ETE331 Framtidens miljöteknik

Transkript

1 ETE331 Framtidens miljöteknik VT2018 Linköpings universitet Mikael Syväjärvi

2 Vad går kursen ut på? Miljö/klimat-frågor högaktuella Miljöteknik minskar problemet Översikt och exempel Miljöteknik (aktuella och framtida)

3 Vad ska vi göra? Seminarier Diskussion! EXAMINATION Skriftliga uppgifter; Fri form Innehåll viktigt - inte formen Examination: inskickade skriftliga uppgifter

4 Om man missar ett tillfälle? All info läggs upp på hemsidan! Presentationsmaterial Fördjupad text / detaljer (teknik, fysik)

5 TILLFÄLLE 1 Ge introduktion Beskriva PROBLEMET Hemuppgift 1

6 Några ord om kursansvarig Bördig från Trosa NT gymnasiet Nyköping Y-linjen Linköpings universitet Forskat om nya material för elektronik Disputerat 1999, docent 2004 Forskning Material Fluorescerande kiselkarbid för vita lysdioder Kubisk kiselkarbid som nytt solcellsmaterial Grafen - nobelprismaterialet Entreprenöriellt fokus

7 Global uppvärmning Vad är det? Vad beror den på?

8 FNs klimatrapport

9 FNs klimatrapport Människan påverkar klimatet genom utsläpp av växthusgaser och avskogning, och det är bråttom att minska utsläppen om vi ska lyckas begränsa uppvärmningen till max två grader över förindustriell nivå. Skillnaden mot förra rapporten 2007 är att forskarna är ännu säkrare, har bättre modeller, och att vi har förlorat sju år med ökande utsläpp trots den kunskapen. Läget är därför ännu mera kritiskt.

10 FNs klimatrapport Det blir varmare

11 FNs klimatrapport Isarna smälter och havet stiger

12 FNs klimatrapport Människan orsakar klimatförändringarna

13 FNs klimatrapport Klimatförändringarnas effekter märks nu

14 FNs klimatrapport Klimatförändringarna riskerar att bli oåterkalleliga

15 FNs klimatrapport Utsläppen måste minska snabbt och mycket

16

17

18

19 Om vi fortsätter som idag, så ligger vi över RCP8,5 RCP representative concentration pathways Baseras på skillnaden mellan mängden energi från solinstrålning som träffar jorden och hur mycket energi som jorden strålar ut till rymden igen.

20

21

22

23

24

25 Solen är grunden till allt liv

26 Energi från solen till jorden 1500 miljoner TWh årligen kwh kwh

27 Energibalans

28 Jordens temperatur balans genom naturliga processer Energibalans

29 Solen värmer jorden genom solstrålning Jorden kyler sig genom att avge värmestrålning Energibalans

30 Andra värmeöverföringar konvektion (rörelser av gaser eller vätskor) Ledning Avdunstning sker inte - jorden är isolerad i vakuum

31 Temperaturen på jorden -18 o C Inget liv Allt vatten fruset Utan atmosfär

32 Med atmosfär Temperaturen på jorden 15 o C Liv! Naturlig växthuseffekt

33 Ökade utsläpp Global uppvärmning Förstärkt växthuseffekt

34 Energin i solljus IR 53% Synligt ljus 36% UV 11%

35 Växthusgaserna fångar upp värmestrålning och skickar tillbaka till jorden Jorden värms upp ännu mer! Växthusgaser

36 Vad gör en gas till växthusgas?

37 Fånga upp och skicka energi

38 Koldioxid Freoner Kväveoxid Metan Vattenånga Ozon Växthusgaser

39 Andel i atmosfär

40 Förändringar av klimatet Argument mot modellen för global uppvärmning Istid tropisk värme Ger variation av växthuseffekt Förändringar av växthuseffekten Ger variation av klimatet

