RIKU PASONEN ENERGIAN VARASTOINTITEKNOLOGIOIDEN TEKNINEN JA TALOUDELLINEN VERTAILU

Koko: px
Aloita esitys sivulta:

Download "RIKU PASONEN ENERGIAN VARASTOINTITEKNOLOGIOIDEN TEKNINEN JA TALOUDELLINEN VERTAILU"

Transkriptio

1 RIKU PASONEN ENERGIAN VARASTOINTITEKNOLOGIOIDEN TEKNINEN JA TALOUDELLINEN VERTAILU Kandidaatintyö Tarkastaja: Lehtori Risto Mikkonen

2 II TIIVISTELMÄ TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO Sähkötekniikan koulutusohjelma PASONEN, RIKU: Energian varastointiteknologioiden tekninen ja taloudellinen vertailu Kandidaatintyö, 39 sivua Huhtikuu 008 Pääaine: Vaihtoehtoiset sähköenergiateknologiat Tarkastaja: Lehtori Risto Mikkonen Avainsanat: Energian varastointi, CAES, akku, pumpattu vesivarasto, polttokenno, vauhtipyörä, SMES, superkondensaattori. Energian varastointi on merkittävä osa energian käyttöä. Energian varastointi mahdollistaa energian myöhemmän käytön, sekä myös energian siirron paikasta toiseen. Tässä työssä vertaillaan energian varastointiteknologioita teknisestä ja taloudellisesta näkökulmasta. Tavoitteena oli selvittää kunkin teknologian ominaisuudet, sovellusalueet ja kustannustaso. Työstä on rajattu pois energian varastointi synteettisiin polttoaineisiin ja terminen energian varastointi. Aluksi työ selvittää miksi energiaa varastoidaan ja mitä tietoja tarvitaan ja käytetään energiavarastojen vertailuun. Työssä käydään siis läpi vertailun kannalta tärkeät fysikaaliset suureet ja esitetään yksi matemaattinen malli taloudellisen kannattavuuden tarkastelua varten. Toisessa vaiheessa esitetään kunkin varastointiteknologian yleisominaisuudet ja sovellusalueet sekä tyypillisiä suoritusarvoja tai eri valmistajien laitteiden teknisiä tietoja. Työn loppuun on koottu taulukko yhteisvertailua varten ja tulkitaan taulukon osoittamia tietoja. Työ osoittaa, että energian varastointiteknologian valinnalla on suuri merkitys järjestelmän suorituskykyyn ja kustannuksiin. Lukuisien energian varastointitapojen joukossa ei ole ainakaan vielä ratkaisua, joka sopi jokaiseen tilanteeseen. Jokaisella varastointitavalla on oma ja joskus hyvinkin spesifinen sovellusalue. Työstä selviää myös, että kaikkien varastointiteknologioiden suora hintavertailu on vaikeaa ja yleensä ei edes kovin tarkoituksenmukaista.

3 III ALKUSANAT Tämä työ on tehty kandidaatintyöksi Tampereen teknillisen yliopiston elektroniikan laitokselle. Työn aloitin keräämällä taustatietoa helmikuun alkupuolella ja varsinaiseen kirjoittamiseen pääsin kuun vaihteessa. Kiitokset haluan esittää sähkömagnetiikan opinnäytetyötutorille yliassistentti Aki Korpelalle kiinnostavasta aiheesta ja kurssin SMG-4350 aikana annetuista opeista opinnäytetöitä varten. Lisäksi kiitän työn ohjaajaa ja tarkastajaa lehtori Risto Mikkosta hyvistä ohjeista työhön liittyen. Tampereella Riku Pasonen

4 IV SISÄLLYS 1. Johdanto Energian varastoinin tarve ja sopivan teknologian valitseminen....1 Tekniset reunaehdot ja perustietoa.... Taloudellinen kannattavuus Mekaaninen energian varastointi Vauhtipyörä Pumpattavat vesivarastot Paineilmavarasto Sähkökemiallinen energiavarasto Akku Lyijyakku Nikkeli-kadmiumakku(NiCd) Nikkeli-metallihydridiakku (NiMh) Litium-ioni- ja litium-polymeeriakut Natrium rikkiakut(nas) Virtausakut Galvaaniset parit Kondensaattorit Polttokennojärjestelmät Suprajohtava sähkömagneettinen energiavarasto, SMES Suprajohtavuus SMES Energiavarastojen hintatietoja ja ominaisuuksia Yhteenveto Lähteet... 35

5 V SYMBOLIT JA TERMIT SI-järjestelmä Perushankintahinta UPS-järjestelmä Isoterminen prosessi Käyttökerroin Takaisinmaksuaika Normaalipotentiaali Galvaaninen Anodi Katodi Katalyytti SMES CAES Persistointi Quench Sähkömagneettinen induktio Quench-back Kansainvälinen standardoitu järjestelmä fysikaalisten ja kemiallisten suureiden esitykseen seitsemän perussuureen avulla.[1]( engl. the International System of Units) Investoinnin hankintakustannus, joka sisältää hyödykkeen hinnan lisäksi mahdolliset rakennus- ja käyttöönottokustannukset(engl. base cost of an asset). Järjestelmä, josta saa pääenergianlähteen poissa ollessa energiaa UPS:llä suojattujen laitteiden käyttöön. Prosessi, jossa lämpötila pysyy vakiona. Prosentuaalinen osuus, jonka kone tai voimala käy täydellä kapasiteetilla. Aika, jonka kuluessa investointi on tuottanut hankintakustannuksia vastaavan tuoton. Jännite joka syntyy aineen liuettua anodisesti vetyyn verrattuna. Vedyn normaali potentiaali on 0 V. Sähköä johtava Johtava rakenne, joka luovuttaa elektronin Johtava rakenne, joka vastaanottaa elektronin Reaktiota nopeuttava komponentti Suprajohtava magneettinen energiavarasto. (superconducting magnetic energy storage) Paineilmavarasto (Compressed air energy storage,) Pysyvä varastointi Suprajohteen siirtyminen normaalitilaan Ilmiö, jossa muuttuva magneettikenttä aikaansaa sähkövirran ympäristöön. Suprajohteen suojausmenetelmä, jossa suprajohdetta lämmitetään E P η i n Energia Teho Hyötysuhde Laskentakorkokanta Aika

6 VI T K E P F s m g h λ L k x J ω r ρ V J T n P 0 P i γ Q U C Vuosittainen tuotto Investoinnin perushankintakustannus. Potentiaalienergia Vaikuttavien voiminen summavektori kuljetun matkan vektori Massa Maan vetovoiman kiihtyvyys Korkeus Elastinen kerroin Pituus lepotilassa Jousivakio, muotokerroin vauhtipyörille kappaleen venymä potentiaalin nolla-tasosta Hitausmomentti Kulmanopeus Säde Tiheys Tilavuus Hitausmomentti Lämpötila Mooleja kaasussa Paine alkutilassa Paine lopputilassa Ominaislämpökapasiteettien vakiopaineessa ja vakiotilavuudessa suhde Varaus Jännite Kapasitanssi n Yksikkövektori V Tilavuuden V pinta E D E ε ε 0 ε r A d L I T C sähkökentän voimakkuus sähkövuon tiheys sähkökentän voimakkuus Permittiivisyys Tyhjiön permittiivisyys, Aineen suhteellinen permittiivisyys tyhjiöön nähden pinta-ala etäisyys Induktanssi sähkövirta Kriittinen lämpötila

7 1 1. JOHDANTO Energiankäytön yhä lisääntyessä myös tarve energian varastoinnille lisääntyy. Tämä näkyy sekä uusien että vanhojen energian varastointiteknologioiden kehittämisenä ja alan liikevaihdon kasvuna. Toinen merkittävä energian varastointiteknologioiden kehittämiseen vaikuttava asia on ilmastonmuutos. Ilmastonmuutoksen pääsyynä pidettävät hiilidioksidipäästöt johtuvat osittain energian tuotannossa syntyvistä ja osittain energian loppukäyttäjän synnyttämistä päästöistä. Energian varastointiteknologian valinta vaikuttaa epäsuorasti molemmista päätekijöistä syntyviin päästöihin. Paremman hyötysuhteen omaava energian varastointitapa vähentää tarvittavan tuotannon määrää. Tuotannon väheneminen puolestaan pudottaa tuotannossa syntyviä päästöjä. Energian varastointiteknologian valinta vaikuttaa myös loppukäyttäjän energian hyödyntämistapaan. Siitä hyvänä esimerkkinä on vetyä hyödyntävien polttokennojärjestelmien ja sähkömoottorin käyttäminen fossiilisten polttoaineiden ja polttomoottorin sijaan. Myös varastointiteknologioiden tehokkuutta pyritään parantamaan taloudellisista näkökulmista, jotta pysytään kilpailukykyisinä globaaleilla markkinoilla. Tässä työssä selvitettiin energian varastoinnin syyt sekä tekniset ja taloudelliset seikat varastointiteknologian valitsemiseen. Teknologioiden osalta käsiteltiin käytetyimmät mekaanisen, sähkökemiallisen sekä sähkömagneettisen energian varastointiteknologiat ja selvitän kunkin edut ja haitat. Työstä on tietoisesti rajattu pois termisen energian varastointi ja synteettiset polttoaineet.

