Modul 2

Hva er biomasseproduksjon og hva er netto nullutslipp?

Biomasseproduksjon gjennom fotosyntese absorberer CO₂ fra atmosfæren. Når biomasse brennes, frigjøres denne CO₂ igjen, hvilket kan gi netto null utslipp. Fotosyntesen = 6CO2+12H2O⟶C6H12O6+6O2+6H2O

Hva står LHV og HHV for?

LHV står for Lower Heating Value, og HHV står for Higher Heating Value, som er måter å måle energimengden som frigjøres ved forbrenning.

Hva er forskjellen mellom HHV og LHV i sammenheng med forbrenning?

HHV inkluderer varmen fra kondensasjon av vann, mens LHV ekskluderer denne varmen. Tout > 100°C → LHV

Tout < 100°C → HHV

How to calculate LHV from HHV?

• n: The number of moles or mass of water formed per unit of fuel combusted.

• ΔHvap: The enthalpy of vaporization (latent heat) of water, typically around 2.45 MJ/kg at 25°C.

Eksempel C₁₂H₂₆(l)  +  18,5 O₂(g)    +  13 H₂O(g)

—>13moles of H2​O

Hva er eksempler på biodrivstoff?

Eksempler på biodrivstoff inkluderer biogass, bioetanol og biodiesel.

Hvordan dannes biogass, bioetanol og biodiesel?

Biogass lages ved fermentering av organisk materiale i et oksygenfritt miljø. Bioetanol produseres ved gjæring av sukkerarter, og biodiesel fremstilles ved transesterifisering av fett eller olje.

Hvordan påvirker fuktighetsinnholdet energitettheten til tre?

Energitettheten til tre varierer med fuktighetsinnhold; jo tørrere treet er, desto høyere energitetthet.

Hvorfor regnes oppvarming med ved som CO2-nøytralt?

Vedforbrenning frigjør samme mengde CO2 som treet absorberte gjennom fotosyntese mens det vokste, gitt bærekraftig skogforvaltning der nye trær plantes for å erstatte de som felles.

Hva er fordeler og ulemper med med Pellets og Briketter?

Fordeler:

• Konsistent

• Reduserer utslipp

• Enkel håndtering

Ulemper:

• Dyrere

• Energikrevende produksjon

• Krever spesialutstyr

Hva er fordeler og ulemper med med tradisjonell vedbrenning?

Fordeler:

• Lokal

• Lav prosessering

• Fornybar

Ulemper:

• Inkonsekvent

• Krever plass

• Høyere utslipp

Hva er den kjemiske likningen for elektrolyse av vann?

2H₂O + Energi → 2H₂ + O₂

Hva er den kjemiske likningen for en hydrogendrivstoffcelle?

2H₂ + O₂ → 2H₂O + Energi

Hva er vannelektrolyse vs brenselceller sitt potensial?

• Vannelektrolyse har et negativt potensial

• Hydrogen brenselceller har et positivt potensial

Hvilken gass dannes ved katoden og hvilken ved anoden i standard vann-elktrolyse?

• Katode: H₂

• Anode: O₂

Hvorfor er ammoniakk en interessant hydrogenbærer(5 grunner)?

• Høy H₂-innhold

• Etablert infrastruktur

• Enkel lagring og håndtering

• Høy energitetthet

• Allsidig bruk

Hva er forskjellen på primære og sekundære batterier?

Primære batterier er engangs og kan ikke lades, mens sekundære batterier er oppladbare.

Hva er hovedtypene brenselsceller?

Hovedtypene brenselsceller inkluderer PEM, Alkaline elektrolyse og SOEC.

Hvoradan fungerer en PEM

PEM fungerer som både en elektrolyse og en brenselcelle. Denne teknologien benytter en protonledende membran for å splitte vann til hydrogen og oksygen. Det er effektivt ved høye strømmer og kan produsere høy renhet på hydrogenet.

Hvordan fungerer en Alkaline elektroplyser?

Alkaline elektrolyse bruker en alkalisk løsning som elektrolytt (som KOH) og deler vann til hydrogen og oksygen ved hjelp av elektroder. Denne teknologien har vært i bruk lenge og er kostnadseffektiv, men har lavere effektivitet sammenlignet med PEM.

Hvordan fungerer SOEC (Solid Oxide Electrolysis Cell)?

SOEC opererer ved høy temperatur og bruker en fast oksid-elektrolytt for å splitte vann til hydrogen og oksygen. Denne teknologien er mer effektiv ved høye temperaturer og kan også brukes til å co-elektrolysere vann og CO2 for å produsere syntetiske drivstoffer.

