Alternative energikilder

Opgaven er kvalitetssikret af redaktionen på Skolehjælpen.dk.
  • Folkeskole 9. klasse
  • Dansk FSA
  • 12
  • 15
  • 5369
  • PDF

Rapport: Alternative energikilder

Opgaven undersøger alternativ energi. Den undersøger bl.a. COP15 (opgaven er skrevet før topmødet) og gennemgår de forskellige alternative energikilder og deres fordele og ulemper. Herudover kommer rapporten også ind på, hvilke energikilder vi har i Danmark.

Skolehjælpen.dk's kommentar

Fin rapport, der dog mangler en konklusion.

Indhold

Problemformulering 2
COP15 – klimatopmøde 3
Brændselsceller 3
Historie 3
Lavtemperaturbrændselsceller 3
Højtemperaturbrændselsceller 4
Elektrolyse 5
Bølgekraft 6
Wave Dragon 6
Wave Star 6
Poseidons orgel 6
Ny type bølgekraftanlæg 7
Geotermisk energi 8
Vindmøller 8
Historien om elektricitetsvindmøller 8
Forskellige slags vindmøller 9
Vindmøller i Danmark 9
Atomkraftværker 10
Fissionsenergi 10
Fusionsenergi 10
Atomkraftværker i fremtiden 11
Solenergi 12
Solfangere 12
Solceller 12
Dong Energy´s fremtidsplan 14
Lithium Balance 14
Better Place 14
Konklusion 14
Litteraturliste 15

Uddrag

COP15 – klimatopmøde

Den 7. december 2009 åbnes FN's klimatopmøde i København, det var egentlig først fastsat til den 30. november, men da de muslimske lande holder Eid på dette tidspunkt, blev klimamødet flyttet, da de ikke mente at de kunne være forberedt godt nok. Dette blev vedtaget ved COP14 i Poznan, Polen. Derfor holdes det i Bella Centeret fra den 7. december til den 18. december. Det ventes at omkring 15.000 delta-gere, bl.a. rådgivere, diplomater, demonstranter og medie fra omkring 200 forskellige lande kommer til den danske hovedstad. Regeringen har udtalt at topmødet ca. vil komme til at koste ”et par hundrede millioner”, men de regner dog med at de vil få pengene ind igen på alle de udlændinge der strømmer til landet. Af de danske partier er det kun Dansk Folkeparti der er imod mødet. Denne konference er også kendt som COP15, som står for den 15. Conference of the Parties.
Grunden til at det skal afholdes er at Kyoto-aftalen udløber i 2012, og der skal hurtigst mulig en ny aftale på plads. Man vil på dette møde også prøve at overtale USA til at underskrive, for de var nemlig ikke med i den nuværende Kyoto-aftale. Meningen er at finde en plan så der kommer mindre CO2-udslip men den plan ligger et godt stykke ude i fremtiden. Man vil så i disse dage få udarbejdet den nye aftale, der skal sikre en renere atmosfære. FN's såkaldte klimaplan kaldes UNFCCC, som står for: United Nations Framework Convention on Climate Change. Der er nogle ting der skal skabes enighed omkring fx hvordan man griber dette voksende problem an, hvordan bruger man bedst pengene og hvordan når man nogensinde til enighed? Dette møde er et af de vigtigste klimamøder overhoved, og vil få stor indflydelse på fremtiden.

Brændselsceller

Historie

Brændselscellen blev opdaget af William Grove i 1839. Han elektrolyserede noget fortyndet svovlsyre, mellem to platinelektroder, hvorpå vandet blev spaltet i brint (H₂) og ilt (O₂). Ilten boblede op ved den positive elektrode, mens brinten kom til syne ved den negative. Derpå slukkede han for strømmen og opdagede at brinten og ilten kunne danne en svag elektrisk strøm. Han havde opdaget princippet bag brændselscellen, og nogle år efter lykkedes det ham at lave et instrument som han kaldte for et gasbatteri.
Lavtemperaturbrændselsceller
I 1890'erne indførte den tysk-britiske kemiker Ludwig Mond sammen med hans medarbejder porøse elektroder. De porøse elektroder tillader luft og brændselsgas at trænge ind og reagere over et større område end de massive elektroder. I 1895 lykkedes det William W. Jacques at sammensætte et større system af brændselsceller. Han sammenkoblede 100 brændselsceller, som alle bestod af en jernelektrode og en kulanode, som var placeret i smeltet kaliumhydroxid ved 450⁰C. Atmosfærisk luft blev blæst ned omkring jernelekstroden, mens brændstoffet som var kulanoden, blev oxideret til Karbonat. Brændselscellebatteriet kunne yde 1,5 kilowatt, men konstruktionen virkede ikke ret længe, fordi karbonaten satte dig omkring anoden, og derved blokkede cellen.
I 1933 begyndte Thomas Francis Bacon udviklingen af de alkaliske brændselsceller(AFC). Elektrolytten var her kaliumhydroxid i en vandig opløsning ved 200⁰C. Elektroderne var lavet af porøst nikkel og fik tilført brint ved 45 atmosfærers tryk. I 1959 fik Bacon opstillet et 5KW system, og i 1960'erne tog den amerikan-ske flymotorfabrik Pratt og Whitney licens på Bacons patenter og fik senere en kontrakt med NASA, som ville bruge systemet på Apollo-rumfartøjerne.
AFC har det problem at den ikke tåler CO₂, brinten og luften skal derfor renses, hvilket er dyrt. Derfor begyndte man i 1960'erne og 70'erne at udvikle CO₂ tolerante brændselsceller, hvilket førte til opfindelsen af PEMFC og PAFC.
Højtemperaturbrændselsceller
I 1920'erne og 1930'erne opfandt den schweiziske kemiker E. Bauer, MCFC og SOFC. De kan i modsætning til lavtemperaturbrændselscellerne både omsætte naturgas og kulgas ved intern reformering, eller ved en mere direkte omsætning, afhængigt af hvilke elektroder, der bruges. Dette betyder at de har en større virkningsgrad end de to lavtemperatursbrændselsceller. Der begyndte først at ske noget i udviklingen af de to brændselsceller efter 1980 og i dag er der blevet lavet demonstrationsanlæg med begge slags på over 100 KW.
En brændselscelle er en transducer, som omdanner en kemisk energi til en elektrisk energi. En brændselscelle fungerer næsten som et batteri, en brændselscelle skal dog ikke oplades, men producerer elektricitet så længe der tilføres et brændstof. De mest almindelige brændselsceller er PEMFC og PAFC som begge drives af brint (hydrogen) og ilt (oxygen).
PEMFC brændselscellen består af to elektroder, en anode og en katode, som begge består af grafit, med en platinkatalysator. Membranen er en protonledende ion-byttermembran. Brinten pumpes ind ved anoden mens ilt pumpes ind ved katoden. I midten af brændselscellen er der en membran/elektrolyt, her deles brintatomerne i elektroner (e-) og brintioner (H+). Brintionen drives igennem den ionledene membran. Elektronen føres igennem en ledning udenfor systemet, hvorpå både elektronen og brintionen kommer om til katoden. Her går ionen (H+), elektronen (e-) og ilten (O₂) sammen i en kemisk forbindelse og danner vand (H₂O). Membranen skal konstant være mætte med vand, hvilket sænker driftstemperaturen. Driftstemperaturen i PEMFC er 80⁰C og den har en nyttevirkning på 40-50 %.

