Tillbaka
Det norska statsägda energibolaget Statkraft, håller på att utveckla något som man kallar ”saltkraft” (salinity power, osmotic power). Den drivande kraften är fenomenet osmos, det vill säga vattenmolekylernas benägenhet att tränga genom en så kallad semipermeabel membran från en vätska med lägre koncentration till en vätska med högre koncentration av till exempel ett salt. Det är samma process som står för vattentransporten genom levande cellers cellmembran. För att osmosen skall fungera måste membranen släppa igenom vattenmolekyler men inte större molekyler, såsom de hydrerade natrium- och kloridjoner som havssalt består av.
Då man utnyttjar saltkraften använder man en kammare delad i två delar av en semipermeabel membran och leder in sötvatten till den ena sidan och saltvatten till den andra. Då kommer vattenströmmen genom membranen att få nivån att stiga på saltvattensidan. Samtidigt blandas salt och sötvatten så att slutresultatet är brackvatten.
Om kammarens volym är konstant kan vattentrycket teoretiskt stiga till 26 bar Detta motsvarar en 270 meter hög vattenpelare. Trycket kan sedan utnyttjas för att driva turbiner som alstrar elström.
De försöksanläggningar som nu finns arbetar med ett tryck på 11–15 bar. Två tredjedelar av brackvattensströmmen avleds till en tryckomvandlare som håller i gång inflödet av saltvatten. En tredjedel används för att hålla igång turbinerna. Då man utnyttjar den naturliga vattenströmningen i ett vattendrag behövs inget extra energitillskott för sötvattensinflödet. Med en sådan konstruktion kan man komma upp i en energiproduktion på en megawatt per kubikmeter sötvatten, enligt Statkraft.
En vattenström på 2,5 meter per sekund, vilket är mindre än i det flesta små vattendrag, skulle ge en effekt på 2,5 megawatt. För närvarande kalkylerar man med kraftverk med en effekt på 10–40 megawatt. Detta är tillräckligt för att täcka energibehovet i tusentals hushåll.
Membranen det centrala
Innan saltkraften blir en energikälla att räkna med i större skala återstår ändå många tekniska problem att lösa. Men Statkraft hävdar att man är på god väg. Ett genombrott gjordes för några år sedan då effektivare membraner kunde börja tillverkas. Dessa utvecklades i första hand för framställning av sötvatten ur havsvatten genom så kallad omvänd osmos, en process som – naturligt nog – är mycket energikrävande.
Membranen uppges inte vara särskilt energikrävande att framställa och den beräknas ha en livslängd på 7–10 år. Efter att membranen är uttjänt kan materialet återanvändas.
En förutsättning för att kunna använda finporiga membraner är att det ingående vattnet renas genom bland annat filtrering. Här kommer man att utnyttja samma teknik som används vid rening av dricksvatten.
Miljövänligare än traditionell vattenkraft
Enligt planerna skulle saltkraftverk i huvudsak placeras där floder och andra vattendrag mynnar ut i havet. Här är tillgången både på salt- och sötvatten garanterad och det ”brackvattenutsläpp” som kraftverket ger upphov till leds till en vattemiljö där salthalten naturligt ligger mellan söt- och saltvatten.
Till skillnad från dagens vattenkraftverk skulle saltkraftverken inte behöva stänga av hela vattendrag utan det räcker med ett begränsat uttag av sötvatten. Det finns inte heller behov att bygga stora kraftverk i opåverkade naturområden eftersom städer och tätorter i många fall redan finns vid flodmynningar.
Kraftverken behöver inte bli stora och skrymmande eftersom det till stor del kan utgöras av konstruktioner under jord. En modell går ut på att helt sänka ned kraftverket i marken under havsnivå. Då kan man utnyttja fallhöjden för att öka trycket i det ingående havsvattnet.
En annan modell planeras kunna användas både för energiproduktion och för dränering av stora grunda sötvattenområden, exempelvis vid Hollands Nordsjökust. En ytterligare fördel för miljö skulle i detta fall vara att det utgående vattnet är renare än det obehandlade sötvatten som i dag släpps ut i havet.
Tio procent av Norges energibehov
Enligt Statkraft är det realistiskt att anta att tio procent av Norges nuvarande energikonsumtion, eller 12–15 terawattimmar per år, kan produceras med hjälp av saltkraft. Då har man beaktat teknologi, ekonomi och miljö. Motsvarande världen för Europa är 200 terawattimmar/år och för hela världen 2 000 terawattimmar.
Inom Statkraft tror man att saltkraft år 2010–2015 blir ett ekonomiskt intressant alternativ till andra förnybara energikällor. Utvecklingen inom membranteknologin är hoppingivande. Då bolaget för flera år sedan inledde arbetet med membranerna hade dessa en effekt på mindre än 0,1 megawatt per kvadratmeter. I dag är deras kapacitet två megawatt och prototyper som kan ge upp till fem megawatt finns redan.
Sedan 2001 leder Statkraft ett EU-finansierat internationellt forskningsprogram om saltkraft. Här deltar bland andra Tekniska högskolan i Helsingfors.
