Kosmos SF. Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 96. Jordas energikilder. Energikildene på jorda. Saltkraft. Fornybare energikilder

Transkript

1 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 96 Jordas energikilder Saltkraft Ikke-fornybare energikilder Fornybare energikilder Kjernespalting Uran Kull Tidevann Jordvarme Solenergi Fossile energikilder Solstråling Vind Gass Vann Olje Bølger Energikildene på jorda. Biomasse Havvarme

2 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 97 Kraftproduksjon i Norge per Produksjon, import og eksport av elektrisk kraft målt i terawatt-timer. Energiressurs Vannkraft normalår Vindkraft Gasskraft Kullkraft Svalbard Bioenergi Kilde: Revidert nasjonalbudsjett 2008 Produksjon ca.120 TWh 0,5 1 TWh 3,5 TWh 0,05 TWh 14,3 TWh År Produksjon Import Eksport ,3 13,5 5, ,6 15,3 3, ,1 3,7 15, ,7 9,8 8, ,7 5,3 15,3 Kilde: Statistisk sentralbyrå

3 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 99 Veitrafikk 22,8 % Industri 16,3 % Olje og gass 28,7 % Andre mobile kilder 6,5 % Kysttrafikk og fiske 8,9 % Stasjonær forbrenning på land 16,4 % Kilde: SFT, 2008 Diagrammet viser utslipp av CO 2 fordelt på kilde (2006).

4 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 100 TWh Totalt Elektrisitet Kilde: Statistisk sentralbyrå, 2008 Petroleumsprodukter Fast brensel Fjernvarme Figuren viser samlet energiforbruk i husholdninger og industri i perioden

5 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 101 Oversikt som viser hvordan elektrisk energi blir produsert i noen utvalgte land. Tallene er i prosent av landets totale elektrisitetsproduksjon. Bare noen av produksjonsmetodene i disse landene er valgt ut. 20 % av energiproduksjonen i Europa kommer fra kjernekraftverk. Både Kina og USA har store lager av kull. Det er fortsatt ventet vekst i antallet kullkraftverk i disse landene. Land Kullkraftverk Gasskraftverk Atomkraft Vindkraft Vannkraft Polen 95 % Kina 80 % 15 % Australia 80 % India 70 % 20 % 10 % USA 50 % 20 % 8 % Tyskland 50 % 4 % Danmark 50 % 25 % 18 % Storbritannia 35 % 15 % Tyrkia 40 % Frankrike 75 % Japan 30 % 10 % Russland 16 % 18 % Norge 0,5 1 % 99 %

6 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 103 Solvindu Solvegg Solrom Vindusflater mot sør som er % av gulvarealet i en bygning, gir et godt tilskudd til oppvarming av boligen. Mellom en glassflate mot sør og en vegg som absorberer lett og kan lagre energien fra sola, er det et luftrom. Konstruksjonen utnytter drivhuseffekten, og varmestrålingen fra luftrommet går inn i bygningen. Et større glassoverbygg mot sør kan gi et eget solrom. Rommet blir en skjerm eller isolasjon mot lav utetemperatur og kan gi varme til andre rom i huset. Kilde: Solboka.

7 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 104 Solstråling Glass/ plast Vannrør Varmestråling Isolasjon Solstråling Tegningen viser konstruksjonsprinsippet i en solfanger. Det mørke laget i bunnen av hulrommene tar opp energi og sender ut varmestråling. Varmestrålingen holdes innestengt i solfangeren av et plastlag eller glass slik som i et drivhus. Hulrommet i solfangeren blir oppvarmet. Vannet varmes opp ved at det ledes i rør gjennom hulrommene i solfangeren. Vannet kan lagres i en tank.

8 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 105 Si Si Si Si Si Si I reint silisium er atomene bundet sammen ved at de deler elektronene. Elektronene er sterkt bundet til silisiumatomene. Si Si Si B Si P Skallmodeller av bor-, silisium- og fosforatomer. Det er bare elektronene i det ytterste skallet som er tegnet.

9 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 106 n-side p-side n-side p-side Lysenergi Lysenergi e n-side p-side Solcelle e a) Elektronene vandrer fra n-siden (fosforsiden) til p-siden (borsiden). b) En positiv og en negativ elektrisk side blir dannet og utgjør en barriere som hindrer elektronene på n-siden i å vandre til p-siden. c) Lysenergi slår løs elektroner. Elektroner på p- siden kan vandre til n-siden, men ikke motsatt. Elektronene på n-siden vandrer tilbake gjennom en ytre strømkrets til p-siden.

