8 - Alternativ Energi

Question 1

Energi?

Answer 1

Energi er det som får noe til å skje. Litt mer presist kan vi si at energi er evnen til å utføre et arbeid. Måles i Joule

Question 2

Energikjeder?

Answer 2

Handler om hvordan energi strømmer fra system til system. De fleste energikjeder starter i sola og ender i omgivelsene. For eksempel sola -> solfanger -> energilager -> radiator -> bolig -> omgivelsene.

Question 3

Varme?

Answer 3

Energi kan overføres ved varme eller arbeid. Varme er energioverføring fra et sted til et annet som følge av en temperaturforskjell.

Question 4

Arbeid?

Answer 4

Vi utfører et arbeid når krefter virker på en gjenstand slik at den beveger seg. Arbeid er lik kraft * strekning.

Question 5

Energiform?

Answer 5

Energiformen forteller oss i hvilken sammenheng vi finner energien. For eksempel er energiformen kjemisk energi knyttet til kjemiske forbindelser og kjemiske reaksjoner. Energiformer energi kan opptre i er bevegelsesenergi, stillingsenergi, kjemisk energi og elektrisk energi

Question 6

Bevegelsesenergi?

Answer 6

En gjenstand som beveger seg har bevegelsesenergi, også kalt kinetisk energi.

Question 7

Stillingsenergi?

Answer 7

Løfter vi en gjenstand får den økt stillingsenergi. Vi utfører et arbeid på gjenstanden som får den til å forflytte seg i motsatt retning av tyngdekraften.

Question 8

Effekt?

Answer 8

Effekt er arbeid utført per tidsenhet.

Question 9

Temperaturskalaer?

Answer 9

I Norge måler vi temperaturen i celsius. Celsiusskalaen har nullpunkt ved den temperaturen der vann fryser til is, og hundrepunktet der vann koker. En annen temperaturskala er Kelvinskalaen, som tar utgangspunkt i det absolutte nullpunkt, som er -273,15 grader celsius. Ved det absolutte nullpunktet er det ingen bevegelse mellom atomene.

Question 10

Indre energi?

Answer 10

Indre energi er den indre bevegelsesenergien pluss den indre stillingsenergien. Atomer og molekyler i en gjenstand er aldri helt i ro, og har derfor indre bevegelsesenergi. De har også indre stillingsenergi ettersom det virker elektriske krefter (bindinger) mellom atomer eller molekyler. Den indre energien til et stoff øker når: temperaturen i stoffet stiger, stoffet endrer tilstandsform fra fast stoff til væske eller fra væske til gass.

Question 11

Energiloven?

Answer 11

Energi kan verken oppstå eller forsvinne, bare overføres fra en energiform til en annen.

Question 12

Energikvalitet?

Answer 12

Energikvaliteten til en energiform forteller om det er enkelt eller vanskelig å overføre energiformen til nyttige energiformer. Man har høyverdige- og lavverdige energiformer. Ved alle energioverføringer vil noe av energien bli overført til energiformer med lavere kvalitet. For eksempel vil alltid noe av bevegelsesenergien til en sykkel bli overført til indre energi i omgivelsene på grunn av luftmotstand og rullemotstand. Dette er formulert som en lov: “loven om energikvalitet”.

Question 13

Fornybare og ikke-fornybare energikilder?

Answer 13

En fornybar energikilde kan vi ikke bruke opp, for naturlige prosesser gir tilførsel av ny energi hele tiden. Eksempler: jorda, vind, vann, sol og tidevann.
En ikke-fornybar energikilde blir det derimot stadig mindre igjen av når vi bruker den.
Eksempel: fossile energikilder som olje og gass, atomkjerner (atomkraftverk).

Question 14

Virkningsgrad?

Answer 14

Virkningsgraden til en energioverføring er forholdet mellom den nyttige energien vi henter ut, og den energien vi tilfører. nyttig energi / tilført energi. Feks om vi måler virkningsgraden til diesel- og bensinmotorer ser vi at dieselmotorer har høyere virkningsgrad. Høy virkningsgrad er god økonomi. Derfor er mye forskning rettet inn mot å øke virkningsgraden.

Question 15

energiøkonomisering - ENØK?

Answer 15

ENØK handler om å utnytte energi på en best mulig effektig og lønnsom måte. Vi bør velge en energikilde som er tilpasset energibruken. For eksempel er bruk av høyverdig elektrisk energi til oppvarming å “sløse” med energikvalitet.

Question 16

FNs 7ende bærekraftmål?

Answer 16

Ren energi for alle.

Question 17

Varmepumpe?

Answer 17

En varmepumpe overfører indre energi fra omgivelsene til en bolig. Varmepumpa bruker høyverdig elektrisk energi til denne overføringen. Innetemperaturen i boligen stiger, mens utetemperaturen faller. Vi kan dele varmepumpen i 4 deler: fordamper, kompressor, kondensator og ventilen. En varmepumpe er dyr og installere, men er miljøvennlig og energisparende. Kjølemidler er utviklet slik at de er mindre farlige for miljøet, men de er fortsatt drivhusgasser. For å unnslippe utslipp av gassene må derfor en fagperson montere og demontere varmepumpen. Fordeler: Du henter energien i nærheten, framfor å frakte andre energikilder til huset ditt. Du sparer miljøet for CO2 utslipp, og tar i bruk en fornybar energikilde. Med en god varmefaktor er det også mye penger å spare.

Question 18

Hva skjer i fordamperen i varmepumpen?

