Vad är energi? Energiformer, energiprincipen och Sveriges energianvändning

Energi finns i allt som rör sig, värms upp, lyser eller håller ihop. Den driver kroppen, bilen och elnätet, men kan aldrig skapas eller förstöras, bara byta form. Varje gång den byter form blir en del värme som inte går att använda fullt ut. Här förklarar vi vad energi är, vilka energiformer som finns, hur energin mäts och hur mycket Sverige använder enligt den senaste energibalansen.

Vad är energi?

I fysiken definieras energi som förmågan att utföra ett arbete, till exempel att flytta ett föremål, värma vatten eller driva en elektrisk apparat. Samma definition används av Ekonomifakta på svenska och av uppslagsverket Britannica. Energi är ingen sak man kan ta på utan en egenskap hos saker och system.

Värme och arbete är två sätt att överföra energi mellan kroppar. När en spis värmer en kastrull flyttas energi som värme. När en motor lyfter en hiss flyttas energi som arbete och hissen får mer lägesenergi.

Energiformer: från rörelse till atomkärnor

Energi kan lagras och visa sig på flera sätt. Britannica nämner potentiell, kinetisk, termisk, elektrisk, kemisk och kärnenergi bland formerna, vid sidan av flera andra.

• Rörelseenergi. Finns i allt som rör sig: vind, strömmande vatten, en cyklist. Ökar med kvadraten på farten.
• Lägesenergi. Lagrad i ett föremåls läge, till exempel vatten i en reglerdamm som kan släppas genom en turbin.
• Kemisk energi. Lagrad i kemiska bindningar, i kol, olja, ved, mat och batterier. Frigörs vid förbränning eller kemiska reaktioner.
• Elektrisk energi. Har hög nyttograd och kan driva bilar, datorer, motorer och värme.
• Termisk energi. Värme, den rörelse som finns hos atomer och molekyler. Har låg nyttograd när temperaturen är låg.
• Kärnenergi. Bindningsenergi i atomkärnor som frigörs när tunga kärnor klyvs i ett kärnkraftverk.

Ett vattenkraftverk visar hur formerna hänger ihop. Lägesenergin i dammen blir rörelseenergi i det fallande vattnet, turbinen gör om den till rotation och generatorn till el. Läs mer om hur det fungerar i artikeln om vattenkraft.

Formlerna bakom rörelse och läge

Rörelseenergin beräknas som Ek = ½mv², där m är massan och v farten. Dubblad fart ger fyra gånger så mycket rörelseenergi, vilket förklarar varför krockar i hög fart blir så mycket våldsammare. Lägesenergin nära jordytan är Ep = mgh, massan gånger tyngdaccelerationen gånger höjden. Elektrisk energi är effekt gånger tid, E = Pt.

Hur mäts energi?

SI-enheten för energi är joule. En joule är det arbete som utförs när kraften en newton flyttar något en meter i kraftens riktning. Effekt mäts i watt och betyder energi per tid: en watt är en joule per sekund.

I energisammanhang används nästan alltid kilowattimmar och terawattimmar. Enligt NIST är en kilowattimme exakt 3,6 miljoner joule. En mikrovågsugn på 800 watt som går i 15 minuter använder 0,2 kilowattimmar. Elräkningen anges i kilowattimmar medan Sveriges energistatistik redovisas i terawattimmar.

Energiprincipen: energi tar aldrig slut

Termodynamikens första lag, ofta kallad energiprincipen, säger att energi varken kan skapas eller förstöras. Den kan bara omvandlas från en form till en annan. I ett isolerat system är den totala energin alltid konstant.

Lagen gör det omöjligt att bygga en evighetsmaskin som ger ut mer energi än den tar in. Den förklarar också varför det går att räkna på energi som på pengar i en kassabok: allt som går in måste komma ut i någon form.

Andra lagen: därför blir det alltid förluster

Om energin aldrig försvinner, varför pratar alla om att spara energi? Svaret finns i termodynamikens andra lag. Entropin, ett mått på oordning, ökar eller är oförändrad i naturliga processer och minskar aldrig. Värme går inte av sig själv från kallt till varmt. En värmemotor kan inte omvandla all värme den får till arbete, så en del måste alltid släppas ut som spillvärme. Principen formulerades av Sadi Carnot 1824.

Energin finns kvar, men i en form som är svårare att använda. Det är den användbara energin som tar slut, inte energin i sig.

Verkningsgrad: hur mycket blir nytta?

Verkningsgrad är den andel av den tillförda energin som blir den nytta man vill ha. Resten blir oftast värme. Svensk kärnkraft är ett tydligt exempel: kärnbränslet i tillförseln motsvarade 141,7 terawattimmar 2024. Hela 91,0 terawattimmar redovisas som förluster i energibalansen.