PAFC brændselscellen bruger ortofosforsyre (H3PO4) som elektrolyt, anode og katode består af grafit, med en platinkatalysator. Denne brændselscelle har en driftstemperatur på 150-200⁰C, og en nyttevirkning på 40-50% ligesom PEMFC.
Brændselscellerne producerer ikke drivhusgasser, det eneste affaldsprodukt er vand.
AFC brændselscellen har en elektrolyt, bestående af vandigt kaliumhydroxid (KOH). Anoden og katoden består af porøst nikkel. Driftstemperaturen er 100⁰C. AFV bruger brint, som brændsel, men da den ikke kan tåle CO₂ skal både brinten og ilten renses helt ned til nogle få ppm (parts per million), hvilket er dyrt og begrænser cellens brug betydeligt. Kommer der CO₂ i cellen reagerer det OH- og danner CO32-, som resulterer i at elektrolytten ødelægges. AFV bliver dog brugt til rumfart hvor prisen ikke betyder noget.

MCFC har en elektrolyt bestående af smeltet carbonat-salt. Ofte er det KLiCO₃. Anoden består af porøst nikkel, mens katoden er en blanding af nikkeloxid (NiO) og lithiumoxid (Li₂O). Driftstemperaturen er på 650 °C, og det gør cellen i stand til at omsætte både naturgas og CO. I MCFC skal der ikke kun tilføres ilt men også CO₂ da det CO₃₂- ionen som ledes gennem elektrolytten. Bruges der naturgas som brændsel dannes der også CO₂, men da det sker ved anoden, er det nødvendigt at udvinde CO₂ fra anodeudstødningen og føre det til katodeindblæsningen.
Det store problem for MCFC er at den flydende saltsmelte som er mættet med ilt og kuldioxid er stærkt korroderende. Cellens levetid er derfor meget begrænset, men udviklingsprojekter for MCFC er stadig i gang for at få dem kommercialiseret, men anvendelsen vil mest foregå i store centrale kraftværker.

SOFC har en keramisk elektrolyt, der er i stand til at lede iltioner. Den består oftest af YSZ (yttrium-stabiliseret-zirkona), hvilket vil sige ZrO₂ sammensat med så meget Y₂O₃ at krystalstrukturen bliver kubisk, og dermed har en større iltledningsevne end før. Anoden består af en nikkelcerment, hvilket er en meget fin blanding af det keramiske YSZ og det metalliske nikkel. Katoden kan være LSM, som er LaMnO₃ blandet med SrO. Cellen har en driftstemperatur på mellem 500 og 1000 °C, som derfor ligesom MCFC kan omsætte naturgas og CO. På demonstrationsanlæg har SOFC haft virkningsgrader på over 50 % og en levetid på over 10.000 timer.
SOFC kan bruges i anlæg på op til MW-størrelsen, og hvis man udnytter spildvarmen fra anlægget til brugsvand eller til at drive en gasturbine kan cellen opnå en virkningsgrad på 80-85 %.

Elektrolyse
Brinten som bruges som brændstof i brændselscellen kan man få ved at elektrolysere vand. Vand kommes i et elektrolysekar, hvorpå der tilsættes strøm. Strømmen vil spalte vandet ved at bryde de kovalente bindinger i vandmolekylet og der dannes brint og ilt. Ilten tiltrækkes af den positive elektrode og begynder at samles ved den, mens brinten tiltrækkes af den negative elektrode. Denne proces er langvarig, men man kan øge hastigheden ved at øge elektricitets tilførslen og tilsætte lidt svovlsyre... Køb adgang for at læse mere

Alternative energikilder

[1]
Bedømmelser
  • 21-04-2010
    God ca 7 har en utrolig god beskrivelse. og har mange gode pointer