UMEÅ UNIVERSITET
Tillämpad Fysik & Elektronik
Robert Eklund
2016-05-18
Kod: …………
Tentamen i Energi & Miljö 4.5 hp
Tid: 2016-05-19, kl. 14.00 - 17.00
Förslag till lösning
Del 1. Frågor från kursboken
1)
Fyll i de ord som saknas:
2p
Vid fotosyntesen omvandlas koldioxid och vatten
till biomassa (socker) och syre med hjälp av solenergi.
2)
Vilka av följande enheter är ett mått på energi, som man alltså kan ta betalt för..
x kWh
□ MW
□ hp (hästkrafter)
□ GJ
□ psi (pounds per square inch)
2p
□ K (Kelvin)
3)
2p
a. Kombinera de olika formerna av strålning från radioaktiva källor med vad de består
av
-strålning
- partikel
-strålning - elektron
-strålning - elektromagnetiska vågor
b. Vad kallas processen där två atomer slås samman till en, som tex. när väte bildar
Helium på solen?
Fusion
4)
a. En bilkatalysator minskar utsläpp av tre typer av miljöstörande ämnen. Vilka
förutom oförbrända kolväten (CH)n gäller det?
2p
Kvävoxider (NOx) och Colmonoxid ( CO)
5)
3p
Hur stor mängd el i GWh/år levereras från ett vattenkraftverk, om det genomsnittliga
vattenflödet är 100 m3/sekund och vattnet faller 80 meter. Verket har en verkningsgrad av 90
%? Räkna med 6000 timmars drift (räknat med max-effekt) per år, sk. fullasttimmar.
Effekten på turbinen fås ur sambandet,
P=
ghQ [W]
där
= vattnets densitet (anta: 1000 kg/m3)
g = gravitationen, g (9.82 m/s2)
h = fallhöjd
Q = volymsflöde vatten
= Anläggningens verkningsgrad
OBS! Man ska kunna följa hur du fått fram rätt enhet för ditt svar!
P = 1000 9,82 80 100 0,9 = 43.7 106 W = 70.7 MW = 0.0707 GW
kg/m3 m/s2 m m3/s (=) kgm2/s2 Nm/s = J7s = W
Energi = Effekt * tid = 0.0707 GW *6000 h = 262 200 MWh = 424 GWh
6)
Vilka påståenden om energikvalitet är korrekta?
x Ju högre temperatur som värmekällan har desto högre energikvalitet.
x Elektricitet har mycket hög energikvalitet
xKemiskt bunden energi har högre energikvalitet än tex. värme för husbehov..
□ Uppvärmning med direktverkande el är ett bra uppvärmningssätt ur perspektivet
energikvalitet
2p
7)
Vilka två av nedan listade ämnnen absorberar IR-strålning och bidrar därför likt
koldioxid till växthuseffekten .
2p
□ SO2 x N2O (lustgas) x CH4 (metan))□ NH3 (ammoniak) □ O3 (ozon) □ HFi(väteflourid)
8)
1p
Vad kallas fenomenet där luft kyls tex. framför ett fönster och därför strömar nedåt.
Pga. Konvekttionen. Man motverkar detta fenomen genom att placera radiatorer under
fönster i fastigheter.
Kallras
9)
a. Vilka av följande miljöeffekter hänger samman med utsläpp av kväveoxcider?
3p
x Försurning.
□ Minskning av UV-skyddande ozonlager
x Bildning av marknära ozon.
□ Dioxin-utsläpp.
b. Vilket ämne används i huvudsak för att avlägsna svaveloxider(SOx) ur rökgaser
från förbränning tex. i pannor?
□ Ammoniak (NH3) □ kolmonoxid (CO)
x Kalk (tex. Ca(OH)2
□ Platina (ikatalysatorn)
□ Kisel
□ Ozon (O3)
10)
3p
I en värmepump och i en kompressorskylmaskin finns fyra enheter, varav en alltså är
en kompressor. Rita en enkel figur och visa hur delarna sitter ihop och namnge de olika
delarna. Man ska kunna följa kylmediets väg genom de fyra delstegen.
(Rita figuren på baksidan!
(se figur i boken
Del 2. Frågor från gästföreläsningar/studiebesök
(Fredrik Lundmark)
11)
a. Vilka av följande miljöstörande ämnenn har vi i Sverige lyckats påtagligt minska
utsläppen av sedan 70-talet
3p
x Bly x freoner (CFC) x BOD (syreförbrukande ämnen)
□ CO2 □ Plastpartiklar
b. Torsken i New Foundland har helt försvunnit, av vilken anledning?
□ Utsläpp av tungmetaller
□ Utsläpp av plastpartiklar
x Torsken fiskades ut
□ Försurning
(Michael Jalmby)
12)
3p
a. Man kan dela upp begreppet hållbarhet i social, ekonomisk och ekologisk hållbarhet.
Rita en figur med en yttre cirkel en triangel innanför och innerst en kvadrat och ange
hur de olika delarna av hållbarhetsbegreppet representerar vardera del av figuren. Den
yttersta cirkeln är alltså systemramen och den innesta kvadraten är den del vi verkligen
kan påverka.
ekonomiska fyrkanten i mitten sociala trekanten utanför och ekologiska cirkeln ytterst
b. Michael beskrev en s.k. utvecklingskedja med sex länkar, där alla länkar måste vara
starka för att man ska t.ex. kunna implementera ett nytt bränslefordon. Fyll i den länk
som saknas!