Resten, omkring 50,7 terawattimmar, motsvarar ungefär den el som reaktorerna gav. Ekonomifakta anger kärnkraftens elproduktion 2024 till 48,7 terawattimmar. Verkningsgraden blir därmed drygt en tredjedel, cirka 34-36 procent beroende på vilken elsiffra man räknar med. Förlusterna är värme som kyls bort vid elproduktionen, enligt Ekonomifakta. Mer om tekniken finns i artikeln om kärnkraft.

Primärenergi, sekundär energi och energibärare

Primära energikällor finns i naturen, till exempel vind, sol och råolja. Sekundära former är tillverkade av människan, som el och fjärrvärme. En energibärare lagrar och transporterar energi från källan till användaren: el, diesel, fossilgas och vätgas är exempel. Olja är både en primär källa och en energibärare.

Uppdelningen behövs för att statistiken ska bli rätt. Räknar man både vinden och elen från vindkraftverket som energi räknas samma energi två gånger. Om hur vätgas fungerar som energibärare kan du läsa i artikeln om vätgas.

Hur mycket energi använder Sverige?

Energimyndigheten redovisar varje år hur mycket energi som tillförs och används i landet. Total energianvändning 2024 var 505,3 terawattimmar, enligt den årliga energibalansen. Knappt 70 procent av den, 353,3 terawattimmar, var slutlig energianvändning hos industri, transporter, hushåll och service.

Förlusterna i kärnkraften är den näst största posten. De är större än transportsektorns slutliga energianvändning samma år, som var 82,4 terawattimmar.

Industri, transporter och bostäder

• Industri
• Transporter
• Bostäder, service m.m.

Industrin använde 135,9 terawattimmar 2024 och var därmed störst, tätt följd av bostäder och service med 135,0 terawattimmar. Transporterna stod för 82,4 terawattimmar. Toppåret i serien är 2003 med 398,0 terawattimmar totalt.

Sedan toppåret har den slutliga användningen minskat med omkring 45 terawattimmar. Hur fastighetsägare arbetar för att minska sin del beskrivs i artikeln om energieffektivisering.

Vilka energibärare används?

• El118,0 TWh
• Petroleumprodukter85,2 TWh
• Biobränslen82,4 TWh
• Fjärrvärme46,0 TWh
• Kol och koks12,2 TWh
• Övriga bränslen5,2 TWh
• Natur- och stadsgas4,2 TWh

El är den största energibäraren i den slutliga användningen med 118,0 terawattimmar 2024. Petroleumprodukterna ökade från 71,0 till 85,2 terawattimmar mellan 2023 och 2024 medan biobränslena minskade från 92,6 till 82,4. Förändringen sammanfaller med att reduktionsplikten sänktes till 6 procent för både bensin och diesel den 1 januari 2024. Enligt Konjunkturinstitutet minskade då inblandningen av biokomponenter i dieseln. Siffrorna kommer från Energimyndighetens tabell EN0202_8.

Var kommer energin ifrån?

Tillförseln var 512,1 terawattimmar 2024. Största posterna var kärnbränsle med 141,7, biobränslen med 134,9 och råolja och petroleumprodukter med 114,8 terawattimmar. Vattenkraften gav 64,5 och vindkraften 40,4 terawattimmar. Sverige exporterade netto 33,4 terawattimmar el.

Användningen av råolja och oljeprodukter har minskat med nästan 70 procent sedan 1970 enligt Ekonomifakta, medan biobränslen och torv har ökat med över 200 procent. Hur de fossila bränslena har trängts undan beskrivs i artikeln om fossila bränslen.

Vanliga frågor

Vad är energi enkelt förklarat?

Förmågan att utföra ett arbete, till exempel att flytta något, värma något eller driva en elektrisk apparat.

Kan energi ta slut?

Nej. Enligt termodynamikens första lag kan energi inte förstöras, bara omvandlas. Det som minskar är den användbara energin.

Vilka energiformer finns?

De viktigaste är rörelseenergi, lägesenergi, kemisk energi, elektrisk energi, termisk energi och kärnenergi.

Vad är skillnaden mellan energi och effekt?

Energi är en mängd som mäts i joule eller kilowattimmar. Effekt är energi per tid och mäts i watt.

Vad är primärenergi?

Energi i den form den finns i naturen före omvandling, till exempel råolja, vind och sol. El och fjärrvärme är sekundära.

Hur mycket energi använder Sverige?

Totalt 505,3 terawattimmar 2024, varav 353,3 terawattimmar var slutlig energianvändning.

Vilken sektor använder mest energi i Sverige?

Industrin med 135,9 terawattimmar 2024, tätt följd av bostäder och service med 135,0 terawattimmar.

Varför går energi förlorad vid omvandling?

En del blir alltid värme som inte kan omvandlas tillbaka helt, enligt termodynamikens andra lag. I svensk kärnkraft blev 91 terawattimmar förluster 2024.