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

Passiiviset piirikomponentit. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Passiiviset piirikomponentit. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen DEE-11000 Piirianalyysi Passiiviset piirikomponentit 1 DEE-11000 Piirianalyysi Risto Mikkonen Passiiviset piirikomponentit - vastus Resistanssi on sähkövastuksen ominaisuus. Vastuksen yli vaikuttava jännite

Lisätiedot

Luento 2. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Luento 2. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen DEE-11000 Piirianalyysi Luento 2 1 Luento 1 - Recap Opintojakson rakenne ja tavoitteet Sähkötekniikan historiaa Sähköiset perussuureet Passiiviset piirikomponentit 2 Luento 2 - sisältö Passiiviset piirikomponentit

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

Suljetun lyijyakun toiminnan peruskäsitteitä

Suljetun lyijyakun toiminnan peruskäsitteitä Suljetun lyijyakun toiminnan peruskäsitteitä Akun toiminta perustuu täysin sähkökemiallisiin ilmiöihin + ja - materiaalin välillä elektrolyytin mahdollistaessa kemiallisenreaktion. Akun pääosina ovat anodi,

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

AKKU- JA PARISTOTEKNIIKAT

AKKU- JA PARISTOTEKNIIKAT AKKU- JA PARISTOTEKNIIKAT H.Honkanen Kemiallisessa sähköparissa ( = paristossa ) ylempänä oleva, eli negatiivisempi, metalli syöpyy liuokseen. Akussa ei elektrodi syövy pois, vaan esimerkiksi lyijyakkua

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

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

Polttokennoteknologian tarjoamat mahdollisuudet suomalaiselle kulkuneuvo-, kone- ja elektroniikkateollisuudelle 02-11/2001

Polttokennoteknologian tarjoamat mahdollisuudet suomalaiselle kulkuneuvo-, kone- ja elektroniikkateollisuudelle 02-11/2001 Polttokennoteknologian tarjoamat mahdollisuudet suomalaiselle kulkuneuvo-, kone- ja elektroniikkateollisuudelle 02-11/2001 Hankkeen pääsisältö Teknologian kehitystilannekartoitus Yrityskysely kotimaisesta

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

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

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas jari.kangas@tut.fi Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos Sähkömagnetiikka 2009 1 1 Maxwellin & Kirchhoffin laeista Piirimallin

Lisätiedot

Keksintöjä Li-ion akuissa

Keksintöjä Li-ion akuissa Keksintöjä Li-ion akuissa Pekka Ritamäki Probyte Oy LiFePO4 36V/10A akku LiFePO4 akuista Pekka Ritamäki 11.12.2008 sivu 1/11 Kuva 1 36 voltin 10Ah LiFePO4 akku on pienikokoinen ja kestää ylilatausta. Latauslaitteessa

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

DEE-11110 Sähkötekniikan perusteet

DEE-11110 Sähkötekniikan perusteet DEE-11110 Sähkötekniikan perusteet Antti Stenvall Passiiviset piirikomponentit Luennon keskeinen termistö ja tavoitteet vastus käämi kondensaattori puolijohdekomponentit Tarkoitus on esitellä piiriteorian

Lisätiedot

ffiffi O, = aoo,'#...

ffiffi O, = aoo,'#... DEE-53000 Energian varastointi ja uudet energialähteet Tentti 16.10.2015 Risto Mikkonen Oman ohjelmoitavan laskimen käyttö sallittu' OSA I Vatitse oheisista kysymyksistä oikea vaihtoehto' t. llmakehän

Lisätiedot

DEE-11110 Sähkötekniikan perusteet

DEE-11110 Sähkötekniikan perusteet DEE-11110 Sähkötekniikan perusteet Antti Stenvall Peruskäsitteet Luennon keskeinen termistö ja tavoitteet sähkövaraus teho ja energia potentiaali ja jännite sähkövirta Tarkoitus on määritellä sähkötekniikan

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

= 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

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

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki. Sähkö 25 Esineet saavat sähkövarauksen hankauksessa kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki. Hankauksessa esineet voivat varautua sähköisesti. Varaukset syntyvät, koska hankauksessa kappaleesta siirtyy

