterades augusti 1970. Det centrala i detta bränslecellkoncept var en fast elektrolyt bestående av ett membran av zirkoniumdioxid som släpper igenom syrejoner vid drifttemperaturer omkring 700—80000. Projektet utmyn- nade i en specifikation av en 100 kW försöksanläggning och

en teknisk beskrivning av en 200 MW—station. Den totala

• Sida 177
•  Original

anläggningskostnaden är uppskattad till 750 kr/kW, varav 20 Z på bränslecellen och ungefär lika mycket på växel- riktarna samt omkring 50 % på kolförgasaren. Svavlet tas omhand i en fluidiserad bädd chargerad med dolomit som

beräknas kosta 35 kr/kW.

Sista ordet har ingalunda ännu sagts i valet mellan hög— temperaturceller för orena bränslen och lågtemperatur— celler för renade bränslen men det förefaller dock att tills vidare vara en mer framkomlig väg att utnyttja etablerad teknik för rening och konvertering av konven— tionella bränslen och därmed ställa mindre krav på bräns— lecellsystemet. Hög drifttemperatur innebär ju också

större risk för korrosion, läckage etc.

Metanolsystem

Metanolluftsystemet har uppenbarligen ännu inte på allvar diskuterats för storkraftproduktion.. Emellertid är de ekonomiska kraven som ställs på metanolluftbatterier för traktionära applikationer väsentligt hårdare än kraft- verksapplikationen. Om man lyckas ta fram metanolluftbatte— rier på kostnadsnivån 200 kr/kW och verkningsgrader omkring 40 % blir metanolluftsystemet av stort intresse för kraft—

industrin.

Utjämningsbatterier

Utjämningsbatterier börjar också intressera energisystem- byggarna. Ett utjämningsbatteri skall med så ringa förlus—

ter som möjligt kunna lagra och åter leverera tillbaka elek— trisk energi när så behövs dels för utjämning av belastnings— toppar Och dels som reservkraft. Alkaliska nickelkadmiumbatte— rier ser i dag sin främsta marknad på reservkraftområdet.

Utjämningsbatterierna bör vara billiga i anskaffning, ha lång livslängd och ringa underhållsbehov för att hålla års— kostnaderna nere. Regenerativa bränsleceller kan i princip

användas som utjämningsbatterier genom att de utvecklar vät—

• Sida 178
•  Original

gas och syrgas vid laddning, vilka gaser kan lagras för

att sedan återföras till bränslecellsystemet vid behov.

Utjämningsbatterierna kan läggas in i systemet ungefär som nuvarande toppkraftverk men man bör också studera

ett disperst alternativ ända ner till villanivå. Ett disperst system ger en betydande redundans särskilt om energin lagrad i de många små enheterna kan matas till— baka till nätet på ett enkelt sätt. Man skulle nå samma gynnsamma effekt som om beredskapslagringen av olja skedde decentraliserat exempelvis genom ökad volym på fastig— heternas oljetankar. Om elbilen slår igenom kommer också en synnerligen stor batterikapacitet att finnas i elbils— batterierna med säg 40 kWh/enhet. Tre miljoner enheter

skulle lagra 60 GWh i genomsnitt.

Man frågar sig om inte en likströmsekonomi vore värd en renässans framför den nuvarande växelströmsekonomin.

De nya energiomvandlarna, framför allt bränslecellerna, levererar primärt likström. Sker detta i ett disperst system med distribution av flytande eller gasformiga bränslen nära konsumenten bortfaller behovet av höga överföringsspänningar och därmed transformeringsmomentet.

Vid valet av batteriprincip för stora utjämningsbatterier är man inte begränsad av specifika prestanda på samma sätt som i traktionära applikationer. Vid stora stationära enheter som körs kontinuerligt bortfaller också några av de speciella säkerhetsproblem som synes vara ett hinder för högtemperatursystem i traktionära sammanhang. Hög— temperaturbatterier med fast elektrolyt som Fords natrium—svavel—batteri eller med smältelektrolyt som stude— ras bl a vid General Motors, kännetecknas av goda belast— ningsegenskaper, hög verkningsgrad och potentiellt låga

tillverkningskostnader.

• Sida 179
•  Original

3-5 EZEEEEEEE£_Eå_EEHZBESEEETTEE

Det är lättare att bedöma rimlig storlek på FoU—satsning avseende utveckling av alternativa bränslen som t ex me— tanol som kan absorberas av det existerande energisys— temet än utveckling av t ex Strömkällor för elbilar. Strömkällan är en väsentlig komponent i elbilen men inte den enda. Utvecklingen av elbilen själv Och kringsystemen kommer emellertid inte att ta fart förrän elbilsbatterierna är framme och övertygande bevis föreligger att prestanda, livslängd, kostnader och övriga egenskaper kan accepteras av marknaden. Utvecklingen kommer ändå att gå långsamt be— roende på livslängden hos det existerande bilbeståndet

och de stora investeringar som krävs i nya produktions— system m m. En satsning på elbilar med sikte på en konver— tering i sådan omfattning att det märks i den nationella energibalansen (och miljön) måste därför göras på lång sikt och utifrån andra lönsamhetskriterier än de gängse.

P g a dessa omständigheter och det risktagande som före— ligger måste staten ta huvudansvaret för denna utveckling om den skall komma till stånd. Så har också skett i Japan, vilket synes ha resulterat i ett framgångsrikt elfordons—

program med associerad batteriutveckling.

Det måste också bli fråga om rätt stora utvecklingsinsat— ser beroende på problemens komplexitet och inte minst p g a nödvändigheten att utveckla tillräckligt billiga produkter. Det finns inga genvägar beroende på att det ytterst är fråga om materialvetenskap som alltid kräver stora insat—

ser för provning och evaluering i olika miljöer.

Vi har anledning satsa på blybatterier, nickeljärnbatte— rier och järnluftbatterier i första hand men också på metanolluftsystem och nickelzink— respektive zinkluft— batterier. En större del av insatsen bör gå till bly— batteriet, nickeljärnbatteriet och järnluftbatteriet, eftersom det rör sig om renodlad och kostnadskrävande produktutveckling. I fråga om zink— och metanolsystemen kan

man tala om teknisk grundforskning och spekulativ utveck—

• Sida 180
•  Original

ling med problemidentifikation och utveckling av nya koncept. Insatsen på metalluftsystemen får ses som en satsning av indirekt karaktär. Man kan nämligen inte pri- märt räkna med en positiv effekt på energibalansen, vilken under alla förhållanden skulle vara obetydlig år 1985. Tanken är i stället att tillhandahålla en strömkälla med så goda egenskaper vid denna tidpunkt att utvecklingen av elbilen kan accelerera så att förutsättningar skapas för

en mer allmän övergång till eldrift vid 2000—talets början.

