Examen labo duurzame energie

Licht kan omgezet worden in elektriciteit met behulp van …

**zonnecellen**

Een fotovoltaïsche cel is opgebouwd uit **…**

**halfgeleidend materiaal**

Het basismateriaal van een fotovoltaïsche cel is meestal **…**

**silicium**

Als basismateriaal voor de productie van fotovoltaïsche cellen gebruikt men onder andere…

**amorf materiaal**

Dunnelaag-materialen beginnen te concurreren met klassieke fotovoltaïsche cellen; dat zijn bijvoorbeeld **…**

**CIS-cellen**

De ideale oriëntatie voor fotovoltaïsche modules in België is **…**

**richting zuid, helling 35°**

Veranderende opbrengst door het jaar owv:

•Declinatie van de aarde

•Elliptische baan van de aarde om de zon

Veranderende opbrengst door de dag o.w.v.:

•Stand van de zon aan de hemel

Nullastspanning in functie van instraling:

•Niet lineair

•Grote spanning bij kleine instraling

Kortsluitstroom in functie van instraling:

•Lineair verband tussen stroom in instraling

U/I karakteristiek (constante instraling); duid MPP, ISC en VOC aan

**PV-panelen:** \n **serieschakeling**

Stroom = stroom van het kleinste paneel

Spanning van de verschillende panelen optellen

Opgelet voor beschaduwing van 1 van de panelen!

**PV-panelen:** \n **parallel** \n **schakeling**

Stroom van de verschillende panelen optellen

Spanning blijft constant

…(1) verbrandingswaarde geeft energie weer die vrijkomt bij verbranding **(2)** (waterdamp wordt als gas afgevoerd) mee te rekenen. Wordt gebruikt bij bepaling rendement verbrandingsketels.

(1) Onderste

(2) zonder condensatiewarmte

**(1)** verbrandingswaarde geeft energie weer die vrijkomt bij verbranding als **(2)** wel meegerekend wordt (water wordt als vloeistof afgevoerd). Wordt gebruikt bij facturatie van gasverbruik.

(1) Bovenste

(2) condensatie warmte

Om gebruik te kunnen maken van de extra condensatiewarmte is een … nodig. Rendement kan >100% zijn indien condenserende ketel owv berekening rendement t.o.v. onderste verbrandingswaarde

condenserende ketel

Lage-temperatuur-verwarming: (T < 45°C):

•vloerverwarming (korte pasafstand)

•Voordeel: hoger rendement voor verbrandingstoestel of warmtepomp

HR-Top ketel =

Gasketel

optimaz elite

Stookolieketel

Wat betekend de COP en SCOP van een warmtepomp?

Is voor elk type warmtepomp een grondboring vereist?

Neen

Sorteer onderstaande energiebronnen van lage naar hoge prijs per kWh. (richtprijzen 2021)

•Hout

•Aardgas

•Benzine aan de pomp (o.w.v. accijnzen)

•Elektriciteit

Indien het warmte afgifte systeem van een gebouw een lage retourtemperatuur (

Ja

Zal een warmtepomp altijd meer energie (warmte) leveren dan de energie die erin gestoken wordt? Is het 'rendement' dus steeds hoger dan 100%?

Ja

Economisch optimaal:

•Jaarlijkse kost

•Economisch optimum

Jaarlijkse kost =

•Investeringskost/levensduur + energiekost (+ onderhoud)

•Economisch optimum→

→ laagste jaarlijkse kost

Welke chemische reactie vind plaats in een brandstofcel?

•2H2 + O2 → 2H2O + Energie

Welke energie produceert een brandstofcel?

•elektrische energie en

•thermische energie

Tussen welke concentraties (% vol.) is een mengsel van waterstofgas met lucht ontvlambaar?

4% tot 75% (4%-96% indien met zuurstof!)

Geef 3 manieren waarop waterstof geproduceerd kan worden.

•Thermolyse, foto-katalyse, stoom-reforming (geeft CO2), elektrolyse

Kan waterstof zowel gebruikt worden in een brandstofcel als in een klassieke verbrandingsmotor om energie te leveren?

Ja

Hoeveel bedraagt het rendement van een brandstofcel ongeveer?