Råvara –- Produktion – Distribution – Fordon– Regelverk Marknad
c. Biodiesel,som i Europa i huvudsak är sk. RME är ett förnybart biodrivmedel där
metanol har fått reagerat och bildat en ester med en fettsyra från en uppodlad råvara,
vilken är denna råvara vid tillverkning av RME??
□ Vete
□ Sockerrör
□ Rörflen
x Raps
□ Solrosor
(Christoffer Boman)
13)
3p
a. Cellulosamaterial som tex. ved och halm av tre huvudkomponenter. Den första är
cellulosa som är långa raka polymerer av glukos, den andra är också polymera
sockerarter men av varierande slag som tex. xylos och galaktos mm. Den tredje
huvudkomponenten består av mer komplexa polymera fenoliska ämnen som inte är
sockerarter. Vad heter den andra och tredje huvudkomponenten vid sidan av cellulosa ?
Hemicellulosa och Lignin
b. Vid förbränning av tex. ved kan man dela upp förloppet i olika steg. Komplettera med det
steg som saknas
Torkning Förgasning kolförbränning
Ledning: den sökta delprocessen sker relativt snabbt och upp till 80% av vedens torrsubstans
deltar i reaktionen.
(Björn Forsberg)
14)
3p
a. En sk. Peak markerar en punkt i tiden då produktionen av en resurs är som störst,
historiskt sett. Vilka av följande resurser har enligt Björn i daggsläget ”peakat”?
□ uran □ Guld
□ Olja □ tenn □ spannmål per capita,
□ global fiskfångst □ odlingsbar mark,
ALLA”
b. I dagsläget produceras stora mängder olja och fossil gas med sk. frackning av skiffer.
Oljepriset har samtidigt gått ner från över 100 dollar till under 40 dollar per fat, och
elpriset har också sjunkit. I dagarna stiger priset tex. pga. Skogsbranden i Kanada.
Vilka av nedan påståenden är i linje med Björns uppfattning kring hur olja och
världsekonomi hänger samman.
x Ett lågt oljepris är nödvändigt för ekonomisk tillväxt men ohållbart i längden
x Om oljepriset stiger åter till nivåer över 100 dollar per fat får vi kris i världsekonomin.
x Att ta upp nya fyndigheter av olja kräver ett högt oljepris för att bli lönsamt, eftersom det
rör sig om svåråtkomlig olja
□ Med vår stora utbyggnad av förnybar energi är världen numer i stort oberoende av olja.
□ Ett högt oljepris gynnar världseknnomin eftersom BNP ökar i oljeproducerande länder. .
(Lennart Söder)
15)
3p
a. Kärnkraften står för ca. 1/3 av elproduktionen i Sverige, Vilka kraftslag står för
hälften Vattenkraft
1/10 Vindkraft
Och är därmed störst resp. tredj störst inom elproduktion i Sverige
b. Vilket kraftslag används som reglerkraft i Sverige?
Vattenkraft
(Karin Nyquist)
16)
3p
a. V??
a. Tekniska lösningar inspirerade av naturen pratade Karin varmt för. Vad kallas den typ av
ventillation där man gräver tunnlar så tilluften till en fastighet blir förvärmd på vintern och
avkyld på sommaren innan man tar in den i huset.?
Termitventillation
b. Att källsortera är miljömässigt bra men vilken metod är ännu bättre
Undvika bildning av sopor
c. Ett mått på nationellt välstånd är ofta GNP (gross national product) BNP på svenska.
Landet Bhutan har dock ett bättre mått på välståndet som kallas GNH, vad står H för i
förkortningen?
Happyness
(Erik Torshage, Umeå Energi)
17)
3p
a. I Umeå energis fjärrkylanät nyttjas eldrivna kompressorkylmaskiner, frikyla men även
en sk. absorptionskylmaskin. Varifrån kommer den energi som behövs för att driva denna
kylmaskin?
Fjärrvärme
b. I rökgasreningen från avfallspannan fanns sk.textila Spärrfilter för att avlägsna
partiklar. För att göra processen extra effektiv så tillsätts förutom en del kalk ett
material med väldigt stor yta där miljöstörande ämnen fastnar.Vad kallas materialet?
Aktivt kol
c. I EU:s avfallsdirektiv finns en s.k. avfallshierarki, där att deponera är det sista och
alltså sämsta alternativet. Fyll i luckorna nedan.
1 Förhindra upkomst av avfall.
2. Återanvänd material
3. Återvinn material
4. Återvinn energi ur avfallet
5. Deponera avfallet
( SCA, Obbola)
18)
3p
a. På SCA används ånga tex. för att torka papper. Ångan har före detta även använts för att
producera elektricitet. Vad kallas den roterande maskinen som ångan sätter snurr på, och
som i sin tur driver en generator?
Ångturbin eller bara turbin
b. I den sk. sodapannan eldas svartlut som bl.a. innehåller den energirika lignindelen av
veden. Vilken (eller vilka) funktion(er) utöver att återvinna energi har sodapannan ?
□
x
□
□
□
Förbränna miljöstörande brännbara gaser
Återvinna kokkemikalier
Fungerar som våtskrubber för rökgaser
Förbränna bark
Destruera miljöstörande soda
Fel på första alt. ger -0.5p !, MEN X på överiga felaktiga alt. Geg - 1p. när man kryssar i
mer än korrekt alt.
c. SCA, Obbola använder stora mängder vedfiber till sina liner-material. Hälften av fibern
produceras i pappersbruket, varifrån kommer den andra hälften.
Returfiber, eller återvunnet papper el. dyl formulering