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

SMG-4500 Tuulivoima. Kahdeksannen luennon aihepiirit. Tuulivoiman energiantuotanto-odotukset

SMG-4500 Tuulivoima. Kahdeksannen luennon aihepiirit. Tuulivoiman energiantuotanto-odotukset SMG-4500 Tuulivoima Kahdeksannen luennon aihepiirit Tuulivoiman energiantuotanto-odotukset Tuulen nopeuden mallintaminen Weibull-jakaumalla Pinta-alamenetelmä Tehokäyrämenetelmä 1 TUULEN VUOSITTAISEN KESKIARVOTEHON

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

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

Sähkön varastointi utopiaa vai realismia? Jussi Mäntynen

Sähkön varastointi utopiaa vai realismia? Jussi Mäntynen Sähkön varastointi utopiaa vai realismia? Jussi Mäntynen Agenda Sähkövarastot tänään Markkinoiden tarpeet Sähkövarasto ratkaisut Utopiaa vai realismia? Sähkövarastot tänään Utopiaa? Public 2012, Siemens

Lisätiedot

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi. Lämpöoppi Termodynaaminen systeemi Tilanmuuttujat (suureet) Lämpötila T (K) Absoluuttinen asteikko eli Kelvinasteikko! Paine p (Pa, bar) Tilavuus V (l, m 3, ) Ainemäärä n (mol) Eristetty systeemi Ei ole

Lisätiedot

Mekatroniikan peruskurssi Luento 1 / 15.1.2013

Mekatroniikan peruskurssi Luento 1 / 15.1.2013 Lappeenranta University of Technology, Finland Mekatroniikan peruskurssi Luento 1 / 15.1.2013 Rafael Åman LUT/Älykkäiden koneiden laboratorio Tehonsiirto voidaan toteuttaa: Mekaanisesti Hydraulisesti Pneumaattisesti

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

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

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi Physica 9. painos (0) RATKAST. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi RATKAST:. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi. a) Vaihtovirran tehollinen arvo on yhtä suuri kuin sellaisen tasavirran arvo, joka tuottaa vastuksessa

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

Johdanto... 3. Tavoitteet... 3. Työturvallisuus... 3. Polttokennoauton rakentaminen... 4. AURINKOPANEELITUTKIMUS - energiaa aurinkopaneelilla...

Johdanto... 3. Tavoitteet... 3. Työturvallisuus... 3. Polttokennoauton rakentaminen... 4. AURINKOPANEELITUTKIMUS - energiaa aurinkopaneelilla... OHJEKIRJA SISÄLLYS Johdanto... 3 Tavoitteet... 3 Työturvallisuus... 3 Polttokennoauton rakentaminen... 4 AURINKOPANEELITUTKIMUS - energiaa aurinkopaneelilla... 5 POLTTOKENNOAUTON TANKKAUS - polttoainetta

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

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Insinöörivalinnan fysiikan koe 1.6.2011, malliratkaisut

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Insinöörivalinnan fysiikan koe 1.6.2011, malliratkaisut A1 Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Täydennä kuhunkin kohtaan yhtälöstä puuttuva suure tai vakio alla olevasta taulukosta. Anna vastauksena kuhunkin kohtaan ainoastaan

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

Lahti Energian uusi voimalaitos KYMIJÄRVI II. Jaana Lehtovirta Viestintäjohtaja Lahti Energia Oy

Lahti Energian uusi voimalaitos KYMIJÄRVI II. Jaana Lehtovirta Viestintäjohtaja Lahti Energia Oy Lahti Energian uusi voimalaitos KYMIJÄRVI II Jaana Lehtovirta Viestintäjohtaja Lahti Energia Oy Miksi voimalaitos on rakennettu? Lahti Energialla on hyvät kokemukset yli 12 vuotta hiilivoimalan yhteydessä

Lisätiedot

1. Malmista metalliksi

1. Malmista metalliksi 1. Malmista metalliksi Metallit esiintyvät maaperässä yhdisteinä, mineraaleina Malmiksi sanotaan kiviainesta, joka sisältää jotakin hyödyllistä metallia niin paljon, että sen erottaminen on taloudellisesti

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

a) Kuinka pitkän matkan punnus putoaa, ennen kuin sen liikkeen suunta kääntyy ylöspäin?

a) Kuinka pitkän matkan punnus putoaa, ennen kuin sen liikkeen suunta kääntyy ylöspäin? Luokka 3 Tehtävä 1 Pieni punnus on kiinnitetty venymättömän langan ja kevyen jousen välityksellä tukevaan kannattimeen. Alkutilanteessa punnusta kannatellaan käsin, ja lanka riippuu löysänä kuvan mukaisesti.

