Spm1520 – Werkcollege 1

(1)

Spm1520 – Werkcollege 1

dr.ir. Emile J.L. Chappin kamer a.3.300

e.j.l.chappin@tudelft.nl

(2)

Spm1520 – De werkcolleges

• Wat werkt?

• Bestudeer aan de hand van de sheets en aantekeningen uit college’s

• Oefen de opgaven in werkcollege

• Maak dat thuis af

• Oefen oude tentamenvragen

(3)

Programma vandaag

• Recent krantenartikel bespreken

• Systeemdiagrammen opstellen

• (Gedeeltelijke) tentamenvraag oefenen

(4)

(5)

(6)

Systeemdenken

• Hoe ontkom ik aan de beperking van maximaal 7 keer kunnen vouwen?

• Hoe dik wordt het papiertje als ik 33 keer vouw?

(7)

Is dit de oplossing?

• http://www.youtube.com/watch?v=kRAEBbotuIE

• Achtergrond: http://www.pegasuscom.com/tstart3.pdf

(8)

Groei

• Een voorbeeld van simpele causaliteit:

• Ongeremde exponentiele groei

• Welk systeem ligt hierachter?

• Wie en wat?

• Causale relaties?

• Componenten, factoren, inputs en outputs?

0.1 mm

mm cm m km

1 1 ^0.2 0.02 0.0002 2.00E-07

2 2 ^0.4 0.04 0.0004 4.00E-07

3 4 ^0.8 0.08 0.0008 8.00E-07

4 8 ^1.6 0.16 0.0016 1.60E-06

5 16 ^3.2 0.32 0.0032 3.20E-06

6 32 ^6.4 0.64 0.0064 6.40E-06

7 64 ^12.8 1.28 0.0128 1.28E-05

8 128 ^25.6 2.56 0.0256 2.56E-05

9 256 ^51.2 5.12 0.0512 5.12E-05

10 512 ^102.4 10.24 0.1024 1.02E-04 11 1024 ^204.8 20.48 0.2048 2.05E-04 12 2048 ^409.6 40.96 0.4096 4.10E-04 13 4096 ^819.2 81.92 0.8192 8.19E-04 14 8192 ^1638.4 163.84 1.6384 1.64E-03 15 16384 ^3276.8 327.68 3.2768 3.28E-03 16 32768 ^6553.6 655.36 6.5536 0.006554 17 65536 ¹³¹⁰⁷ 1310.72 13.1072 0.013107 18 131072 ²⁶²¹⁴ 2621.44 26.2144 0.026214 19 262144 ⁵²⁴²⁹ 5242.88 52.4288 0.052429 20 524288 ¹⁰⁴⁸⁵⁸ 10485.76 104.8576 0.104858 21 1.05E+06 ²⁰⁹⁷¹⁵ 20971.52 209.7152 0.209715 22 2.10E+06 ⁴¹⁹⁴³⁰ 41943.04 419.4304 0.419430 23 4.19E+06 ^8.39E+05 83886.08 838.8608 0.84 24 8.39E+06 ^1.68E+06 167772.16 1677.722 1.68 25 1.68E+07 ^3.36E+06 335544.32 3355.443 3.36 26 3.36E+07 ^6.71E+06 671088.64 6710.886 6.71 27 6.71E+07 ^1.34E+07 1.34E+06 13421.77 13.42 28 1.34E+08 ^2.68E+07 2.68E+06 26843.55 26.84 29 2.68E+08 ^5.37E+07 5.37E+06 53687.09 53.69 30 5.37E+08 ^1.07E+08 1.07E+07 1.07E+05 107.4 31 1.07E+09 ^2.15E+08 2.15E+07 2.15E+05 214.7 32 2.15E+09 ^4.29E+08 4.29E+07 4.29E+05 429.5 33 4.29E+09 ^8.59E+08 8.59E+07 8.59E+05 859.0 34 8.59E+09 ^1.72E+09 1.72E+08 1.72E+06 1718.0 35 1.72E+10 ^3.44E+09 3.44E+08 3.44E+06 3436.0 36 3.44E+10 ^6.87E+09 6.87E+08 6.87E+06 6871.9 37 6.87E+10 ^1.37E+10 1.37E+09 1.37E+07 13743.9 38 1.37E+11 ^2.75E+10 2.75E+09 2.75E+07 27487.8 39 2.75E+11 ^5.50E+10 5.50E+09 5.50E+07 54975.6 40 5.50E+11 ^1.10E+11 1.10E+10 1.10E+08 1.10E+05 41 1.10E+12 ^2.20E+11 2.20E+10 2.20E+08 2.20E+05 42 2.20E+12 ^4.40E+11 4.40E+10 4.40E+08 4.40E+05 43 4.40E+12 ^8.80E+11 8.80E+10 8.80E+08 8.80E+05 44 8.80E+12 ^1.76E+12 1.76E+11 1.76E+09 1.76E+06 45 1.76E+13 ^3.52E+12 3.52E+11 3.52E+09 3.52E+06 46 3.52E+13 ^7.04E+12 7.04E+11 7.04E+09 7.04E+06 47 7.04E+13 ^1.41E+13 1.41E+12 1.41E+10 1.41E+07