41 Examination Genom hemuppgifter till varje tillfälle Uppsatser Fri form, ingen formalia! Ni ska skriva själva

42 Fråga er omgivning (föräldrar, kompisar, m fl) Vad är global uppvärmning? Vad beror den på? Svaren är det intressanta Sammanfatta (minst 3 tillfrågade) Gör egen reflektion över omgivningens medvetenhet Examination Lyssna på media Vilka klimat/miljöfrågor är aktuella? Sammanfatta de aktualiteter ni kommer in på och gör en reflektion Sammanfatta svaren på cirka 2-4 sidor i ett textdokument ms word, open office, enkelt text dokument Tanken är att få inblick i vad som diskuteras NU Skicka med e-post innan nästan tillfälle Skriv namn i dokumentet Ange ETE331 uppgift 1 i ämnesrad

43 Udda veckor Nästa tillfälle Tisdagar kl

44 Vita lysdioder (LED) Vad mer tar vi upp i kursen? Solceller Vindkraft (nya) material för ny/bättre teknik (exempel nobelprismaterialet grafen) Hållbarhet

45

46 5%

47 15-25%

48 50%

49

50

51

52

53

54

55 Nudging

56 Extramaterial

57 (elektromagnetisk) Strålning Vibrationer/darrningar i elektriska och magnetiska fält Se som vågor som breder ut sig i ett medium Våglängd - avståndet mellan två vågtoppar Energi ~ 1/λ

58 Energi och våglängd

59 Olika delar av ljuset har olika våglängd (olika färg)

60 Vid kortare våglängder Ultraviolett ljus (UV) Vid längre våglängder infraröd strålningen (IR) värmestrålning

61 Strålning mindre än 300 nanometer Atmosfären stoppar UV-ljus ozonskiktet Atmosfären Strålning mellan nanometer Atmosfären släpper igenom mer Strålning över 400 nanometer All strålning släpps igenom

62 Föremål absorberar en del av strålningen Energibalans Resten av strålningen antingen reflekteras eller passerar genom föremålet. Absorberad strålning värmer upp föremålet Varma föremål kyls genom sända ut värmestrålning infraröd strålning kallas svartkroppsstrålning

63 ALLA föremål sänder ut strålning Strålningen har en fördelning av våglängd 700 o C 2700 o C 5700 o C

64 Växthusgaser Koldioxid (CO 2 ) Bildas vid förbränning av kolföreningar i syremiljö Freoner Förening av kolväte med flour/klor/brom Användes som kylmedium Fasats ut till fördel för andra kylmedium Kväveoxid Vid förbränning: kväve + syre bildar kväveoxid Kan genom omvandling ge marknära ozon

65 Växthusgaser Metan (CH 4 ) Bildas vid nerbrytning av organiska material Avföring, urin från människor och djur Existerar även i naturgas Vattenånga Står till stor del för den naturliga växthuseffekten Ozon Giftig för människan Skyddar från solens UV strålning

66 Molekyler roterar och vibrerar Laddningar kan ändra tyngdpunkt Molekyler kan fånga upp strålning (energi) Roterar snabbare eller kraftigare vibration Vad gör en gas till växthusgas? Fångar endast viss energi som sammanfaller med molekylens vibrationsenergi (den energi som krävs för att få till vibration) Molekyler med likadana atomer och symmetrisk mittpunkt fångar inte upp strålning

67 Ökade utsläpp ger högre koncentration av gaser i atmosfär Global uppvärmning Jorden kan inte kyla ner sig lika bra En del av värmestrålningen fångas upp av atmosfären och skickas tillbaka till jorden Förstärkt växthuseffekt

68 4,6 miljarder år Lite om solen Ännu inte halva sin livslängd Ökar i energi

69 Jordens ungdom Solen inte lika stark Värmde jorden mindre Fanns nästan inget syre Hög andel av växthusgaser Stark växthuseffekt

70 Fotosyntes Började för ca 3 miljarder år sedan Tar upp koldioxid och ger syre Växthuseffekten försvagas Solen värmer jorden mer

71

72 15 miljoner grader i centrum Cirka 6000 grader på ytan Består av väte Väte omvandlas till helium Avger energi i form av strålning Tusentals år från kärna till yta

73 När vätet är förbrukat Förbränner helium Gravitationskraften minskar Solen sväller Slukar omgivande planeter Förbränner andra grundämnen tills de är slut Sjunker ihop och kallnar