1 / 49

Videreutdanning i naturfag for ungdomsskolelærere Temadag om energi

Videreutdanning i naturfag for ungdomsskolelærere Temadag om energi. Jostein Matre BKK Rådgiving AS. Videreutdanning i naturfag for ungdomsskolelærere Temadag om energi. Om Energiproduksjon. Europa – Norge – Hordaland BKK og vår vannkraftproduksjon.

trang
Download Presentation

Videreutdanning i naturfag for ungdomsskolelærere Temadag om energi

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Videreutdanning i naturfag for ungdomsskolelærere Temadag om energi Jostein Matre BKK Rådgiving AS

  2. Videreutdanning i naturfag for ungdomsskolelærere Temadag om energi Om Energiproduksjon. Europa – Norge – Hordaland BKK og vår vannkraftproduksjon. Forklaringer til teknologien. Beregninger. Fra vannstrøm til elektrisk strøm. Hvordan produseres strøm fra vannkraft? (Nedbør > tilsig > magasin > vannveien > inntaket > trykksjakten > turbinen > aggregatet.). Beregninger. Morgendagens energiproduksjon med vekt på BKK og teknologi (vind, bio, gasskraft, fjernvarme/nærvarme, brenselcelle, kogenerering, varmepumpe, m.m.). Teknologisk tema: Kogenerering. Forklaringer til teknologien. Beregninger. Realistiske regneoppgaver kan utarbeides etter ønske Jostein Matre BKK Rådgiving AS

  3. Norge – utvikling i etterspørsel Vekst i dag 0,8 % til alm. forbruk Økt med 65 % på 25 år, eller ca. 2 TWh/år !

  4. Norge er et spesielt energiland Vi er det land som: • bruker mest fornybar energi • 50 % mot ”normalt” 5 % • bruker mest - størst andel - elektrisitet • 50 % mot ”normalt” 20% • bruker mest el til oppvarming • har laveste elpriser

  5. Energiforbruk i husholdning Pr innbygger Pr m2 boareal Kilde: Annual bulletin of housing and building statistics for Europe and North America (1996) Kilde: (IEA) 1999.

  6. Tabell 6: Energibruk boliger - utvikling over tid (kWh/m2) • Kilde: (NOU 1998: 11) • Type bolig kWh/ m2 og år • _______________________________________________ • Snitt boliger ca. 210 • Bolig bygget omkring 1950 290 • Bolig bygget omkring 1975 230 • Bolig bygget omkring 1987 190 • Bolig bygget etter 1997 (BF 97) 150 • Lavenergihus med dagens teknologi 80 • "Superhus" 30

  7. Klikk for å legge til en tittel

  8. Spesifikt energiforbruk per capita totalt og pr sektor (kWh) • Kilde: ENERGY BALANCES OF OECD COUNTRIES, 1996 - 1997, IEA 1999 • Land Totalt Industri Transp Øvrig Husholdn. • Norge 49.002 19.067 12.368 17.564 10.021 • Sverige 45.672 17.885 10.316 17.701 10.539 • Danmark 33.8266.718 10.793 16.344 10.000 • Finland 52.84024.4139.84318.57611.879 • Nederland 41.217 14.215 10.303 16.689 7.935

  9. Strøm er ferskvare – den må produseres i det øyeblikk vi trenger den Vannkraftproduksjon og tilsig

  10. Norsk kraftproduksjon og forbruk - fastland Nedbørrikt år Prod. i et normalår Nedbørfattig år Production and consumption offshore ~ 10 TWh/year

  11. Forbruk og faktisk produksjon

  12. Klikk for å legge til en tittel

  13. Utbygd og nyttbar vannkraft i Norgefra NVEs statistikk for 1997 Fylke Utbygd Kons. Rest Vernet Totalt gitt utbyggb. potensiale Hordaland 14.499 144 2.493 6.70023.837 Nordland 13.541 1.236 4.802 3.516 23.095 Sogn og Fjordane 11.769 56 3.434 5.226 20.485 Telemark 12.329 27 977 676 14.009 Hele landet 112.938 1.762 28.377 35.258 78.335