Hvordan lagres hydrogen?

Hydrogen kan lagres som gass under høyt trykk, i flytende form ved lave temperaturer, eller kjemisk bundet.

Hvorfor er energi-konvertering viktig i et fornybart samfunn?

Energi-konvertering er viktig for å balansere tilbud og etterspørsel, spesielt i henhold til ‘duck curve’.

Hvordan henger termodynamikk sammen med hydrogen?

Termodynamikk spiller en rolle i elektrolyse av vann til hydrogen og oksygen.

Hvorfor er energi-konvertering og lagring viktig for et fornybart samfunn?

Det balanserer tilbud og etterspørsel, spesielt i scenarier som "duck curve".

Hva er eksempler på energilagringssystemer og konverteringssystemer?

Eksempler på energilagringssystemer inkluderer pumped hydro, compressed air, supercapacitors, flywheel og flow batteries.

Hvordan funker pumped hydro.

• Hvordan det fungerer: Energi lagres ved å pumpe vann fra et lavt beliggende reservoar til et høyere beliggende reservoar ved hjelp av elektrisk energi. Når energi er nødvendig, slippes vannet ned igjen gjennom turbiner for å generere elektrisitet.

Hvordan funker compressed air?

• Energi lagres ved å komprimere luft i et underjordisk rom eller tank ved bruk av elektrisk energi. Når energi er nødvendig, slippes den komprimerte luften ut og føres gjennom en turbin for å generere elektrisitet.

Hvordan funker Supercapacitors (Superkondensatorer)?

• Superkondensatorer lagrer energi i form av elektrisk ladning i et elektrisk felt, og de kan slippe ut energi raskt ved behov. De har høy effektuttak (hvor raskt de kan levere strøm) men lav energitetthet.

Hvordan funker flywheel og hva brukes det til?

• Flywheels lagrer energi mekanisk ved å spinne et hjul i høy hastighet. Energi lagres i form av kinetisk energi og kan konverteres tilbake til elektrisitet ved å bremse hjulet.

• Brukes ofte til korttids energilagring og applikasjoner som krever rask energileveranse eller stabilisering av strømnettet.

Hvordan fungerer Flow Batteries (Flytbatterier)?

• Flytbatterier lagrer energi i elektrolyttvæsker som sirkulerer gjennom en celle og reagerer ved elektroder for å lagre eller frigjøre elektrisk energi. Mengden energi som kan lagres bestemmes av volumet av elektrolytt.

Hva er den grunnleggende strukturen av et Li-ion batteri?

Anode strømkollektor (tynn kobberfolie)

Anode aktivt materiale (f.eks. grafitt)

Fysisk separator

Flytende elektrolytt

Katode strømkollektor (tynn aluminiumsfolie)

Katode aktivt materiale (f.eks. NMC)

Batterianslutninger

Hva er energikapasiteten til et batteri hvis det lades med en konstant effekt på 5 W, og det tar 2 timer å lade fra 0 % til 100 %?

• Energikapasitet: Effekt × Tid

• Beregning: 5 W × 2 timer = 10 Wh

• Energikapasitet: 10 Wh

Hva er energikapasiteten til et batteri hvis vi lader batteriet med en konstant effekt på 5 W, og det tar 3 timer å fullade fra 0% - 80%

Hva betyr C/2 i batterisammenheng?

• Definisjon: Ladings-/utladningshastighet er halvparten av batterikapasiteten per time.

• Betydning: Batteriet tar 2 timer for å lades/utlades fra 0 % til 100 %.

Hva betyr 12C i batterisammenheng?

• Definisjon: Batteriet lades/utlades 12 ganger raskere enn kapasiteten per time.

• Betydning: Batteriet blir fullt ladet/utladet på 1/12 time (5 minutter).

Hva er noen av hoved anode og katode-materialene brukt i Li-ion batterier?

Anode: karbon, silisium, grafitt. Katode: LCO(Litiumkoboltoxid), LFP(Litiumjernfosfat), NCM((Litium-nikkel-mangan-koboltoksid).

Hva er energikapasiteten i batterier?

Energikapasitet er mengden energi som er lagret i batteriet, uttrykt i Watt-timer (Wh). E = P*t

Hva er SoC og hva måler det?

State of Charge (SoC) måler det nåværende ladningsnivået i batteriet, ofte i prosent.

Hva står SoH for og hva måler det?

State of Health (SoH) måler batteriets helsetilstand i prosent av kapasiteten da det var nytt.

