Energian varastointi ja uudet energialähteet



Samankaltaiset tiedostot
DEE Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto

DEE Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto

Lämmityksen lämpökerroin: Jäähdytin ja lämmitin ovat itse asiassa sama laite, mutta niiden hyötytuote on eri, jäähdytyksessä QL ja lämmityksessä QH

Muita lämpökoneita. matalammasta lämpötilasta korkeampaan. Jäähdytyksen tehokerroin: Lämmityksen lämpökerroin:

IX TOINEN PÄÄSÄÄNTÖ JA ENTROPIA...208

KAASU LÄMMÖNLÄHTEENÄ

Kryogeniikan termodynamiikkaa DEE Kryogeniikka Risto Mikkonen 1

Luento 1. 1 SMG-1100 Piirianalyysi I

Energiaa luonnosta. GE2 Yhteinen maailma

Mitä uutta kaasualalla? Tallinna

PHYS-C0220 Termodynamiikka ja statistinen fysiikka Kevät 2017

Luku 20. Kertausta: Termodynamiikan 2. pääsääntö Lämpövoimakoneen hyötysuhde

Puhtaan kaasun fysikaalista tilaa määrittävät seuraavat 4 ominaisuutta, jotka tilanyhtälö sitoo toisiinsa: Paine p

Fossiiliset polttoaineet ja turve. Parlamentaarinen energia- ja ilmastokomitea

Liikennepolttoaineet nyt ja tulevaisuudessa

Luku 8 EXERGIA: TYÖPOTENTIAALIN MITTA

Kymen Bioenergia Oy NATURAL100

Sähköiset perussuureet. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Biokaasun jakelu Suomessa

Katsaus energian ominaiskulutuksiin ja niitä selittäviin tekijöihin. Päivitys Motiva Oy

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2016

joutsenmerkityt takat

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Luento 1 / SMG-1100 Piirianalyysi I Risto Mikkonen

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

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

PHYS-C0220 Termodynamiikka ja statistinen fysiikka Kevät 2016

Lämpöopin pääsäännöt. 0. pääsääntö. I pääsääntö. II pääsääntö

Tässä luvussa keskitytään faasimuutosten termodynaamiseen kuvaukseen

Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

infoa tavoitteet E = p2 2m kr2 Klassisesti värähtelyn amplitudi määrää kokonaisenergian Klassisesti E = 1 2 mω2 A 2 E = 1 2 ka2 = 1 2 mω2 A 2

Gasum Aamukahviseminaari 1

Kryogeniikka. 1 DEE Suprajohtavuus Risto Mikkonen

ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto Luento 9 /

Spontaanissa prosessissa Energian jakautuminen eri vapausasteiden kesken lisääntyy Energia ja materia tulevat epäjärjestyneemmäksi

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

Aineen rakenne the structure of matter

Puupohjainen Bio-SNG kaasutusteknologian kehitysnäkymiä. Gasumin kaasurahaston seminaari / Bankin auditorio / ti tutkija Ilkka Hannula VTT

Maailman hiilidioksidipäästöt fossiilisista polttoaineista ja ennuste vuoteen 2020 (miljardia tonnia)

Fossiilisten polttoaineiden tuet Suomessa

SYYSKOKOUS JA KAASUPÄIVÄ Timo Toikka

Energia tulevaisuudessa Epävarmuutta ja mahdollisuuksia. Jyrki Luukkanen Tutkimusprofessori

4) Törmäysten lisäksi rakenneosasilla ei ole mitään muuta keskinäistä tai ympäristöön suuntautuvaa vuorovoikutusta.

