Elektrisitetsforsyningen omfatter produksjon, overføring, fordeling og leveranse til forbrukerne av elektrisk strøm

Verdens første alminnelige elektrisitetsforsyning ble startet i London og New York i 1882. Tre år senere begynte Laugstol Brug i Skien å levere strøm for lys og motordrift til borgere av byen. Kullbuelampen ble utviklet for innendørs bruk i 1871. To år senere ble elektromotoren demonstrert, og i 1879 kom Edisonglødelampe. I 1898 laget Kristian Birkeland fra Norge lysbueovnen, som ble starten på Norsk Hydro.

Til å begynne med ble elektrisitet brukt til lysbuelamper, men det var Edisons glødelampe som ga støtet til de første strømforsyningsanleggene. De ble gjerne kalt lysverker – en betegnelse som holdt seg lenge etter at elektrisiteten ble tatt i bruk til andre formål.

Elektrisitetens utbredelse skyldes utviklingen av overføringsteknikken. Med likestrøm, som kom først, og med de spenningene man behersket, kunne ikke elektrisk energi transporteres i store mengder over lange avstander uten at det oppstod store tap. I 1885 fant Nikolau TeslaGalileo Ferraris med flere på hvordan en kunne lage lage vekselstrøm. Dermed kunne en heve og senke spenningen i systemet ved hjelp av transformatorer. Med høy spenning i overføringen ble tapene mye mindre.

I løpet av bare 20 år, fra 1870 til 1890, skjedde en banebrytende utvikling på elektroteknikkens område som gjorde det mulig å omsette til praktisk nytte de mer grunnleggende oppdagelser innen fysikken. Det la grunnlaget for utbredelsen av elektrisitetsforsyning over hele kloden. Norge kom meget tidlig med fordi landets store og mangeartede forekomster av vannfallsenergi nettopp egner seg for omforming til elektrisitet. Dampmaskinen og senere dampturbinenottomotoren (firetaktsmotoren) og dieselmotoren kom også i bruk som drivmaskineri for elektriske generatorer der de ikke hadde vannfall som egnet seg. Elektrisk energi ble tatt i bruk til formål som før var dekket av andre energiformer, og til formål som tilgangen på elektrisitet i seg selv skapte.

Elektrisitetens andel av totalt energiforbruk har hele tiden økt i alle land, bortsett fra i perioder med uro og ødeleggelser. Forbruksøkningen har stort sett fulgt et lignende forløp i alle land og i takt med den økonomiske utvikling. Alle industrialiserte land er nå fullt elektrifisert, dvs. alle husholdninger, foruten industri og øvrig næringsliv, har muligheter for tilkobling til landsomfattende forsyningsnett. Dette er langt fra tilfellet i en rekke utviklingsland; der ligger andelen av husholdninger med tilgang på elektrisk energi ofte under 10 %. Gjennomsnittlig årlig forbruk i verden (regnet per innbygger) er i underkant av 2500 kWh, men dette varierer enormt mellom ulike land. Qatar, Forente arabiske emiraterIsland, og Luxemburg ligger på topp når det gjelder totalt forbruk av energi per innbygger. Norge ligger her omtrent på gjennomsnittet for de industrialiserte land.

Elektrisk energi produseres i kraftstasjoner basert på vannfallsenergi, vindenergi, forbrenning av kulloljegass eller biomasse, eller basert på frigjort varmeenergi fra jordskorpen eller fra fisjon av anriket uran (uran235) i kjernereaktorer. Kraftstasjonene bygges for å yte fra noen få kW til over 20 000 MW.

Beliggenheten av kraftstasjonene bestemmes ut ifra beliggenheten av selve energikilden eller mulighetene for transport fra denne; vannkraftverk må bygges i nær tilknytning til fallstrekningene, mens oljefyrte kraftverk gjerne plasseres ved havner der tankbåter kan legge til. Varmekraftverk krever bortføring av kjølevarme, og store stasjoner legges helst ved elver og sjøer som kan gi kjølevann.

Overførings- og distribusjonsdelene av forsyningssystemet er bygd opp på samme måten verden over. I byer og tettbebygde strøk blir ledningene gjerne lagt som kabel i jord, men jordkabel faller svært kostbar i forhold til luftledning. Overføring av store kraftmengder over lange avstander krever ekstra høye spenningsnivåer for å redusere overføringstapene.

