TentamensKod: Tentamensdatum: Tid: Totalt antal poäng på tentamen:

Transkript

1 Förnyelsebar energi 7,5 högskolepoäng Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: Tentamen 41N15A Energiingenjör, Högskoletekniker TentamensKod: Tentamensdatum: Tid: Hjälpmedel: Miniräknare Totalt antal poäng på tentamen: 60 p Betygsgränser Tentamen består av två delar om vardera 30 p. Under förutsättning att minst 10 poäng erhålls på vardera tentamensdelarna ges följande betyg: 0 29 poäng: U poäng: poäng: poäng: 5 Allmänna anvisningar Var noga med att redovisa eventuella antaganden och arbetsgången vid lösning av uppgifterna. Fullständiga beräkningar skall redovisas. Där så krävs, gör studenten egna antaganden vid lösandet av uppgifterna. Resultat tillgängligt i Ladok fr o m ca 4 veckor efter tentamen. Tentamenstesen återlämnas! Lycka till! Ansvarig lärare: Per Andersson, tel

2 Del 1 (teoridel), bestående av 6 frågor om 5 poäng vardera 1 Redogör för hur energisystemet (energiläget) har förändrats sedan början av 1970-talet till dags dato. Diskutera även vad som bidragit (stimulerat) till förändringen. Fokusera på energiläget nationellt men behandla även den globala situationen översiktligt och försök att hitta motiv till att Sverige i en internationell jämförelse har lycktas bra när det gäller användandet av förnyelsebar energi. 2 Förklara principiellt funktionen hos en solcell och redogör för vanligt förekommande typer och dess kännetecknande egenskaper. Diskutera även olika systemuppbyggnader i solcellsanläggningar samt (i generella termer) deras lönsamhet. 3 Redogör principiellt för utformningen av ett modernt vindkraftverk och de olika tekniker som användes vid elöverföringen med dess för- och nackdelar. Diskutera även begreppet och behovet reglerkraft vid utnyttjande av vindkraft. 4 Redogör principiellt för funktionen hos en värmepumpsanläggning och förklara dess stora fördel. Redogör även för vanligt förekommande köldmedier och dess miljöaspekter. Diskutera också olika alternativ till spetsvärme med dess för- och nackdelar, med tanke på att vi vill använda förnyelsebar energi. 5 Redogör för bioenergins utnyttjande i Sverige inom fjärrvärmeområdet, samt teknik (utformning av produktionsanläggningar) och miljöaspekter i samband med detta. 6 Redogör i stora drag för energianvändningens miljöaspekter och hur dessa kan kopplas till Sveriges miljömål. Vilka (väsentliga) förbättringar skulle du vilja se när det gäller energisystemet? 2

3 Del 2 (räknedel), bestående av 6 frågor om 5 p vardera 1 Student med godkänd kontrollskrivning 1 skall EJ göra uppgift 1, markera detta i tentamen! Beräkning av solfångare för tappvarmvattenberedning för villa Belägenhet: Ystad Dim. temp solfångare Värmer tappvatten från 10 C till 65 C Solfångaryta 9 m 2 Beräkna solfångarens möjliga dygnsproduktion (liter/dygn) av tappvarmvatten (55 C) under september månad. (5 p) 3

4 2 Student med godkänd kontrollskrivning 2 skall EJ göra uppgift 2, markera detta i tentamen! Beräkning av vattenkraftverk a) Ångermanälven, 463 km lång, är Sveriges vattenrikaste älv med en årlig kraftproduktion på 14,4 TWh vid ett medelvattenflöde på 485 m 3 /s. Beräkna älvens fallhöjd om verkets totalverkningsgraden sätts till 75 %. b) För ett större vattenmagasin i Sverige anges vattenmängden till 6000 miljoner m 3. Beräkna medelhöjden över havet om lagringskapaciteten är 6,4 TWh. c) Förklara sugrörets funktion efter en vattenturbin. ( p) 3 Beräkning av vedpanna och ackumulatortank för villa Panneffekt: Specifikt värmebehov: Temp.differens (t inne t ute ) 45 kw o h 37 C a) Beräkna för vilken husstorlek som pannan är lämplig, dvs beräkna husets årliga energibehov för uppvärmning. b) Beräkna erforderlig ackumulatorvolym utifrån ett komfortvillkor. c) Vilken fukthalt bör veden ha då den ska förbrännas? Vad är då dess fuktkvot? d) Redovisa ett uttryck för att beräkna bränslets effektiva värmevärde vid fukthalt f och väteinnehåll h. Bränslets kalorimetriska värmevärde betecknas H s. Svara i enheten kwh/kg. ( p) Ledning: Byggnads värmeeffektbehov Q konst( t inne tute) Byggnads årsenergibehov för uppvärmning Q konst S 4

5 4 Beräkning av vindkraftverk för vätgasproduktion Beräkna den energimängd som på årsbasis kan lagras i vätgas som energibärare, då vätgasen produceras genom alkalisk elektrolys och för drift av processen användes vindkraftsel. Processen har energibehovet 4,5 kwh el / nm 3 vätgas (nm 3 = normalkubikmeter). Vätgasens värmevärde kan sättas till 120 MJ/kg. Vindkraftverket har turbindiameter 80 m och medelvindhastigheten uppgår till 7,5 m/s. Antag själv rimlig effektkoefficient för verket. (5 p) 5 Beräkning av bergvärmepump för villa (utnyttjar geotermisk energi) Köldbärarlöde (vatten + sprit)): 0,6 kg/s, (c p = 3,5 kj/kg K) Temp. differens köldbärare: 3,0 C Värmefaktor COP h : 2,5 a) Beräkna värmepumpens värmeeffekt. b) Beräkna värmepumpens driveffekt (tillförd eleffekt). c) Beräkna systemets köldfaktor. d) Beräkna erforderligt djup hos energibrunnen. Gör själv rimliga antaganden betr effektuttag per meter borrhål.. e) Om värmepumpen upptar energi från energibrunnen vid temperaturen -13 C och avger energi till byggnaden vid temperaturen 65 C, vad är då högsta tänkbara värmefaktor? ( p) 6 Beräkning av koldioxidutsläpp (kg/mj) Bensin kan, på massbasis, antas bestå av 86 % kol och 14 % väte. Värmevärdet för väte är 120 MJ/kg, för kol 33 MJ/kg. a) Beräkna bränslet emissionstal (g CO 2 / MJ) vid förbränning. b) Beräkna ett fordons bränsleförbrukning vid koldioxidemissionen 120 (g CO 2 /km). Bränslets densitet sätts till 800 kg/m 3. (2 + 3 p) 5