  14. Statnett: Områder der svært anstrengte kraftsituasjoner er sannsynlig:Trøndelag/Møre Vestlandet - Bergensområdet - BKK-området Sør-Norge Mongstad Aktuelle forsterkninger • Sima – Samnanger 420 kV • Mongstad – Kollsnes 300/132 kV • Samnanger – Arna 300 kV • Modalen – Mongstad – Kollsnes 300 kV

  15. Klikk for å legge til en tittel Energiproduksjon i Norge i dag med vekt på BKK og vår vannkraftproduksjon. Forklaringer til teknologien. Beregninger. (Jostein Matre)

  16. Klikk for å legge til en tittel

  17. Ny vannkraft Tilsig i området Størrelse på nedbørfelt Plassering av inntak Plassering av kraftstasjon Utforming av anlegget Beregning av produksjon Beregning av kostnader Utbyggingspris Beslutning om utbygging

  18. Bruk av matematikk i hverdagen 3140 mm nedbør pr år tilsvarer pr km2 : 3,14 m * 1000 m * 1000 m = 3,14 * 10 6 m3 1 m3 = 1000 l = 1 * 10 3 liter Ett år = 31,54 * 10 6 sek. 3,14 * 10 6 * 1 * 10 3 = 100 l/s * km2 31,54 * 10 6 Benevning på NVEs isohydatkart

  19. Effekt N ( kW ) = 9,8 *  * Q * Hn der  = virkningsgrad Q = vannmengde i m3/s H = netto fallhøyde Gitt at  = virkningsgrad= 0,86 og fallhøyden H = 427 1 m3 vann som faller 427 m gir 1 kWh 1000 mm nedbør gir 1 mill m3 vann pr km2 som gir 1 mill kWh / km2 når fallhøyden er 427 m

  20. Klikk for å legge til en tittel 13.00 – 13.30: Morgendagens energiproduksjon med vekt på BKK og teknologi (vind, bio, gasskraft, fjernvarme/nærvarme, brenselcelle, kogenerering, varmepumpe, m.m.). Teknologisk tema: Kogenerering. Forklaringer til teknologien. Beregninger. (Jostein Matre)

  21. World - Predicted Power Generation Reference, Alternative Policy Scenario andBeyond the Alternative Policy Scenario (BAPS) TWh Reference Scenario 2030 Alternative Policy Scenario 2030 BAPS 2030 2004 Carbon capture and storage Source: IEA World Energy Outlook 2006

  22. EU - Predicted Power Generation from Other RenewablesReference and Alternative Policy Scenario TWh Source: IEA 2006

  23. Hva er en BRENSELCELLE Gyldendals store konversasjonsleksikon – 1972 Brenselcelle Elektrokjemisk generator som omdanner kjemisk energi direkte til elektrisitet og som skiller seg fra vanlige akkumulatorer ved at de reagerende kjemikalier tilføres kontinuerlig i stedet for å være lagret på elektrodeplatene. Utnyttelsesgraden øker vanligvis med belastningen, og ligger mellom 50 – 80 %. Første bemannede romferge som brukte brenselcelle var Gemini 5 som ble skutt opp i 1965. Cellen veide 31 kg og leverte opp til 1 kW med en spenning på ca 25 Volt

  24. The BKK-pilot – our first prototype • Complete CHP plant • Planar technology for compactness • Unique stack technology for high power density and long life time • Realistic environment Europe (World)’s first complete planar ceramic SOFC CHP plant BKK-pilot

  25. Brenselcelle - prinsipp - - ++ ++ H H - - H2 H+ = atomkjernen = proton e- = elektron Kjemiske reaksjoner i en brenselcelle Anodesiden: 2H2 => 4H+ + 4e- Katodesiden: O2 + 4H+ + 4e- => 2H2O Netto reaksjon: 2H2 + O2 => 2H2O Membran slipper igjennom proton og tvinger elektron til å ”gå” rundt