Lisätiedot

Lämpöä tuulivoimasta ja auringosta. Esa.Eklund@KodinEnergia.fi. Kodin vihreä energia Oy 30.8.2012

Lämpöä tuulivoimasta ja auringosta. Esa.Eklund@KodinEnergia.fi. Kodin vihreä energia Oy 30.8.2012 Lämpöä tuulivoimasta ja auringosta 30.8.2012 Esa.Eklund@KodinEnergia.fi Kodin vihreä energia Oy Mitä tuulivoimala tekee Tuulivoimala muuttaa tuulessa olevan liikeenergian sähköenergiaksi. Tuulesta saatava

Lisätiedot

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä: FY6 SÄHKÖ Tavoitteet Kurssin tavoitteena on, että opiskelija ymmärtää sähköön liittyviä peruskäsitteitä, tutustuu mittaustekniikkaan osaa tehdä sähköopin perusmittauksia sekä rakentaa ja tutkia yksinkertaisia

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

TKK, TTY, LTY, OY, ÅA, TY ja VY insinööriosastojen valintakuulustelujen fysiikan koe 31.5.2006, malliratkaisut ja arvostelu.

TKK, TTY, LTY, OY, ÅA, TY ja VY insinööriosastojen valintakuulustelujen fysiikan koe 31.5.2006, malliratkaisut ja arvostelu. 1 Linja-autoon on suunniteltu vauhtipyörä, johon osa linja-auton liike-energiasta siirtyy jarrutuksen aikana Tätä energiaa käytetään hyväksi kun linja-autoa taas kiihdytetään Linja-auto, jonka nopeus on

Lisätiedot

Standalone UPS system. PowerValue 11/31 T 10 20 kva 1-vaiheinen UPS kriittisille kuormille

Standalone UPS system. PowerValue 11/31 T 10 20 kva 1-vaiheinen UPS kriittisille kuormille Standalone UPS system PowerValue 11/31 T 10 20 kva 1-vaiheinen UPS kriittisille kuormille Energiatehokas UPS skaalattavalla varakäyntiajalla Kriittisten laitteiden ja järjestelmien, kuten esim. talo- ja

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

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

Magneettikenttä ja sähkökenttä

Magneettikenttä ja sähkökenttä Magneettikenttä ja sähkökenttä Gaussin laki sähkökentälle suljettu pinta Ampèren laki suljettu käyrä Coulombin laki Biot-Savartin laki Biot-Savartin laki: Onko virtajohdin entisensä? on aina kuvan tasoon

Lisätiedot

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt

Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt Ongelmia mittauksissa Ulkoiset häiriöt Häiriöt peittävät mitattavia signaaleja Häriölähteitä: Sähköverkko 240 V, 50 Hz Moottorit Kytkimet Releet, muuntajat Virtalähteet Loisteputkivalaisimet Kännykät Radiolähettimet,

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

PORVOON ENERGIA LUONNOLLINEN VALINTA. Mikko Ruotsalainen

PORVOON ENERGIA LUONNOLLINEN VALINTA. Mikko Ruotsalainen PORVOON ENERGIA LUONNOLLINEN VALINTA Skaftkärr Skaftkärr hankkeen tavoitteena on rakentaa Porvooseen uusi energiatehokas 400 hehtaarin suuruinen, vähintään 6000 asukkaan asuinalue. Skaftkärr Koko projekti

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-4500 Tuulivoima. Viidennen luennon aihepiirit YLEISTÄ ASIAA GENERAATTOREISTA