For avstander opptil omkring 500 km brukes vekselstrøm. Begrensningen i bruk av likestrøm ligger i at generatorer så vel som distribusjonssystemer nå bygges for vekselstrøm og at omforming fra vekselspenning til likespenning og omvendt er kostbart.

Der jord- eller sjøkabel må brukes, vil bruk av vekselspenning by på problemer på grunn av en kabels store kapasitive resistans ved vekselstrøm, noe som fører til store tap. Likestrømskabler (HVDC) er derfor brukt på alle overføringer mellom Skandinavia og kontinentet.

Overføringsteknikken har hele tiden satt grenser for hvor langt det lønner seg å transportere den elektriske energien. Men ønsket om utnyttelse av vannfallressurser og store kraftstasjoner basert på kull eller olje som ligger fjernt fra forbruksområdene, har ført til en stadig forbedring av teknologien, og grensene blir stadig tøyd. Da f.eks. Sverige bygde ut vannkraftkildene i nord for å dekke etterspørsel lenger sør i landet, måtte problemet med å overføre kraft over lange avstander løses. Dette førte til utviklingen av 400 kV-systemet, som nå er vanlig i mange land. Også i Norge er Sentralnettet basert på 400 kV overføringsspenning.

Måten vi bygger distribusjonsnett på i Norge har endret seg vesentlig de siste tiårene, ved at vi har gått over fra IT- til TN-nett. Samtidig er materiellet stadig blitt forbedret. 

Utviklingen av elektrisitetsforbruk avhenger av en rekke faktorer. De viktigste er tilgjengeligheten av ulike energiressurser, utviklingen i sektorer som landbruk, industri og service og befolkningsøkningen fordelt på urbane og rurale strøk. Men også endringer i elektrisitetsprisene og antatte forhold mellom endringen i nasjonalproduktet og ulike etterspørselsgrupper som alminnelig forbruk, industri, handel og service er viktige faktorer.

Startnivået varierer mye fra land til land. Typiske utviklingsland ligger nå på et nivå helt ned mot 50 kWh per innbygger per år og opp mot nivået for nylig industrialiserte land på rundt 1000 kWh. Målet for alle synes å være full elektrifisering opp til nivået i de industrialiserte land, på 3000 kWh eller mer. Samtidig skjer en omlegging i industrilandene i retning av å legge mer av sitt øvrige energiforbruk over på elektrisitet, noe som naturlig nok er tilskyndet av vår viten om hvordan energibruk påvirker klimaet i verden. Elektrisitet kan jo produseres ut fra klimavennlige energikilder i motsetning til kull og olje.

Organiseringen av elektrisitetsforsyningen har etter hvert utviklet seg ulikt i de forskjellige land. Den begynte gjerne ved at industribedrifter bygde en kraftstasjon for egen forsyning til motordrift og belysning, eller i forbindelse med elektrokjemisk eller elektrometallurgisk industri, som Norsk Hydros begynnelse på Rjukan i 1905, aluminiumsindustrien i Canada og USA og stålindustrien i Sverige. Det kunne også være mindre foretak, som teplantasjene på Sri Lanka og gruveindustri i Sierra Leone.

Meget tidlig slo forbrukere seg sammen i samvirker for bygging av kraftstasjoner, fordelingsnett og levering av elektrisk energi til lokale samfunn. Etter hvert gikk disse sammen for å satse på større utbyggingsoppgaver, og laget større organisatoriske enheter. Drivkreftene bak denne utviklingen var først og fremst ønsket om å produsere kraften til så lave kostnader som mulig – dette kunne oppnås gjennom å satse på stadig større kraftstasjoner basert på kull og fossilt brensel. Det samme ønsket drev utviklingen mot større vannkraftprosjekter.