Answer 18

Fordamperen er plassert utendørs. Her er det et kjølemiddel med lavt kokepunkt. For eksemepel kan vi si at kjølemiddelet er -5 grader og utelufta er 7. Da vil det gå varme fra utelufta til kjølemiddelet som følge av temperaturforskjellen. Ettersom kjølemiddelet har et lavt kokepunkt begynner det å fordampe. Kjølemiddelet endrer tilstandsform, som krever mye energi. Det betyr at det går mye varme fra utelufta til kjølemiddelet.

Question 19

Hva skjer i kompressoren i varmepumpen?

Answer 19

Kjølemiddelet er i gassform etter å ha forlatt fordamperen. Men det har fortsatt utendørstemperatur. Kompressoren trykker kjølemiddelet sammen, den utfører et arbeid på gassen. Da stiger trykket og temperaturen. Kompressoren består av en elektrisk motor og en pumpe, den bruker elektrisk energi når den gjør et arbeid på kjølemiddelet og når den pumper gassen videre til kondensatoren.

Question 20

Hva skjer i kondensatoren i varmepumpen?

Answer 20

Kondensatoren er plassert innendørs, og det er her kjølemiddelet kondenserer og avgir varme. Ettersom det blir overført varme til boligen, faller temperaturen ned til kokepunktet. Og kjølemiddelet endrer nok en gang tilstandsform, tilbake til væskeform. Da blir den energien som ble tatt opp utendørs i fordamperen frigjort -> altså det går derfor mye varme til boligen.

Question 21

Hva skjer i ventilen i varmepumpen?

Answer 21

Her blir trykket redusert og temperaturen faller. Kjølemiddelet sirkulerer i et lukket kretsløp. Ventilen sørger for at trykket er høyere på kondensatorsiden enn på fordampersiden. Når trykket blir redusert faller temperaturen tilbake til den sin opprinnelige temperatur -5.

Question 22

luft/luft & luft/vann varmepumper?

Answer 22

En luft/luft varmepumpe leverer energi fra utelufta til innelufta. Men varmepumpa kan også levere energi til et vannbåret varmefordelingssystem. Da varmer varmepumpa først opp et energilager. Energilageret kan våde varme opp tappevann og fordele varmen rundt i huset som gulvvarme eller vha radiatorer.

Question 23

Varmefaktor?

Answer 23

gir oss forholdet mellom den nyttige varmen varmepumpa leverer og den tilførte elektriske energien. De fleste varmepumper har en varmefaktor på over 3 under gunstige betingelser. Årsvarmefaktor tar høyde for variasjoner grunnet årstid.

Question 24

Mulige energikilder for en varmepumpe?

Answer 24

En varmepumpe kan hente indre energi i uteluftam jordbunnen, fjell en nærliggende innsjø eller havet. For å finne ut hvilken kilde som er best, må man se på hvor man får høyest varmefaktor, altså hvor det er høyest temperatur. Om sommeren er det helt sikkert utelufta. Men om vinteren, når oppvarmingsbehovet er størst gir den kalde utelufta dårlig varmefaktor. Temperaturen dypt nede i berggrunnen er derimot tilnærmet den samme året rundt, omtrent lik gjennomsnittstemperaturen på stedet. Norge har også en lang kyst, derfor kan det også være lønnsomt å bruke den indre energien i sjøvann. 1 kg sjøvann lagrer fire ganger så mye indre energi som 1 kg luft.

Question 25

Solfangere

Answer 25

En solfanger tar opp energien i solstråling og bruker den til oppvarming av vann. Det varme solfangervannet kan varme opp en bolig og eller varme opp det varme vannet i springen. Svart overflate som absorberer energien i solstrålingen. Virkningsgraden til solfangere er om lag 80% under gode forhold, men likt som varmepumpen faller virkningsgraden når utetemperaturen er lavest og antall soltimer er minst -> ppvarmingsbehovet er størst. Derfor blir det ofte brukt et energilager, ettersom sola ikke alltid skinner. Her blir vann varmet opp. En god huskeregel er at 1m^2 solfanger per person som bor i huset er ofte nok til varmtvann i springen. Solfangere tar plass men er god økonomi.

Question 26

Solceller?

Answer 26

I solceller blir solenergi gjort direkte om til elektrisk energi ved hjelp av to litt forskjellige silisiumplater. Noen silisiumatomer i den ene silisiumplata er byttet ut med atomer av et annet grunnstoff (bor feks). Tilsvarende er noen få silisiumatomer i den andre silisiumplata byttet ut med atomer av et tredje grunnstoff (feks fosfor). Vi sier at platene er “dopet”, og de har litt forskjellige egenskaper. Energien i sollyset har nok energi til å rive løs elektroner i den nederste silisiumplata. Fordi silisiumplatene har litt forskjellige egenskaper, blir de løsrevne elektronene tvunget til å gå gjennom en ytre krets fra den ene plata til den andre. Da får vi strøm. Virkningsgraden er liten men på vei opp.

Question 27

Solceller platene og doping?

Answer 27

Silisium er et halvledermateriale. De har fire elektroner i ytterste skall. I en silisiumkrystall deler hvert silisiumatom elektroner med sine naboatomer på en slik måte at alle silisiumatomer får åtte ytterelektroner. De har edelgasstruktur. Ved normale temperatyrer er de fleste ytterelektroner i silisiumkrystallen forholdsvis sterkt bundet til atomene, men en liten del av ytterelektronene har nok energi til å rive seg løs og bevege seg i krystallen. Det er derfor vi kaller silisium en halvleder. Silisium kan lede elektrisk strøm men ikke like godt som metall. LES S 301

Question 28

Spøcellepanel?

Answer 28

Vi kan koble solceller sammen i et solcellepanel. Spenningen over en enkelt solcelle er 0,5V. Vi kan seriekoble for å øke spenningen og parallelkoble for å beholde spenningen. Når vi kobler flere solceller sammen, øker effekten. Det gjelder både ved seriekobling og ved parallellkobling.