SMG-4500 Tuulivoima. Viidennen luennon aihepiirit YLEISTÄ ASIAA GENERAATTOREISTA SMG-4500 Tuulivoima Viidennen luennon aihepiirit Tuulivoimaloiden generaattorit Toimintaperiaate Tahtigeneraattori Epätahtigeneraattori Tuulivoimalakonseptit 1 YLEISTÄ ASIAA GENERAATTOREISTA Generaattori

Lisätiedot

Korkeahyötysuhteisten sähkömoottorien hankintasuositus

Korkeahyötysuhteisten sähkömoottorien hankintasuositus Korkeahyötysuhteisten sähkömoottorien hankintasuositus Ei julkaista painotuotteena Copyright Motiva Oy, Helsinki, huhtikuu 2004 Korkeahyötysuhteisten sähkömoottorien hankintasuositus Tarkoitettu liitettäväksi

Lisätiedot

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist Elektroniikka Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist Kurssin sisältö Sähköopin perusteet Elektroniikan perusteet Sähköturvallisuus ja lainsäädäntö Elektroniikka musiikkiteknologiassa Suoritustapa

Lisätiedot

Jäähdytysjärjestelmän tehtävä on poistaa lämpöä jäähdytyskohteista.

Jäähdytysjärjestelmän tehtävä on poistaa lämpöä jäähdytyskohteista. Taloudellista ja vihreää energiaa Scancool-teollisuuslämpöpumput Teollisuuslämpöpumpulla 80 % säästöt energiakustannuksista! Scancoolin teollisuuslämpöpumppu ottaa tehokkaasti talteen teollisissa prosesseissa

Lisätiedot

Sähkö ja magnetismi 2

Sähkö ja magnetismi 2 Kokeellista fysiikkaa luokanopettajille Ari Hämäläinen kevät 2005 Sähkö ja magnetismi 2 Sähkövirran magneettinen vaikutus, sähkövirran suunta Tanskalainen H.C. Ørsted teki v. 1820 fysiikan luennolla seuraavanlaisen

Lisätiedot

Vety- ja polttokennoalan eteneminen meillä ja maailmalla, Suomen vetytiekartta

Vety- ja polttokennoalan eteneminen meillä ja maailmalla, Suomen vetytiekartta Vety- ja polttokennoalan eteneminen meillä ja maailmalla, Suomen vetytiekartta Vedyn ja polttokennojen mahdollisuudet Oulun seudulla, Aamiaissessio Oulussa Jari Ihonen, VTT, Heidi Uusalo, VTT, Juhani Laurikko,

Lisätiedot

SMG-4500 Tuulivoima. Viidennen luennon aihepiirit YLEISTÄ ASIAA GENERAATTOREISTA

SMG-4500 Tuulivoima. Viidennen luennon aihepiirit YLEISTÄ ASIAA GENERAATTOREISTA SMG-4500 Tuulivoima Viidennen luennon aihepiirit Tuulivoimaloiden generaattorit Toimintaperiaate Tahtigeneraattori Epätahtigeneraattori Vakionopeuksinen voimala Vaihtuvanopeuksinen voimala 1 YLEISTÄ ASIAA

Lisätiedot

Kuva 8.1 Suoran virrallisen johtimen magneettikenttä (A on tarkastelupiste). /1/

Kuva 8.1 Suoran virrallisen johtimen magneettikenttä (A on tarkastelupiste). /1/ 8 SÄHKÖMAGNETISMI 8.1 Yleistä Magneettisuus on eräs luonnon ilmiö, joka on tunnettu jo kauan, ja varmasti jokaisella on omia kokemuksia magneeteista ja magneettisuudesta. Uudempi havainto (1820, Christian

Lisätiedot

Hakkuriteholähde. Hakkuriteholähteet. 28.03.2011 Timo Lepola

Hakkuriteholähde. Hakkuriteholähteet. 28.03.2011 Timo Lepola Hakkuriteholähde Hakkuriteholähteet imo Lepola Hakkuriteholähde Lineaarinen teholähde Kookas ja painava muuntaja imo Lepola 2 Hakkuriteholähde Lineaarinen teholähde Isot kondensaattorit ja transistorit