Det är särskilt svårt att i detta fall komma fram till rimlig anslagsstorlek. En synpunkt kan vara helt enkelt den att förstärka etablerade forskningsgrupper i landet

och rikta in dessa mot de angivna målen.

Som mål för arbetet på blybatterier och nickeljärnbatte— rier kan anges 50 Wh/kg, 1 000 cykler och 100 kr/kWh, vilket förutsätter rationell återvinning av elektrod— materialen. Om 200 000 enheter på 30 kWh finns i fordon under femårsperioden 1985—1990 skulle detta kunna spara 0,1 Mtoe/år, vilket på sin höjd skulle motivera en FoU- insats på 5 Mkr. Batterierna som sådana vore däremot värda en FoU—insats på 25 Mkr om man optimistiskt räknar med

en årsproduktion på 100 000 enheter för hemmamarknad och

export samt ett tekniskt risktagande på 67 %.

För metalluftsystemen kan anges liknande mål men dubbla prestandanivån 100 Wh/kg. I detta fall kan man dock icke som skäl åberopa en reducerad energikonsumtion år 1985

utan enbart de väsentliga indirekta effekter som berörts

ovan, samt givetvis marknadsvolymen för batterierna.

Ställer man i stället in siktet på år 2000 och perioden därefter och räknar med en omfattande konvertering till eldrift tack vare insatser under l980—talet, skulle verkan på energibalansen motivera storleksordningen 50 Mkr av energiskäl. Teknisk grundforskning bör därför bedrivas redan nu med sikte på sådana system med tanke på den långa

genomloppstiden för detta slags utveckling.

• Sida 181
•  Original

Ett arbete på traktionära batterier och bränsleceller kan med fördel kopplas samman med en motsvarande insats på stationära applikationer för Strömkällor tillhörande

samma familjer.

Det är ännu svårare att i detta skede komma tillrätta

med de stationära tillämpningarna. Bränslecellkraftverk kan bli aktuella alternativ redan vid början av 1980— talet om en stor naturgasimport kommer till stånd och Pratt & Whitney Aircraft's projekt blir framgångsrikt. Om volymen på naturgasimporten antas vara 7-109m3/år

och att 25 % går till ett 1 000 MW bränslecell— kraftverk, vore det värt att sätta 20 Mkr i utveckling

av denna applikation vid nollrisk om vi ansätter 5 kr/GJ. En annan variant är en kombination av torvutvinning, för- gasning och konvertering till vätgas, bränslecellkraft— verk och växelriktare avsedd för dispersa energisystem. Dessa processystem skulle främst konkurrera med diesel— kraftverk eller torveldade kraftverk och utgöra ett alter—

nativ till nyttiggörande av torv i de stora enheter som lan—

serats i moment 2.5.

Anslagsramen för bränslecellkraftverket uppskattas från priset 6 öre/kWh och 40 % verkningsgrad, vilket motsvarar 4 öre bränsle per kWh bränslecellenergi. 1 000 MW instal— lerad dispers bränslecelleffekt skulle försvara en FoU— satsning på 33 Mkr. — Bränslecellkraftverket kostar

130 kr/kW=år, vilket vid fasta kostnader till 15 % av investeringen skulle tillåta en anläggningskostnad på

800 kr/kW. Denna beräkningsmodell skulle motivera en in— sats på 60 Mkr från produktsynpunkt vid en marknad på 300

MW/år för de båda nämnda stationära applikationerna.

Dessa överslag synes dock indikera ett starkare incita— ment för strömkälleutveckling för stationära applikatio— ner än för traktionära med tanke på tiden fram till år 2000. Den sammanlagda anslagsramen enligt ovan blir vid nollrisk omkring 50 Mkr, med hänsyn endast tagen till

effekten på energikonsumtionen, till vilket kan läggas

• Sida 182
•  Original

85. Mkr för produktutvecklingen. Vid 50 % genomsnittligt tekniskt risktagande vore en FoU—insats på omkring 70 Mkr

försvarbar.

Det är därför motiverat med betydande utvecklingsinsat— ser redan under den närmaste tioårsperioden. Det finns också förutsättningar för att genomföra sådant utveck— lingsarbete i landet. Å andra sidan har man anledning att avvakta resultaten av framför allt Pratt & Whitney Aircraft's långt komna utvecklingsprojekt på kraftverks— området. Det bör också först klarna efter vilka linjer den svenska energiförsörjningen kommer att följa (ande— len kärnkraft, eventuell torvkraft, metanolfrågan etc). Det finns därför skäl att de närmaste åren bedriva en aktiv teknisk grundforskning på området inriktad på speciellt de svenska förutsättningarna, ett arbete som då kan drivas i nära anknytning till det traktionära pro— grammet. Det bör ges möjligheter till en utvidgning av detta arbete att omfatta en kraftverksenhet vid slutet

av tioårsperioden på säg 50 Mkr.

Det kan vara klokt att till en början associera utveck— lingsarbetet med pågående projekt på det traktionära området för att på så sätt skapa förutsättningar för en inbrytning på det ur energisynpunkt viktiga stationära området. Satsningen föreslås bli lika delad mellan me— talluftbatterier å ena sidan,med tänkt indirekt effekt på energibalansen och en direkt miljöeffekt,och bly— batterier, alkaliska batterier och metanolluftbatterier å andra sidan jämte bränsleceller. De tre första åren med en total satsning på 15 Mkr skall resultera i pro— totyper av en ny generation järnluftbatterier, traktio— nära blybatterier och alkaliska batterier samt metanol—

luftbatterier i demonstrationsutförande. Dessutom före—

slås 3 Mkr under denna treårsperiod i teknisk grund—

forskning och systemanalys avseende bränsleceller.

• Sida 183
•  Original

3-6 ' åémaeäeäzsåes

De utvecklingsarbeten som bedrivits sedan 1960—talets början på nya Strömkällor för applikationer inom rymd— och försvarstekniken och för eldrivna fordon synes nu resultera i produkter och processer av stor betydelse för energiförsörjningen mot slutet av seklet. Några omedelbara effekter kan man dock inte vänta beroende

på att systemomställningarna kräver så lång tid.

Pratt & Whitney Aircraft bygger vidare på den bränsle- cellteknik som utvecklades för de amerikanska månskeppen och är nu tillsammans med den amerikanska kraftindustrin engagerat i ett stort utvecklingsprojekt avseende bränsle- cellkraftverk. En första demonstrationsanläggning på 26 MW skall levereras och evalueras 1978, varefter följer leve— rans av 56 st likadana enheter till ett uppgjort pris på 800 kr/kW.

Den låga anläggningskostnaden, höga verkningsgraden vid även små enheter och framför allt den stora miljövänlig— heten gör dessa bränslecellkraftverk särskilt lämpade för s k dispersa energisystem som är ett alternativ Och komplement till system med stora centrala kraftverk. In— satser görs också på andra Strömkällor för kraftproduk— tion: högtemperaturbränsleceller, utjämningsbatterier och metanolluftsystem, som också är av intresse för

Sverige.