8 . ENERGIAN VARASTOININ TARVE JA SOPIVAN TEKNOLOGIAN VALITSEMINEN Energian varastointia tarvitaan kun energiaa ei haluta käyttää samaan aikaan kuin se on tuotettu, tai energiaa ei haluta käyttää samassa paikassa, jossa se on tuotettu. Sähköverkko on esimerkki järjestelmästä, jossa energiaa ei varastoida, vaan kulutus ja tuotanto ovat tasapainossa. Tämän tasapainon säilyttämiseksi tarvitaan kuitenkin varastointia sähkön tuotannossa, koska esimerkiksi tuulivoimalan tuotanto vaihtelee mm. tuulisuuden mukaan. Jos kyseisellä tuulisella hetkellä verkkoon ei tarvitse syöttää tehoa, tuulivoimalan energia voidaan varastoida sopivalla tavalla, niin että tyynellä kelillä energiavarasto voidaan purkaa verkkoon. Tämä oli siis esimerkki tilanteesta, jossa energia varastoidaan myöhempää käyttöä varten. Monien tuntema akku, esimerkiksi matkapuhelimesta, mahdollistaa energian myöhemmän käytön, mutta myös antaa mahdollisuuden puhelimen siirtämiselle paikasta toiseen. Oikean energian varastointiteknologian valitseminen lähtee liikkeelle tarkastelemalla käyttötarkoituksen tekniset kriteerit täyttäviä vaihtoehtoja, ja valitsemalla niistä kustannustehokkain vaihtoehto..1 Tekniset reunaehdot ja perustietoa Varastoitavaa energiaa tarkastellaan yleensä energian SI-järjestelmän[1] yksikössä jouleina (J) tai wattitunteina (Wh). Energian määrän ohella tärkeä parametri on teho, jonka yksikkö watti (W), ilmaisee, kuinka nopeasti varastoitu energia voidaan ladata tai purkaa. Usein varaston lataus ja purku tapahtuu eri tehoilla ja lataus- ja purkuajat ilmoitetaan erikseen. Energian E ja tehon P välillä on siis yhteys: t E = P dt (1) t 1

9 . Energian varastoinnin tarve ja sopivan teknologian valitseminen 3 Energiatiheys ilmaisee kuinka paljon energiaa voidaan varastoida tilaavuus- tai massayksikköä kohden. Energiatiheys massayksikköä kohden on erityisen tärkeä liikuteltavissa sovelluksissa. Hyötysuhde η kertoo, kuinka paljon energiavaraston lataus- ja purkusyklin aikana energiaa saadaan varastoitua ja purettua suhteessa järjestelmään syötettyyn energiaan. Hyötysuhde voidaan esittää kaavan () avulla. lataus purku η = () E lataus E + E hukka lataus E purku E + E hukka purku E lataus = Järjestelmään varastoitu energia E hukka lataus = Latausvaiheen hukkaenergia E purku = Purettaessa saatu energia E hukka purku = Purettaessa hukattu energia Lataus purkusyklien maksimimäärä ilmoittaa kuinka monta kertaa varasto voidaan ladata ja purkaa. Lisäksi useissa varastointiteknologioissa on erityisominaisuuksia, jotka vaikuttavat järjestelmän käyttöön, suorituskykyyn tai ympäristöön. Näitä ominaisuuksia ovat mm. järjestelmän suorituskyvyn heikkeneminen ajan mukaan, rakennusaika, sopiva rakennuspaikka, ulos saatava energiamuoto, turvallisuus, ympäristövaikutukset ja olosuhteiden vaikutus toimintaan. Yleisiä varastointitarpeita ja kohteita ovat: Pyörivä reservi on varavoimajärjestelmä, joka voidaan kytkeä käyttöön alle kymmenessä minuutissa ja toimia ainakin kaksi tuntia käynnistämisen jälkeen. Verkosta erillään olevat sähköjärjestelmät, esimerkiksi loma-asuntojen aurinkoenergialla toimivat sähköjärjestelmät. Sähkön kulutushuippujen tasausta tarvitaan, kun kulutus kasvaa hetkellisesti yli tuotannon. Tällöin siis energiaa puretaan varastosta verkkoon. Sähkön tuotannon huippujen tasaus puolestaan tarkoittaa että kulutus on hetkellisesti pienempää kuin tuotanto. Tätä tarvitaan kun esim. tuulivoimalan tuotanto vaihtelee tuulen nopeuden vuoksi. Joskus puhutaan myös hajautetun sähköntuotannon tarpeesta. Sähkön laadun hallintaa on mm. häiriöttömän sähkön syötön järjestelmät, eli UPSjärjestelmät sekä sähköverkon taajuuden stabilointi. Mobiilisovellukset, eli liikuteltavat laitteet ja ajoneuvot.

10 . Energian varastoinnin tarve ja sopivan teknologian valitseminen 4. Taloudellinen kannattavuus Investointien taloudellista kannattavuutta voidaan tarkastella monella tavalla, mutta investointivaihtoehtoja verrattaessa edullisuusjärjestys on sama laskentatavasta riippumatta. Annuiteettimenetelmä on yksi eniten käytetyistä tavoista arvioitaessa investoinnin pääomakustannuksia. Annuiteetilla tarkoitetaan vuosittaista persushankintahinnan aiheuttamaa pääomakustannusta[, s.03]. Investointia voidaan pitää kannattavana, mikäli vuotuiset nettotulot ylittävät annuiteetin[, s.03]. Annuiteetti saadaan kertomalla perushankintakustannus annuiteettikertoimella, joka määritellään: [, s. 04] n i(1 + i) n (1 + i) 1 i = käytetty laskentakorkokanta. n = vuosien lukumäärä. (3) Vuosien lukumäärä on käytännössä laina-aika rahalle investointia varten. Laina-aika on järkevää asettaa yhtä suureksi kuin investoinnin käyttöaika, eli tässä tapauksessa energiavaraston kustannukset kohdentuvat sen koko käyttöajalle. Laskentakorkokanta on pääomakustannuksia laskettaessa pankin vaatima vuosikorko lainalle. Mikäli lainarahaa ei käytetä, laskentakorkokannaksi asetetaan investoinnin vuotuinen tuottotavoite. Tällöin siis käytännössä mietitään, ylittääkö investoinnin tuotto muiden mahdollisten investointien tuotot. Vuosittaiset nettotulot saadaan kun energiavaraston tuloista vähennetään käyttökustannukset. Käyttökustannuksia ovat mm. työvoima-, huolto-, ja energiahäviökustannukset, sekä purku- ja latausvaiheen hyötysuhteista johtuvat lisäenergiakustannukset. Lisäksi energiavarasto saattaa tarvita jonkin verran energiaa varaston ylläpitoon, mikä myös näkyy käyttökustannuksissa. Investointilaskennan yksi tavoite onkin maksimoida nettotulon ja annuiteetin erotusta, eli vuosittaista tuottoa. Vuosittainen tuotto voidaan siis esittää käyttö-, pääomakustannuksien ja tulojen avulla: n i(1 + i) T = Tulot Käyttökustannukset K (4) n (1 + i) 1 T = Vuosittainen tuotto K = Investoinnin perushankintakustannus.

11 . Energian varastoinnin tarve ja sopivan teknologian valitseminen 5 Yleensä kuitenkin energiavarasto on ns. pakollinen investointi, jolle ei voida suoraan osoittaa tuloja. Tällöin on tarkasteltava epäsuoria tuloja, joita saadaan esim. energian tuotantomahdollisuutta lisättäessä säätövoimana toimivan energiavaraston avulla. Joissain tapauksissa on järkevää tarkastella vain vuotuisia energiavaraston kuluja esim. energiasisältöön suhteutettuna, kun eri vaihtoehtoja verrataan. Tuottoperäiseen laskentaan on järkevää siirtyä viimeistään kun energiavaraston kapasiteettia lisätään. Varastointitarpeen kasvaessa tulee miettiä, minkälaisia ja minkä kokoisia varastoja kannattaa hankkia, mutta erityisesti, miten investoinnit kannattaa ajoittaa. Käyttöajan päätyttyä energiavarastolla saattaa olla vielä jokin jälleenmyyntiarvo. Yleensä jälleenmyyntiarvo on kuitenkin pieni investointikustannuksiin nähden ja sitä on hankala arvioida pitkällä aikavälillä. Mikäli jälleenmyyntiarvo tiedetään nykyrahassa, voidaan se vähentää investoinnin perushankintakustannuksista. Jälleenmyyntiarvo on usein negatiivinen; energiavaraston hävittämisestä joutuu maksamaan. Jäännösarvo huomioidaan laskemalla tuotto: [, s. 0.; 3] T n i(1 + i) jäännösarvo Tulot Käyttökust. K n (4) (1 + i) 1 (1 + i) = n

12 6 3. MEKAANINEN ENERGIAN VARASTOINTI Mekaaninen energia on joko liike-energiaa tai potentiaalienergiaa. Mekaanisen energian varastot siis varastoivat energiaa, joko toiseen tai molempiin muotoihin. Potentiaalienergiaa omaavalla kappaleella on potentiaali voimakentässä johonkin valittuun potentiaalin nollatasoon nähden. Mikäli kappaleeseen vaikuttavat voimat ovat vakioita, voidaan kappaleen potentiaalienergia kirjoittaa voimien summavektorin ja kuljetun matkan vektorin avulla: E P = F s (5) E P = potentiaalienergia F = vaikuttavien voiminen summavektori s = kuljetun matkan vektori Esimerkkeinä potentiaalienergiasta ovat mm. : Maan gravitaatiosta johtuva potentiaalienergia, jos kappale on korkeudella h valitusta nollapotentiaalista: E P = m g h (6) m = kappaleen massa m g = maan vetovoiman kiihtyvyys(~9,81 s ) h = korkeus potentiaalienergian valitusta nollatasosta Elastiseen eli venyvään, mutta alkuperäiseen muotoon palautuvaan kappaleeseen varastoitunut potentiaalienergia saadaan[4]: x E P = λ L x = kappaleen venymä potentiaalin nolla-tasosta λ = elastinen kerroin L = kappaleen pituus lepotilassa(ei jännitystä) (7)

13 3. Mekaaninen energian varastointi 7 Kun suhde L λ on vakio, kaava (7) kirjoitetaan yleensä: E P 1 k x = (7) k = L λ, jousivakio x = kappaleen venymä potentiaalin nolla-tasosta Liike- eli kineettistä energiaa ovat liikkuvan tai pyörivän kappaleen energiat. Nopeudella v liikkuvan massan m omaavan kappaleen liike-energia: E k 1 = m v (8) Pyörivän kappaleen pyörimisenergia[5]: 1 ω E r = J (9) kg J = kappaleen hitausmomentti [ ] m ω = kappaleen pyörimisen kulmanopeus [ rad ] s

14 3. Mekaaninen energian varastointi Vauhtipyörä Vauhtipyörä perustuu pyörimisenergian varastointiin pyörivään kiekkomaiseen kappaleeseen. Vauhtipyörän energia noudattaa siis edellä esiteltyä pyörimisliikkeen yhtälöä. Yhtälössä oleva hitausmomentti on kappaleelle ominainen vakio, joka voidaan laskea[6]: J = r ρ dv (10) r = pyörimisakselin säde [m] ρ = kappaleen tiheys kg 3 m 3 v = kappaleen tilavuus, jonka yli integrointi suoritettaan [ m ] Hitausmomentti voidaan myös ilmaista[7, s.67]: J k m r = (11) k = vauhtipyörän muodosta riippuva kerroin (enintään 1) m = massa [kg] r = vauhtipyörän säde [m] Muutamia yleisiä vauhtipyörän muotokertoimia on esitetty kuvassa 1. Kuva 1. vauhtipyörien muotokertoimia Vauhtipyörän energian kannalta hitausmomentin ja pyörimisnopeuden tulisi olla suuri. Hitausmomentin kasvattaminen vaikuttaa kuitenkin maksimaaliseen pyörimisnopeuteen, jonka kappale kestää. Vauhtipyörää suunniteltaessa onkin siis maksimoitava vauhtipyörän energiaa hitausmomentin(materiaalin ja muodon) ja pyörimisnopeuden funktiona.