Dikte Aantal vouwen

Papierdikte:

(9)

Oefening – systeemdiagram

• Teken een systeemdiagram van:

• Het systeem waarin we kunnen genieten van een kopje goede koffie

• Let op

• De systeemgrens en de afbakening

• Relevante componenten

• Relaties en stromen

• Open en gesloten

• Het detailniveau

(10)

Oefening – systeemdiagram

• Teken een systeemdiagram van:

• Een aardgascentrale

• Papierproductie

• Auto

• De atmosfeer

• De aarde

• Let op: de systeemgrens en de afbakening,

relevante componenten, relaties en stromen, open of gesloten, het detailniveau

(11)

Tentamenvraagstuk – Elektriciteit

• Het rendement van elektriciteitscentrales gestookt met fossiele energiedragers is in Nederland ongeveer 50%. Het intern elektriciteitsverbruik van Nederland is

ongeveer 800 PJ, waarvan eenderde wordt opgewekt met steenkool (rendement 45%), eenderde met aardgas (rendement 55%) en eenderde met warmte/kracht centrales op aardgas (elektrisch rendement 30%, thermisch rendement 80%).

• Is het Nederlandse portfolio voor elektriciteitsopwekking gemiddeld voor Europa?

• Teken een systeemdiagram van de Nederlandse elektriciteitsopwekking.

• Als de verbrandingswaarde van steenkool 28 MJ/kg is en die van aardgas 50 MJ/kg is, hoeveel steenkool respectievelijk aardgas wordt dan verstookt per jaar om deze hoeveelheid elektriciteit op te wekken?

• Stel dat de overheid een CO₂ belasting van 25 €/ton uitgestoten CO₂ heft, hoeveel belasting kan de Minister van ELI dan jaarlijks tegemoet zien?

• Noem drie maatregelen die het rendement van het totale systeem verhogen.

(12)

Tentamenvraagstuk – Elektriciteit

• Maak gebruik van systeemdenken:

• Maak vooraf een schatting van het antwoord op basis van je systeemkennis

• Klopt de uitkomst met de werkelijkheid?

• Wat is de totale CO₂ uitstoot van Nederland?

• Wat is het elektriciteitsverbruik van een huishouden?

• Waar kan de discrepantie zitten?

(13)

Tentamenvraagstuk – Elektriciteit

• Nederland: Ongeveer 100 miljard kWh (CBS).

•  1kWh = 3,6 MJ  360 PJ (de aanname 800 was te hoog).

• Bereken opnieuw de CO₂ uitstoot, en de inzet van gas en kolen

(14)

Periodiek systeem der elementen

(15)

Werkcolleges – vervolg

• Zelf oefenen aan de hand van de informatie op Blackboard. Daar staan ook uitwerkingen.

• Vrijwilliger stuurt een relevant krantenartikel voor dindsagmiddag 12 uur per email

E.J.L.Chappin@TUDelft.NL

• Vragen te beantwoorden op werkcollege:

• Over de stof: voor dindsagmiddag 12 uur per email

• Organisatorisch: Gerard Dijkema

• Volgende college: stoichiometrie, meer systeemdenken