Tentin tekstisisältö

 

 

OP Janhune

DEE-53000— Energian varastointi ja uudet energialähteet

Tentti 15.10.2014 Risto Mikkonen

 

Oman ohjelmoitavan laskimen käyttö sallittu.

OSA| Valitse oikea vaihtoehto seuraavista kysymyksistä.

1. Mikä seuraavista kuvaa termiä rekombinaatio?
4 puolijohteessa johtavuusvyölle nousseet elektronit siirtyvät takaisin valenssivyölle
b) fuusiojärjestelmässä litiumiin indusoitunut neutroni synnyttää tritiumia
c) suprajohteessa elektroniparien (Cooperin parien) muodostumista
d) polttokennossa elektrolyytin läpi tapahtuvaa vedyn ylivuotoa

2. Termi Meissner-ilmiö tarkoittaa
a) vedyn varastoitumista metalliyhdisteen kidehilaan
6 ulkoinen magneettikenttä ei tunkeudu vapaasti suprajohtavaan materiaaliin
c) elektronien diffuusio väriaurinkokennoissa
d) fuusioplasman lämmitystekniikkaa

3. Mitä seuraavista ymmärretään ns. O-luvulla?
a) eri kasvihuonekaasujen haitallisuutta hiilidioksidiin suhteutettuna
tuotetun fuusiotehon ja plasman tarvitseman ulkoisen kuumennuksen suhdetta
c) polttokennoon syötetyn vedyn puhtausastetta
d) lämpösähköilmiön hyvyyslukua

4. Termi Seebeckin kerroin tarkoittaa
a) tuuliturbiinin maksimaalista hyötykerrointa
b) väriaurinkokennon virittyneiden elektronien diffuusioastetta
johdinmateriaaliparin yhden asteen lämpötilaeron aiheuttama jännitettä
d) lämpöpumpun suhteutettua lämpökerrointa

5. Mikä on ns. metallihydridi?
a) vauhtipyörän laakeroinnin toteuttaminen korkean lämpötilan suprajohteilla
b) pitkän toiminta-ajan omaava akkutyyppi
9 vedyn varastointiteknologia
) paineilman varastointisäiliö
 

6. EU:n edellyttämä tavoite Suomen uusiutuvan energian osuudesta energian loppu-
käytöstä vuonna 2020 on
a) 18%
(&) 28%
c) 38%
d) 48%

7. Mikä seuraavista ei pidä paikkaansa puhuttaessa fossiilisista polttoaineista?
a) Öljyn osuus Suomen sähkön hankinnasta on alle 1 %.
b) Kivihiilellä tuotetun sähköenergian hyötysuhde on noin 37 %.
c) Nesteytetyn maakaasun höyrystymislämpötila on — 120
d) Iso-Britannia on yksi Euroopan neljästä suurimmasta maakaasun tuottajasta

8. Tuuliturbiinin hyötykerroin on suurimmillaan, kun ilman virtaus hidastuu xxx alkuperäi-
sestä sen ohittaessa turbiinin. Tässä kohta xxx vastaa lukuarvoa
1/3
b) 1/2

0 2/3

d) 3/5

9. Pystyakselinen tuulivoimala on tietyssä mielessä edullisempi vaaka-akseliseen voima-
laan nähden, sillä
a) voimalan hyötysuhde on korkeampi
b) vaihteistoa ei tarvita
huoltoa vaativat komponentit voidaan sijoittaa maan pinnalle
d) generaattorin koko on pienempi

10. Polttokennossa yksittäisen kennon kennonjännite on suuruusluokaltaan
a) 0.1V
G) 1v
c) 10V
d) 100V

11. Missä polttokennotyypissä ei tarvita platinakatalyyttiä?
a) kiinteä polymeerikenno
kiinteäoksidikenno
c) alkalikenno
d) fosforihappokenno |
 

12. Mikä seuraavista ei pidä paikkaansa polttokennosta puhuttaessa?
aktivointihäviöt ovat erittäin merkityksellisiä korkean lämpötilan polttokennoilla
—4) polttokennon hyötysuhdetta ei voida arvioida Carnot'n hyötysuhteen perusteella 7
c) polttokennolla on ajoneuvokäytössä hyvä osakuormahyötysuhde 5
—>4d) reaktanttiaineita (vety ja happi) täytyy syöttää polttokennon jatkuvatoimisesti

