Energiframtida

Læreplanen

Energi for framtiden

Mål for opplæringen er at eleven skal kunne

gjøre forsøk med solceller og solfangere og forklare virkemåten
gjøre rede for fysiske prinsipper for hvordan varmepumper virker, og i hvilke sammenhenger varmepumper brukes
(beskrive virkemåten og bruksområdet til noen vanlige ladbare og ikke-ladbare batterier og til brenselceller)
gjøre rede for ulik bruk av biomasse som energikilde
gjøre rede for hydrogen som energibærer

Hvordan skal vi nå målene?

Energi

Hva er det?

En enkel definisjon: Det som får noe til å skje

Måleenhet

Energi måles i joule. Symbol: J. Oppkalt etter James Joule

Tidligere ble ofte kalorier brukt. Her er en omregningstabell

Omregning
kilokalori	1 kcal	=	4.2 kJ
kilowattimer	1 kWh	=	3.6 MJ
wattsekund	1 Ws	=	1 J

To former

kjemisk
kjerne
sol
svinge
elektrisk
strålings
lyd
varme

bevegelses
stillings-ENERGI

Energikjeder

sola → furutre → peis → stua → omgivelsene

Energilovene

Energi kan ikke oppstå eller forsvinne, bare overføres fra en form til en annen

I en energioverføring synker den samla energikvaliteten

http://no.wikipedia.org/wiki/Energi

Batterier

Galvanisk element

Batterityper

Engangs

Tørrelement
Alkaliske
Litium

Oppladbare

Bly
Litium

Et eksempel

Alkalisk element

negativ pol laget av sink (Zn)

Zn gir fra seg elektroner = oksideres

positiv pol laget av karbon (C)

deltar ikke direkte i redoksreaksjonen
leder elektronene til manganoksiden

elektrolytt en blanding av brunstein (MnO₂ = manganoksid), sinkklorid (ZnCl₂)og kaliumhydroksid (KOH)

En oversikt

	Type	+ pol	- pol	elektrolytt	Ems
ikke-ladbare	Tørrelement	MnO₂	Zn	NH₄Cl	1.5 V
	Alkalisk	MnO₂	Zn	KOH	1.5 V
	Litium	MnO₂	Li	KOH	3.4 V
	Knappecelle	Ag₂O	Zn	KOH	1.6 V
ladbare	Blyakkumulator	PbO₂	Pb	H₂SO₄	2.0 V
	Nikkel-kadmium	Ni(OH)₂	Cd	KOH	1.2 V
	Nikkelmetallhybrid	Ni(OH)₂	MH	KOH	1.2 V
	Litiumion	Li₂O	C	LiBF₄	3.4 V

Wikipedia: Elektrisk_batteri

How Stuff Works: Battery

Brenselceller

produserer elektrisk energi fra hydrogen eller naturgass.
reaksjon med oksygen i en elektrokjemisk prosess hvor det dannes vann
energien lagres ikke inne i cellen - tilføres fra utsiden
Reaksjoner

Anode: H₂→ 2H⁺+ 2e^-
Katode: O₂+ 4e^-+ 4H⁺→ 2H₂O

Oppsummert

2H₂ + O₂→ 2H₂O

Viktigst

PEM = PEMFC = Proton Exchange Membrane Fuel Cell

Varmepumper

Virkemåte

hovedprinsipp:
- kjølemidlet blir varmt hvis trykket øker
- blir kaldt når trykket synker
utfører et arbeid på et kjølemiddel
kjølemidlet henter energi fra omgivelsene ved fordamping
avgir energi ved kondensering

Kretsløpet

Kompressoren komprimerer kjølemidlet → temperaturen øker
Kondensatoren får kjølemidlet til å kondensere → energi avgis til omgivelsene
Reduksjonsventilen reduserer trykket → temperaturen faller
I fordamperen fordamper midlet fordi det er høyere temperatur der → energi tas opp fra omgivelsene

Den ideelle gassloven

Dette ligger litt inn i fysikken, men kan forklare prinsippene. Se Wikipedia: Ideal gas law

Lenker

Solceller

Halvledere

Bygd av silisium

Kjemisk symbol: Si
halvmetall

Solcelle: to silisiumplater

silisiumatomene danner perfekte elektronparbindinger tre og tre sammen og leder ikke strøm
de må dopes
- den ene er tilsatt atomer som gjør at det er flere elektroner enn normalt - n-type (negative)
- den andre er tilsatt atomer som gjør at det er færre elektroner enn normalt - p-type (positiv)
mellom de to vil det oppstå ei sperre som gjør at elektronene ikke kan gå fra n til p: HALVLEDER