  26. Brenselcelle - prinsipp Hydrogen er en bestanddel av drivstoffet i alle celler Ulike celler opererer med ulike temperaturer, ulike drivstoff og ulike membraner/elektrolytter. De elektrokjemiske reaksjonene er noe forskjellige

  27. Koblingselementene har kanaler som separat leder brensel (naturgass, etc.) inn på anodesiden, og luft inn på katodesiden av brenselcellen Den kjemiske reaksjonen i cellen foregår ved høy temperatur (750-1100°C) og produserer strøm over de to koblingselementene (tilsvarende et batteri) Avfallsprodukter fra prosessen er vann og CO2 (ved bruk av naturgass), samt nyttbar varme SOFC brenselcelle – tilførsel av luft og brensel

  28. SOFC cellen er tolerant for flere typer brensel, og ved bruk av naturgass vil CO konverteres til CO2 i prosessen Prosessen muliggjør fangst av CO2 Elektroder ledes fra den negative anoden til positiv katode, og genererer strøm ved påføring av ekstern last SOFC cellereaksjon – virkemåte naturgass

  29. SOFC stackreaksjon – virkemåte naturgass • Ved seriekobling av celler i stack ledes elektronstrømmen videre mellom cellene via keramiske koblingselementer • Prosessen er tilsvarende for hver celle, og spenningen bygges opp serielt • Ved tilførsel av naturgass som brensel vil CO konverteres til CO2 og transporteres til eksos sammen med vann • Spenning for illustrert stack er ca. 2 x 0,7V = 1,4V • Strømkollektorer i begge ender av stack fungerer som poler på et batteri

  30. Brenselceller og annen strømproduksjon Tradisjonell produksjonsprosess for energi ved forbrenning Propduksjonsprosess med brenselcelle (Fuel Cell)

  31. OWEC Jacket Quattropod – July 2007

  32. Vindkraft - ressurstilgang Energiutbyttet øker med vindhastigheten i 3dje potens Anslag over nyttbart potensiale i Norge ligger fra 12 TWh og oppover mot 140 TWh. Totalt potensiale er anslått til 480 TWh av NVE BKK Rådgiving AS

  33. Bruk av matematikk i hverdagen Energiproduksjon - vindkraft Den totale effekt i vinden som passerer ett tverrsnitt: P = ½**A*v3 Den maksimale effekt en turbin kan fange opp er P = Cp *½**A*v3 Cp= virkningsgrad Teoretisk maks 59,3 % Propellvirkningsgrad 50 % (bestpunkt) Total inkl el. virkningsgrad 46%

  34. Kogenering Samtidig produksjon av varme og el i en motor • Driften styres av behovet for varme • El-produksjonen er et ”avfallsprodukt” • For å kunne avskrive investering og faste drifts-kostnader er det viktig med lang driftstid. • Rolls Royce ( tidl. Ulstein Vickers ) produserer kogenereringsanlegg

  35. Klikk for å legge til en tittel

  36. Fjernvarme-behov for tilleggsenergi ved lastøkning Situasjonen ved en økning fra 157 GWh til 184 GWh som er forventet utvikling fra 2007 til 2010. ( 3 GWh tap ) 80 70 Tilleggslast gass 17 GWh 60 Fjernvarme fra BiR 13 GWh Marginal tilleggsvarme 50 Tilleggsvarme 40 Marginal avf-energi MW Avfallsenergi 30 27 MW 20 10 0 0 100 200 300 Dager

  37. FJERNVARME I BERGEN • Nett (grøft)50 km • Kunder • Store bygg 120 stk • Enkeltboliger 350 stk • Varmeproduksjon • Avfall (Rådalen) 23 MW • Gass (Haukeland) 20 MW • El (Haukeland) 20 MW • Olje (Rådalen) 48 MW • Fjernvarmesalg • Budsjett for 2007 140 GWh • + Nye kunder i sentrum 50 GWh • + Nye bygg 50 GWh • TOTALT i 2015-2020 240 GWh

  38. Kogenerering Kollsnes Kogenerering = samtidig produksjon av elektrisitet og varme Byggetrinn I = 3,4 MW Tilpasset 40.000 tonn LNG / år Byggetrinn II = 6,8 MW Tilpasset 80.000 tonn LNG / år Virkningsgrader : ca 43 % elektrisk og knapt 90 % totalt

  39. MILJØGEVINST FJERNVARME • I 2020 KAN fjernvarme gi reduksjon i utslipp pr år. med: • - CO2 73.000 tonn • - SO2 113.000 kg • - NOx 68.000 kg • - Støv 5.000 kg • Tilsvarer eksos fra 20.000 biler med kjørelengde 16.000 km.

