Spm1520 – Werkcollege 2

(1)

Spm1520 – Werkcollege 2

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

e.j.l.chappin@tudelft.nl

(2)

Programma vandaag

• Recent krantenartikel bespreken

• Systeemdenken

• Stoichiometrie

(3)

(4)

(5)

Snelle analyse

Gegeven:

• 7 M€ investeringskosten

• 50 kW opbrengst

Aannames:

• 8760 uur/jaar

• Consumentenprijs 0,25 euro/kWh

• Gemiddeld 3600 kWh/huishouden

Wat kan je hieruit afleiden?

(6)

Snelle analyse

• Productie: 50 kW * 8760 uur/jaar

= 438.000 kWh/jaar

= 438 MWh/jaar

• 438.000 kWh/jaar / 3600 kWh/huishouden per jaar

= 122 huishoudens

• Waarde geproduceerde stroom: 0.25 * 438.000

= €109.500

• Terugverdientijd 7 M€ / 109.500 €/jaar

= 64 jaar

Verrassend? Onverwacht?

(7)

Systeemdenken

• Het warm water was zojuist op.

Wanneer kan ik weer douchen?

(8)

Warmte en massabalans in een energiesysteem

• Welk systeem ligt hierachter?

• Componenten, factoren, inputs en outputs?

• Welke aannames moet je maken voor een schatting?

• Wat moet je weten?

(9)

Aanpak

• Teken een systeemdiagram

• Maak een lijst met redelijke aannames, op basis van systeemdenken en de gegevens aanwezig

• Maak een schatting, hoe ruw is die?

• Interpreteer de uitkomst

(10)

Welke vragen komen in je op?

• Warmt de boiler overdag of alleen ‘s nachts op?

• Wat is de temperatuur van het warme water?

(legionella)

• Hoe efficiënt is de boiler? Hoe oud is die?

• Wat gebeurt er met het overvloedige water bij het uitzetten door de temperatuurstijging?

• Hoe lang wil je douchen?

• Hoeveel water gebruik je met douchen?

• Wat betekent dit allemaal voor je conclusie?

(11)

(12)

Voorbeelduitwerking

Gegevens Volle boiler Voor één douche

Input 2,400.00 W 80.00 kg 28.00 kg Voorraad 80.00 L 40,185.60 kJ 14,064.96 kJ

11.16

kWh 3.91 kWh Aannames 4.65 uur 1.63 uur Opwarmrendement 0.50 1.67 euro 0.59 euro Temperatuur warm water 70.00 oC

Temperatuur koud water 10.00 oC Warmwater stroom 4.00 L/min Hoe lang douchen 7.00 min

Elektriciteitsprijs 0.15 euro/kWh

Constantes

Soortelijke warmte water 4,186.00 J/(kg*K) Dichtheid water 1.00 kg/L

(13)

Stoichiometrie

• Reactievergelijkingen opstellen

• Rekenen met mol en massa

• Vragen staan in de reader vanaf pagina 98

(14)

Reactievergelijkingen opstellen

• Stel een lijst op van reactanten en producten

• Bekijk de lading van ioene, en reken de reactieverhouding uit

• Balanceer op behoud van massa

• Balanceer op behoud van lading

• Let op de toestand van de reactanten en producten

• Vermenigvuldig met een getal zodat breuken uit coëfficiënten verdwijnen.

(15)

Oefeningen – Mol/massa/reacties

Bij de verbranding van aardgas komt kooldioxide vrij.

Neem aan dat aardgas bestaat uit 100% methaan.

Andreas gebruikt 0,34 kg aardgas om te koken.

a) Stel de reactievergelijking op (balanceer deze!) b) Hoeveel mol methaan wordt verbruikt?

c) Hoeveel moleculen aardgas zijn dat?

d) Hoeveel mol CO₂ ontstaat er?

e) Welke massa CO₂ ontstaat? Welke verhouding is dat?

f) Welke verhouding CO₂ ontstaat bij steenkool (CH)?

(16)

Periodiek systeem der elementen

(17)

Werkcolleges – vervolg

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

• Vragen te beantwoorden op werkcollege:

• Over de stof: voor dinsdagmiddag 12 uur per email E.J.L.Chappin@TUDelft.NL

• Organisatorisch: Gerard Dijkema