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

PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS 1 PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS Aki Sorsa 2 SISÄLTÖ YLEISTÄ Mitattavuus ja mittaus käsitteinä Mittauksen vaiheet Mittaustarkkuudesta SUUREIDEN MITTAUSMENETELMIÄ Mittalaitteen osat Lämpötilan

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

Fysiikan valintakoe 10.6.2014, vastaukset tehtäviin 1-2

Fysiikan valintakoe 10.6.2014, vastaukset tehtäviin 1-2 Fysiikan valintakoe 10.6.2014, vastaukset tehtäviin 1-2 1. (a) W on laatikon paino, F laatikkoon kohdistuva vetävä voima, F N on pinnan tukivoima ja F s lepokitka. Kuva 1: Laatikkoon kohdistuvat voimat,

Lisätiedot

Sähkön ja lämmön tuotanto biokaasulla

Sähkön ja lämmön tuotanto biokaasulla Sähkön ja lämmön tuotanto biokaasulla Maakaasun käytön valvojien neuvottelupäivät Vierumäki, 29. 30.5.2008 Kari Lammi Mitä biokaasu on? Orgaanisesta jätteestä hapettomassa tilassa hajoamisen tuloksena

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

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

Teholähteet kannettavissa elektroniikkalaitteissa

Teholähteet kannettavissa elektroniikkalaitteissa Teholähteet kannettavissa elektroniikkalaitteissa Jaakko Kairus Sampo Ojala Akut ja patterit Verkkosovittimet Aurinkokennot Polttokennot Teholähteet Energiatiheys Akkutermistöä Tilavuusverrannollinen Wh/L

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

Mökkisähköistyksen toteutus tuulivoimalla

Mökkisähköistyksen toteutus tuulivoimalla Mökkisähköistyksen toteutus tuulivoimalla Tämä esitys pyrkii vastaamaan kysymykseen kuinka mökkisähköistyksen voi toteuttaa käyttäen tuulivoimaa. 1. Sähköistys tuulivoimalla Sähköistys toteutetaan tuulivoimalan

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

Kemiallinen reaktio

Kemiallinen reaktio Kemiallinen reaktio REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Johdantoa: Syömme elääksemme, emme elä syödäksemme! sanonta on totta. Kun elimistömme hyödyntää ravintoaineita metaboliassa eli aineenvaihduntareaktioissa,

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

Aurinkojärjestelmän syväpurkauksen ohjausyksikkö Suunnittelu Mikko Esala

Aurinkojärjestelmän syväpurkauksen ohjausyksikkö Suunnittelu Mikko Esala Aurinkojärjestelmän syväpurkauksen ohjausyksikkö Suunnittelu Mikko Esala Yleistä: Tämä laite on suunniteltu aurinkoenergia järjestelmiin, suojaamaan akkua syväpurkausta vastaan. Laite kytketään akun ja

Lisätiedot

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus Antti Karjalainen, PRK 14.11.2013 Komponenttien esittelytaktiikka Toiminta, (Teoria), Käyttö jännite, virta, teho, taajuus, impedanssi ja näiden yksiköt:

Lisätiedot

PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS 1 PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS Aki Sorsa 2 SISÄLTÖ YLEISTÄ Mitattavuus ja mittaus käsitteinä Mittauksen vaiheet Mittausprojekti Mittaustarkkuudesta SUUREIDEN MITTAUSMENETELMIÄ Mittalaitteen

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

Aurinkolämpö. Tässä on tarkoitus kertoa aurinkolämmön asentamisesta ja aurinkolämmön talteen ottamiseen tarvittavista osista ja niiden toiminnasta.