Blybatteriet har hittills varit den dominerande ström— källan för truckar och elbilar med en prestandanivå på

omkring 20 W/kg vid 1 timmes urladdning. Prototyper av

förbättrade blybatterier, nickeljärnbatterier och nickel— vätebatterier ger i dag ungefär dubbla prestanda, d v s 20 W/kg under 2 timmars urladdning, vilket är av stor betydelse för en introduktion av eldrift i större omfatt— ning. Prototyper av järnluftbatterier som utvecklats i. Sverige ligger på nivån 50—60 Wh/kg vid 5 timmars urladd— ning och kommer inom en nära framtid att förbättras mot

nivån 80 Wh/kg.

• Sida 184
•  Original

Det finns därför goda skäl att förmoda att Strömkällor

med väsentligt bättre prestanda än de i dag marknadsförda kommer att vara tillgängliga inom ett fåtal år. Även rena bränslecellsystem börjar bli av intresse för traktionära applikationer, särskilt metanolluftbatterier, som utvecklas inom ett stort franskt—amerikanskt projekt.

På kort sikt torde miljöeffekten vara av större betydelse. Arbetsmiljön i verkstäder och gruvor kan förbättras avse—

värt med elektrisk drift med nya energitäta Strömkällor.

På grund av den långa tid som erfordras för en omställning mot eldrift i stor skala måste ett FoU—program i första hand skapa förutsättningar för en sådan övergång till el— drift, varvid man kan fästa mindre avseende vid de energi— besparingar som ev kan göras på kort och medellång sikt. Det är därför angeläget att bedriva den fortsatta utveck— lingen av järnluftbatteriet i oförminskad takt. Denna strömkälla kan tack vare sina goda prestanda bidra till

en snabbare övergång till eldrift. Arbete bör också be— drivas på blybatterier och järnnickelbatterier som med

hög energiverkningsgrad och i övrigt egenskaper som gör dem väl lämpade för traktionär tillämpning. Arbete bör be— drivas också på metanolluftsystem och zinkbatterier be— roende på potentielt hög verkningsgrad och energidensi— tet. Därmed skapas en grund för utveckling inom landet

av Strömkällor med i alla avseenden goda egenskaper att

användas i elfordon under 2000—talet.

De pågående utvecklingsprojekten, särskilt Pratt & Whitney Aircrafts kraftverksprojekt, bör följas noga och förut— sättningarna för en introduktion av denna teknik i Sverige evalueras mot den svenska bränslesituationen. Teknisk grundforskning bör drivas avseende såväl elektrodmaterial som alternativa systemkoncept anpassade för inhemska bräns—

len.

• Sida 185
•  Original

Kraftverksprojekten kan associeras med motsvarande utveck— lingsinsatser avseende bränslecellsystem för traktionära applikationer. Det gemensamma målet är bränslecellmoduler för en kostnad på omkring 200 kr/kW och en livslängd över—

stigande 5 år.

Programförslag

En värdering av olika effekter av insatser på detta område leder till ett förslag om en total ram på 70 Mkr. En ytter— ligare insats på 50 Mkr bör möjliggöras för ev framtagning

av ett mindre bränslecellkraftverk på basis av svensk teknik.

Projektförslag

Projektförslag har ingivits som harmoniserar väl med de föreslagna programmet Projektförslagen avser i allmänhet inte hela tioårsperioden utan oftast de närmaste tre åren.

Några av förslagen skall nämnas här:

— Fortsatt utveckling av järnluftbatterier i oförminskad takt

— Teknisk grundforskning avseende elektrodmaterial för bräns— lecellkraftverk

— Spekulativ utveckling av utjämningsbatterier

- Systemanalys av blybatterier för traktionära applikationer

— Framtagning av ett nytt nickeljärnkoncept, det sk Super- finikonceptet, för traktionär applikation

— Metanolluftbatterier för traktionär applikation

— Teknisk grundforskning avseende zinkelektroder

— Analys och uppföljning av högtemperaturbatterier

• Sida 186
•  Original

__________________________________________________________________._______.__________________________________.____ Effektivt Mängd bränsle med Kokpunkt Ångbild— Densitet Ordnings— Ordnings— värmevärde samma energi som nings— följd, följd,

bensin värme vid ökande lagrings—

³ kokpunkten, giftighet vänlighet

GJ/ton GJ/m Vikt Volym C GJ/ton Gas Vätska

___—”MW

Väte HZ 120 8 0,4 3,7 —253 0,5 0,00008 0,07 1 6 (vätska) (vätska) (vätska) Ammoniak NH3 19 13 2,4 2,5 —33 1,4 0,00069 0,68 5 4 (vätska) (vätska)

Hydrazin N2H4 17 17 2,7 1,9 113 1,3 — 1,00 6 3 Metanol CH OH 20 16 2,2 2,0 65 1,1 — 0,80 4 2

Metan CH 50 21 0,9 1,5 —162 0,5 0,00066 0,41 2 5 (Vätska) (vätska) (vätska)

Etanol CZHSOH 27 22 1,6 1,4 78 0,8 — 0,80 3 l

Bensin C8Hl8 44 31 1,0 1,0 125 0,3 — 0,70 (4) (1)

___—MM

• Sida 188
•  Original

att lagra elektrisk energi i form av väte under låg— effektperioder för att sedan nyttiggöra vätet i bränsle— celler vid toppbelastning. Lawaczek lanserade också tan— ken att sönderdela vatten i elektrolysstationer vid de norrländska vattenkraftverken för att skicka vätgasen och syrgasen i ledning till bränslecellkraftverk söder över. Tabell 12 ger en jämförelse mellan olika energi— former som visar att väteekonomi enligt dagens teknik med utnyttjande av vätets kemiska energi skulle hävda

sig väl gentemot elkraften.

Vätgas provades också tidigt i förbränningsmotorer p g a dess excellenta förbränningsegenskaper i det 3 k Erren— systemet under 1930—talet. Flera nu mycket aktuella meto— der för att reducera avgasemissioner och höja verknings— graden vid bensinmotorer utnyttjar vätgastillsats till bensinluftblandningen. Redan en liten tillsats av väte ger en stor del av fördelarna med ren vätgasdrift. Vätet framställes genom sönderdelning av en del av bensintill— flödet.

Tabell 12: Jämförelse mellan kostnader för olika energiformer V' i USA 1970 (1$ = 4,5 Skr)

W

Kostnadsslag Elkraft Naturgas Elektrolysväte ____________________..___..______.______—____________________ Produktion 12,6 kr/GJ 0,8 Kr/GJ 15,2 Kr/GJ Transmissionl) 2,3 0,9 2,8 Distribution 7,6 1,3 1,6 _______.__________._______________________—______._..__________ Totalt 23,1 kr/GJ 3,0 kr/GJ 19,6 kr/GJ

W

1) Transmissionskostnaderna är ej direkt jämförbara p g a väsentligt längre överföringssträcka för gasalternativen. Källa: Institute of Gas Technology, Chicago: ”Clean fuels from coal" (1973), sid 32.

