Hva er energi?

Kort sagt, er energi det som får noe til å skje. Det kommer i mange former og kan omdannes fra en kilde til en form eller en annen. Det er derfor stort potensial i å benytte de naturlige energikildene som vi har tilgjengelig, og utnytte de teknologiske fremskrittene vi kjenner smartere og bedre. Her dypdykker vi i hva energi er og hva det betyr for oss i Spirax Sarco.

I denne artikkelen kan du lese om: 

• Hva energi er, og hvordan det kan utnyttes strategisk, kostnadseffektivt og bærekraftig. 
• Forskjellen på energiformer, energikilder og energikjeder. 
• Konkrete eksempler på hvordan energi i ulike former kan skape verdi for oss mennesker.
• En trinnvis forklaring på hvordan vi leverer energieffektive løsninger i Spirax Sarco. 

Hva er energi?

Man definerer energi som evnen til å utføre arbeid, der man forstår arbeid som tett forbundet med krefter og bevegelse. En viktig bemerkning er at energi ikke oppstår eller forsvinner, men den bevares. Den kan også overføres fra en gjenstand eller et system til noe annet. Et vannkraftverk får for eksempel sin energi fra rennende vann, som kan utnyttes til å produsere elektrisk strøm til nytte for tusenvis av husstander og til utallige funksjoner i Norge. 

Vi skiller mellom energikilder og energiformer

Det vi kan høste energi fra, kalles for energikilder, mens energiformer er konkrete bruksformer av disse energikildene. En energikilde er noe som inneholder energi som kan omdannes til en energiform til nytte for oss mennesker. Energien oppstår derfor ikke i kilden, men i den nye formen. Her omformes rå, naturlig energi til anvendbar energi.

Liste over energikilder 

• Sol
• Vind
• Vann 
• Oljelagre under havbunnen
• Kjerneenergi

Energikilder kan både være fornybare og ikke-fornybare

Energikildene våre deles inn i to hovedkategorier basert på om de kan brukes opp eller ikke:

• Fornybare energikilder: Dette er kilder som kontinuerlig fornyes gjennom naturens egne kretsløp, og som vi i praksis aldri vil gå tomme for. Eksempler er sol, vind, vann, bioenergi og geotermisk varme.

• Ikke-fornybare energikilder: Dette er lagerressurser som finnes i begrensede mengder på jorda, og som det tar millioner av år å danne på ny. Eksempler er olje, naturgass, kull (fossile brensler) og uran (kjerneenergi).

I dag står industrien overfor et historisk skifte der vi må gå fra ikke-fornybare til fornybare energikilder for å redusere klimagassutslippene. For mange produksjonsbedrifter betyr dette å erstatte gass- og oljefyrte kjeler med elektriske kjeler drevet av fornybar strøm, eller å ta i bruk biomasse.

To hovedtyper av energiformer

De to grunnleggende energiformene er potensiell energi og kinetisk energi. Det finnes også andre energiformer, men disse kan betraktes som varianter av enten potensiell eller kinetisk energi. 

Hva er bevegelsesenergi (kinetisk energi)?

Bevegelsesenergi, også kjent som kinetisk energi, er energien en gjenstand har fordi den er i bevegelse. Kinetisk energi avhenger av gjenstandens masse og fart. 

Eksempel

En elv i vill bevegelse har store mengder kinetisk energi. Når vannet treffer turbinen i et vannkraftverk, overføres denne bevegelsesenergien til turbinen, som igjen driver en generator og produserer strøm. I et dampanlegg ser vi kinetisk energi når damp under høyt trykk strømmer gjennom rørledningene i høy hastighet for å nå frem til produksjonsutstyret.

Typer av kinetisk energi

• Termisk energi 
• Strålingsenergi

Hva er potensiell energi (stillingsenergi)?

Potensiell energi, eller stillingsenergi, er en gjenstands lagret energi som den har på grunn av sin posisjon eller tilstand i et kraftverk. Den potensielle energien er avhengig av avstanden mellom objektet og det som påvirker objektet. 

Eksempel

Vannet som holdes tilbake av en høy demning har potensiell energi på grunn av sin høye posisjon over turbinen. Med en gang slusene åpnes, omdannes denne stillingsenergien til kinetisk energi (bevegelse). I industrien ser vi potensiell energi i form av trykket inne i en lukket dampkjele – denne oppdemmede trykkenergien venter bare på å bli frigjort inn i distribusjonssystemet.

Typer av stillingsenergi

• Kjemisk energi
• Elektrisk energi 
• Kjerneenergi

En fullstendig liste over andre energiformer

• Elektrisk energi (potensiell energi)
• Strålingsenergi (potensiell energi)
• Kjemisk energi (potensiell energi)
• Termisk energi (kinetisk energi)
• Lydenergi (kinetisk energi)
• Mekanisk energi (kombinasjon av potensiell og kinetisk energi)
• Kjerneenergi (potensiell energi)

Hva er elektrisk energi?

Elektrisk energi er energi som oppstår på grunn av elektriske krefter mellom partikler eller gjenstander med elektrisk ladning. Når ladningene beveger seg og stillingen mellom ladningene endrer seg, oppstår det energi. 