Hvordan måles SoH indirekte?

SoH beregnes som forholdet mellom den nåværende tilgjengelige batterikapasiteten (Ccurr ​) og den vurderte batterikapasiteten (Crated ​) når batteriet er nytt

Hva er DoD?

Depth of Discharge (DoD) refererer til prosentandelen av batteriets maksimale kapasitet som er brukt.

Hva er de to definisjonene til DoD?

1. Den første definisjonen er prosentandelen av batteriets maksimale kapasitet som er tappet ut fra enhver ladet tilstand. (Denne definisjonen beskriver hvor mye av batteriets kapasitet som har blitt brukt fra en spesifikk starttilstand, som ikke nødvendigvis er 100 % fulladet.)

2. Den andre definisjonen er prosentandelen av batteriets maksimale kapasitet som for øyeblikket er brukt sammenlignet med en fullt ladet tilstand, som er den inverse av State of Charge (SoC).

Hva beskriver C-rater?

C-rate beskriver hastigheten ved hvilken et batteri lades eller utlades i forhold til dets totale kapasitet.

Hvordan beregnes C-rate?

C-rate beregnes ved å dele den leverte eller fjernede effekten (Power) fra batteriet per time med batteriets brukbare kapasitet (Capacity). Eller: C-rate kan også beregnes fra endringen i SoC per time:

Hva er trinnene i batteriproduksjon?

Trinnene inkluderer mixing, coating, calendaring, electrode cutting, cell assembly, packaging, electrolyte filling, og cell formation.

Hvilke hører til i bildet:

1.       Mixing and dispersion (slurry mixing)

2.       Coating and drying

3.       Calendaring

4.       Cutting electrodes (Electrode slitting)

5.       Cell assembly

6.       Packaging and electrolyte filling

Hva er de to vanlige typene av elektrodebeleggsenheter?

• Comma-bar:

  • Produksjonshastighet: opptil 15 m/min

  • Eksponert for atmosfæren

  • Begrenset kontroll på beleggets tykkelse

• Slot-die:

  • Produksjonshastighet: opptil 80 m/min

  • Ikke eksponert for atmosfæren

  • Omfattende kontroll på beleggets tykkelse (styrt av pumpehastighet)

Hva er tre typer elektrodetørketeknologier?

• Konveksjonstørker

• Infrarød/nær-infrarød

• Mikrobølge/laser

Hva er kvalitetsmålene for elektrodetørking?

• Beleggtykkelse og vekt per areal

• Overflatekvalitet og kontur

• Adhesjonsstyrke

• Restfuktighet i elektroden

Hva er minst fire grunner til kalendrering av elektroder?

• Tykkelseskontroll

• Utjevning av overflaten

• Fiksering av porestruktursfordeling, porøsitet og tortuositet

• Fiksering av elektrontransportnettverk

Hva er hovedtypene av batteripakking?

• Rund celle (hardcase)

• Prismatisk celle (hardcase)

• Posecelle (softcase

Fordeler og ulemper round cell?

Fordeler:

• Etablert produksjonsprosess (først historisk i produksjon)

• Høy produksjonsvolum

Ulemper:

• Dårlige pakkingsmuligheter på modul/systemnivå

• Ujevn temperaturfordeling

• Krever flere komponenter for montering enn poseceller

Fordeler og ulemper prismatic cell?

Fordeler:

• Bedre pakkingsmuligheter sammenlignet med runde celler

• Gode kjøleegenskaper

Ulemper:

• Avhengig av støpvekt

• Krever kompleks innkapslingsstruktur

• Flere trinn og produksjonsutstyr nødvendig

Fordeler og ulemper pouch cell?

Fordeler:

• Billig, selv i små mengder

• Færre produksjonstrinn enn prismatiske celler

• Høyere energitetthet sammenlignet med sylindriske celler

• Gode kjøleegenskaper

Ulemper:

• Lavere mekanisk motstandsdyktighet enn runde eller prismatiske celler

• Lavere tretthetsstyrke

Hva er de tre hovedtypene cell assembly?

Stacking, Z-folding, winding

Hvordan fungerer klimaendringer? Hva betyr temperaturøkningen?

Klimaendringer fra økt utslipp. Temperaturøkningen har en rekke konsekvenser, inkludert havstigning, smelting av isbreer, ekstremvær og endringer i økosystemer.

Hva er de viktigste kildene til klimagassutslipp (6 stk) ?

