TB142E
Opgaven werkcollege 14 mei 2014
Een kolencentrale heeft een vermogen van 900 MW elektrisch en een elektrisch rendement van 42%.
1) Hoeveel PJ elektriciteit produceert deze kolencentrale per jaar?
2) Wat is het theoretische elektrisch rendement van een kolencentrale waarvan de oven een bedrijfstemperatuur van 1100 °C heeft bij een omgevingstemperatuur van 10 °C?
Neem aan dat een derde van de gebruikte elektriciteit in Nederland wordt opgewekt met steenkool (elektrisch rendement 45%), een derde met aardgas (elektrisch rendement 55%) en een derde met warmte/krachtcentrales op aardgas (elektrisch rendement 30% en thermisch rendement 80%). De LHV van steenkool en aardgas zijn resp. 28 MJ/kg en 50 MJ/kg.
3) Hoeveel steenkool en aardgas worden verstookt om 800 PJ aan elektriciteit te produceren?
4) Hoeveel bedraagt de totale uitstoot aan CO2 per jaar op basis van bovenstaande elektriciteitsproductie?
Een kerncentrale heeft een elektrisch vermogen van 450 MW en een elektrisch rendement van 33%. Deze kerncentrale gebruikt een koeltoren om te koelen. In een koeltoren wordt water bij ongeveer omgevingstemperatuur verdampt. De benodigde warmte voor
verdamping van water is ongeveer 440 kJ/mol.
5) Hoeveel weg te koelen restwarmte produceert deze kerncentrale?
6) Hoeveel kg/s water moet er verdampt worden om alle restwarmte van de centrale af te voeren?
Een bepaalde soort NPK kunstmest bestaat uit een mengsel van kaliumnitraat (KNO3), een fosfaatverbinding (Ca(H2PO4)2), en ureum (H2N-CO-NH2). Deze kunstmest wordt geleverd in zakken van 30 [kg]. De gewichtspercentages van de drie stoffen in de kunstmest zijn
ongeveer gelijk, 33 [gew.%].
7) Hoeveel mol Ca(H2PO4)2 bevat een zak kunstmest?
8) Hoeveel kg Kalium bevat een zak van deze kunstmest?
Na gebruik op land reageert ureum met uitsluitend water tot ammoniak (NH3) en CO2 . 9) Hoeveel kilogram ammoniak ontstaat er per kilogram ureum?
Bij de zuivering van huishoudelijk afvalwater in rioolwaterzuiveringsinstallaties (RWZI’s) ontstaan grote hoeveelheden zuiveringsslib – dit bestaat in feite uit zeer vochtige biomassa.
In een typische RWZI ontstaat bijvoorbeeld een hoeveelheid waterig slib per jaar die 4 kton biomassa bevat (als droge stof) en een droge stof-gehalte van 5 gew.% heeft. Het waterig slib wordt vergist onder anaerobe condities (uitsluiting van zuurstof). Bij deze gisting ontstaat een waterige stroom met 1 kton per jaar biogas. Het biogas bestaat uit 50 vol.%
CH4 en50 vol.% CO2 . Bij de gisting ontstaat tevens afgewerkt zuiveringsslib, dat mechanisch wordt gedroogd tot een droge stof-gehalte van 25 gew.% en afgevoerd. Het water dat daarbij vrijkomt, 45 kton per jaar, wordt teruggevoerd naar de RWZI.
10) Wat is de reactievergelijking voor de anaerobe vergisting van de biomassa?
11) Hoeveel organisch/biologisch materiaal (als droge stof) wordt jaarlijks met het afgewerkt zuiveringsslib afgevoerd?
12)Hoeveel water wordt per jaar uit het natte biogas verwijderd?