Källor: Statkraft och Illustrerad vetenskap nr 1/2005.
2/2005: Blanda söt- och saltvatten och utvinn energi. Saltkraft framtidens energikälla?
01.04.2005
av Magnus Östman Rinnande vattens rörelseenergi har utnyttjats i kraftverk och kvarnar sedan urminnes tid, ofta dock så att både vatten- och landmiljön tagit skada. En nyhet är däremot att inte obetydliga mängder energi kan utvinnas ur salt och sött vatten med hjälp av den fysikaliska process som kallas osmos – utan att förorsaka några större men för miljön.
 |
Då man utnyttjar saltkraften använder man en kammare delad i två delar av en semipermeabel membran och leder in sötvatten till den ena sidan och saltvatten till den andra. Då kommer vattenströmmen genom membranen att få nivån att stiga på saltvattensidan. Samtidigt blandas salt och sötvatten så att slutresultatet är brackvatten.
Om kammarens volym är konstant kan vattentrycket teoretiskt stiga till 26 bar Detta motsvarar en 270 meter hög vattenpelare. Trycket kan sedan utnyttjas för att driva turbiner som alstrar elström.
De försöksanläggningar som nu finns arbetar med ett tryck på 11–15 bar. Två tredjedelar av brackvattensströmmen avleds till en tryckomvandlare som håller i gång inflödet av saltvatten. En tredjedel används för att hålla igång turbinerna. Då man utnyttjar den naturliga vattenströmningen i ett vattendrag behövs inget extra energitillskott för sötvattensinflödet. Med en sådan konstruktion kan man komma upp i en energiproduktion på en megawatt per kubikmeter sötvatten, enligt Statkraft.
En vattenström på 2,5 meter per sekund, vilket är mindre än i det flesta små vattendrag, skulle ge en effekt på 2,5 megawatt. För närvarande kalkylerar man med kraftverk med en effekt på 10–40 megawatt. Detta är tillräckligt för att täcka energibehovet i tusentals hushåll.
Membranen det centrala
Innan saltkraften blir en energikälla att räkna med i större skala återstår ändå många tekniska problem att lösa. Men Statkraft hävdar att man är på god väg. Ett genombrott gjordes för några år sedan då effektivare membraner kunde börja tillverkas. Dessa utvecklades i första hand för framställning av sötvatten ur havsvatten genom så kallad omvänd osmos, en process som – naturligt nog – är mycket energikrävande.
Membranen uppges inte vara särskilt energikrävande att framställa och den beräknas ha en livslängd på 7–10 år. Efter att membranen är uttjänt kan materialet återanvändas.
En förutsättning för att kunna använda finporiga membraner är att det ingående vattnet renas genom bland annat filtrering. Här kommer man att utnyttja samma teknik som används vid rening av dricksvatten.
Miljövänligare än traditionell vattenkraft
Enligt planerna skulle saltkraftverk i huvudsak placeras där floder och andra vattendrag mynnar ut i havet. Här är tillgången både på salt- och sötvatten garanterad och det ”brackvattenutsläpp” som kraftverket ger upphov till leds till en vattemiljö där salthalten naturligt ligger mellan söt- och saltvatten.
Till skillnad från dagens vattenkraftverk skulle saltkraftverken inte behöva stänga av hela vattendrag utan det räcker med ett begränsat uttag av sötvatten. Det finns inte heller behov att bygga stora kraftverk i opåverkade naturområden eftersom städer och tätorter i många fall redan finns vid flodmynningar.
Kraftverken behöver inte bli stora och skrymmande eftersom det till stor del kan utgöras av konstruktioner under jord. En modell går ut på att helt sänka ned kraftverket i marken under havsnivå. Då kan man utnyttja fallhöjden för att öka trycket i det ingående havsvattnet.
En annan modell planeras kunna användas både för energiproduktion och för dränering av stora grunda sötvattenområden, exempelvis vid Hollands Nordsjökust. En ytterligare fördel för miljö skulle i detta fall vara att det utgående vattnet är renare än det obehandlade sötvatten som i dag släpps ut i havet.
Tio procent av Norges energibehov
Enligt Statkraft är det realistiskt att anta att tio procent av Norges nuvarande energikonsumtion, eller 12–15 terawattimmar per år, kan produceras med hjälp av saltkraft. Då har man beaktat teknologi, ekonomi och miljö. Motsvarande världen för Europa är 200 terawattimmar/år och för hela världen 2 000 terawattimmar.
Inom Statkraft tror man att saltkraft år 2010–2015 blir ett ekonomiskt intressant alternativ till andra förnybara energikällor. Utvecklingen inom membranteknologin är hoppingivande. Då bolaget för flera år sedan inledde arbetet med membranerna hade dessa en effekt på mindre än 0,1 megawatt per kvadratmeter. I dag är deras kapacitet två megawatt och prototyper som kan ge upp till fem megawatt finns redan.
Sedan 2001 leder Statkraft ett EU-finansierat internationellt forskningsprogram om saltkraft. Här deltar bland andra Tekniska högskolan i Helsingfors.
Källor: Statkraft och Illustrerad vetenskap nr 1/2005.