Biokaasun jakelu Suomessa

PHYS-C0220 Termodynamiikka ja statistinen fysiikka Kevät 2016

Kaasun tankkausasemaverkoston kehittyminen Suomessa vuoteen 2030 mennessä

Euroopan ja Suomen kaasumarkkinat

Biopolttoaineiden ympäristövaikutuksista. Kaisa Manninen, Suomen ympäristökeskus Uusiutuvan energian ajankohtaispäivät

1 Clausiuksen epäyhtälö

Maakaasu kaukolämmön ja sähkön tuotannossa: case Suomenoja

Luento 1. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

SUOMEN LNG VERKOSTO TOMMY MATTILA SKANGASS.FI

Ekvipartitioteoreema. Entropia MB-jakaumassa. Entropia tilastollisessa mekaniikassa

Ekvipartitioteoreema

Energian kokonaiskulutus laski lähes 6 prosenttia vuonna 2009

1. Yksiulotteisen harmonisen oskillaattorin energiatilat saadaan lausekkeesta

Termodynamiikan suureita ja vähän muutakin mikko rahikka

Tämän päivän ohjelma: ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA!

KAASUALAN NEUVOTTELUPÄIVÄT

FINNGULF LNG LNG TERMINAALI

Energiatehokkuus logistiikassa ja liikkumisessa Saint-Gobain Rakennustuotteet Oy

LAUSEKKEET JA NIIDEN MUUNTAMINEN

Kertausluennot: Mahdollisuus pisteiden korotukseen ja rästisuorituksiin Keskiviikko klo 8-10

Energian hankinta ja kulutus

7. Lohkominen ja sulautus 2 k kokeissa. Lohkominen (Blocking)

KAASUN TOIMITTAJAN NÄKEMYKSET KAASUMARKKINOIDEN KEHITYSSUUNNISTA

GASUM LNG ITÄMEREN PUHTAINTA POLTTOAINETTA.

Biometaanin tuotannon ja käytön ympäristövaikutusten arviointi

A DEA Game II. Juha Saloheimo S ysteemianalyysin. Laboratorio. Teknillinen korkeakoulu

ENERGIA JA ITÄMERI -SEMINAARI Energiayhteyksien rakentaminen ja ympäristö

Maailman hiilidioksidipäästöt fossiilisista polttoaineista ja ennuste vuoteen 2020 (miljardia tonnia hiiltä)

Energia- ja ilmastopolitiikan infografiikkaa. Elinkeinoelämän keskusliitto

Lämpöopin pääsäännöt

Mikrotila Makrotila Statistinen paino Ω(n) 3 Ω(3) = 4 2 Ω(2) = 6 4 Ω(4) = 1

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

Kaasuauto. Autoalan opettaja- ja kouluttajapäivät Tampere. Jussi Sireeni.

Energian hankinta ja kulutus

Kaasuvisio energia- ja ilmastotiekarttaan 2050

REAKTIOT JA ENERGIA, KE3. Kaasut

Kemiallinen reaktio

A-osio. Ilman laskinta. MAOL-taulukkokirja saa olla käytössä. Maksimissaan tunti aikaa. Laske kaikki tehtävät:

Luento Entrooppiset voimat Vapaan energian muunoksen hyötysuhde Kahden tilan systeemit

ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA!

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2017

Gasum Oy Veli-Heikki Niiranen 1

Maailma tarvitsee bioenergiaa

Liikennebiokaasu ja Suomi Joensuun tiedepuisto Biokaasun jakelu maakaasuverkossa Suomessa

Energian hankinta, kulutus ja hinnat

Ilmastopolitiikan seurantaindikaattorit

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

Kohti puhdasta kotimaista energiaa

Fortum Otso -bioöljy. Bioöljyn tuotanto ja käyttö sekä hyödyt käyttäjälle

6. Yhteenvetoa kurssista

Transkriptio:

Energian varastointi ja uudet energialähteet Fossiiliset polttoaineet, entropia 1

Fossiilisten polttoaineiden jaottelu Raakaöljy Vedyn ja hiilen yhdisteet Öljyliuske Öljyhiekka Maakaasu Kivihiili 2

