Förnyelsebar energi, 7,5 högskolepoäng

Transkript

1 1 (5) Förnyelsebar energi, 7,5 högskolepoäng Provmoment: Tentamen Ladokkod: 41N15A Tentamen ges för: En14, Htep13 Tentamensdatum: Hjälpmedel: Miniräknare Tentamen består av två delar om 30 p vardera, totalt kan alltså maximalt 60 poäng erhållas. Under förutsättning att minst 10 poäng erhålls på vardera tentamensdelarna ges följande betyg: 0 29 poäng: U poäng: poäng: poäng: 5 Erhålls mindre än 10 poäng på någon av tentamensdelarna är tentamen underkänd. Allmänna anvisningar Var noga med att redovisa arbetsgången och eventuella antaganden vid lösning av tentamensuppgifterna. Där så krävs gör studenten egna realistiska antaganden för lösandet av uppgifterna. Tentamensresultat tillgängligt i Ladok fr o m ca 4 veckor efter tentamen. Lycka till! Ansvarig lärare: Per Andersson, tel

2 2 (5) 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 och hur statusen är med tanke på de nationella miljömålen.. Redovisningen ska omfatta ner t o m nivån sektorer. Redovisa även översiktligt energiläget globalt. 2 Du anlitas som expert rörande investering av en solvärmanläggning för en villa (i Sverige). Redogör för vad som kan anses gälla för en sådan investering med avseende på teknik, ekonomi och miljö. Erforderliga skisser visande olika systemlösningar ska ingå i redovisningen. 3 Diskutera utbyggnadsplaner för vindkraften i Sverige mad avseende på teknik, ekonomi och miljö. Jämför också vindkraftens situation i Sverige med hur det kan se ut i andra (valfria) länder. 4 Du anlitas som expert rörande växthuseffekten. Redogör för vad du då, baserat på vetenskapliga rön, anser är av vikt att framföra till allmänheten. 5 Redogör för bioenergins utnyttjande i Sverige inom fjärrvärme- och transportsektorn. Behandla teknik, ekonomi och speciellt miljöaspekterna. 6 Redogör för utnyttjandet av geotermisk energi i Sverige. Behandla teknik, ekonomi och speciellt miljöaspekterna.

3 3 (5) 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 Antal personer: 4 Varmvattenförbrukning: 65 l/pers, dygn av temperaturen 55 C Dim. temp solfångare Värmer tappvatten från 10 C till 65 C Beräkna erforderlig solfångaryta. (5 p)

4 4 (5) 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

5 5 (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 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)