Aurinkolämpö. Tässä on tarkoitus kertoa aurinkolämmön asentamisesta ja aurinkolämmön talteen ottamiseen tarvittavista osista ja niiden toiminnasta. Aurinkolämpö Tässä on tarkoitus kertoa aurinkolämmön asentamisesta ja aurinkolämmön talteen ottamiseen tarvittavista osista ja niiden toiminnasta. Keräimien sijoittaminen ja asennus Kaikista aurinkoisin

Lisätiedot

Liike ja voima. Kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia ja niistä aiheutuvia liikeilmiöitä

Liike ja voima. Kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia ja niistä aiheutuvia liikeilmiöitä Liike ja voima Kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia ja niistä aiheutuvia liikeilmiöitä Tasainen liike Nopeus on fysiikan suure, joka kuvaa kuinka pitkän matkan kappale kulkee tietyssä ajassa. Nopeus voidaan

Lisätiedot

Perunapellosta virtaa! Jenna Salmijärvi ja Maija Torttila

Perunapellosta virtaa! Jenna Salmijärvi ja Maija Torttila Perunapellosta virtaa! Jenna Salmijärvi ja Maija Torttila Johdanto Kuva 1: Pokepallo Olet lähtenyt pelaamaan Pokèmon Go peliä. Päädyit keskelle perunapeltoa etsimään pokemoneja. Eteesi ilmestyi Snorlax!

Lisätiedot

Tekijä: Markku Savolainen. STIRLING-moottori

Tekijä: Markku Savolainen. STIRLING-moottori Tekijä: Markku Savolainen STIRLING-moottori Perustietoa Perustietoa Palaminen tapahtuu sylinterin ulkopuolella Moottorin toiminta perustuu työkaasun kuumentamiseen ja jäähdyttämiseen Työkaasun laajeneminen

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

[TBK] Tunturikeskuksen Bioenergian Käyttö

[TBK] Tunturikeskuksen Bioenergian Käyttö [TBK] Tunturikeskuksen Bioenergian Käyttö Yleiset bioenergia CHP voimalaitoskonseptit DI Jenni Kotakorpi, Myynti-insinööri, Hansapower Oy Taustaa Vuonna 1989 perustettu yhtiö Laitetoimittaja öljy-, kaasuja

Lisätiedot

Teknologiaraportti. Heikki Torvinen. 18/1/11 Metropolia Ammattikorkeakoulu

Teknologiaraportti. Heikki Torvinen. 18/1/11 Metropolia Ammattikorkeakoulu Teknologiaraportti Heikki Torvinen 1 Teknologiaraportti Käsittelee tekniikan näkökulmasta nyt ja tulevaisuuden ajoneuvoratkaisuja Polttoaineet Energian varastointi Lataus Ajoneuvoryhmät Henkilöauto Hyötyajoneuvot

Lisätiedot

TKK, TTY, LTY, OY, ÅA, TY ja VY insinööriosastojen valintakuulustelujen fysiikan koe 1.6.2005, malliratkaisut.

TKK, TTY, LTY, OY, ÅA, TY ja VY insinööriosastojen valintakuulustelujen fysiikan koe 1.6.2005, malliratkaisut. 1 Kuvaan 1 on piiretty kahden suoraviivaisesti samaan suuntaan liikkuvan auton ja B nopeudet ajan funktiona. utot ovat rinnakkain ajanhetkellä t = 0 s. a) Kuvaile auton liikettä ajan funktiona. Kumpi autoista

Lisätiedot

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2013 Insinöörivalinnan fysiikan koe 29.5.2013, malliratkaisut

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2013 Insinöörivalinnan fysiikan koe 29.5.2013, malliratkaisut A1 Ampumahiihtäjä ampuu luodin vaakasuoraan kohti maalitaulun keskipistettä. Luodin lähtönopeus on v 0 = 445 m/s ja etäisyys maalitauluun s = 50,0 m. a) Kuinka pitkä on luodin lentoaika? b) Kuinka kauaksi

Lisätiedot

SÄHKÖTEKNIIKKA. NTUTAS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri kevät 2015

SÄHKÖTEKNIIKKA. NTUTAS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri kevät 2015 SÄHKÖTEKNIIKKA NTTAS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri kevät 2015 1. PERSKÄSITTEITÄ 1.1. VIRTAPIIRI Virtapiiri on johtimista ja komponenteista tehty reitti, jossa sähkövirta kulkee. 2 Virtapiirissä on vähintään

Lisätiedot

Varavoiman asiantuntija. Marko Nurmi

Varavoiman asiantuntija. Marko Nurmi Varavoiman asiantuntija Marko Nurmi kw-set Oy (www.kwset.fi) Sähköverkon varmistaminen Sähköverkon varmistaminen Varmistamistavat UPS Kuorma ei havaitse sähkökatkoa Varmistusaika riippuvainen akkujen mitoituksesta

