Faglig innhold

Solstråling. Halvledere. Elektrisk energi fra solceller, virkemåte og karakteristikker. Framstilling av silisium-solceller. Tapsprosesser og virkningsgrad. Dimensjonering og konstruksjon av solcelleanlegg. Framstilling og lagring av hydrogen. Vannelektrolyse. Elektrisk energi fra brenselceller. Termodynamiske og kinetiske beregninger for elektrolyseceller og brenselceller. Sikkerhet og håndtering av hydrogen. Solceller og hydrogen som energibærer i stasjonære og mobile systemer. Økonomiske og energimessige aspekter ved introduksjon og bruk av energisystemer basert på fornybare ressurser og hydrogenteknologi.

Læringsutbytte

Studenten skal etter gjennomført kurs kunne beskrive prinsippene for solceller basert på pn-overganger, galvaniske celler og elektrolyseceller, vite definisjonen på virkningsgrad og gjøre rede for hvordan denne forholder seg til tilsvarende virkningsgrader for varmekraftmaskiner og til grunnleggende termodynamiske funksjoner (fri energi, entalpi og entropi). Hun skal kunne peke på sentrale deler av sol- eller brenselcellen og kunne forklare hvilke funksjoner disse har ha kjennskap til hvilke praktiske utforminger komponentene kan ha og hvilke materialer som velges i state-of-the-art celler. Studenten skal kjenne til hovedtrekkene i framstilling av Si-solceller. Studenten skal kjenne til flg brenselcelletyper og deres fordeler og ulemper: PEMFC, DMFC, AFC, PAFC, MCFC og SOFC. Studenten skal kunne redegjøre for de mest sentrale prinsippene for hydrogenproduksjon og –lagring.

Studenten skal kunne gjøre kvantitative (analytiske) beregninger knyttet til begrepene ovenfor, herunder beregning av virkningsgrad i nærvær av ohmske tap og overspenninger for brenselceller, enkle beregninger knyttet til solcellekarakteristikker og gasslikevekter for reformeringsreaksjoner. I tillegg skal studenten etter gjennomført kurs kunne beregne solinnstråling på skråstilt, sydvendt panel gitt tid, sted og data for globalinnstråling på horisontalt panel. Studenten skal kunne betjene et enkelt laboratorieoppsett for vannelektrolyse og brenselcelle.

Studenten skal kunne redegjøre for prinsippene for energikjedeberegninger (”well-to-wheel”) og utføre enkle kvantitative beregninger knyttet til dette.

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, øvinger og laboratorieøvinger (etter avtale). Foredragsholdere fra industri og næringsliv. 50% av øvingene og laboratorieøvingen kreves godkjent for adgang til eksamen. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.

Obligatoriske aktiviteter

• Øvinger

Anbefalte forkunnskaper

Grunnleggende kunnskaper i termodynamikk og generell kjemi.

Kursmateriell

(a)Fuel Cell Systems - Explained, 2. ed., James Larminie and Andrew Dicks, Wiley (2003), ISBN-0-470-84857-X.
(b)Solar Electricity, ed. by Tomas Markvart, 2.ed., Wiley (2000), ISBN-0-471-98852-9 (ppc) eller ISBN-0-471-98853-7 (paper back).
(c)Skriftlige regneøvinger, laboratorieøvinger og annet utdelt materiale er også eksamenspensum.

Studiepoengreduksjon