15 3. Mekaaninen energian varastointi 9 Viimeaikojen kehityssuunta on ollut valmistaa erittäin suurilla, jopa 100k:n kierroksen minuuttinopeudella pyöriviä vauhtipyöriä hiilikomposiittimateriaaleja käyttäen[7, s. 67]. Tämä on johtanut materiaaliratkaisuiden vuoksi entistä kevyempien ja täten suuremman energiatiheyden omaaviin vauhtipyöriin. Toinen vauhtipyörän suorituskykyyn vaikuttava asia on laakeristo, ja etenkin sen aiheuttamat häviöt. Laakeriston tehtävä on aikaansaada mahdollisimman kitkaton kontakti vauhtipyörän akselin ja tukirakenteiden välille. Vauhtipyörän laakerointivaihtoehtoja häviöiden mukaan jaoteltuna[8]: Lähes häviötön: Kestomagneetti Häviöt ~10 W 100 W 30 kg:n vauhtipyörällä: Magneettinen ohjattu laakeri, korkean lämpötilan suprajohdelaakeri Häviöt ~60 W 30 kg:n vauhtipyörällä: Kitkalaakeri Häviöt ~50 W 00W 30 kg:n vauhtipyörällä: Rullalaakeri Häviöt ~1000 W 30 kg:n vauhtipyörällä: Ilmalaakeri ja kalvolaakeri

16 3.1 Vauhtipyörä 10 Vaikkakin toiset laakeristot näyttäisivät olevan parempia häviöiden suhteen, muut laakeriston ominaisuudet kompensoivat suorituskykyä molempiin suuntiin. Häviöt ovat osa laakeriston kustannuksia. Kustannukset riippuvat myös käyttötavasta. Esimerkiksi jos vauhtipyörää ei käytetä jatkuvasti, ei pyörintähäviöillä ole suurta merkitystä kokonaiskustannuksissa. Jotkin laakerivaihtoehdot eivät edes sovi käytettäväksi kaikissa tilanteisiin liian painavan vauhtipyörän, vaaditun tilan tai käytettävyyden vuoksi. Huoltovapaus voi olla myös haluttu ominaisuus, jolloin magneettiset laakerit ovat hyvä vaihtoehto. Laakeriston valintaa voi pohtia luvussa.. esitetyn kaavan (4) avulla ja selvittämällä käyttö- ja hankintakulut laakerin valmistajan antamilla tiedoilla. Tulevaisuudessa erityisesti suprajohtaviin sähkömagneetteihin perustuvien vauhtipyörän laakerointien uskotaan lisääntyvän.[7, s. 68] Nanotekniikan kehittyminen voi myös mahdollistaa entistä kestävämpiä komposiittirakenteita ja siten korkeampi energisiä vauhtipyöriä. Vauhtipyörä liitetään yleensä sähkökoneeseen, joka ladattaessa toimii moottorina, antaen vauhtipyörälle kierrosnopeuden ja purettaessa generaattorina, tuottaen tehoa sähköjärjestelmään. Tätä perusjärjestelyä käytetään useimmissa vauhtipyöräratkaisuissa, kuten UPS-järjestelmissä, tuottaen sähköä sähkökatkojen aikana. Vauhtipyörän pyörimisnopeus alenee vauhtipyörän energiaa purettaessa. Pyörimisnopeuden putoaminen johtaa generaattorin taajuuden putoamiseen. Vauhtipyöräjärjestelmästä saatu sähkö täytyy siis ajaa taajuusmuuntajan läpi, jotta varasto on liitettävissä verkkotaajuutta käyttäviin laitteisiin. Vauhtipyörien energian purkautumisaika on yleensä muutamista sekunneista minuutteihin, mutta joissakin erikoissovelluksissa jopa useita tunteja. Joka tapauksessa vauhtipyörän energia on rajallinen, kuten kaikkien muidenkin energiavarastojen. Tästä johtuen mikäli UPS:n tapauksessa sähkökatko kestää kauemmin kuin varaston purkuaika, tulee toinen varavoimajärjestelmä ehtiä käynnistymään vauhtipyörän pyöriessä. UPS- järjestelmässä tämä toinen varavoima voi olla esim. diesel-generaattori. Vauhtipyörän sovelluskohteita edellä mainittujen lisäksi ovat mm. erilaiset nosturit, joissa tavaran laskuvaiheessa kuorman potentiaalienergia varastoidaan vauhtipyörään. Nostettaessa vauhtipyörä siis tuottaa generaattoriperiaatteella osan sähköstä nosturin moottoreille. Vastaavasti vauhtipyöriä voidaan käyttää junissa ja autoissa, joissa jarrutus tehdään siirtämällä kulkuvälineen liike-energiaa vauhtipyörälle. Saatava hyöty riippuu siitä, kuinka paljon pysähdyksiä ja kiihdytyksiä tulee. Ajoneuvoissa ei päästä hyödyissä aivan nostureiden tasolle, mutta erityisesti kaupunkikäytössä jarrutusenergian hyödyntäminen ajoneuvoissa kannattaa. Eri asia on, että onko vauhtipyöristä haastamaan tulevaisuudessa muut energian varastointiteknologiat esim. jarrutusenergian taiteenottamisessa ajoneuvoissa. Vauhtipyöriä käytetään myös sähkön taajuuden stabilointiin, jolloin generaattorin mukana pyörivä vauhtipyörä(massa) hidastaa taajuuden muutoksia eli pyrkii pitämään taajuuden häiriötä edeltäneessä tilassa.

17 3.1 Vauhtipyörä 11 Vauhtipyörän etuja ovat suhteellisen nopea reagointi, pienet huoltokustannukset ja että varaston voi tarvittaessa purkaa kokonaan.[7, s. 70] Myös lataus-purkusyklien maksimimäärä, noin 100k, käyttölämpötila-alue ja käyttöaika, 0 vuotta ovat hyviä.[43] Vauhtipyörien voidaan ajatella olevan myös ympäristöystävällisempiä kuin akut, koska vauhtipyörissä ei ole myrkyllisiä kemikaaleja. Toisaalta ympäristöystävällisyyttä tulisi tarkastella myös valmistusvaiheen päästöjen osalta. Suurin negatiivinen asia vauhtipyörissä on mahdollinen laakeriston vikaantumistilanne, jolloin koko vauhtipyörän energia vapautuu muutamissa sekunneissa ja pahimmassa tapauksessa vauhtipyörä irtoaa ja aiheuttaa mittavat vahingot. Vauhtipyörien varastoinnissa tuleekin ottaa huomioon mahdollinen vikaantumistilanne.[7] Vauhtipyörien itsepurkautuvuus on suuri verrattuna muihin varastointimuotoihin, joten vauhtipyörät eivät sovellu pitkäaikaisen varastointiin. Taulukossa 1. on esitetty muutamia jo kaupallistuneita ja kehitteillä olevia vauhtipyöräjärjestelmiä[9]. Taulukko 1. Vauhtipyöräjärjestelmiä Active Power Clean- Source UPS Beacon Power (ei vielä valmis) Beacon Power matrix(5 KWh:n yksiköistä kasattu) Energia 5kWh 5 MWh (0MW ) Nominaaliteho kva purkuaika 100% kuorma 5s(130KVA ) 14s(100KV A) <4s täyteen tehoon 0 MW <4s täyteen tehoon Jännite (ulos) 480 VAC 3-vaihe 480 VAC 3-vaihe 480 VAC 3-vaihe Vauhtipyörä Latausaika Käynnistysaika Itsepurkautumisteho % nominaalitehosta % nominaalitehosta VYCON Regen crane system 10Kw VYCON Regen rail system 0,54 kwh 1,66kW h 10 kw 15s 15s VDC 500 kw 1s 1s VDC 4 kw 5 kw VYCON DIRECT CONNEC T VDC140 0,6Kw h 140 kw Tyypillisesti 1 min 15s VDC kw Pentadyne VSS+dc 190 kw 15s VDC <0.3 kw Hitec power protection KVA 15min 15s. 100% kuormalla, 30 s. Puoli kuormalla 50 ms (puolikuormalla) 1000 ms (täydellä) 400V / 480 ±10% 3-vaihe Powercorp power store kwh 500 kva 30s 30s 5ms -> nominaalitehoon VAC 1-15 kw

18 3. Pumpattavat vesivarastot 1 3. Pumpattavat vesivarastot Pumpattavissa vesivarastoissa energia varastoidaan potentiaalienergiaksi pumppaamalla vesi korkeammalla olevaan varastoon. Pumpattavan vesivaraston energia riippuu siis kaavan (6) mukaisesti veden massasta ja sen nostokorkeudesta. Laitoksen teho purettaessa riippuu varaston ja turbiinin välisestä korkeuserosta, turbiinin muotoilusta sekä turbiinin pinta-alasta. Vesiturbiinien hyötysuhteet ovat parhaimmillaan yli 90% kun veden potentiaalienergia muutetaan akselin liike-energiaksi.[10, s. 7] Kokonaishyötysuhteeksi pumppaus ja purku huomioiden saadaan kaavan () periaatteella yleensä yli 70%[7, s. 45] ja parhaimmilla laitteistoilla jopa yli 83%[11, s. 8]. Vesivarastoksi tarvitaan siis kaksi eri korkeudella olevaa allasta tai säiliötä. Vesivarasto on yleensä luonnon muodostama paikka, mutta joskus pienempiä altaita myös kaivetaan tarkoitusta varten. Veden putoamiskorkeus määräytyy yleensä paikallisen maaston mukaan, joten pumpattavat vesivarastot soveltuva vain alueille, joissa on suuria luonnollisia korkeuseroja. Yksi mahdollinen paikka on ehtyneiden kaivosten muuntaminen pumpattavan vesivaraston alemmaksi altaaksi, jolloin vaikutukset maisemaan ovat vähäisempiä, kuin periteisen ulkoilmassa olevan patotyyppisen pumpattavan vesivaraston. Kuva. esittää pumpattavaa vesivarastoa. Kuva. Pumpattava vesivarasto Pumpattavia vesivarastoja käytetään mm. pyörivänä reservinä, loistehon kompensointiin, verkon taajuuden säätöön ja stabilointiin sekä tehohuippujen tasaukseen.[7, s. 45] Taloudellisen kannattavuuden näkökulmasta varaston pumppaus tulisi tehdä halvemmalla sähkön hinnalla kuin purkuvaiheessa tuotetaan.