• Sida 189
•  Original

Vätgas transporteras billigare i rörledning än motsva— rande mängd elenergi i kabel. Väte är också ett miljövän— ligt bränsle och idealiskt för bränsleceller. En fullt utvecklad väteekonomi med nyttiggörande också av det syre som bildas vid sönderdelningen av vattnet ger vatten som enda reaktionsprodukt. Många hävdar därför att det av— görande motivet för införandet av väteekonomin är dess miljövänlighet, forskare vid General Electric Tempo an—

vänder därför i stället termen ekosystem.

Väteekonomi är inget enhetligt begrepp. I den renodlade utföringsformen är det fråga om system där bränsleråvaror och/eller kärnbränsle konverteras exklusivt till väte som sedan nyttiggöres på ett immateriellt eller materiellt sätt.

Väteekonomi är i första hand en fråga om ett nytt sätt att

distribuera energi som vätgas i rörledning eller - mer spekulativt — i flytande eller fast form. Väteekonomin

är därmed ett alternativ till elektroekonomin. Vätet produceras vid kärnkraftverken eller solstationerna och levereras till den slutgiltige konsumenten. Den elektriska

energi som behövs för de lokala systemen genereras på

platsen.

Vätesystemen (termen hydrogensystem är kanske bättre) upp— visar många intressanta egenskaper av vilka några berörts ovan. Flera av dessa egenskaper torde få ökad betydelse med tiden. Den negativa attityden gentemot luftledningar för elkraft på många håll i världen tvingar t ex elektro— tekniken under jord med supraledare eller gasisolerade

kablar som är mycket dyrare än luftledningarna.

Väteekonomin torde emellertid inte kunna förverkligas förrän långt in på 2000—talet beroende på att så genom— gripande systemförändringar tar mycket lång tid. Många

svåra tekniska problem måste också lösas.

Två viktiga problemområden är termisk generering av vät—

gas vid kärnkraftverk samt lagring av mindre mängder väte

• Sida 190
•  Original

för användning i traktionära sammanhang, t ex bilar. Det

behövs en billig, lätt och kompakt "förpackning för vätet

och ett sätt att eliminera läckage.

Det är ingen lätt uppgift att ta fram ny teknik för lag— ring och hantering av små mängder väte för traktionära applikationer. Å ena sidan önskar man kunna överföra Väte i flytande form eller i gasform i lagringstanken till en ny "bunden form", i det traktionära systemet. Å andra sidan måste vätet kunna frigöras snabbt från den bundna formen i takt med förbrukarens intentioner. Man måste därvid också säkerställa att gas inte frigöres då sys— temet är avställt. (Flytande kolväten som vätebärare fyller dessa speciella krav mycket väl medan systemen för nyttiggörande av dessa bränslen ännu lämnar en del att önska i fråga om verkningsgrad och miljöpåverkan.) Forsk— ning pågår avseende metoder för lagring av väte i metall— hydrider etc. Vanadin kan uppta väte under hydridbildning (VHZ) och lagrar därvid 4,7 GJ/ton eller 28,4 GJ/m3. Man söker också utveckla lätta tryckbehållare för gasen, ett

stort problem därvid är vätets läckagebenägenhet.

Batteridrift låter sig väl förenas med en partiell väte— ekonomi. Lokala bränslecellkraftverk får tjäna som el- mackar för elbilarna. Man behöver inte gå över till växel— ström för att sedan likrikta igen för de höga strömmarna vid snabbladdning. Schemat blir: kärnkraft, direktgene— rering av väte, rörledning till bränslecellkraftverket, konvertering till likström och laddning av elbilens

batterier.

Flytande väte är ett bra bränsle vid drift i stor skala

bl a beroende på gynnsamt förhållande mellan yta och volym vid stora lagringstankar. Tekniken för tillverkning, lagring och transport av flytande väte har förts långt i samband med de stora rymdprojekten. Här torde inte så mycket vara att vinna för såvitt man inte upptäcker en revolutionerande ny isoleringsprincip. (De 5 k superiso— leringar som användes inom kryotekniken är från början en uppfinning av svensken Docent Peter Peterson.) Flytande väte är ett lämpligt bränsle inte bara för rymdfarten

• Sida 191
•  Original

Namnet Marchetti vid ISPRA är förknippat med väteekonomin

och framför allt termokemisk vattensönderdelning.

Marchetti hävdar att väteekonomin inte blir aktuell för- än under 2000—talet och att tekniken för vattensönderdel—

ning inte heller är framme tidigare.

Marchetti's bedömning strider inte mot uppfattningen att väte kan komma att spela en viktig roll i delar av energi— systemet inom den överskådliga framtiden, exempelvis som bränsle för flygplan eller som energibärare för konver— tering till elström i bränslecellkraftverk eller vätesyre—

turbindrivna kraftverk.

4 - 3 emesistslceseei

Ammoniak har samma energiinnehåll som metanol. Världs— produktionen av ammoniak är omkring 50 Mton/år. Det

finns således stor erfarenhet av hantering av ammoniak som i första hand är råvara för framställning av gödsel— medel och i sig användes som gödselmedel. Ammoniak an— vändes också för framställning av skyddsgas och är bränsle för experimentplanet X15 med höjdrekord på sin meritlista. Ammoniak har flera likheter med metanol som tänkbart fram— tida syntetiskt bränsle. Den stora skillnaden ligger i de fysikaliska egenskaperna eftersom ammoniak vid rumstempe- ratur och atmosfärstryck är en gas och måste som vätska

förvaras i tryckbehållare.

Vid förbränning bildas kväve och vatten. Ammoniak är därför på papperet ett helt miljövänligt bränsle. Man återför elementen till naturen i den form de tagits därifrån. Vid förbränning kan emellertid också bildas kväveoxider och dessutom kan en del ammoniak återstå oförbränd. Förbrän—

ning av ammoniak i en bilmotor ger dock mycket rena av—

gaser.

Amerikanska armén har studerat möjligheten att använda ammoniak som drivmedel vid krigföring i avlägsna länder.