Van 40% tot meer dan 70%. Afhankelijk van grootte en type. Wel beter dan verbrandingsmotor…

Waarom is waterstof duurzaam:

•Geen uitstoot van giftige stoffen (enkel water) bij de verbranding van waterstof

•Waterstof komt niet voor als grondstof, maar kan wel overal geproduceerd worden uit bijvoorbeeld water. → Minder afhankelijk van andere landen

Waarom is waterstof soms niet duurzaam?

•Als waterstof geproduceerd wordt met een fossiele brandstof komt eveneens CO2 vrij.

\
Kan ofwel gewoon verbrand worden als gas ofwel via brandstofcel, zonder verbranding, rechtstreeks elektriciteit leveren.

Vul in.

Elektrolyser

(productie van waterstof door elektrolyse)

Omgekeerde reactie als bij brandstofcel…

Bepalen van het rendement:

•**Rendement = Puit/Pin**

•**Puit = U . I**

•**Pin = VH2 . HH2**

•*HH2 = 10,8 MJ/m³ (niet van buiten kennen)*

Meer vermogen betekend meer lucht toevoeren o.w.v.:

•*Meer O₂ uit de lucht om met H₂ te reageren tot H₂O*

•*O.w.v. het beperkt rendement zal de brandstofcel warm worden, door lucht toe te voeren zal deze gekoeld worden en blijft de temperatuur binnen aanvaardbare grenzen.*

*Verloop van spanning en stroom bij verschillende belastingen…*

•*Bij stijgende belasting neemt U af en I toe.*

Licht kan omgezet worden in warmte met behulp van:

een zonnecollector

Het zichtbare gedeelte van een zonneboiler staat gewoonlijk op het dak. Dit noemt men:

de collector

Het opslagvat van een zonneboiler kan vervaardigd zijn uit: 

geëmailleerd staal of  roestvrij staal

Een zonneboiler bestaat uit verschillende onderdelen, onder andere: 

een thermische zonnecollector

De energie van de zon die in België op elke vierkante meter invalt, bedraagt:

1000 kWh/jaar

Welke types van zonnecollectoren bestaan er voor zonneboilers:

vlakke plaat collector, vacuümbuis collector

Wat is de functie van het buffervat bij een zonneboiler:

scheiding van het collectorcircuit en het sanitair water circuit, opslaan van warmte

Welke maatregelen zal men treffen om de vloeistof in het collectorcircuit niet te laten bevriezen en koken:

dit circuit vullen met een mengsel van water en glycol en/of dit circuit laten leeglopen wanneer de buitentemperatuur te laag is. 

De gelaagdheid in een buffervat zorgt ervoor dat:

Het warmste water bovenaan en het koudste onderaan de buffer zit

Energiebehoefte:

E = m.c.∆T

•Hoeveel energie door zonnecollector laten produceren (op jaarbasis)? →

dekkingsgraad.

−De overige energie wordt geproduceerd door de naverwaming…

\

•Thermostatisch mengventiel SWW

•Veiligheidsgroep

•Expansievat glycol circuit

•Pomp en regelaar Glycol circuit

•Koud water toevoer

•Circulatiepomp CV circuit

•Warmte afgifte CV

•Boiler/ voorraad vat

•Zonnepaneel of zonnecollector

•Optisch rendement:

Hoeveel zonnestraling door de collector in warmte omgezet wordt

•Thermisch rendement:

Hoeveel energie er als warmte door de collector verloren gaat naar de omgeving o.w.v. hoge temperatuur in de collector en lage temperatuur in de omgeving.

•Totaal rendement:

optisch + thermisch

•Vacuümbuis collectoren bezitten door hun … een beter thermisch rendement dan vlakke plaat collectoren

goede isolatie

Regeling collectorcircuit:

indien Tcollector > Tboiler+7 start de circulatiepomp, anders valt de circulatiepomp uit.

Debiet van de pomp wordt gestuurd door regelaar:

Temperatuurverschil (Tcolllector uit – Tcollector in) wordt op 7°C geregeld.

Wanneer is het thermisch vermogen het grootst?

In de zomer zonder bewolking

Thermisch vermogen is steeds kleiner dan ingestraald vermogen o.w.v.:

het totaal rendement.