19 3. Pumpattavat vesivarastot 13 Mikäli sähkön hinta vaihtelee prosentuaalisesti enemmän kuin laitos hukkaa energiaa, voidaan pumpattavalla vesivarastolla ansaita rahaa tuottamalla korkean hinnan aikaan ja lataamalla halvemman hinnan aikana. Taulukossa. on jo rakennettujen ja suunnitteilla olevien laitosten tietoja. Taulukko. Pumpattavia vesivarastoja Käynnistysaika pyörivä laitteisto / s Laitos / maa Käyttöönottovuosi Energia / MWh nominaaliteho (purku) / MW Purkuaika / h Lake Elsinore Advanced Pump Storage /USA [11] ~ <15 10 Bath County Pumped Storage Station USA [1] x350 ( mennessä) Dinorwig Power Station /UK [13] x88 5 <1s 130MW:iin Kylmäkäynnistys -aika / min Korkeusero Pumped storage power station Goldisthal / Saksa [14] 004 4x65 350m 99m 3.3 Paineilmavarasto Paineilmavarasto (Compressed air energy storage, CAES) perustuu ilman varastointiin korkeapaineisena umpinaiseen säiliöön. Ilmalla on kyky tehdä työtä vapautuessaan painesäiliöstä matalampaan paineeseen, eli yleensä ulkoilmaan. Paineilmalla on siis eräänlainen potentiaali ja potentiaalin purkautuessa energia muuttuu liike-energiaksi, joka voidaan hyödyntää ilmaturbiinissa sähköntuotantoon.(vertaa pumpatut vesivarastot) Laajenevan kaasun tekemä työ saadaan: W = P dv (1) P = paine [Pa] W = saatava energia tai tehtävä työ [J] 3 V = tilavuus [ m ]

20 3.3 Paineilmavarasto 14 Ilma voidaan ajatella ideaalikaasuksi. Ideaalikaasun tapauksessa ja olettaen että prosessi on isoterminen, saadaan: PV = nrt (13) P0 W = nrt ln (14) P i T = Lämpötila [K] n = mooleja kaasussa P 0 = paine alkutilassa P i = paine lopputilassa Todellisuudessa CAES-järjestelmän prosessi ei ole isoterminen, eli ilman energiaa muuntuu myös lämmöksi, jota ei voida yleensä hyödyntää turbiinissa. Adiabaattisen prosessin mallissa kaasu ei vaihda lämpöenergiaa ympäristön kanssa. Tällöin kun lämpötilan muutos otetaan huomioon, saadaan tehoksi[15]: P a γ = 1 γ p p i 0 γ γ 1 1 p 0 V 0 (15) γ = C C p v : Ominaislämpökapasiteettien vakiopaineessa ja vakiotilavuudessa suhde P 0 = paine alkutilassa P i = paine lopputilassa 3 V = Tilavuus alkutilassa [ m ] 0 Varastoa ladatessa ilman lämpötila kohoaa, ellei kaasua jäähdytetä. Vastaavasti kun varasto puretaan matalampaan paineeseen, tulee ilmaa lämmittää, jotta lämpötila ei putoaisi. Joissakin järjestelmissä purkautuvan ilman yhteydessä poltetaan samalla kaasua lämpötasapainon saavuttamiseksi. Paremmat järjestelmät pystyvät hyödyntämään osittain lämpöä joka syntyi varastoa ladatessa. Sähköntuotantoon saatava teho riippuu järjestelmän kokonaishyötysuhteesta. Kokonaishyötysuhde lasketan kertomalla kompressorin hyötysuhde ilmaturbiinin hyötysuhteella. Esimerkiksi 350bar:n CAESjärjestelmän hyötysuhde on noin 75%:n tasolla [16] Hyötysuhdetta voidaan parantaa rakentamalla öljy-hydraulinen järjestelmä, joka hyödyntää purkutilanteessa öljyä. Öljyn käyttäminen mahdollistaa korkeimpien paineiden käytön ja laajemman painealueen.

21 3.3 Paineilmavarasto 15 Korkeampi paine puolestaan nostaa järjestelmän hyötysuhdetta.[15]. Ongelmana on ollut luoda tarpeeseen soveltuva jakopinta öljyn ja ilman välille.[15] Varsinaiseen sähkönhyötysuhteeseen vaikuttaa vielä generaattoreiden ja vaihteiden. hyötysuhteet. Pienestä energiatiheydestä johtuen CAES-varastot ovatkin varsin suuria ja CAESjärjestelmiä on rakennettu enimmäkseen paikkoihin, jossa on luonnon muovaamia luolia tai onkaloita, jotta järjestelmä olisi taloudellisesti kannattavampi. Joissakin paikoissa tarvittavan onkalon kaivaminen on helppoa. Esimerkiksi kun luolaston seinistä voidaan liuottaa suolaa pumppaamalla sinne vettä, on kaivaminen kannattavaa[17]. Kuten pumpattavilla vesivarastoillakin, ehtyneet kaivokset ovat yksi mahdollinen järjestelmän sijoituspaikka. CAES-järjestelmää voidaan käyttää esim. kuormahuippujen tasaukseen ja verkon stabilointiin vaikkapa hajautetun sähköntuotannon yhteydessä[18]. CAESjärjestelmien tehot ovat yleensä satojen MW:n luokkaa ja purkuajat useita tunteja. Ohion suolakaivokseen on suunnitteilla nykyisiä suurempi, 700 MW:n laitos[19]. Järjestelmien käyttökertoimet ovat noin 95%:n luokkaa[0]. Laitosten perushankintakustannukset ovat noin $/kw [1;,]. CAES-järjestelmä maksaa itsensä takaisin noin viidessä vuodessa.[1]

22 16 4. SÄHKÖKEMIALLINEN ENERGIAVARASTO Sähkökemiallisissa energiavarastoissa energia varastoidaan kemialliseksi energiaksi. Purettaessa kemiallinen energia muutetaan sähköenergiaksi. Sähkökemiallisia energiavarastoja ovat akut, kondensaattorit ja polttokennojärjestelmät. Sähkökemiallisista energiavarastoista tehdään usein sähkövirralla ladattavia, mutta myös kemiallisella energialla ladattavia järjestelmiä käytetään. On olemassa myös kertakäyttöisiä järjestelmiä, joiden kemiallista energiaa ei voida ladata muuten kuin valmistamalla uusi varasto. 4.1 Akku Akulla tarkoitetaan sähkövirralla uudelleen ladattavaa sähkökemiallista energiavarastoa. Akkujen toiminta perustuu reversiibeliin, eli palautuvaan hapetus pelkistysreaktioon. Akkuja kutsutaan sekundaäreiksi kennoiksi. Peruskomponentteja ovat anodi, katodi, elektrolyytti ja säiliö komponenteille. Anodi ja katodi ovat metallikappaleita ja elektrolyytti on väliaine, joka mahdollistaa ionejen liikkumisen anodin ja katodin välillä. Hapetus-pelkistysreaktion aikana anodi hapettuu, eli luovuttaa elektronin ja katodi pelkistyy ja vastaanottaa elektronin. Anodin ja katodin elektroniero voidaan tasata ulkoisen johdemateriaalin kautta. Akun toiminnan periaate on esitetty kuvassa 3. Akut ladataan pakottamalla sähkövirta ulkoisen piirin kautta toiseen suuntaan, jolloin reaktio on käänteinen. Akut nimetään yleensä niissä käytettävien materiaalien mukaan. Akkujen ilmoitetuista hyötysuhteissa ei ole otettu huomioon latausjärjestelmän hyötysuhdetta, mikä vastaisi akun hyötysuhteella kerrottuna järjestelmän kokonaishyötysuhdetta. Taulukosta 3. (sivu 0) löytyy tyypillisiä teknisiä tietoja yleisimmille akuille. Kuva 3. Akun toiminta

Luento 2. SMG-2100 Sähkötekniikka Risto Mikkonen

Luento 2. SMG-2100 Sähkötekniikka Risto Mikkonen SMG-2100 Sähkötekniikka Luento 2 1 Sähköenergia ja -teho Hetkellinen teho p( t) u( t) i( t) Teho = työ aikayksikköä kohti; [p] = J/s =VC/s = VA = W (watti) Energian kulutus aikavälillä [0 T] W T 0 p( t)

Lisätiedot

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET Kurssin esittely Sähkömagneettiset ilmiöt varaus sähkökenttä magneettikenttä sähkömagneettinen induktio virta potentiaali ja jännite sähkömagneettinen energia teho Määritellään

Lisätiedot

Energian talteenotto liikkuvassa raskaassa työkoneessa. 20.01.2010 Heinikainen Olli

Energian talteenotto liikkuvassa raskaassa työkoneessa. 20.01.2010 Heinikainen Olli Energian talteenotto liikkuvassa raskaassa työkoneessa 20.01.2010 Heinikainen Olli Esityksen sisältö Yleistä Olemassa olevat sovellukset Kineettisen energian palauttaminen Potentiaalienergian palauttaminen