Den primära energiproducenten är ett flygburet kärnkraft—

• Sida 192
•  Original

verk som sätts upp i närheten av krigsskådeplatsen. Väte för ammoniaksyntesen produceras genom elektrolys av vatten och kväve tas från luften. Ammoniaken användes sedan som drivmedel för stridsvagnar etc. Ammoniak är också ett lämpligt drivmedel för bränslecellubåtar och har ägnats betydande intresse i Sverige under 1960—talet. Ammoniaken sönderdelas till väte och kväve i en krackare, varefter spaltgasen matas på bränslecellerna. Det är nödvändigt att ta av en viss mängd gas från cellen som nyttiggörs som bränsle i krackaren. Ett stort bränslecellsystem av denna typ byggdes upp och provades vid ASEA i Västerås under 1960—talet. Engelhard Minerals and Chemicals har utvecklat

sådana bränslecellsystem för ammoniak och marknadsför nu

750 W standardsystem.

Ammoniaksystem för traktionära applikationer studerades också tidigare i Sverige i anslutning till ubåtsprojektet. Redan den prestationsnivå som uppnåddes i det svenska bränslecellprojektet under 1960—talet gav goda räckvidder vid en tänkt konvertering av tyngre fordon såsom truckar, lastbilar, lokomotiv, grävskopor (avsedda för tunnelarbeten) till ammoniakdrift. General Motors har också funnit att ammoniaksystemet är utvecklingsbart för bilar och arbetar nu med systemutveckling och batteriutveckling för ett så— dant system. Ammoniaken spaltas i en krackare och nyttig—

göres i ett alkaliskt bränslecellsystem.

Man kan också tänka sig bränsleceller för direkt drift på ammoniak. Reaktionsprodukten kväve späder dock ut reak— tionsgasen som därför måste avledas intermittent eller kontinuerligt. Avgasen kan inte utnyttjas i systemet och är en miljöstörning, varför detta alternativ varit före— mål för endast ringa intresse. Ammoniak kan heller inte användas i bränsleceller med sur elektrolyt, eftersom ammoniaken neutraliserar elektrolyten. Av detta skäl måste spaltgas för sura bränslecellsystem först passera

en skrubber för eliminering av restammoniaken.

Ammoniak kan således bli ett aktuellt bränsle för speci-

ella applikationer såsom bränslecelldrift av tyngre for—

• Sida 193
•  Original

don i inomhusapplikationer samt även lättare och tyngre stationära applikationer såsom relästationer, bränslecell—

kraftverk för kloralkalifabriker etc.

Ammoniak kan också spela en roll i energiekonomin på ett annat sätt. Man kan minska oljeimporten genom att fram—

ställa syntesgas från inhemska bränslen för produktion av ammoniak för gödselmedel. Spillolja utnyttjas på detta

sätt i Supras ammoniakfabrik i Kvarntorp.

4.4 Metanolekonomin

Inledning

Metanol är en tung kemikalie, världsproduktionen är omkring 10 Mton/år, varav omkring 1 Mton produceras i östblocksländerna. Som jämförelse kan nämnas att etylen— produktionen är 22 Mton och ammoniakproduktionen 50 Mton. För närvarande produceras ingen metanol i landet. Pers— torp har dock framställt metanol tidigare genom torr—

destillation av bokved. Den svenska importen av metanol

är 120 000 ton/år.

Metanolproduktionen har ökat med 12 % per år sedan 1968, världsmarknadspriset var 17—18 öre/kg före energikrisen. Mer än hälften av metanolen går till produktion av

formaldehyd för framställning av olika härdplaster bl a karbamidhartser och fenolhartser.

Metanol tillverkas i prOcessystem snarlika de som an— vändes för produktion av ammoniak. P g a stordriftens

ekonomiska fördel (de specifika anläggningskostnaderna reduceras ofta till nära hälften för en fyrdubblad kapa— citet) blir också metanolfabrikerna allt större. Du Pont's metanolfabrik i Clear Lake i Texas har en kapacitet på

2 000 ton/dygn. En ev användning av metanol som bränsle kommer att ge marknader som är en storleksordning större

än den nuvarande kemiska marknaden. Det finns anledning

• Sida 194
•  Original

förmoda att metanol i så fall tillverkas i system med kapaciteter på storleksordningen flera milj årston i an—

slutning till kolgruvor, skifferoljefält, torvmossar etc.

Termen metylbränsle har införts för att beteckna flytande bränslen med metanol som viktigaste komponent men med halt av högre alkoholer etc. Metylbränsle får man genom att köra en metanolfabrik hårdare och pruta på reningen. Före— komsten av högre alkoholer ökar bränslevärdet och reduce— rar produktionskostnaderna. Kolväten och högre alkoholer

förekommande i metylbränsle bör ägnas uppmärksamhet om

och när metylbränsle introduceras i stor skala. Metanol torde dock först bli aktuell som tillsats till motorbensin

i stället för tetraetylbly. Framställning, egenskaper och kostnader

Metanol framställs i dag från olika bränsleråvaror

bl a kol, olja och naturgas. Alla fasta bränslen som kan förgasas eller pyrolyseras till syntesgas, en blandning av koloxid och vätgas, kan användas för metanolframställ—

ning.

Syntesen sker vid 30 MPa och 3SOOC över en zinkkromkata— lysator. Det höga processtrycket ställer till med problem, bl a reagerar koloxiden med järn till järnkarbonyl. Järn— beläggningarna i katalysatorbädden leder till bildning

av metan och högre alkoholer vid sidan av metanolsyntesen. 101 var först att utveckla en lågtrycksprocess med en ny kopparkatalysator. Lurgi har också kommit med en lågtrycks- process, flera andra torde vara under utveckling. Vulcan Cincinnati marknadsför en lågtrycksprocess som ger en blandning av metylalkohol och lägre kolväten. Detta före—

tag har registrerat varumärket Methyl Fuel.

En kalkyl för en produktion av 3,5 Mton metylbränsle/år ger en kostnad på 10 öre/kg under följande betingelser. Anläggningen kostar 750 Mkr, vilket svarar mot 215 kr/ årston. Per ton metanol förbrukas 1 100 kg kol, vilket vid ett kolpris på 18 kr/ton ger delkostnad på 70 Mkr/år,

• Sida 195
•  Original

Direkt material och elkraft kostar sammanlagt 210 Mkr/år. — Syret svarar för 35 % av totala tillverkningskostnaden,

ett starkt incitament föreligger att utveckla kolförgas— ningsprocesser som inte kräver syre. — Tabell 13 redovisar produktionskostnader för metanol i jämförelse med andra

syntetiska bränslen och bensin.