10 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s ,5 Energimengde 1,0 0, Bølgelengde, nm (Kilde: Renewable Energy World)

11 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 109 Bioenergi Biomasse Treavfall sagflis spon avkapp bark Skogsvirke lauvtrær bartrær tynning av skog skogsavfall Landbruk naturgjødsel halm oljevekster Husholdningsavfall organisk materiale papp, papir Omforming Mekanisk kapping kløyving flising oppmaling tørking pressing Kjemisk pyrolyse 1) gassifisering 2) forestring 3) Biologisk gjæring nedbrytingsprosesser Biobrensel Faste stoffer ved flis briketter pellets trekull Væsker metanol etanol biodiesel tjære Gasser biogass 4) Bioenergi Oppvarming (termisk energi) Drivstoff (kjemisk energi) Elektrisk energi 1) Pyrolyse er rask oppvarming av biomasse uten oksygen. Det dannes bl.a. trekull og biooljer. 2) Gassifisering av biomasse skjer ved høy temperatur, og det blir dannet hydrogengass (H 2 ), karbonmonoksid (CO) og metan (CH 4 ). 3) Ved hjelp av en katalysator kan biodiesel (en estertype) bli dannet ved at olje eller fett reagerer med alkohol. Prosessen kalles forestring. 4) Ved naturlig nedbryting av organisk materiale blir det dannet biogass som inneholder ca. 65 % metan (CH 4 ) og 35 % karbondioksid (CO 2 ). Ved rensing blir metaninnholdet i biogass økt til % og biogassen er klar til å brukes som drivstoff. Kilde: Møre Biobrensel AS Industriavfall organisk materiale papp, papir annet brennbart avfall

12 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 110 Varmepumpe fra kald til varm side Kjøleskap med varmepumpe +5 C +20 C +5 C +20 C Utenfor huset Inni huset Varmepumpe fra kald til varm side En vamepumpe transporterer varme til et sted med høyere temperatur. Et eksempel på det er et kjøleskap.

13 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s ) Fordampingsdelen: Uteluft med lav temperatur går inn rundt kjølemediet. Kjølemediet tar opp varme og går over i gassform. 2) Kompressoren (pumpa eller motoren) som driver varmepumpa. Kompressoren pumper kjølemediet innover i rørene i huset og øker trykket i gassen. Temperaturen i gassen øker. 3) Inneluft med betydelig lavere temperatur enn kjølemediet strømmer inn rundt de varme rørene, og kjølemediegassen kondenserer. Energi fra kondenseringen blir avgitt til omgivelsene innelufta varmes opp. Ventilen regulerer ned gasstrykket i kjølemediet idet kjølemediet går tilbake til fordamperen. Fordamping 1 Kjølemediet fordamper Uteluft med lav temperatur Fordampingsdel Kompressor (pumpe) 2 Kondensator Ventil Varme til inneluft Kondensering 3 Kjølemediet kondenserer

14 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 114 Henter energi fra Gir fra seg energi til Bruksområder Uteluft Inneluft Oppvarming av boliger. Denne varmepumpetypen (luft til luft) kan reverseres og fungerer da som et klimaanlegg. Mye brukt i varme land. Uteluft Væske, vann Oppvarming av boliger. Nye boliger har rørsystemer i golvet som gir varme. Grunnvann, jord Inneluft, væske, vann Oppvarming av boliger. Sjøvann, ferskvann Inneluft, væske, vann Oppvarming av boliger. Også store anlegg som gir fjernvarme til store bygninger.

15 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 115 av av naturgass og metan Forgassing biomasse Reformering Hydrogengass H 2 Elektrolyse av vann av Spalting naturgass Biologisk produk- sjon v. hj. a. alger Figuren viser forskjellige energikilder og metoder som kan brukes til å produsere energibæreren hydrogengass. Energiinnhold per kilogram hos noen energibærere. Energibærer Hydrogen Metan Naturgass (mer enn 80 % metan) Bensin Diesel Energiinnhold per kilogram 33,3 kwh 13,9 kwh 10,6 13,9 kwh 12,1 kwh 11,9 kwh

16 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s Ledning Spenningskilde O 2 -gass H 2 -gass K + K + H + H+ OH OH Katode Anode Figuren viser elektrolyse av en KOH-løsning. Det blir dannet dobbelt så mye hydrogengass som oksygengass. Det ser vi også av de balanserte reaksjonslikningene.

17 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s.123 Energibærer Energiinnhold (kwh/kg) Hydrogen (H 2 ) 33,3 Metan (CH 4 ) 13,9 Bensin 12,1 Diesel 11,9

18 1 0 8 Kosmos SF Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s A

19 Figurer kapittel 4 Energi i dag og i framtida Figur s. 125