  40. RONG NÆRVARME • Varmepumpe (sjø) • Olje som spisslast • Energisalg 2,1 GWh • Investering 8,5 mill. kr • Enovatilskudd 0,8 mill. kr • Idriftsettes aug. 07

  41. Ulike former for bioenergi Omforming/ forbehandling Brensel Sluttbruk Ressursar Varme Biomasse frå skogbruk og skogsindustri Mekanisk: Kapp/kløyving Flising Pressing Tørking Faste: Flis Ved Pellets Brikettar Trekol Biomasse frå jordbruk, husdyrhald og agroindustri Kraft/varme Termokjemisk: Karbonisering Pyrolyse Gassifisering Gassformige Biomasse frå torv Kraft Flytande Biologiske: Fermentering Rotning mm Biomasse frå salt- og ferskvatn Transport Biomasse frå menneske

  42. Pellets Pellets er små sylindriske enheter med en diameter mindre enn 20 mm, laget av komprimert/presset og tørket biomateriale. Standard diameter er 6, 8 og 12 mm. Råstoffet utgjøres stort sett av sagflis som tørkes til 9 % eller lavere fuktighet (Fr) og deretter males til fine partikler. På grunn av de små dimensjonene får pellets tilnærmet samme håndteringsegenskaper som fyringsolje og gjør den ideell å transportere i bulk for større transporter eller i storsekk og småsekk ved mindre transporter. Mest vanlig å omsette i småsekk eller bulk. Brennverdi 4,7 - 4,8 kWh/kg

  43. Salgsprisar pellets Bulk 22-33 øre/kWh Storsekk 33-40 øre/kWh Småsekk 40-50 øre/kWh (Prisar henta frå kursmateriell frå Energigården)

  44. Varmeproduksjon – mindre skala

  45. Oppsummering bioenergi Voss Fjernvarme –utbygging av nærvarmenett på Voss basert på varme frå grunnvatnet Ressursgrunnlag og økonomi framleis usikkert. Voss energi har bestilt utgreiing om bioenergiløysing og kvalitetssikring av grunnvarmepotensiale. Samkøyring av økonomidata og utarbeiding av forslag til intensjonsavtale planlagt ila hausten. BKK Varme har delteke på internt møte, og ventar på avklaring frå sitt styre. Odda Biogass – utbygging av anlegg for avfallsbasert metanproduksjon Forprosjektrapport på norsk og engelsk motteken 22/3. Dersom BKK ynskjer vidare engasjement i prosjektet, skal etablering av utbyggings- og driftsselskap skje i samråd med BKK, og BKK vil få rett – men ikkje plikt – til å tre inn som aksjonær med minimum 34% av aksjene. Jamnleg kontakt med BioPlan, men inga utvikling til no grunna ressursmangel hjå BioPlan. Kommunen har enno ikkje avgjort handtering av slam, og vi har ikkje pressa. Granvin Nærvarme – utbygging av nærvarmenett basert på flis frå Granvin Bruk Forslag til forprosjekt oversendt kommunen 15/3. Jamnleg kontakt med kommunen, som no får utarbeidd Energi- og Miljøplan frå Vestnorsk Enøk (venta ferdig innan jul). Planen er føresetnad for å få prosjektstøtte frå Enova, og prosjektstøtta ein føresetnad for forprosjektet.

  46. Kostnader for ny kraft - grunnlastSammenstilling med spotpriser og forwardpriser på Nordpool og Endex 2006-12-01

More Related