Etter siste verdenskrig ble elektrisitetsforsyningen i mange land nasjonalisert. Dette gjaldt alle land i Øst-Europa, mange land i det sørlige Europa og Storbritannia. I Canada og USA ble det bl.a. dannet delstatsomfattende kraftforsyningsenheter, som i global sammenheng hver for seg er store foretak som eies av delstatsregjeringer eller er aksjeselskaper av privat karakter. Innflytelsen fra tidligere kolonimakter og fra Øst-Europa førte til at utviklingslandene, med unntak av India, organiserte sin elektrisitetsforsyning som sentraliserte statlige foretak – enten som én enhet som tok seg av alt fra kraftproduksjon til levering til forbrukerne, eller som statlige enheter organisatorisk atskilt for distribusjon og produksjon. Som drivkraft for elektrifisering og utvikling i de fattige landene virket denne formen til dels dårlig, og elektrifiseringen av disse landene ligger langt tilbake.

I de nordiske landene og Sveits er fremdeles organisasjonsstrukturen sterkt oppsplittet i små selskaper; i forhold til folketall har Sveits og Norge det største antallet nettselskaper. Organisasjonsutviklingen har gått i retning av å skape et skille mellom overførings- og distribusjonsnettene på den ene siden, og produksjonen av elektrisk energi på den andre; overføring og distribusjon aksepteres som monopol-virksomhet, mens produksjonen er gjort til gjenstand for konkurranse. Norge er blant de land som har gått lengst i denne retning og lovfestet et slikt skille. Dette legger grunnlaget for at forbrukere kan kjøpe elektrisk energi fra hvilken som helst produsent som omsetter kraft over de monopolistiske overførings- og distribusjonssystemene.

Samdrift av kraftsystemer med ulike produksjonsenheter og kraftforbruk medfører fordeler fremfor å drive systemene isolert. Dette førte til at forsyningssystemer som ble drevet hver for seg, etter hvert ble bundet sammen med nabosystemer. Alle industrialiserte land har etter hvert endt opp med landsomfattende samkjøringsnett, og sammenkobling av kraftsystemer over landegrensene var en naturlig videreføring. Hittil har imidlertid alle land nølt med å bli avhengig av kraftproduksjon i andre land for sin elektrisitetsforsyning. Dette henger sammen med elektrisitetens vitale betydning i ethvert samfunn og tradisjonell oppfatning om elektrisitetsforsyning som et offentlig anliggende.

De nordiske landene har allikevel en lang tradisjon med kraftsamarbeid over landegrensene. Den første kabelforbindelsen mellom Danmark og Sverige kom i 1915, og samarbeidet mellom alle landene foregikk på ulike måter frem til 1963, da organisasjonen Nordel (nå ENTSO-E) ble stiftet etter ønske fra Nordisk Råd. Tilsvarende organisasjoner ble dannet allerede i 1951 mellom land lenger sør i Europa, og etter den annen verdenskrig mellom land i Øst-Europa. Mellom statene i USA og Canada, mellom land i det sørlige Afrika og mellom seks land i Sørøst-Asia foregår lignende samarbeid. Etter hvert som kraftmarkedene blir liberalisert vil man snart kunne betrakte hele Europa som et felles kraftmarked.Miljøaspekter

Deler av elektrisitetsforsyningens virksomhet kom tidlig i fokus når det gjaldt miljøspørsmål, både i Norge og andre deler av verden. Skadelige utslipp og inngrep i natur i forbindelse med utbygging av kraftproduksjonsanlegg og kraftledninger, fanger publikums interesse og berører til dels sterke lokale interesser. Dette ble erkjent av myndighetene her hjemme, og i tillatelser til utbygging ble det etter hvert lagt sterkere vekt på miljøhensyn. Miljøpåvirkninger og forurensning er etter hvert også blitt fanget opp innenfor FN, Verdensbanken og de regionale utviklingsbankene, som nå stiller sterkere krav om hensyn til miljø og samfunnspåvirkning som vilkår for medvirkning i finansiering. Naturvernorganisasjonene spiller en viktig rolle som pådrivere overfor så vel regjeringsorganer som de enkelte aktører innen elektrisitetsforsyningen.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

27. januar 2012 skrev Knut A Rosvold

Hei!Jeg kunne tenke meg at denne artikkelen ble flyttet fra Realfag>Fysikk>Elektromagnetisme til Næringsliv og teknikk>Energi>Energi og ressurs.

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.