I dag spiller elektrisk energi en stadig viktigere rolle i dekarboniseringen av prosessindustrien. Ved å gå over fra fossile brensler til elektriske dampkjeler eller termiske lagringssystemer, kan bedrifter bruke fornybar strøm til å generere den høye varmen som trengs i produksjonen.

Hva er kjemisk energi?

Kjemisk energi er energi som ligger i bindingen mellom atomer i molekyl og kjemiske forbindelser. Bindingene sender elektriske krefter mellom partikler som skaper et molekyl, og dermed oppstår det en potensiell energi.

I et tradisjonelt dampanlegg er det den kjemiske energien i brenselet som frigjøres i kjelen for å varme opp vann og produsere damp. For å redusere klimagassutslippene hjelper vi bedrifter med å gå bort fra fossil kjemisk energi, enten ved å optimalisere kjelene for biobrensel eller ved å elektrifisere prosessen.

Hva er termisk energi?

Termisk energi, også kjent som varmeenergi, er den energien som skapes ved at partikler i et stoff beveger seg og overføres fra et sted med høyere temperatur til et sted med lavere temperatur uten arbeid eller materieoverføring. 

I industrien er termisk energi den mest kritiske energiformen for prosesser som oppvarming, sterilisering og kjemiske reaksjoner. Damp er det mest effektive mediet som finnes for å transportere og kontrollere denne termiske energien, takket være vannets unike evne til å holde på store mengder latent varme.

Les mer: Lagring av termisk energi

Hva er mekanisk energi?

Mekanisk energi er en kombinasjon av bevegelsesenergi og potensiell energi. I et dampsystem ser vi mekanisk energi i praksis når dampens trykk og strømning brukes til å drive utstyr. Et godt eksempel er mekaniske kondensatpumper. Disse bruker trykket fra selve dampen til å pumpe varmt kondensat tilbake til kjelhuset, helt uten behov for elektrisk strøm. Dette er en svært pålitelig og energieffektiv måte å gjenvinne energi på.

Noen energiformer har høyere kvalitet enn andre

Alle energiformer er karakterisert av et kvalitetsnivå avhengig av i hvilken grad vi kan benytte oss av den gitte energien. Elektrisk energi har et høyt kvalitetsnivå, mens termisk energi har et lavt kvalitetsnivå. En implikasjon av dette er at det er umulig å overføre hele energimengden fra en energiform av lavere kvalitet til en annen type med høyere kvalitet. 

Hva er en energikjede, og hva er en energiovergang?

En energikjede er en oversikt over hvordan energi overføres fra en gjenstand til en annen. Det starter med den rå energikilden og avslutter hos noe som mottar energien. At energi går over fra en form til en annen, kalles for en energiovergang. 

Energioverganger i praksis hos Spirax Sarco

Ifølge fysikkens lover kan ikke energi oppstå eller forsvinne – den kan bare endre form. Når vi hjelper industribedrifter med å spare penger og redusere utslipp, handler det i bunn og grunn om å styre disse energiovergangene så effektivt som overhodet mulig.

For å illustrere hvordan en energikjede fungerer i industrien, kan vi følge energien på dens reise gjennom et moderne, optimalisert dampanlegg. Her ser vi hvordan én energiform omdannes til en annen for å utføre et arbeid:

Industriens energikjede: Fra kilde til ferdig produkt

Trinn 1: Dampgenerering

Energikjeden oppstår i fyrhuset, hvor vi tar en energikilde og omdanner den til termisk energi (varme). 

Energiovergangen: Enten omdannes elektrisk energi, fra fornybar vann- eller vindkraft i en elektrisk kjele, eller kjemisk energi, ved forbrenning av biobrensel, til termisk energi i vannet.

Resultatet: Vannet varmes opp til det koker og fordamper. Vi har nå "låst" enorme mengder termisk energi inn i dampen.

Trinn 2: Distribusjon

Når vannet blir til damp, utvider det seg voldsomt. Siden dampen er innestengt i kjelen og rørnettet, skapes det et høyt trykk.

Energiovergangen: Den termiske energien lagres nå også som potensiell energi (trykkenergi). 

Resultatet: Dette trykket gjør at dampen kan transporteres raskt og effektivt gjennom rørnettet ut til fabrikken, helt uten behov for eksterne pumper. Dampen fungerer her som en høyeffektiv energibærer.

Trinn 3: Varmeveksling

Når dampen når frem til produksjonen – for eksempel en varmeveksler som skal pasteurisere melk eller varme opp kjemikalier – skal energien overføres til produktet.

Energiovergangen: Dampen kondenserer inne i en varmeveksler. I det dampen skifter tilstand fra gass til væske, frigjøres den latente varmeenergien. Denne termiske energien overføres direkte til produktet som skal varmes opp.

Resultatet: Melken blir pasteurisert, og dampen har utført sitt primære arbeid.