En aktuell bränsleråvara är den gas som avgår från olje—

källorna och som ofta innehåller 50—60 % metan. Denna gas

Tabell 13: Produktionskostnad för olika bränslen räknad på energiinnehållet (stora anläggningar, 15 2 av investeringen för Vinst, avskrivning

och underhå11,(l$ = 4,5 skr)

”___—WWW

Bränsle Råvara Råvarans pris, 1972 Bränslets kostnad Kr/GJ Kr/GJ ________a____._.____________.___._____.___________________________._.._______ Bensin Råolja 60 kr/m3 1,7 4,5 Metanol Naturgas 6 öre/m3 1,8 6,7 Metanol Kol 32 kr/ton 1,1 6,3 Metanol Brunkol 9 kr/ton 0,6 5,3 Etanol Råolja 60 kr/m3 1,7 20 Etanol Majs, jäsning 40 Metan Gaskälla - — 0,6—1,7 Metan LNG(import USA) - — 3,4—4,3 Metan Kol 32 kr/ton 1,1 3,4—4,3 Metan Avfall, pyrolys — — 5 Vätgas Elektrolys 3,6 öre/kWh 10 15 Vätgas Naturgas 6 öre/m3 1,8 4,1 Vätgas Kol 32 kr/ton 1,1 5,6 Flytande väte Vätgas - 5 11 Ammoniak Naturgas 6 öre/m3 1,8 6,6 Hydrazin Urea m m — — 90

_____._________________________________._____.__._________________________________.___ Källa: Synthetic Fuels Panel, Råpport UC—80, Sept 1972.

Kommentar: Uppgifterna är inte helt jämförbara. Produktionskostnaderna för metanol exkl råvara kan dock uppskattas från tabelldata till 3,9 — 4,6 kr/GJ, för metan 1,8 - 2,7 kr/GJ, för ammoniak 3 kr/GJ, för vätgas 1,8 — 4,3 kr/GJ jämfört med bensin: 2,5 kr/GJ för raffi— nering.

• Sida 196
•  Original

facklas nu på platsen. Olika alternativ finns att nyttig— göra denna gas. En möjlighet är att separera metangasen

och skeppa med tankbåt. En annan möjlighet är att konvertera till vätgas, kondensera vätgasen och skeppa flytande väte. En tredje attraktiv väg är framställning av metanol som

blir billigare i frakt per energienhet än flytande natur— gas vid avstånd överstigande 500 sjömil. Houston Natural

Gas Company skall bygga en metanolfabrik i Saudiarabien

för driftstart 1976. En liknande anläggning skall byggas

i Iran för Transco Company och National Iranion Oil Company

för 3 000 Mkr.

Det finns flera intressanta kombinationsmöjligheter på processidan. En möjlighet är att tillverka metanol och metan i samma process, syntesgasen går först till en meta— nolreaktor, varefter återstående gas går vidare till ett metaniseringssystem. Metanol kan också konverteras till bensin. Metanol kan även tjäna som råvara för lokal fram— ställning av syntetisk naturgas. Metanol och naturgas kan

således samspela i en "blandenergiekonomi".

Användningsområden

Metanol kan mycket populärt sägas bestå av hälften bensin

och hälften vatten (CH OH resp "CH2" och HOO). Metanol kan 3 blandas med vatten i alla proportioner och med bensin i viss grad. Värmevärdet är ungefär hälften av bensin. Till— sats av vatten vid förbränning ger renare avgaser och god bränsleekonomi, många uppfinnare har därför sökt framställa vattenbensinemulsioner att användas som motorbränsle. Meta-

nol kan sägas vara en sådan ideal homogen blandning och ger

samma resultat som inblandning av vatten i bensin.

Metylbränsle är ett Eniversalbränsle som kan sättas in i stället för naturgas, olja och motorbränsle. Metanol är ett bra bränsle för värmekraftverk. Kväveoxidemissionen är lägre än vid eldning med naturgas. Rökgaserna är mycket rena med ringa stoftutsläpp. Sotbeläggningar från före—

gående oljeeldning förSvinner. Metylbränsle är också Ett

• Sida 197
•  Original

bra bränsle för gasturbiner och man räknar med väsentligt längre perioder mellan underhållen. Detta beror på lägre flamtemperatur samt mindre avsättningar och erosion på

turbinskovlarna.

Metylbränsle framstår dock i första hand som en intressant möjlighet på motorbränslesidan, först som tillsats och senare som ett universellt motorbränsle. Bränsleekonomin förbättras liksom accelerationsegenskaperna och avgasegen— skaperna. Metanol tillåter ett högt kompressionsförhållande på grund av dess höga oktantal. Effektutvecklingen för en given cylindervolym blir större. Man kan köra med magrare blandningar än vad som är möjligt med bensin vilket ger

en mer fullständig förbränning men samtidigt lägre emissio— ner av kväveoxider jämfört med bensin. Metanol är således sannolikt ett bättre bränsle ur miljösynpunkt än bensin, även om denna fråga bör ägnas fortsatt ingående studium. Nackdelen är metanolens lägre energiinnehåll/volym, 1 liter metanol innehåller ungefär halva mängden energi jämfört med 1 liter bensin,samt det höga ångbildningsvärmet som kan ge

startsvårigheter och kräva förvärmning.

Det finns således goda förutsättningar för att metanol kan bli framtidens motorbränsle men detta torde dröja länge

än med tanke på de nödvändiga förändringarna i distribu— tionsledet och motormodifikationer. Det som först kan bli aktuellt är en tillsats på mellan 10—15 2. En sådan till— sats skulle i första hand vara motiverad av miljöskäl, eftersom blyet därmed skulle kunna tas bort ur bensinen, men anses också ge en förbättrad bränsleekonomi. Äldre bilar reagerar särskilt gynnsamt medan de senaste årgång— arna som körs med relativt mager bränsleluftblandning har det något svårare med metanoltillsatsen. Det bör dock inte vara svårt att optimera metanoltillsats och motor för att

nå bästa möjliga miljöverkan och energiekonomi.

Metanoltillsats till bensin skulle ge en inhemsk marknad av storleksordningen l Mton metanol/år, vilket skulle kunna

vara början till en metanolekonomi. (En annan aktuell till—

• Sida 198
•  Original

lämpning vid sidan av energimarknaden är behandling av av— loppsvatten för kvävereduktion. Metanolen reducerar nitrat

till kväve.)

Många företag och institutioner på bränslesidan och på användarsidan tar sig nu en ordentlig funderare på meta— nolproblematiken. Den första konferensen om metanol som framtida universalbränsle ägde rum i juli 1974 för inbjud— na amerikanska företag och institutioner (1974 Engineering

Foundation Conference "Methanol as an alternate fuel").

En svensk metanolekonomi?

En produktion av metanol inom landet i första hand från inhemska bränslen men också från importkol, naturgas, destillationsåterstoder från raffinaderiet etc kan räkna

med följande marknader i tur och ordning:

— Ersättning för importerad metanol för processindustrin — Inblandning i motorbensin

— Bränsle för värmekraftverk

— Nitratreduktion

— Bilbränsle

— Universalbränsle

Beredskapsaspekten talar också för en inhemsk metanol—

produktion.

Metanolframställning föregås av en förgasningsprocess.