Verband tussen ingestraald en thermisch vermogen is ongeveer

lineair

Bij lagere buitentemperatuur, daalt thermisch vermogen o.w.v.:

het thermisch rendement van het paneel

Verband tussen buitentemperatuur en thermisch vermogen is ongeveer

lineair

Optimale oriëntatie:

Zuiden; hellingshoek: ong. 40°. Heeft invloed op de nuttige instraling

Debiet?

P = m . c . ∆T

LED is de afkorting van:

light-emitting diode

Welke stelling is juist?

Een TL lamp heeft steeds een inductief reactief vermogen. (waarom?)

•Sorteer volgende lampen van grote lichtopbrengst per verbruik (Lumen/watt) naar lage

1\.LED

2\.TL lamp

3\.spaar lamp

4\.halogeen lamp

5\.gloeilamp

Cos φ =

P/S

P = (Led vs TL)

U\*I\*Cos φ

Boete betalen bij slechte Cos φ →

bij TL

LED heel snel terugverdiend. Maar:

\-Is voor kantoor, geld niet voor huis

\-Niet gekeken naar licht opbrengst!!!

Uit welke 3 kringen bestaat een Grond/water warmtepomp installatie met indirecte expansie

Bron systeem (glycol) , koelcyclus (koudemiddel R404A), afgifte systeem (CV water)

Aan welke zijde van de warmtepomp heb je de hoogste temperatuur:

Condensor

•Welke zijn aanvaardbare waarden  voor de gemiddelde temperatuur van het bronsysteem van een grond/water warmtepomp (er zijn meerdere antwoorden mogelijk):

\-5°C tot 10°C

•Met welke vloeistof is het grond circuit van een grond water warmtepomp gevuld:

Glycol-water mengsel

•Waarom wordt er een mengsel van glycol en water gebruikt in het verdamper circuit:

om bevriezing te voorkomen

Hoeveel warmtewisselaars heeft een G/W warmtepomp met indirecte verdamping:

2

•Uit welke 4 belangrijke onderdelen bestaat een warmtepomp:

Compressor- condensor- expantieventiel-verdamper

•Welke grootheden heb je nodig om het thermisch  vermogen in een hydraulische kringloop te bepalen. (meerdere antwoorden mogelijk):

Debiet \[l/min\]; Dichtheid \[kg/l\]; Temperatuur verschil \[°K\]

•Welke 6 metingen uit onderstaande lijst moeten gebeuren om de COP te kunnen bepalen

−Debiet bronsysteem

−Debiet afgifte systeem

−Aanvoer temperatuur bron systeem

−Retour temperatuur bronssysteem

−Aanvoer temperatuur afgifte systeem

−Retour temperatuur afgifte systeem

•Geef de mogelijke formules voor de COP te berekenen:

Qafgifte/Qelektrisch; Qafgifte/(Qafgifte – Qbron)

Pcondensor =

Pverdamper + Pelektrisch

Pelektrisch =

Pcondensor – Pverdamper

COP =

Pcondensor /(Pcondensor – Pverdamper)

COP =

Pcondensor / Pelektrisch

Hoe dichter Tverdamper en Tcondensor bij elkaar liggen, hoe … de COP

groter

Stel dat de netspanning 230/400V bedraagt en op de generator staat vermeld 230/400V. Dan moet deze in … aangesloten worden.

ster

Bij de pitchregeling van de windmolen zullen de wieken van de windmolen uit de wind gedraaid worden als de windsnelheid (te) … wordt

groot

Het wiskundig verband tussen de windsnelheid en het opgewekte vermogen van een windmolen verloopt volgens een … (tot dat het nominale toerental van de generator bereikt is!)

derdegraadsfunctie

Leg uit.

− Koppeling met het net → 50 Hz

\- Rotatiefrequentie generator (DFIG) met 2 poolparen → 1500 tr/min

− Stator gekoppeld met net via contactor (Q1)

− Rotor gevoed met wisselspanning van invertor

− Bij verschillende toerentallen toch steeds wisselspanning van 50 Hz mogelijk…

Waarvoor staan deze curves?

Rood: verband P-n bij bepaalde windsnelheid

Groen: theoretisch optimale vermogens bij verschillende windsnelheden: P ≈ (windsnelheid)³

Blauw: curve die generator van de  windmolen volgt …