Från rörelse till potentiell energi – förstående för mekanisk energiförvaring
När vi hör ordet energiförvaring tänker vi ofta på energi som elektricitet och att lagring av energi alltid sker i batterier. Detta är inte helt fel, då ett vanligt sätt att förvara energi är just i batterier, men det är inte elektriciteten i sig som är energin, och det finns många sätt att förvara energi förutom elektrisk energiförvaring i batterier. Andra exempel är mekanisk energiförvaring, men även termisk, kemisk och elektrotermisk energiförvaring förekommer. I den här texten kommer vi få veta mer om mekanisk energiförvaring – vad det är, hur det fungerar och olika sätt att förvara mekanisk energi. Men för att förstå hur vi förvarar energi behöver vi först veta vad energi är och vad som skiljer mellan mekanisk energi och andra typer av energi.
Energi – Mekanisk energi
Energi är rörelse, eller förmågan till rörelse och är något som varken kan skapas eller förstöras. Energi kan däremot omvandlas till ett stort antal olika former. Allt från värme till ljud och kemisk energi. Vissa av dessa energiformer är dock mindre användbara för oss än andra, till exempel värme. Värme är förstås något vi är i stort behov av, men i specifika sammanhang blir värme enbart ett bortfall vid ”produktion” av andra energisorter. Värme är dessutom både svårt och oeffektivt för oss att omvandla till andra former av energi. Något som vi däremot har lätt att omvandla är energiformer som går under kategorin mekanisk energi. Mekanisk energi omfattar kinetisk energi vilket innebär energin i rörelse, och potentiell energi, alltså energin lagrad i ett objekt på grund av dess position eller höjd, alltså lägesenergi. Tack vare att denna typ av energi går så pass lätt att omvandla har vi skapat flera olika sätt att förvara energin i mekanisk form.
Typer av mekanisk energilagring
Ett sätt som vi använder för att lagra mekanisk energi är med hjälp av lufttryck i ett tryckluftsbatteri, även känt som ”CAES” som står för Compressed Air Energy Storage. Denna typ av energilagring fungerar på så sätt att luft pumpas in i en behållare eller annan typ av slutet utrymme till ett högt tryck. Luften hålls sedan i behållaren tills det att energin behövs. När det är dags öppnas en smal ventil med en turbin. Den komprimerade luften vill utjämna sig med luften utanför och pressas därför med högt tryck igenom ventilen och detta får turbinen att snurra. Den snurrande turbinen genererar sedan elektrisk energi som kan förflyttas och användas till ett stort urval av applikationer.
Ett annat sätt som vi använder för att lagra mekanisk energi är med hjälp av pumpkraftverk. Pumpkraftverk utgår från en liknande princip som CAES/tryckluft, men istället för luft som komprimeras så pumpas vatten upp till en upphöjd damm kallad reservoar. Vattnet lagras där i form av lägesenergi. Dammen kan vara en redan existerande sjö eller en anlagd bassäng. I reservoaren förvaras vattnet tills det att energi behövs. På grund av vattnets upphöjda position kan en sluss sedan öppnas som låter vattnet rinna ner med hjälp av tyngdkraften. Vattnet forsar sedan igenom en eller flera turbiner, som på samma sätt som en lufttrycksturbin börjar snurra och generera elektricitet.
Nackdelar/fördelar med tryckluft och pumpkraftverk
Det finns flera fördelar likaväl som nackdelar med både tryckluft och pumpkarftverk. En av de största fördelarna är att båda dessa används för just lagring av energi. Dessa konstruktioner kan samla på sig energi när det är låg efterfrågan från samhället, och sedan ”producera” energi när det är nödvändigt. Pumpkraftverk och CAES är bra för energilagring. Förutom detta är en fördel att de är miljövänliga och förnybara energireserver jämfört med kemisk energi lagrad i till exempel olja och kol, som vid energiomvandling i form av förbränning försvinner och släpper ut stora mängder växthusgaser. En av nackdelarna med de mekaniska energiförvaringsmetoderna nämnda i denna artikel är dock att det krävs mer energi för att komprimera luften/pumpa upp vattnet än vad som senare går att utvinna från dem. Det blir alltså ett bortfall av användbar energi i och med lagringsprocessen. Men trots detta är förlusten marginell och mekanisk energiförvaring är fortfarande något som många runt om i världen är positiva till och uppmuntrar.
Skriven av Fabian
Källförteckning:
Naturskyddsföreningen. (2021) Vad är energi? Faktablad: Vad är energi? – Naturskyddsföreningen (naturskyddsforeningen.se) (29/03 2024)
The physics classroom. (u.å.) Mechanical energy. Mechanical Energy (physicsclassroom.com) (29/03 2024)
Binogi. (u.å.) Vad är energi? app.binogi.se/l/energi#:~:text=Sammanfattning,energi på vägen genom spillvärme. (29/03 2024)
Nohrstedt, L. (2016) Tryckluftslagring testades för gröna stadsdelen. Tryckluftslagring testades för gröna stadsdelen (nyteknik.se) (29/03 2024)
Wikipedia. (u.å.) Pumpkraftvärk. Pumpkraftverk – Wikipedia (29/03 2024)