Det är främst på förgasningssidan som vi har möjligheter och anledning att bedriva en egen utveckling för inhemska bränslen och förhållandevis små anläggningar som komplette— ring till de mycket stora processystem som utvecklas för kolförgasning och liknande. Denna förgasningsteknik kan

ev bli en exportvara till länder med liknande behov. Sammanfattande synpunkter på FoU

Väteekonomin diskuteras mest för närvarande. I en speku—

• Sida 199
•  Original

lativ utföringsform användes kärnkraftvärme för att i kemiska processer klyva vatten i sina beståndsdelar väte och syre. Väte tjänar som universalbränsle och transpor— teras i rörledning eller i flytande form till förbrukarna. Storförbrukare som bränslecellkraftverk och processin—

dustri förses också med syre från vattenklyvningen.

Förespråkare för väteekonomin framhåller de låga distri— butionskostnaderna jämfört med distribution av elektrisk energi, miljövänligheten och oberoendet av fossila bräns— len (gäller kärnkraft eller solenergibaserad väteekonomi). Miljövänligheten har två orsaker: de störande luftledningar— na för elkraften elimineras, vätet nyttiggöres vid kemoter— misk (förbränning) reaktion eller kemoelektrisk (bränsle— celler) med ringa luftförorening.

En mer närliggande gasekonomi är en vidareutveckling av

naturgassystemen med syntetisk naturgas som energibärare.

Andra energibärare som diskuteras f n är metanol, ammoniak samt givetvis syntetiska bränslen snarlika dagens eldnings—

olja och motorbränslen.

Intresset i metanol och metylbränsle är av tämligen färskt datum. Forskningsarbetet på metylbränsle är än så länge förhållandevis inte av stor omfattning men flera stora organisationer är dock involverade i metanolprogram, t ex ICI, Continental Oil, MIT, University of Nebraska, Texas Instruments Vulcan Cincinnati, etc. Metanol kan tillverkas från fasta bränslen med en termisk verkningsgrad på 65 %, varvid den

tyngsta posten i produktionskalkylen utgöres av kostnaden för

det fasta bränslet.

De nya energibärarna kan väl utnyttjas i s k dispersa energi— system som karakteriseras av att den tunga delen av energitrans— porten sker med gasformiga eller flytande bränslen med konver— tering till elektrisk energi nära konsumenten, t ex bränslecell—

kraftverk. En extrem form härvidlag är att varje fastighet är

• Sida 200
•  Original

försedd med sitt eget elektricitetsverk, varvid förlustvärmet utnyttjas för fastighetsuppvärmningen. Dispersa energisystem ger fördelar i fråga om miljövänlighet, låga distributionskost—

nader, redundans och goda möjligheter till nyttiggörande av för—

lustvärmet.

Ammoniak och väte har det gemensamt att de inte inne— håller elementet kol. Ammoniak är ett intressant bränsle för en ev framtida nukleär energiekonomi. Naturens för— måga att återföra koldioxid från atmosfären i kretsloppet genom fotosyntesen sätter kanske en spärr för omsättningen av syntetiska bränslen innehållande kol. (Framtida energi— odlingar kan dock sätta upp den spärren.) Ammoniakekonomin är också jämförbar med väteekonomin på mindre lång sikt

och borde förtjäna lika stort intresse som den mer om— skrivna väteekonomin. Med den kostnadsnivå som är trolig för termokemiskt väte blir merkostnaden för ammoniakfixering av underordnad betydelse. Ammoniakdistribution torde ställa sig något dyrare än vätgasdistribution men billigare än elkraftdistribution. I många tillämpningar, särskilt trak— tionära, torde ammoniakbaserade system ge fördelar jämfört med vätebaserade beroende på lämpligare fysikaliska egen— skaper. När det gäller säkerhet och miljö torde vätgasens större lättantändlighet och explosivitet balansera mot ammoniakens giftighet. Ammoniak känns dock igen på sin

lukt redan i subtoxiska koncentrationer.

Ammoniak får emellertid svårt att hävda sig gentemot meta— nolalternativet. Metanol kan också lättare införas i energisystemet som additiv för att så småningom helt er— sätta nuvarande flytande bränslen och även naturgas. Ammoniak kräver större förändringar framför allt i distri— butionsledet. Metanol är därför på kort och medellång sikt

ett mer realistiskt alternativ än ammoniak och väte.för

Sveriges del.

Möjliga utvecklingsmål för FoU inom Sverige

En import av naturgas till Sverige och uppbyggnad av ett

• Sida 201
•  Original

gasnät innebär en naturlig början på en gasekonomi.

Komplettering med syntetisk naturgas från inhemska bräns— len alternativt importerade kol är en logisk följd av en sådan utveckling. Naturgasfrågan ligger emellertid utan—

för detta avsnitt.

Ett nyttiggörande av inhemsk bränsleråvara i stor skala kan också ske med fasta bränslen såsom bränntorv i värme— kraftverk med distribution av energin i elektrisk form. Förgasning till lågvärdegas bör kombineras med eldning

i värmekraftverk. Förgasning till mellanvärdegas med eventuell konvertering till högvärdegas, syntetisk natur— gas, förutsätter däremot att ett gasnät byggs upp för distribution av gasen från produktionsställena till stora förbrukare. Ett sådant system med tre linjer i Norrland och ett stamlinjesystem som förbinder de tre tätortsregio— nerna Stockholm—Göteborg—Malmö kräver en investering på uppemot 2 000 Mkr, vilket är av samma storlek som inves—

teringen i det associerade förgasningssystemet.

En annan mer närliggande möjlighet är att förädla mellan— värdegasen till syntesgas och framställa metanol som

sedan distribueras i tankvagn. I en första etapp kan man tänka sig en inblandning av metanol i de etablerade bräns— lena så att distributionssystemet inte behöver störas alltför mycket. Metanol kan därmed införas successivt i det existerande systemet utan att stora engångsinves—

teringar behöver göras på distributions— och användarsidan.

Metanol är emellertid ett nytt bränsle och det är därför angeläget att snabbt evaluera metanolbaserade bränslens egenskaper inte minst med avseende på folkhälsa och miljö. Dessa frågor måste klaras på ett för allmänheten helt acceptabelt sätt före ett eventuellt beslut att satsa på metanol som ersättare för nuvarande flytande bränslen. Erfarenheter föreligger inte heller utomlands och det blir därför nödvändigt att genomföra praktiska försök i stor skala med metanol som bränsle för bilar, villapannor,

kraftverk etc.

• Sida 202
•  Original

Det är också nödvändigt att i detalj utreda förutsätt— ningarna för produktion av metanol i landet från olika råvaror inkl importerade kol. Metanolproduktion bör etab— leras i landet före 1980 för den kemiska industrins behov och för försöksverksamheten som kommer att konsumera stora mängder metanol. Denna första fabrik bör vara helt konventionell bortsett från möjligheten att ta ut olika

slag av metylbränslen.