Lisätiedot

Luento 2. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Luento 2. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen DEE-11000 Piirianalyysi Luento 2 1 DEE-11000 Piirianalyysi Risto Mikkonen Passiiviset piirikomponentit - vastus Vastus on komponentti, jossa sähköenergiaa muuttuu lämpöenergiaksi (esim. sähkökiuas, silitysrauta,

Lisätiedot

vetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE-54020 Risto Mikkonen

vetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE-54020 Risto Mikkonen DEE-5400 olttokennot ja vetyteknologia olttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE-5400 Risto Mikkonen 1.1.014 g:n määrittäminen olttokennon toiminta perustuu Gibbsin vapaan energian muutokseen. ( G = TS) Ideaalitapauksessa

Lisätiedot

vetyteknologia Muut kennotyypit 1 Polttokennot ja vetyteknologia Risto Mikkonen

vetyteknologia Muut kennotyypit 1 Polttokennot ja vetyteknologia Risto Mikkonen DEE-5400 Polttokennot ja vetyteknologia Muut kennotyypit 1 Polttokennot ja vetyteknologia Risto Mikkonen Alkaalipolttokennot Anodi: Katodi: H 4OH 4 H O 4e O e H O 4OH 4 Avaruussovellutukset, ajoneuvokäytöt

Lisätiedot

Magneettinen energia

Magneettinen energia Luku 11 Magneettinen energia 11.1 Kelojen varastoima energia Sähköstatiikan yhteydessä havaittiin, että kondensaattori kykenee varastoimaan sähköstaattista energiaa. astaavalla tavalla kela, jossa kulkee

Lisätiedot

= P 0 (V 2 V 1 ) + nrt 0. nrt 0 ln V ]

= P 0 (V 2 V 1 ) + nrt 0. nrt 0 ln V ] 766328A Termofysiikka Harjoitus no. 7, ratkaisut (syyslukukausi 2014) 1. Sylinteri on ympäristössä, jonka paine on P 0 ja lämpötila T 0. Sylinterin sisällä on n moolia ideaalikaasua ja sen tilavuutta kasvatetaan

Lisätiedot

Veneen sähköt ja akusto. Akkujen valinta Lataus ja -laitteet Kaapelointi ja kytkentä Yleisimmät viat sähköjärjestelmissä

Veneen sähköt ja akusto. Akkujen valinta Lataus ja -laitteet Kaapelointi ja kytkentä Yleisimmät viat sähköjärjestelmissä Veneen sähköt ja akusto Akkujen valinta Lataus ja -laitteet Kaapelointi ja kytkentä Yleisimmät viat sähköjärjestelmissä Akku Akku on laite, joka ladattaessa muuttaa sähköenergian kemialliseksi energiaksi

Lisätiedot

Aktiiviset piirikomponentit. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Aktiiviset piirikomponentit. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen DEE-11000 Piirianalyysi Aktiiviset piirikomponentit 1 Aktiiviset piirikomponentit Sähköenergian lähteitä Jännitelähteet; jännite ei merkittävästi riipu lähteen antamasta virrasta (akut, paristot, valokennot)

Lisätiedot

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA SMG-: SÄHKÖTEKNIIKKA Passiiviset piirikomponentit vastus kondensaattori käämi Tarkoitus on yrittää ymmärtää passiivisten piirikomponenttien toiminnan taustalle olevat luonnonilmiöt. isäksi johdetaan näiden

Lisätiedot

vetyteknologia Polttokennon termodynamiikkaa 1 DEE Risto Mikkonen

vetyteknologia Polttokennon termodynamiikkaa 1 DEE Risto Mikkonen DEE-5400 olttokennot ja vetyteknologia olttokennon termodynamiikkaa 1 DEE-5400 Risto Mikkonen ermodynamiikan ensimmäinen pääsääntö aseraja Ympäristö asetila Q W Suljettuun systeemiin tuotu lämpö + systeemiin

Lisätiedot

PERUSRAKENTEET Forward converter, Myötävaihemuunnin ( BUCK regulaattori )

PERUSRAKENTEET Forward converter, Myötävaihemuunnin ( BUCK regulaattori ) HAKKRIKYTKENNÄT H. Honkanen PERSRAKENTEET Forward converter, Myötävaihemuunnin ( BCK regulaattori ) Toiminta: Kun kytkin ( = päätetransistori ) on johtavassa tilassa, siirtyy virta I 1 kelan kautta kondensaattoriin

Lisätiedot

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET DEE-0: SÄHKÖTEKNIIKAN PEUSTEET Passiiviset piirikomponentit vastus kondensaattori käämi Tarkoitus on yrittää ymmärtää passiivisten piirikomponenttien toiminnan taustalle olevat luonnonilmiöt. isäksi johdetaan

Lisätiedot

a P en.pdf KOKEET;

a P  en.pdf KOKEET; Tässä on vanhoja Sähkömagnetismin kesäkurssin tenttejä ratkaisuineen. Tentaattorina on ollut Hanna Pulkkinen. Huomaa, että tämän kurssin sisältö on hiukan eri kuin Soveltavassa sähkömagnetiikassa, joten

Lisätiedot

Luku 8 EXERGIA: TYÖPOTENTIAALIN MITTA

Luku 8 EXERGIA: TYÖPOTENTIAALIN MITTA Thermodynamics: An Engineering Approach, 7 th Edition Yunus A. Cengel, Michael A. Boles McGraw-Hill, 2011 Luku 8 EXERGIA: TYÖPOTENTIAALIN MITTA Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required

Lisätiedot

SMG-4450 Aurinkosähkö

SMG-4450 Aurinkosähkö SMG-4450 Aurinkosähkö Kolmannen luennon aihepiirit Aurinkokennon ja diodin toiminnallinen ero: Puolijohdeaurinkokenno ja diodi ovat molemmat pn-liitoksia. Mietitään aluksi, mikä on toiminnallinen ero näiden

Lisätiedot

Molaariset ominaislämpökapasiteetit

Molaariset ominaislämpökapasiteetit Molaariset ominaislämpökapasiteetit Yleensä, kun systeemiin tuodaan lämpöä, sen lämpötila nousee. (Ei kuitenkaan aina, kannattaa muistaa, että työllä voi olla osuutta asiaan.) Lämmön ja lämpötilan muutoksen

Lisätiedot

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I SMG-00: PIIIANAYYSI I Passiiviset piirikomponentit vastus kondensaattori käämi Kirja: luku. (vastus), luku 6. (käämi), luku 6. (kondensaattori) uentomoniste: luvut 3., 3. ja 3.3 VASTUS ja ESISTANSSI (Ohm,

Lisätiedot

Yleistä sähkömagnetismista SÄHKÖMAGNETISMI KÄSITEKARTTANA: Varaus. Coulombin voima Gaussin laki. Dipoli. Sähkökenttä. Poissonin yhtälö.

Yleistä sähkömagnetismista SÄHKÖMAGNETISMI KÄSITEKARTTANA: Varaus. Coulombin voima Gaussin laki. Dipoli. Sähkökenttä. Poissonin yhtälö. Yleistä sähkömagnetismista IÄLTÖ: ähkömagnetismi käsitekarttana ähkömagnetismin kaavakokoelma ähkö- ja magneettikentistä Maxwellin yhtälöistä ÄHKÖMAGNETIMI KÄITEKARTTANA: Kapasitanssi Kondensaattori Varaus

Lisätiedot

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3 76628A Termofysiikka Harjoitus no. 1, ratkaisut (syyslukukausi 2014) 1. Muunnokset Fahrenheit- (T F ), Celsius- (T C ) ja Kelvin-asteikkojen (T K ) välillä: T F = 2 + 9 5 T C T C = 5 9 (T F 2) T K = 27,15

Lisätiedot

Mekaaninen energia. Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa. Suppea energian määritelmä:

Mekaaninen energia. Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa. Suppea energian määritelmä: Mekaaninen energia Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa Suppea energian määritelmä: Energia on kyky tehdä työtä => mekaaninen energia Ei

Lisätiedot

2.1 Sähköä kemiallisesta energiasta

2.1 Sähköä kemiallisesta energiasta 2.1 Sähköä kemiallisesta energiasta Monet hapettumis ja pelkistymisreaktioista on spontaaneja, jolloin elektronien siirtyminen tapahtuu itsestään. Koska reaktio on spontaani, vapautuu siinä energiaa, yleensä

Lisätiedot

Maxwell ja hänen yhtälönsä mitä seurasi?

Maxwell ja hänen yhtälönsä mitä seurasi? Maxwell ja hänen yhtälönsä mitä seurasi? Oleteaan tyhjiö: ei virtoja ei varauksia Muutos magneettikentässä saisi aikaan sähkökentän. Muutos vuorostaan sähkökentässä saisi aikaan magneettikentän....ja niinhän

Lisätiedot

FY6 - Soveltavat tehtävät

FY6 - Soveltavat tehtävät FY6 - Soveltavat tehtävät 21. Origossa on 6,0 mikrocoulombin pistevaraus. Koordinaatiston pisteessä (4,0) on 3,0 mikrocoulombin ja pisteessä (0,2) 5,0 mikrocoulombin pistevaraus. Varaukset ovat tyhjiössä.

