Förnyelsebar Energi  180111

Tentamen i Förnyelsebar energi 7,5 högskolepoäng

Ladokkod: TK2511

Tentamen ges för: En1, Htep2 Tentamenskod:

Tentamensdatum: 2018-01-11

Tid: 14.00-18.00

Hjälpmedel:

Miniräknare (grafritande men ej symbolhanterande) Språklexikon

Totalt antal poäng på tentamen: 60 poäng

Tentamen består av två delar och för att få godkänt betyg krävs minst 10 poäng på vardera delen.

För att få respektive betyg krävs (inklusive eventuella bonuspoäng): 3: 30p

4: 40p 5: 50p

Högst 4 bonuspoäng från duggor får tillgodoräknas vid denna ordinarie tentamen.

Allmänna anvisningar:

Tentamen omfattar 9 uppgifter fördelade på två delar.

Nästkommande tentamenstillfälle: APRIL 2018

Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller:2018-02-05 Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in.

Lycka till!

Ansvarig lärare: Telefonnummer:

Teoridel (max 30p)

1. [6p] Vad är skillnaden mellan en energikälla och en energibärare? Beskriv och ge tre exempel på energibärare och ange deras för- och nackdelar för fordonsdrift.

2. [6p] Diskutera för- och nackdelar med vedeldning för uppvärmning! Ange dessutom tre metoder för att förbättra utnyttjandet av vedens energiinnehåll och diskutera deras för- och nackdelar!

3. [6p] Beskriv vad fracking innebär och diskutera för- och nackdelar med metoden ur ett hållbarhetsperspektiv!

4. [6p] Namnge de tre vanligaste typerna av vattenturbiner och ge en kortfattad beskrivning av dessa. Ange vad det är som bestämmer vilken typ av turbin som är lämpligast att använda i en vattenkraftanläggning och beskriv kortfattat när respektive turbin passar bäst.

5. [6p] Vilka typer av solceller finns det? Namnge minst tre stycken och beskriv kortfattat deras kännetecknande egenskaper.

Beräkningsdel (max 30p)

6. [9p] Utnyttjande av geoenergi i form av värme från övre skiktet av jordskorpan kan ske med en bergvärmepump. Uppgiften avser en installation av en bergvärmepump i en villa.

a) Skissa principflödesschema för köldmediesystemet (1p) b) Skissa principflödesschema för köldbärarsystemet. (1p) c) Skissa principflödesschema för värmebärarsystemet.(1p)

d) Beräkna effekter, flöden och temperaturer i de olika systemen med följande antaganden: (6p) Kondensoreffekt 5,0 kW COPh (εv) 2,5 Värmebärare, in 50 oC Värmebärarflöde 0,38 kg/s Köldbärare, in 0,0 oC Köldbärare, ut - 3,0 oC

Specifik värmekapacitet, köldbärare 3,5 kJ/(kg K)

7. [7p] Fukthalten i ett parti björkved är 25 %. Värmevärdet för helt torr ved är 20,2 MJ/kg och vattens ångbildningsvärme är 2260 kJ/kg.

a) Beräkna värmevärdet för denna ved. (3p)

b) Skissa ett diagram som visar värmevärdet som funktion av vattenhalten.

Vid vilken vattenhalt är förbränningsvärdet hälften av det för torr ved och vid vilken vattenhalt är förbränningsvärdet noll? (4p)

8. [6p] Messaure vattenkraftsanläggning i Stora Lule älv har en vattenvolym på 53 000 000 m3 i sitt vattenmagasin. Anläggningen består av tre turbiner med ett medelvattenflöde på 160 m3/s per turbin. Fallhöjden är 87 m.

a) Vilken effekt P kan vattenkraftstationen leverera utifrån angivna förutsättningar om verkningsgraden sätts till 85%? (3p)

b) Hur mycket elektrisk energi kan utvinnas från vattnet som finns lagrat i vattenmagasinet? (3p)

9. [8p] Ett fritidshus är tänkt att utrustas med en 12V batteribank som energikälla för el. För att ladda batterierna i batteribanken har man tänkt installera en solcellsanläggning på taket.

Under en vistelselängd i fritidshuset på 1 vecka uppskattas elförbrukningen enligt följande:

Din uppgift blir att beräkna det totala energibehovet under en vistelselängd på 1 vecka (tabell 1) och utifrån energiförbrukningen dimensionera en lämplig solcellsanläggning med hjälp av tabell 2.

För att säkerställa att det alltid finns tillräckligt med energi i batteribanken, måste solcellsanläggningen kunna leverera åtminstone lika mycket energi som fritidshuset förbrukar under vistelseveckan. Fritidshuset används endast under maj-september. För att erhålla poäng på denna uppgift krävs beräkningar som tydligt visar hur du kommit fram till ditt resultat. Täcks inte energibehovet av enbart en enda

solcellsmodul, måste flera moduler installeras. Motivera i sådana fall ditt val av solcellsmoduler.

Antal Produkt Total brukstid under

1 veckas vistelse 2 Läslampor (8W/st) 50 tim 1 Lysrörsarmatur (2x8W) 25 tim 1 Vattenpump (100W) 1 tim 1 Kylskåp (40W) 75 tim 4 Sänglampor (4W/st) 7 tim 1 TV (50W) 25 tim

Tabell 1. Energiförbrukning under 1 veckas vistelse i fritidshuset.

Modul Jan feb mar Apr maj Jun Jul Aug Sep okt Nov Dec

160W 90 234 318 352 320 245 210 226 205 171 59 67

140W 78 204 279 308 280 214 183 197 179 150 52 59

135W 76 197 269 297 270 207 177 190 173 144 50 57

100W 56 146 199 220 200 153 131 141 128 107 37 42

80 W 45 117 159 176 160 122 122 113 102 86 30 34

Tabell 2. Antal amperetimmar (Ah) som produceras per vecka för solcellsmoduler med olika uteffekter.