En pilot plant bör också byggas upp vid en försöksstation för förgasning av inhemska bränslen, så att processtudier

kan genomföras med syntesgas framställd på detta sätt.

Ett tänkbart mål är att en första fullstor metylbränsle— fabrik bör kunna tas i drift 1985 med en kapacitet på storleksordningen l Mton/år. Fabriken bör kunna utnyttja importerade kol alternativt vedråvara men också kunna försörjas med mellanvärdegas från torvförgasning. Ett flertal anläggningar tas successivt i drift så att hela sannolika torvproduktionen år 2000 på 20 Mtoe/år blir

metylbränsle vid denna tidpunkt (l3 Mtoe/år).

Om sannolikheten för att detta mål nås är 50 Z, Vilket också kan uttryckas så att den sannolika produktionen år 2000 blir 6,5 Mtoe/år, ger produktionen åren 1985— 1990 ett underlag för FoU för 130 Mkr, exklusive inves— teringarna i produktionssystemen. Den första treårsperio— den får kosta 10 Mkr för evalueringen av metanol som universalbränsle Och för uppgörande av en specifikation för upphandling av försöksstationen. Under denna period fattas också beslut om bygge av en konventionell metanol— fabrik för den kemiska industrins behov och försöksverk— samheten. Denna investering ligger dock utanför FoU—pro—

grammet men kan kräva statliga garantier.

I händelse av positivt resultat av det treåriga förpro— jektet går man vidare med beställning av försöksanlägg— ningen och genomför försöksprogrammet så att en första

Mton—anläggning kan upphandlas för driftstart 1985. Detta

• Sida 203
•  Original

utvecklingsarbete måste givetvis samordnas med utveckling av förgasningsprocesser för inhemska bränslen. Försöks— stationen bör vara lokaliserad till samma plats som den

första metanolfabriken.

Projektförslag

Specifika projektförslag avseende insatser på nya energi— system har inte inkommit. Ett stort intresse visades emeller— tid detta område vid förhören, varvid hävdades att forsk—

ning och utveckling bör initieras på nya energisystem.

— Systemanalys och utveckling av koncept för bränslecell— kraftverk av metanollufttyp och vätelufttyp lämpade för inhemsk gas.

— Evaluering av metanol som tillsats till motorbensin alt enda drivmedel.

— Evaluering av metanol som bränsle för fastighetspannor etc.

— Evaluering av metanol som tillsatsbränsle till värmekraft— verk, alt enda bränsle.

— Evaluering av risker förknippade med allmän användning av metanol avseende folkhälsa, miljö etc.

— Planering av en successiv övergång till en metanolekonomi, särskilt vad gäller förändringar i distributionsledet och konsumtionsleden.

— Analys av möjligheterna att snabbt etablera en metanol— produktion i landet i första hand för den kemiska indu— strins behov.

- Försöksverksamhet i pilot plant—skala avseende produktion av metanol från inhemska bränslen i syfte att uppgöra en kravspecifikation för konstruktion Och upphandling av fullstora processystem.

— Jämförelse mellan olika slag av gasekonomier, resp meta—

nolekonomi, baserade på inhemska bränslen.

• Sida 204
•  Original

5 Styrning av programmet, övergripande systemanalys,

forskning och_utbildning

Ett målinriktat FoU—program på icke—nukleär energiteknik måste kompletteras med stödjande och styrande funktioner med mer anknytning till programmet i dess helhet än till de olika delmålen ungefär enligt mönster som utvecklats

för den nukleära energitekniken.

Utbildningen och den fria forskningen vid universitet och högskolor bör inriktas mot frågeställningar i programmet och förstärkas på för institutionerna nya områden. Det bedrivs redan i dag viss forskning Och utveckling vid högskoleinstitutioner och inom industrin med anknytning till det föreslagna programmet. Förstärkning i form av nya professurer, tjänster och laboratorier bör ske på de nya områdena, t ex den nya bränslekemin, Strömkällor, energi— växtodling, ekologi etc. Även annan utbildning bör ges ett större inslag av energi— och miljömoment för att öka medborgarnas förståelse och möjlighet att ta ställning i energifrågorna.

Ett problem i många stora industriländer är att ansvaret för energifrågor och energifunktioner är fördelat på många olika händer. Sverige är förhållandevis lyckligt lottat i detta hänseende beroende på en väl etablerad sam— verkan mellan de olika energiintressenterna och beroende

på landets litenhet.

Det föreslagna målinriktade icke—nukleära energiprogrammet uppgår till storleksordningen 500 Mkr. Det är rimligt att en sådan målinriktad utvecklingsinsats kompletteras med fri teknisk grundforskning och naturvetenskaplig grund— forskning på 5 % av detta belopp, nämligen 25 Mkr. Till detta kommer moment av teknisk grundforskning associerad med de olika delprogrammen som bedöms vara av ungefär samma storlek och som är inbakad i de föreslagna ramarna. Anslag till energiinriktad grundforskning bör ges till

institutioner som har kompetens på det aktuella arbetsom—

• Sida 205
•  Original

rådet, man har ej anledning att söka värdera de omedel— bart nyttiga resultaten av arbetet. Ett viktigt område för sådan fri grundforskning är biokemiska metoder och fenomen som eventuellt i en framtid kan avkasta tekniskt användbara resultat. Ett annat område är processtudier avseende termokemisk klyvning av vatten. Ett tredje om— råde är studier av materials elektriska och katalytiska egenskaper i syfte att utveckla nya typer av elektrod— material och katalysatorer för bränslekemiska processer. Ett fjärde område är fotokemiska processer för nyttig—

görande av solenergi.

Ett andra mål för denna stödjande verksamhet är att skapa förutsättningar för en objektiv opartisk och samlad över—

blick över hela energiområdet.

Ett tredje mål är att få till stånd en samverkan framför allt mellan högskoleinstitutioner i landet och mellan dessa och industrin. Detta sker naturligtvis i de stora projekten men det är också önskvärt att en samverkan ord— nas vid sidan av dessa projekt med hjälp av centrumbild—

ningar typ Energicentrum vid KTH.

Ett fjärde mål är att klara utbildningen av den kvalifi-

cerade arbetskraft som kommer att behövas.

Ovan nämnda aktiviteter är inte programbundna i egentlig

mening. En rimlig total insats uppskattas vara 20 % av

budgeten för de målinriktade projekten, d v s omkring

100 Mkr som fördelas lika mellan

1) grundforskning inriktad på icke—nukleära energikällor

2) resursförstärkning i form av nya tjänster och labora— torier vid högskolorna

3) ett institut för överordnad och övergripande system— analys och värderingar av energifrågor av betydelse för hela samhället

4) en basorganisation för försöksverksamhet, försöks—ta—

stationer etc.

• Sida 206
•  Original

• Sida 207
•  Original

Hans Wilhelmsson:

FUSIONSTEKNIK