De viktigste kildene er karbondioksid (CO₂), metan (CH₄), lystgass (N₂O), hydrofluorkarboner (HFC), perfluorkarboner (PFC), og svovelfluorid (SF₆).

Karbondioksid (CO₂)

Kilder: Forbrenning av fossile brensler (transport, industri) og avskoging. Effekt: Lang levetid i atmosfæren, bidrar til global oppvarming ved å fange varme.

Metan (CH₄)

Kilder: Landbruk (husdyr), deponier og gassproduksjon. Effekt: Sterk drivhuseffekt, men kortere levetid enn CO₂.

Lystgass (N₂O)

Kilder: Bruk av nitrogenbaserte gjødselmidler i landbruket. Effekt: Høy drivhuseffekt og bryter ned ozonlaget.

Hydrofluorkarboner (HFC)

Kilder: Kjølesystemer og klimaanlegg. Effekt: Høy drivhuseffekt, men kortere levetid enn CO₂.

Perfluorkarboner (PFC)

Kilder: Aluminiumproduksjon og elektronikkproduksjon. Effekt: Svært høy drivhuseffekt og lang levetid i atmosfæren.

Svovelfluorid (SF₆)

Kilder: Elektriske brytere og komponenter. Effekt: Ekstremt høy drivhuseffekt og lang levetid.

Hva er GWP? (og tilhørende til Co2, Metan(Ch4) og lystgass(N2O)

GWP er global warming potential.

Karbondioksidekvivalenter (CO₂e) brukes for å uttrykke utslipp av ulike klimagasser i en felles enhet. For å beregne CO₂e multipliseres vekten av en gitt klimagass med dens GWP-verdi. For eksempel vil 1 tonn metan tilsvare 28 tonn CO₂e (1 tonn × 28 = 28 tonn CO₂e).

CO₂ har en GWP på 1, mens metan har en GWP på 28 og lystgass har en GWP på 265. Dette betyr at utslipp av 1 tonn metan har samme oppvarmingseffekt som 28 tonn CO₂ over en periode på 100 år.

Hva er den største kilden til CO2 utslipp?

Forbrenning av fossilt brensel, som kull, olje og gass, er den største kilden til CO₂-utslipp.

Hva er et karbonavtrykk, og hvordan kan vi beregne utslipp?

Karbonavtrykk er et mål på virkningen av våre aktiviteter på miljøet

Utslipp kan beregnes ved GWP.

Hva er volumbasert energiinnhold og hvordan beregnes det? og Hva er vektbasert energiinnhold og hvordan beregnes det?

Volumbasert energiinnhold beregnes ved å dele energiinnholdet per mol med det spesifikke molare volumet. Vektbasert energiinnhold beregnes ved å dele energiinnholdet per mol med molmassen.

Hvordan beregnes energiinnholdet i en gassblanding?

Energiinnholdet i en gassblanding beregnes ved å multiplisere LHV-verdien for hver komponent med dens volumfraksjon og summere resultatene.

Hvordan beregner man energiinnhold per kg i en gassblanding?

Energiinnhold per kg beregnes ved å dele blandingens LHV med den gjennomsnittlige molare massen.

Hva er primære vs sekundære utslipp?

Primære utslipp er direkte utslipp fra aktiviteter vi utfører, som å brenne bensin i en bil. Sekundære utslipp refererer til karbonutslipp som er innebygd i produkter vi bruker, for eksempel utslipp fra å bygge en bil.

Hva er livssyklusvurdering (LCA)?

LCA er en systematisk metode for å evaluere miljøpåvirkningen fra et produkt eller system og identifisere forbedringsmuligheter.

Hvilken informasjon kan vi få fra en LCA?

En LCA gir informasjon om globalt oppvarmingspotensial, abiotisk uttømming, toksisitetspotensial, arealbruk, eutrofiering, vannforbruk, forsuring, smog, og fast avfall.

Hva er de viktigste stegene i en livssyklusvurdering (LCA)?

Stegene inkluderer mål- og omfangsdefinisjon, livssyklusinventar (LCI), livssykluspåvirkningsvurdering, tolkning, og rapportering.

Hva er fordelene med en sirkulær økonomi?

Fordelene inkluderer redusert risiko for ressursmangel, eliminasjon av avfall, og fremming av bærekraft.

Hvordan kan vi oppnå en sirkulær økonomi?

Vi kan oppnå en sirkulær økonomi ved å vurdere produktets levetid i designfasen, etablere globale returnettverk, innovere etterspørselsfokuserte forretningsmodeller, og fokusere på ren materialbeholdningsstyring.