13. Mikä erityispiirre liittyy fuusiotutkimuksessa tarkasteltuun ns. stellaraattori -konseptiin?
a) fuusioplasman lämpötilaksi riittää n. 30 miljoonaa astetta
b) fuusioplasmaan ei syötetä sähkövirtaa
c) käytetyt käämigeometriat ovat yksinkertaisia
(6) hyödyntää plasman hallitsemisessa ns. inertiakoossapitoa

14. Miten aurinkokennon pintalämpötilan nousu näkyy kennon oikosulkuvirrassa?
—>a) kasvaa voimakkaasti
—>b) pienenee voimakkaasti = A
> c) kasvaa hieman, mutta merkittävästi
O ei juurikaan vaikutusta

15. Mikä seuraavista ei pidä paikkaansa puhuttaessa väriaineaurinkokennoista?
a) hyötysuhde 1-2 %
b) ei pn-liitosta
O ideaalisessa tilanteessa puolijohteen valenssivyöllä ei ole aukkoja
d) yhtenä vahvuutena halpa hinta

16. Miksi lämpösähköelementtien uskotaan kehittyvän merkittävästi nanotekniikan avulla?

a) nanomittakaavan rakenteet mahdollistavat sähkönjohtavuuden kasvattamisen siten,
että aineen lämmönjohtavuus Pysyy ennallaan
nanomittakaavan rakenteet mahdollistavat lämmönjohtavuuden pienentämisen si-
ten, että aineen sähkönjohtavuus Pysyy ennallaan

c) nanomittakaavan rakenteet mahdollistavat lämmönjohtavuuden kasvattamisen si-
ten, että aineen sähkönjohtavuus pysyy ennallaan

d) nanomittakaavan rakenteilla aineen sähkön- ja lämmönjohtavuutta pystytään kas-
vattamaan samanaikaisesti.
 

 

17. Millä tavoin vauhtipyörään varastoitunut energia riippuu pyörän hitausmomentista /

a) 2 / = Z
EET < ye W

danP

18. Suprajohteen ns. n-arvo kuvaa
6 transition jyrkkyyttä suprajohtavasta tilasta normaalitilaan
suprajohteen kriittisen lämpötilan luokitusta
c) suprajohteen valmistuksessa lämpökäsittelyluokkaa
d) BCS-teoriassa elektroniparien stabiilisuutta

>1 1
19. Tarkastellaan seuraavia tunnuslukuja: A) ilmalämpöpumpun lämpökerroin, B) Ta
malan kapasiteettikerroin Suomessa, C) kiteisen piikennon sähköntuotannon hyötysuh- 144
de, D) 10:nen sarjaankytketyn PEM-kennon yli gleva jännite. Mikäli asetetaan edellisten
tunnuslukujen tyypilliset lukuarvot numerolle suuruusjärjestykseen, on oikea järjes-
tys suurimmasta pienimpään
a) DBAC OV
(b) BCDA
<) CBAD
d) BACD

20. Mitä seuraavista ei pelkästään voida suoraan patentoida?
a) menetelmä
b) laite
(9 tietokoneohjelma
d) tuote
OSA II

 

Polttokennon toimintaa voidaan karakterisoida tarkastelemalla kennon tyhjäkäyntijän-

nitettä £*, jolle voidaan johtaa lauseke
O lhsin vopaan

po -=48€ |n&5/an ”ynfOS

E n
Selitä, mitä lausekkeessa olevat un

Tuulivoimaloita myyvä yritys markkinoi voimalaa, joka koostuu kolmilapaisesta, halkaisi-
jaltaan 20 metriä omaavasta turbiinista. Yritys toteaa voimalan tehoksi 600 kW tuulen
nopeudella 15 m/s. Ilman tiheys on 1.18 kg/m. Miten kommentoit yrityksen markki-
nointia?

Ydinfysiikassa energian yksikkönä käytetään elektronivolttia (eV). Mitä tällä termillä tar-
koitetaan? Tutkituin fuusioreaktio perustuu vedyn kahden isotoopin, deuteriumin ja tri-
tiumin — välisen fuusioitumiseen, jolloin reaktiotuotteena saadaan oa-partikkeli
(heliumatomi) ja neutroni, ts.

2 3 4 1
40 Hedy

Selitä verbaalisesti, miten reaktiossa vapautunut energia määräytyy.

HUOM! Osan | tehtävien arvo on yksi piste / tehtävä. Osan II tehtävistä voi kustakin saa-

da maksimissaan kaksi pistettä.