Öljyvarat ovat voimakkaasti keskittyneitä 3

Öljyvarat ovat voimakkaasti keskittyneitä Suomen energian kokonaiskulutuksesta katettiin vuonna 2010 öljyllä 24.5 %. Sähkön tuotannossa öljyn osuus oli noin 1 %. 4

Kuinka kauan öljyvarannot riittävät? Epätaloudellisia öljyvarantoja (öljyliuske ja hiekka) arvioidaan yleisesti olevan lähes kolminkertainen määrä taloudellisiin varantoihin nähden. 5

Öljyn jalostus Raakaöljy höyrystetään ja kuumennetaan n. 400 0 C:een ja johdetaan ns. tislauskolonniin. Höyry kondensoituu eri lämpötiloissa erilaisiksi lopputuotteiksi. Jalostuskapasiteetti vastaa suurin piirtein kulutustarvetta. 6

Mitä muuta voi saada sellaisesta raakaöljymäärästä, josta jalostuksen kautta 100 litraa bensiiniä 1000 kilometriä 7

Jalostuksen kautta lopputuotteiksi 21 polyesteripaitaa 6 jätetynnyriä 160 metriä muoviputkea 8

Jalostuksen kautta lopputuotteiksi 21 villapaitaa 4 koria kaljaa. kaljakoria 9

Jalostuksen kautta lopputuotteiksi 1 auton rengas 13 polkupyörän ulkorengasta 17 polkupyörän sisärengasta 10

Jalostuksen kautta lopputuotteiksi 200 paria sukkahousuja 11

Euroopan maakaasuverkosto Suurimmat tuottajat: Venäjä Iso-Britannia Alankomaat Norja 12

Kaasu tulee Suomeen Venäjältä Suomella ei ole omia maakaasuvaroja. Suomessa käytetty kaasu tulee Länsi- Siperiasta. Suomella ei ole maakaasun varastointikapasiteettia eikä yhteyttä Euroopan kaasuverkkoon. Gasumin ja Gazpromin hankintasopimus voimassa vuoteen 2025 asti. 13

Maailman maakaasuvarannot 14

Jakelun infrastruktuuri 1. Kaasuna putkistoissa 2. Nesteenä - nesteytetty maakaasu, LNG, T = -162 0 C - nestekaasu, LPG, T = - 50 0 C 600 litres gas 1 litre liquid 15

Kivihiili Maailman kivihiilivarannot jakautuneet tasaisesti. Tärkeimmät viejät (USA, Australia, Etelä-Afrikka, Puola, Venäjä, Kanada) vakaita maita. Kulutetaan pääosin lähellä (< 100 km) tuotantoa. Maailmankauppaan vain 10 %. 16

Hiilidioksidin erottaminen savukaasuista Case: Suprajohtavuuden hyödyntämien magneettisessa erottelussa LiZr-oksidi sitoo 400 kertaa tilavuutensa määrän CO 2 :ta 17

Termodynamiikan nollas pääsääntö Termodynamiikan nollas pääsääntö Jos systeemi C on termisessä tasapainossa systeemien A ja B kanssa, ovat systeemit A ja B termisessä tasapainossa myös keskenään 18

Termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö Energian häviöttömyyden laki U = Q - W Systeemin sisäenergian muutos Systeemiin tuotu lämpö Systeemin tekemä työ 19

Termodynamiikan toinen pääsääntö SECOND LAW OF THERMODYNAMICS (Relation of work and heat) Kelvin Statement System Surrounding Hot reservoir Clausius Statement Surrounding Q. Q. W. Q. h 0 System c Cold reservoir Of the heat supplied at a high temperature to a system not all can be converted to work; a fraction of it must be rejected as heat at a lower temperature. No process is possible whose sole result is the removal of heat from a reservoir at one temperature and the rejection of an equal quantity of heat to a reservoir at a higher temperature. Refrig9c.cdr Eristetyn systeemin entropia kasvaa spontaanissa prosessissa: S > 0 20