Lisätiedot

Termodynamiikan suureita ja vähän muutakin mikko rahikka

Termodynamiikan suureita ja vähän muutakin mikko rahikka Termodynamiikan suureita ja vähän muutakin mikko rahikka 2006 m@hyl.fi 1 Lämpötila Suure lämpötila kuvaa kappaleen/systeemin lämpimyyttä (huono ilmaisu). Ihmisen aisteilla on hankala tuntea lämpötilaa,

Lisätiedot

Fysiikka 7. Sähkömagnetismi

Fysiikka 7. Sähkömagnetismi Fysiikka 7 Sähkömagnetismi Magneetti Aineen magneettiset ominaisuudet ovat seurausta atomiydintä kiertävistä elektroneista (ytimen kiertäminen ja spin). Magneettinen vuorovaikutus Etävuorovaikutus Magneetilla

Lisätiedot

SMG-4500 Tuulivoima. Neljännen luennon aihepiirit. Tuulivoimalan rakenne. Tuuliturbiinin toiminta TUULIVOIMALAN RAKENNE

SMG-4500 Tuulivoima. Neljännen luennon aihepiirit. Tuulivoimalan rakenne. Tuuliturbiinin toiminta TUULIVOIMALAN RAKENNE SMG-4500 Tuulivoima Neljännen luennon aihepiirit Tuulivoimalan rakenne Tuuliturbiinin toiminta Turbiinin teho Nostovoima ja vastusvoima Suhteellinen tuuli Pintasuhde Turbiinin tehonsäätö 1 TUULIVOIMALAN

Lisätiedot

Luento 11: Potentiaalienergia. Potentiaalienergia Konservatiiviset voimat Voima potentiaalienergiasta gradientti Esimerkkejä ja harjoituksia

Luento 11: Potentiaalienergia. Potentiaalienergia Konservatiiviset voimat Voima potentiaalienergiasta gradientti Esimerkkejä ja harjoituksia Luento 11: Potentiaalienergia Potentiaalienergia Konservatiiviset voimat Voima potentiaalienergiasta gradientti Esimerkkejä ja harjoituksia 1 / 22 Luennon sisältö Potentiaalienergia Konservatiiviset voimat

Lisätiedot

Sähkömagneettinen induktio

Sähkömagneettinen induktio Sähkömagneettinen induktio Vuonna 1831 Michael Faraday huomasi jotakin, joka muuttaisi maailmaa: sähkömagneettisen induktion. ( Magneto-electricity ) M. Faraday (1791-1867) M.Faraday: Experimental researches

Lisätiedot

Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa.

Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa. Valintakoe 2016/FYSIIKKA Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa. Boltzmannin vakio 1.3805 x 10-23 J/K Yleinen kaasuvakio 8.315 JK/mol

Lisätiedot

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I SMG-1100: PIIRIANALYYSI I Keskinäisinduktanssi induktiivisesti kytkeytyneet komponentit muuntajan toimintaperiaate T-sijaiskytkentä kytketyn piirin energia KESKINÄISINDUKTANSSI M Faraday: magneettikentän

Lisätiedot

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I Pynnönen 1/3 SÄHKÖTEKNIIKKA Kurssi: Harjoitustyö : Tehon mittaaminen Pvm : Opiskelija: Tark. Arvio: Tavoite: Välineet: Harjoitustyön tehtyäsi osaat mitata ja arvioida vastukseen jäävän tehohäviön sähköisessä

Lisätiedot

Sähköstatiikka ja magnetismi Sähkömagneetinen induktio

Sähköstatiikka ja magnetismi Sähkömagneetinen induktio Sähköstatiikka ja magnetismi Sähkömagneetinen induktio Antti Haarto.05.013 Magneettivuo Magneettivuo Φ on magneettivuon tiheyden B ja sen läpäisemän pinta-alavektorin A pistetulo Φ B A BAcosθ missä θ on

Lisätiedot

FYSIIKKA. Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille. Copyright Isto Jokinen; Käyttöoikeus opetuksessa tekijän luvalla. - Laskutehtävien ratkaiseminen

FYSIIKKA. Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille. Copyright Isto Jokinen; Käyttöoikeus opetuksessa tekijän luvalla. - Laskutehtävien ratkaiseminen FYSIIKKA Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille - Laskutehtävien ratkaiseminen - Nopeus ja keskinopeus - Kiihtyvyys ja painovoimakiihtyvyys - Voima - Kitka ja kitkavoima - Työ - Teho - Paine LASKUTEHTÄVIEN

Lisätiedot

Hevosenlannan mahdollisuudet ja haasteet poltossa ja pyrolyysissä

Hevosenlannan mahdollisuudet ja haasteet poltossa ja pyrolyysissä Hevosenlannan mahdollisuudet ja haasteet poltossa ja pyrolyysissä Markku Saastamoinen, Luke Vihreä teknologia, hevostutkimus Ypäjä HELMET hanke, aluetilaisuus, Jyväskylä 24.1.2017 Johdanto Uusiutuvan energian

Lisätiedot

Jännite, virran voimakkuus ja teho

Jännite, virran voimakkuus ja teho Jukka Kinkamo, OH2JIN oh2jin@oh3ac.fi +358 44 965 2689 Jännite, virran voimakkuus ja teho Jännite eli potentiaaliero mitataan impedanssin yli esiintyvän jännitehäviön avulla. Koska käytännön radioamatöörin

Lisätiedot

Oikeat vastaukset: Tehtävän tarkkuus on kolme numeroa. Sulamiseen tarvittavat lämmöt sekä teräksen suurin mahdollinen luovutettu lämpö:

Oikeat vastaukset: Tehtävän tarkkuus on kolme numeroa. Sulamiseen tarvittavat lämmöt sekä teräksen suurin mahdollinen luovutettu lämpö: A1 Seppä karkaisee teräsesineen upottamalla sen lämpöeristettyyn astiaan, jossa on 118 g jäätä ja 352 g vettä termisessä tasapainossa Teräsesineen massa on 312 g ja sen lämpötila ennen upotusta on 808

Lisätiedot

Integrointi ja sovellukset

Integrointi ja sovellukset Integrointi ja sovellukset Tehtävät:. Muodosta ja laske yläsumma funktiolle fx) x 5 välillä [, 4], kun väli on jaettu neljään yhtä suureen osaan.. Määritä integraalin x + ) dx likiarvo laskemalla alasumma,

Lisätiedot

Pumppuvoimalaitosten toiminta

Pumppuvoimalaitosten toiminta Aalto-yliopiston teknillinen korkeakoulu Pumppuvoimalaitosten toiminta Raportti Olli Vaittinen Smart Grids and Energy Markets WP 3.2 Johdanto Tämä raportti pohjautuu kirjoittajan pitämään esitykseen SGEM

Lisätiedot

Interaktiivinen asiakasrajapinta ja sen hyödyntäminen energiatehokkuudessa

Interaktiivinen asiakasrajapinta ja sen hyödyntäminen energiatehokkuudessa Interaktiivinen asiakasrajapinta ja sen hyödyntäminen energiatehokkuudessa Samuli Honkapuro Lappeenrannan teknillinen yliopisto Samuli.Honkapuro@lut.fi Tel. +358 400-307 728 1 Vähäpäästöinen yhteiskunta

Lisätiedot

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista?

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista? Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista? 1. Magneettista monopolia ei ole. 2. Sähkövirta aiheuttaa magneettikentän. 3. Magneettikenttä kohdistaa voiman johtimeen, jossa kulkee sähkövirta. Magnetismi Miten

Lisätiedot

Fysiikka 1. Kondensaattorit ja kapasitanssi. Antti Haarto

Fysiikka 1. Kondensaattorit ja kapasitanssi. Antti Haarto Fysiikka Konensaattorit ja kapasitanssi ntti Haarto 4..3 Yleistä Konensaattori toimii virtapiirissä sähköisen potentiaalin varastona Kapasitanssi on konensaattorin varauksen Q ja jännitteen suhe Yksikkö

Lisätiedot

Konventionaalisessa lämpövoimaprosessissa muunnetaan polttoaineeseen sitoutunut kemiallinen energia lämpö/sähköenergiaksi höyryprosessin avulla

Konventionaalisessa lämpövoimaprosessissa muunnetaan polttoaineeseen sitoutunut kemiallinen energia lämpö/sähköenergiaksi höyryprosessin avulla Termodynamiikkaa Energiatekniikan automaatio TKK 2007 Yrjö Majanne, TTY/ACI Martti Välisuo, Fortum Nuclear Services Automaatio- ja säätötekniikan laitos Termodynamiikan perusteita Konventionaalisessa lämpövoimaprosessissa

Lisätiedot

Luku 4 SULJETTUJEN SYSTEEMIEN ENERGIA- ANALYYSI

Luku 4 SULJETTUJEN SYSTEEMIEN ENERGIA- ANALYYSI Thermodynamics: An Engineering Approach, 7 th Edition Yunus A. Cengel, Michael A. Boles McGraw-Hill, 2011 Luku 4 SULJETTUJEN SYSTEEMIEN ENERGIA- ANALYYSI Copyright The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission

Lisätiedot

Aalto-yliopisto Kemian tekniikan korkeakoulu Kemian laitos Epäorgaaninen kemia Fysikaalinen kemia Litiumioniakku

Aalto-yliopisto Kemian tekniikan korkeakoulu Kemian laitos Epäorgaaninen kemia Fysikaalinen kemia Litiumioniakku Aalto-yliopisto Kemian tekniikan korkeakoulu Kemian laitos Epäorgaaninen kemia Fysikaalinen kemia Litiumioniakku CHEM-A1400 Tulevaisuuden materiaalit Työstä vastaa Tanja Kallio (tanja.kallio@aalto.fi)

Lisätiedot

2. Pystyasennossa olevaa jousta kuormitettiin erimassaisilla kappaleilla (kuva), jolloin saatiin taulukon mukaiset tulokset.

2. Pystyasennossa olevaa jousta kuormitettiin erimassaisilla kappaleilla (kuva), jolloin saatiin taulukon mukaiset tulokset. Fysiikka syksy 2005 1. Nykyinen käsitys Aurinkokunnan rakenteesta syntyi 1600-luvulla pääasiassa tähtitieteellisten havaintojen perusteella. Aineen pienimpien osasten rakennetta sitä vastoin ei pystytä

Lisätiedot

FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE 30.01.2014 VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!!

FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE 30.01.2014 VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!! FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE 30.01.2014 VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!! 1. Vastaa, ovatko seuraavat väittämät oikein vai väärin. Perustelua ei tarvitse kirjoittaa. a) Atomi ei voi lähettää

Lisätiedot

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014

Mittalaitetekniikka. NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014 Mittalaitetekniikka NYMTES13 Vaihtosähköpiirit Jussi Hurri syksy 2014 1 1. VAIHTOSÄHKÖ, PERUSKÄSITTEITÄ AC = Alternating current Jatkossa puhutaan vaihtojännitteestä. Yhtä hyvin voitaisiin tarkastella

Lisätiedot

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET

TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET (YO-K06+13, YO-K09+13, YO-K05-11,..) Tasasuuntaus Vaihtovirran suunta muuttuu jaksollisesti. Tasasuuntaus muuttaa sähkövirran kulkemaan yhteen suuntaan. Tasasuuntaus toteutetaan

Lisätiedot

4. SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO

4. SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO 4. SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO Magneettivuo Magneettivuo Φ määritellään vastaavalla tavalla kuin sähkövuo Ψ Magneettivuo Φ on magneettivuon tiheyden B ja sen läpäisemän pinta-alan A pistetulo Φ= B A= BAcosθ

Lisätiedot

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Antti Karjalainen, PRK 30.10.2014 Komponenttien esittelytaktiikka Toiminta, (Teoria), Käyttö jännite, virta, teho, taajuus, impedanssi ja näiden yksiköt:

Lisätiedot

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013 SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013 1. RESISTANSSI Resistanssi kuvaa komponentin tms. kykyä vastustaa sähkövirran kulkua Johtimen tai komponentin jännite on verrannollinen

Lisätiedot

Termodynamiikka. Fysiikka III 2007. Ilkka Tittonen & Jukka Tulkki

Termodynamiikka. Fysiikka III 2007. Ilkka Tittonen & Jukka Tulkki Termodynamiikka Fysiikka III 2007 Ilkka Tittonen & Jukka Tulkki Tilanyhtälö paine vakio tilavuus vakio Ideaalikaasun N p= kt pinta V Yleinen aineen p= f V T pinta (, ) Isotermit ja isobaarit Vakiolämpötilakäyrät

Lisätiedot

KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma

KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma Sekä A- että B-osiosta tulee saada vähintään 10 pistettä. Mikäli A-osion pistemäärä on vähemmän kuin 10 pistettä,

Lisätiedot

P = kv. (a) Kaasun lämpötila saadaan ideaalikaasun tilanyhtälön avulla, PV = nrt

P = kv. (a) Kaasun lämpötila saadaan ideaalikaasun tilanyhtälön avulla, PV = nrt 766328A Termofysiikka Harjoitus no. 2, ratkaisut (syyslukukausi 204). Kun sylinterissä oleva n moolia ideaalikaasua laajenee reversiibelissä prosessissa kolminkertaiseen tilavuuteen 3,lämpötilamuuttuuprosessinaikanasiten,ettäyhtälö

Lisätiedot

2. Prosessikaavioiden yksityiskohtainen tarkastelu

2. Prosessikaavioiden yksityiskohtainen tarkastelu 2. Prosessikaavioiden yksityiskohtainen tarkastelu 2.1 Reaktorit Teolliset reaktorit voidaan toimintansa perusteella jakaa seuraavasti: panosreaktorit (batch) panosreaktorit (batch) 1 virtausreaktorit

Lisätiedot

Tasapainotilaan vaikuttavia tekijöitä

Tasapainotilaan vaikuttavia tekijöitä REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Tasapainotilaan vaikuttavia tekijöitä Fritz Haber huomasi ammoniakkisynteesiä kehitellessään, että olosuhteet vaikuttavat ammoniakin määrään tasapainoseoksessa. Hän huomasi,

Lisätiedot

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit jännitelähde virtalähde Kirchhoffin virtalaki Kirchhoffin jännitelaki Käydään läpi Kirchhoffin lait,

Lisätiedot

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015) ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015) Henrik Wallén Luentoviiko 4 / versio 30. syyskuuta 2015 Sähköstatiikka (Ulaby, luku 4.1 4.5) Maxwellin yhtälöt statiikassa Coulombin voimalaki Gaussin laki Potentiaali

Lisätiedot

Lämpöopin pääsäännöt

Lämpöopin pääsäännöt Lämpöopin pääsäännöt 0. Eristetyssä systeemissä lämpötilaerot tasoittuvat. Systeemin sisäenergia U kasvaa systeemin tuodun lämmön ja systeemiin tehdyn työn W verran: ΔU = + W 2. Eristetyn systeemin entropia

Lisätiedot

Sovelletun fysiikan pääsykoe

Sovelletun fysiikan pääsykoe Sovelletun fysiikan pääsykoe 7.6.016 Kokeessa on neljä (4) tehtävää. Vastaa kaikkiin tehtäviin. Muista kirjoittaa myös laskujesi välivaiheet näkyviin. Huom! Kirjoita tehtävien 1- vastaukset yhdelle konseptille

Lisätiedot

Onko Suomesta tuulivoiman suurtuottajamaaksi?

Onko Suomesta tuulivoiman suurtuottajamaaksi? Onko Suomesta tuulivoiman suurtuottajamaaksi? Ilmansuojelupäivät Lappeenranta 18.-19.8.2015 Esa Peltola VTT Teknologian tutkimuskeskus Oy Sisältö Mitä tarkoittaa tuulivoiman suurtuottajamaa? Tuotantonäkökulma

Lisätiedot

Energian tuotanto haasteita ja mahdollisuuksia Pohjois- Suomessa. Pekka Tynjälä Ulla Lassi

Energian tuotanto haasteita ja mahdollisuuksia Pohjois- Suomessa. Pekka Tynjälä Ulla Lassi Energian tuotanto haasteita ja mahdollisuuksia Pohjois- Suomessa Pekka Tynjälä Ulla Lassi Pohjois-Suomen suuralueseminaari 9.6.2009 Johdanto Mahdollisuuksia *Uusiutuvan energian tuotanto (erityisesti metsäbiomassan

Lisätiedot

TEHTÄVÄ 1 *palautettava tehtävä (DL: 3.5. klo. 10:00 mennessä!) TEHTÄVÄ 2

TEHTÄVÄ 1 *palautettava tehtävä (DL: 3.5. klo. 10:00 mennessä!) TEHTÄVÄ 2 Aalto-yliopisto/Insinööritieteiden korkeakoulu/energiatalous ja voimalaitostekniikka 1(5) TEHTÄVÄ 1 *palautettava tehtävä (DL: 3.5. klo. 10:00 mennessä!) Ilmaa komprimoidaan 1 bar (abs.) paineesta 7 bar

Lisätiedot

Sähkökemian perusteita, osa 1

Sähkökemian perusteita, osa 1 Sähkökemian perusteita, osa 1 Ilmiömallinnus prosessimetallurgiassa Syksy 2015 Teema 4 - Luento 1 Teema 4: Suoritustapana oppimispäiväkirja Tehdään yksin tai pareittain Tehtävät/ohjeet löytyvät kurssin

Lisätiedot

Palot ajoneuvoissa Syyt / Riskit / Haasteet

Palot ajoneuvoissa Syyt / Riskit / Haasteet Dafo Brand AB 2009. All rights reserved. Palot ajoneuvoissa Syyt / Riskit / Haasteet Palonsammuttamisessa aika on merkittävä tekijä Nopea reagointi, vähemmän vahinkoa Ympäristönsuojelu, ympäristöarvot

Lisätiedot

ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA!

ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA! ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA! Luento 14.9.2015 / T. Paloposki / v. 03 Tämän päivän ohjelma: Aineen tilan kuvaaminen pt-piirroksella ja muilla piirroksilla, faasimuutokset Käsitteitä

Lisätiedot

Aurinkovoimalan haasteet haja-asutusalueella

Aurinkovoimalan haasteet haja-asutusalueella Aurinkovoimalan haasteet haja-asutusalueella Seppo Suurinkeroinen sähkönlaatuasiantuntija Oy Urakoitsijapäivä Kouvola Yhteydenotto paneeleiden asentajalta: Kun paneelit tuottaa sähköä enemmän, jännite

Lisätiedot

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka Luento 17.3.2016 Susanna Hurme Päivän aihe: Energian, työn ja tehon käsitteet sekä energiaperiaate (Kirjan luku 14) Osaamistavoitteet: Osata tarkastella partikkelin kinetiikkaa

Lisätiedot

REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Ekso- ja endotermiset reaktiot sekä entalpian muutos

REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Ekso- ja endotermiset reaktiot sekä entalpian muutos ympäristö ympäristö 15.12.2016 REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Ekso- ja endotermiset reaktiot sekä entalpian muutos Kaikilla aineilla (atomeilla, molekyyleillä) on asema- eli potentiaalienergiaa ja liike- eli

Lisätiedot

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka Luento 23.3.2016 Susanna Hurme Rotaatioliikkeen kinetiikka: hitausmomentti ja liikeyhtälöt (Kirjan luvut 17.1, 17.2 ja 17.4) Osaamistavoitteet Ymmärtää hitausmomentin

Lisätiedot

Tuulivoiman ympäristövaikutukset

Tuulivoiman ympäristövaikutukset Tuulivoiman ympäristövaikutukset 1. Päästöt Tuulivoimalat eivät tarvitse polttoainetta, joten niistä ei synny suoria päästöjä Valmistus vaatii energiaa, mikä puolestaan voi aiheuttaa päästöjä Mahdollisesti

Lisätiedot

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Mekaniikan jatkokurssi Fys10 Kevät 010 Jukka Maalampi LUENTO 1 Jäykän kappaleen pyöriminen Knight, Ch 1 Jäykkä kappale = kappale, jonka koko ja muoto eivät muutu liikkeen aikana. Jäykkä kappale on malli.

Lisätiedot

Vähennä energian kulutusta ja kasvata satoa kasvihuoneviljelyssä

Vähennä energian kulutusta ja kasvata satoa kasvihuoneviljelyssä Avoinkirje kasvihuoneviljelijöille Aiheena energia- ja tuotantotehokkuus. Vähennä energian kulutusta ja kasvata satoa kasvihuoneviljelyssä Kasvihuoneen kokonaisenergian kulutusta on mahdollista pienentää

Lisätiedot

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina Jakso 1. iot-savartin laki, Ampèren laki, vektoripotentiaali Tässä jaksossa lasketaan erimuotoisten virtajohtimien aiheuttamien magneettikenttien suuruutta kahdella eri menetelmällä, iot-savartin lain

Lisätiedot

DEE Aurinkosähkön perusteet

DEE Aurinkosähkön perusteet DEE-53010 Aurinkosähkön perusteet Neljännen luennon aihepiirit Aurinkokennon virta-jännite-käyrän muodostuminen Edellisellä luennolla tarkasteltiin aurinkokennon toimintaperiaatetta kennon sisäisten tapahtumisen

Lisätiedot

1. Laske ideaalikaasun tilavuuden lämpötilakerroin (1/V)(dV/dT) p ja isoterminen kokoonpuristuvuus (1/V)(dV/dp) T.

1. Laske ideaalikaasun tilavuuden lämpötilakerroin (1/V)(dV/dT) p ja isoterminen kokoonpuristuvuus (1/V)(dV/dp) T. S-35, Fysiikka III (ES) välikoe Laske ideaalikaasun tilavuuden lämpötilakerroin (/V)(dV/d) p ja isoterminen kokoonpuristuvuus (/V)(dV/dp) ehtävän pisteyttäneen assarin kommentit: Ensimmäisen pisteen sai

Lisätiedot

Suvilahden energiavarasto / Perttu Lahtinen

Suvilahden energiavarasto / Perttu Lahtinen Suvilahden energiavarasto 24.5.2016 / Perttu Lahtinen Helenin kehitysohjelman tavoitteena on hiilineutraali Helsinki 2050.Tämän saavuttamiseksi kehitämme jatkuvasti uusia teknologioita ja innovaatioita.