Lisätiedot

VARAVOIMAPALVELUIDEN VARMISTAMINEN ERI TEHOLUOKISSA

VARAVOIMAPALVELUIDEN VARMISTAMINEN ERI TEHOLUOKISSA VARAVOIMAPALVELUIDEN VARMISTAMINEN ERI TEHOLUOKISSA DEMO 2013 Projektin tavoitteita v. 2009 Siirrettävä itsenäinen sähköntuotantojärjestelmä Prototyyppi integroidaan 10 jalan mittaiseen järjestelmäkonttiin

Lisätiedot

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas jari.kangas@tut.fi Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos Sähkömagnetiikka 2009 1 Sähköstatiikka Coulombin laki ja sähkökentän

Lisätiedot

SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA. Harjoitus - luento 6. Tehtävä 1.

SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA. Harjoitus - luento 6. Tehtävä 1. SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA Harjoitus - luento 6 Tehtävä 1. Aurinkokennon virta I s 1,1 A ja sen mallissa olevan diodin estosuuntainen kyllästysvirta I o 1 na. Laske aurinkokennon maksimiteho suhteessa termiseen

Lisätiedot

Martti Alatalo, toimitusjohtaja. rjestelmiä. Litium-ioni akkukenno - Rautafosfaatti LiFePO4

Martti Alatalo, toimitusjohtaja. rjestelmiä. Litium-ioni akkukenno - Rautafosfaatti LiFePO4 Oy Finnish Electric Vehicle Technologies, Ltd. Martti Alatalo, toimitusjohtaja Akuista järjestelmij rjestelmiä Litium-ioni akkukenno - Rautafosfaatti LiFePO4 FEVT akunhallinta CCS, Cell Control System

Lisätiedot

Torqeedo. Palkittu, suorituskykyinen sähköperämoottori.

Torqeedo. Palkittu, suorituskykyinen sähköperämoottori. Torqeedo. Palkittu, suorituskykyinen sähköperämoottori. Torqeedo on veneilijän tulevaisuutta. Perämoottori, joka menestyy sitä paremmin, mitä tiukemmaksi ympäristömääräykset käyvät. Markkinoiden tehokkaimmat

Lisätiedot

Sähkömagneettisia päästöjä ja häiriönsietoa koskeva valmistajan ilmoitus. Sivulla S8 / S8 Sarja II / VPAP Sarja III 1 3 S9 Sarja 4 6

Sähkömagneettisia päästöjä ja häiriönsietoa koskeva valmistajan ilmoitus. Sivulla S8 / S8 Sarja II / VPAP Sarja III 1 3 S9 Sarja 4 6 Sähkömagneettisia päästöjä ja häiriönsietoa koskeva valmistajan ilmoitus Sivulla S8 / S8 Sarja II / VPAP Sarja III 1 3 S9 Sarja 4 6 Sähkömagneettisia päästöjä ja häiriönsietoa koskeva valmistajan ilmoitus

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

Metropolia AMK BOSCH REXROTH HYDRAULIPENKIN KONSEPTISUUNNITTELU

Metropolia AMK BOSCH REXROTH HYDRAULIPENKIN KONSEPTISUUNNITTELU BOSCH REXROTH HYDRAULIPENKIN KONSEPTISUUNNITTELU 1. Konsepti Nykyisestä penkistä päivitetty versio, 315 kw käyttöteholla. Avoimen ja suljetun piirin pumput sekä hydraulimootorit testataan samassa asemassa.

Lisätiedot

Oppimistehtävä 4: Pienimuotoinen vedyntuotanto

Oppimistehtävä 4: Pienimuotoinen vedyntuotanto ENE-C3001 Energiasysteemit Oppimistehtävä 4: Pienimuotoinen vedyntuotanto Sisällysluettelo 1 Johdanto... 1 2 Vedyn valmistaminen elektrolyyttisesti... 2 3 Paikallinen vetyjärjestelmä... 4 4 Tehtävänanto...

Lisätiedot