Trinn 4: Kondensatretur

Etter at dampen har avgitt sin varme, sitter vi igjen med kondensat. Dette vannet inneholder fortsatt rundt 25% av den opprinnelige energien, og det er kritisk å transportere det tilbake til kjelen for å lukke energikjeden.

Energiovergangen: I stedet for å bruke strømdrevne pumper, bruker vi en mekanisk pumpe. Denne pumpen bruker trykket fra en liten mengde damp til å skyve det varme vannet fysisk tilbake til kjelen. Her omdannes trykkenergi til mekanisk energi, som i dette tilfellet er en type kinetisk energi ettersom det skyldes bevegelse av vannet. 

Resultatet: Energikjeden sluttes i trinn 4. Ved å returnere det varme vannet sparer bedriften store mengder energi – både termisk energi til oppvarming og elektrisk energi til pumping – i neste runde av kjeden.

Kondenspotter og termisk energi i energikjeden

I et dampanlegg er kondenspotten selve portvokteren for den termiske energien. Når dampen strømmer gjennom anlegget og avgir sin varmeenergi til prosessen, kondenserer den og blir til vann (kondensat). 

Kondensatets oppgave er ferdig, og det må fjernes raskt fra systemet for å unngå skader og opprettholde effektiviteten. Men her oppstår utfordringen: Hvordan slipper man ut vannet uten å samtidig slippe ut den verdifulle dampen?

Det er her kondenspotten gjør sin kritiske jobb. Den fungerer som en automatisk ventil som åpner seg for å slippe ut kaldt og varmt vann (kondensat) og luft, men lukker seg umiddelbart når den varme dampen prøver å slippe gjennom. 

Dersom en kondenspotte svikter og blir stående åpen, vil dyrebar damp og store mengder termisk energi blåse rett ut i ingenting. Dette fører til et enormt energitap og økte driftskostnader. Regelmessig kontroll og vedlikehold av kondenspotter er derfor et av de mest effektive ENØK-tiltakene en industribedrift kan gjøre.

Les mer: Effektiv kontroll av kondenspotter

Hvorfor er dette viktig for din bedrift?

Hvert eneste trinn i denne energikjeden representerer en mulighet for energitap. Hvis rørene er uisolerte, strømmer den termiske energien ut i rommet. Hvis en kondenspotte lekker, slipper den verdifulle trykkenergien ut i friluft. 

Gjennom en energi audit går Spirax Sarcos eksperter gjennom hele denne kjeden med "fysikk-briller". Vi måler og analyserer hver eneste energiovergang for å sikre at minst mulig energi går tapt på veien, slik at du får mest mulig arbeid ut av hver kilowattime du kjøper.

Bedre energikjeder gjennom industriell energieffektivisering

I en tid med økende energipriser og økt fokus på bærekraft, er energieffektivisering avgjørende for bedrifter som ønsker redusert energiforbruk, å minimere driftskostnader og samtidig bidra til en bærekraftig fremtid. Det handler nemlig ikke kun om å spare kroner, men om å sikre en forsvarlig drift i et lavutslippssamfunn. Og energirådgivning er et grunnleggende trinn for å effektivisere energibruken deres. 

Vi bruker den nyeste teknologien og bransjens beste praksis for å sikre en omfattende analyse av dampsystemet ditt.

Er dampanlegget ditt energieffektivt? Oppdag mulighetene dine her

Vi tilbyr energirådgivning til industrien

Maksimerer du potensialet i dampsystemet ditt? Er du klar over de skjulte mulighetene som kan ha en betydelig innvirkning på energibruken og driftseffektiviteten? Våre eksperter kartlegger ditt anlegg og identifiserer strategiske tiltak som realiserer målsettingene dine. 

Få en audit av ditt dampsystem

Spirax Sarco – din profesjonelle partner i energieffektivisering

I samarbeid med oss får du en skreddersydd gjennomgang av anlegget ditt, og muligheten til å identifisere klare tiltak som reduserer energiforbruk og kostnader parallelt med at de fremmer bærekraftig vekst. 

Det starter med en uforpliktende gjennomgang av ditt anlegg. 

Ta kontakt med oss i dag

 

Utforsk emnet

Hva er energirådgivning?

Energieffektivisering er nøkkelen til bærekraftig vekst

Hvordan kan du forbedre dampanlegget ditt?

Audit og rådgivning fra Spirax Sarco: Hva innebærer dette?

Ofte stilte spørsmål

Hva er grønn energi?

Grønn energi, eller fornybar energi, er strøm som ikke forurenser eller utslipper klimagasser i produksjon. Fornybare energikilder er for eksempel vannkraft, vindkraft og solenergi.

Hva er geotermisk energi?

Geotermisk energi er varmeenergi som er lagret i jordskorpen. Det er en fornybar energikilde som kommer fra radioaktiv nedbrytning i jorden og fra dens kjernevarme. Man deler geotemisk energi opp i enten dyp geotermisk energi (+300 meter under bakken) eller grunnvarme (100-300 meter ned i bakken).

Kilder: 

Nasjonal digital læringsarena: Hva er energi? - Naturfag (EL) - NDLA 
Store norske leksikon: Energi