Termodynamiikan kolmas pääsääntö R 700 F 200 C 100 K 400 Water boils 600 500 100 0 0 300 Water freezes (273.15 K) 400 300-100 -200-100 200 Superconducting region 200 100 0-300 -400-460 -200-273 100 Methane boils Oxygen boils Nitrogen boils CRYOGENIC REGION Hydrogen boils Helium boils 0 Absolute zero Kaikki toiminta lakkaa absoluuttisessa nollapisteessä, jota ei voida koskaan saavuttaa. 21

Sähköenergian tuottaminen Miksi sähköenergian tuottamisen hyötysuhde fossiilisia polttoaineita (ydinvoimaa) hyödyntämällä on noin 37 %? 22

Entropia S järjestelmään T syötetty lämpö Miten tämä kytkeytyy sähköenergian tuottamiseen ja tuotetun sähkön hyötysuhteeseen? 23

Koejärjestely 1 Mitä tapahtuu kun venttiili avataan? Minkälainen tilanne on todennäköisin? 24

Multiplisyyden käsite Mikrotila Ilmoittaa molekyylien ja atomien yksityiskohtaisen sijainnin ja nopeuden Makrotila Ilmoittaa tilan dimensionaalisia suureita kuten paine, tilavuus, lämpötila, massa Makrotilojen multiplisyys on asianomaiseen makrotilaan liittyvien mikrotilojen lukumäärä. 25

Koejärjestely 2 Vasen kulho Oikea kulho Palloja kulhoissa Kombinaatioiden määrä ABCD - 4 0 1 ABC D ABD C 3 1 4 ACD B BCD A AB CD AC BD AD CB 2 2 6 BC AD BD AC CD AB Minkälainen tilanne on todennäköisin? A BCD B ACD C ABD 1 3 4 D ABC - ABCD 0 4 1 26 Mikrotila Makrotila Multiplisyys

Koejärjestely 3 Minkälaiseen tilaan systeemi pyrkii hakeutumaan? 27

Koejärjestely 4 Kuinka henkilön ennen pitkää todennäköisesti käy? 28

Multiplisyys Paikka kartalla; spesifioitu mikrotila Reitti; jono peräkkäisiä mikrotiloja Lähtökeidas; alkumakrotila Keidas; pienimmän multiplisyyden omaava makrotila Aavikko; Suurimman multiplisyyden omaava makrotila Todennäköisin vaihtoehto 29

Termodynamiikan toinen pääsääntö Mikäli järjestelmän tila muuttuu, hakeutuu se äärimmäisen suurella todennäköisyydellä suurimman multiplisyyden omaavaan makrotilaan ja jää siihen. 30

Meriveteen sitoutuneen energian hyödyntäminen? Onko ajatus teoreettisesti mahdollinen? Kelvin Clausius 31

Kytkentä entropiaan ja sähkön tuottamiseen Mieti edellä esitetylle määritelmälle termodynaaminen analyysi, joka päätyy edellä todettuun entropian määritelmään ja arvioi sitä kautta sähköenergian tuotannon hyötysuhdetta. Case: Ydinvoimala, Connecticut Yankee, USA Onko järjestelmä huonosti suunniteltu? 32

Koejärjestely 5 V 33

Carnot n sykli 34

Esimerkki Patenttivirastoon lähetettiin kone rekisteröintiä varten. Keksijän mukaan se ottaa Q 1 = 100 J jokaisella työkierroksella säiliöstä, jonka lämpötila on T 1 = 127 0 C, suorittaa 60 J:n työn ja luovuttaa lopuksi lämpötilassa T 2 = -73 0 C lämpömäärän Q 2 = 40 J. Hyväksyttäisiinkö tämä patenttihakemus? 35

Energia, entropia, exergia 36

Entropia on epäjärjestyksen mitta Järjestys Voimakas korrelaatio Pieni multiplisyys Pieni entropia Epäjärjestys Ei korrelaatiota Suuri multiplisyys Suuri entropia 37

Arkipäivän entropiaa 38