Lisätiedot

ILTO Comfort CE5 ENEMMÄN KUIN LÄMPÖPUMPPU AINUTLAATUINEN UUTUUS LÄMPÖPUMPPU JA ILMANVAIHDON LÄMMÖN- TALTEENOTTOLAITE YHDESSÄ MERKITTÄVÄSTI PIENEMMÄLLÄ INVESTOINNILLA MAALÄMPÖPUMPUN VEROISTA TEHOA LÄMPIMÄN

Lisätiedot

Ideaalikaasulaki. Ideaalikaasulaki on esimerkki tilanyhtälöstä, systeemi on nyt tietty määrä (kuvitteellista) kaasua

Ideaalikaasulaki. Ideaalikaasulaki on esimerkki tilanyhtälöstä, systeemi on nyt tietty määrä (kuvitteellista) kaasua Ideaalikaasulaki Ideaalikaasulaki on esimerkki tilanyhtälöstä, systeemi on nyt tietty määrä (kuvitteellista) kaasua ja tilanmuuttujat (yhä) paine, tilavuus ja lämpötila Isobaari, kun paine on vakio Kaksi

Lisätiedot

Tuulivoimalatekniikan kehityksen vaikutus syöttötariffin tasoon

Tuulivoimalatekniikan kehityksen vaikutus syöttötariffin tasoon Tuulivoimalatekniikan kehityksen vaikutus syöttötariffin tasoon 27.7.2015 Raportin laatinut: Tapio Pitkäranta Diplomi-insinööri, Tekniikan lisensiaatti Tapio Pitkäranta, tapio.pitkaranta@hifian.fi Puh:

Lisätiedot

EnergiaRäätäli Suunnittelustartti:

EnergiaRäätäli Suunnittelustartti: EnergiaRäätäli Suunnittelustartti: Taustaselvitys puukaasun ja aurinkoenergian tuotannon kannattavuudesta 10.10.2013 1 Lähtökohta Tässä raportissa käydään lävitse puukaasulaitoksen ja aurinkoenergian (sähkön

Lisätiedot

Aurinkoenergia Suomessa

Aurinkoenergia Suomessa Tampere Aurinkoenergia Suomessa 05.10.2016 Jarno Kuokkanen Sundial Finland Oy Aurinkoteknillinen yhdistys Ry Aurinkoenergian termit Aurinkolämpö (ST) Aurinkokeräin Tuottaa lämpöä Lämpöenergia, käyttövesi,

Lisätiedot

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Mekaniikan jatkokurssi Fys10 Syksy 009 Jukka Maalampi LUENTO 1 Jäykän kappaleen pyöriminen Knight, Ch 1 Jäykkä kappale = kappale, jonka koko ja muoto eivät muutu liikkeen aikana. Jäykkä kappale on malli.

Lisätiedot

MEHRER -Öljyvapaat kompressorit paineilmalle ja kaasuille

MEHRER -Öljyvapaat kompressorit paineilmalle ja kaasuille MEHRER -Öljyvapaat kompressorit paineilmalle ja kaasuille Öljyvapaa paineilma 100% öljyvapaata paineilmaa Puhdas ja ehdottoman öljytön paineilma on elintärkeä käyttöhyödyke sairaaloiden ja terveyskeskusten

Lisätiedot

Lämpöistä oppia Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka

Lämpöistä oppia Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Lämpöistä oppia Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012 Alkudemonstraatio Käsi lämpömittarina Laittakaa kolmeen eri altaaseen kylmää, haaleaa ja lämmintä vettä. 1) Pitäkää

Lisätiedot

Ylivirtasuojaus. Monta asiaa yhdessä

Ylivirtasuojaus. Monta asiaa yhdessä Ylivirtasuojaus Pekka Rantala Kevät 2015 Monta asiaa yhdessä Suojalaitteiden valinta ja johtojen mitoitus on käsiteltävä yhtenä kokonaisuutena. Mitoituksessa käsiteltäviä asioita: Kuormituksen teho Johdon

Lisätiedot

Tuulivoima. Energiaomavaraisuusiltapäivä 20.9.2014. Katja Hynynen

Tuulivoima. Energiaomavaraisuusiltapäivä 20.9.2014. Katja Hynynen Tuulivoima Energiaomavaraisuusiltapäivä 20.9.2014 Katja Hynynen Mitä on tuulivoima? Tuulen liike-energia muutetaan toiseen muotoon, esim. sähköksi. Kuva: http://commons.wikimedia.org/wiki/file: Windmill_in_Retz.jpg

Lisätiedot

Kivihiilen merkitys huoltovarmuudelle 2010-luvulla

Kivihiilen merkitys huoltovarmuudelle 2010-luvulla Kivihiilen merkitys huoltovarmuudelle ll 2010-luvulla Hiilitieto ry:n seminaari 18.3.2010 Ilkka Kananen Ilkka Kananen 19.03.2010 1 Energiahuollon turvaamisen perusteet Avointen energiamarkkinoiden toimivuus

Lisätiedot

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho Luento 10: Työ, energia ja teho Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho 1 / 23 Luennon sisältö Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho 2 / 23 Johdanto Energia suure, joka voidaan muuttaa muodosta toiseen,

Lisätiedot

FYSA220/K2 (FYS222/K2) Vaimeneva värähtely

FYSA220/K2 (FYS222/K2) Vaimeneva värähtely FYSA/K (FYS/K) Vaimeneva värähtely Työssä tutkitaan vaimenevaa sähköistä värähysliikettä. Erityisesti pyritään havainnollistamaan kelan inuktanssin, konensaattorin kapasitanssin ja ohmisen vastuksen suuruuksien

Lisätiedot

Aurinkovoimalan haasteet haja-asutusalueella

Aurinkovoimalan haasteet haja-asutusalueella Aurinkovoimalan haasteet haja-asutusalueella Seppo Suurinkeroinen sähkönlaatuasiantuntija Oy Urakoitsijapäivä Kouvola Yhteydenotto paneeleiden asentajalta: Kun paneelit tuottaa sähköä enemmän, jännite

Lisätiedot

Aurinkopaneelin lataussäädin 12/24V 30A. Käyttöohje

Aurinkopaneelin lataussäädin 12/24V 30A. Käyttöohje Aurinkopaneelin lataussäädin 12/24V 30A Käyttöohje 1 Asennuskaavio Aurinkopaneeli Matalajännitekuormitus Akku Sulake Sulake Invertterin liittäminen Seuraa yllä olevaa kytkentäkaaviota. Sulakkeet asennetaan

Lisätiedot

HÄIRIÖSUOJAUS KAKSISUUNTAINEN PROSESSI SISÄISET JA ULKOISET HÄIRIÖT

HÄIRIÖSUOJAUS KAKSISUUNTAINEN PROSESSI SISÄISET JA ULKOISET HÄIRIÖT LUENTO 4 HÄIRIÖSUOJAUS KAKSISUUNTAINEN PROSESSI SISÄISET JA ULKOISET HÄIRIÖT HAVAINTOJA ELÄVÄSTÄ ELÄMÄSTÄ HYVÄ HÄIRIÖSUOJAUS ON HARVOIN HALPA JÄRJESTELMÄSSÄ ON PAREMPI ESTÄÄ HÄIRIÖIDEN SYNTYMINEN KUIN

Lisätiedot

Hydrostaattinen tehonsiirto. Toimivat syrjäytysperiaatteella, eli energia muunnetaan syrjäytyselimien staattisten voimavaikutusten avulla.

Hydrostaattinen tehonsiirto. Toimivat syrjäytysperiaatteella, eli energia muunnetaan syrjäytyselimien staattisten voimavaikutusten avulla. Komponentit: pumppu moottori sylinteri Hydrostaattinen tehonsiirto Toimivat syrjäytysperiaatteella, eli energia muunnetaan syrjäytyselimien staattisten voimavaikutusten avulla. Pumput Teho: mekaaninen

Lisätiedot

Suprajohteet. 19. syyskuuta Syventävien opintojen seminaari Suprajohteet. Juho Arjoranta

Suprajohteet. 19. syyskuuta Syventävien opintojen seminaari Suprajohteet. Juho Arjoranta Suprajohteet Syventävien opintojen seminaari juho.arjoranta@helsinki. 19. syyskuuta 2013 Sisällysluettelo 1 2 3 4 5 1911 H. K. Onnes havaitsi suprajohtavuuden Kuva: Elohopean resistiivisyys sen kriittisen

Lisätiedot

Miltä työn tekeminen tuntuu

Miltä työn tekeminen tuntuu Työ ja teho Miltä työn tekeminen tuntuu Millaisia töitä on? Mistä tiedät tekeväsi työtä? Miltä työ tuntuu? Mitä työn tekeminen vaatii? Ihmiseltä Koneelta Työ, W Yksikkö 1 J (joule) = 1 Nm Työnmäärä riippuu

Lisätiedot

Smart Grid. Prof. Jarmo Partanen LUT Energy Electricity Energy Environment

Smart Grid. Prof. Jarmo Partanen LUT Energy Electricity Energy Environment Smart Grid Prof. Jarmo Partanen jarmo.partanen@lut.fi Electricity Energy Environment Edullinen energia ja työkoneet Hyvinvoinnin ja kehityksen perusta, myös tulevaisuudessa Electricity Energy Environment

Lisätiedot

Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio

Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio Haarto & Karhunen Magneettivuo Magneettivuo Φ määritellään magneettivuon tiheyden B ja sen läpäisemän pinta-alavektorin A pistetuloksi Φ B A BAcos Acosθ θ θ

Lisätiedot