Konverteringer

Når vi vurderer energi og klimautslipp er det ofte nødvendig å konvertere mellom enheter og å vite energiinnhold i energibærere og deres CO2 utslipp ved forbrenning. Mange kalkulatorer og sider på nettet gir støtte for dette, men de bruker ofte andre enheter og konverteringer enn de som er naturlige å bruke i Norge. I denne fanen samler jeg oppstillinger som jeg ofte bruker selv.

Volum 1

   Konverter fra                 Til liter
   1 fat (barrel) [bbl] råolje   158,99
   1 cubic feet [ft3]             28,317
   1 gallon (US liquid) [gal]      3,7854
   1 gallon (UK Imperial) [gal]    4,5461

Masse


   Konverter fra               Til kg
   1 ounce (US and UK)[oz]     0,02835
   1 pound (US & UK) [lbs]     0,4536
   1 tons (US or short)      907,1847
   1 tons (metric)          1000,0000
   1 tons (UK or long)      1016,0469


Energi


Konverteringene vist under er både til kWh fordi det er en enhet som vi i Norge har et forhold til, og til MJ fordi J er en avledet SI enhet [kg m2 s-2].

   Konverter fra              Til kWh      Til MJ
   1000 BTU (mean)            0,293297      1,05587
   1000 kcal, Cal, food cal   1,162778      4,186
   1000 Horsepower hours    745,7        2684,52
      1 MJ                    0,277778      1
      1 kWh                   1             3,6

Energimengde 2


   Energibærer        MJ    kWh    kBtu    kg CO2
   1 Nm3 naturgas    38,3   10,6   36,3    1,9
   1 Nm3 hydrogen 3  10,8    3,0   10,2    0
   1 kg kull 4       22,8    6,3   21,6    2,1
   1 l råolje        38,5   10,7   36,5    2,7
   1 l bensin        33,6    9,3   31,8    2,3
   1 l diesel        38,3   10,6   36,3    2,7

Energi per kg 5


   Energibærer   kWh/kg
   Naturgass     12 (10,6 - 13,1)
   Hydrogen      33,3
   Råolje        11,6
   Bensin        12,0
   Diesel        11,9

Drivstofforbruk 6


   Fra x               Til y liter per 10 km
   x mpg US liguid     y = 23,52 / x
   x mpg UK imperial   y = 28,25 / x

       Bytt x og y i ligningene over for å konvertere den andre veien.

Naturgass 7


Det er litt forskjell mellom Normal og Standard kubikkmeter gass. Begge referer til en kubikkmeter gass ved atmosfæretrykk (1.01325 bar). Nm3 er ved temperatur 0 °C og Sm3 ved 15 °C. 1 Nm3 er 5,5 % større enn Sm3.

I mange referanser blir det ikke oppgitt om det er Normal eller Standard m3 naturgass. På denne siden angis at 1 Nm3 naturgass inneholder 39 MJ energi. Det står også at det er vanlig å angi naturgass enten i Nm3 (0 °C og 101,325 kPa (1 bar)) eller i Sft3 (60 °F (16 °C) og 14,73 psi som tilsvarer 101,60 kPa, dvs. litt mer enn 1 bar). Det står at 1 Nm3 er 35,96 Sft3, som er litt større enn direkte konvertering fra kubikkmeter m3 til kubikkfot ft3 (35,31).

Hydrogen


(Overskudds-)energi fra sol og vind kan brukes i elektrolyse til å produsere Hydrogen. NEL Hydrogen er et firma som leverer utstyr til dette. På hjemmesiden deres står det at
Typical power consumption (kWh/Nm3 H2) er mellom 3.8 og 4.4. Lower Heating value er 3kWh/Nm3, som gir virkningsgrad mellom 79 og 68 %.

Brenselceller i kjøretøyer har en virkningsgrad mellom 40 og 60 % 8. I tillegg genereres varme som kan brukes til varmeapparatet om vinteren. Men totalt er det ca tre ganger mer effektivt å lagre strømmen direkte i et lithiumbatteri enn å gå veien om hydrolyse, hydrogen og brenselcelle 9.

I referansen i fotnote 3 står det at energimengden i en liter flytende hydrogen tilsvarer 0,27 liter bensin. Som en tommelfingerregel trenger flytende hydrogen ca tre ganger mer volum en bensin, men vekten er ca en tredjedel. Interessant for energibærer i fly.

BTU, British thermal unit 10


1 BTU er energimengden som kreves for å varme opp et pound vann en grad fahrenheit ved atmosfæretrykk. Men energimengden avhenger av vannets utgangstemperatur. 1 mean BTU er 1/100 av energimengden som kreves for å varme opp 1 pound fra 0 til 100 grader Celsius. 1 mean BTU er er 1055,87 J. Ofte brukes 1055 J.

Calorie 11


1 cal er energimengden som kreves for å varme opp ett gram vann en grad Celsius. Som for BTU er energimengden avhengig av vannets utgangstemperatur. 1 mean cal er 1/100 av energimengden som kreves for å varme opp 1 g fra 0 til 100 grader Celsius. 1 mean cal er 4,190 J.

1 cal kalles small calorie. Vi bruker ofte kilocalorie, som er 1000 cal. Kilocalorie kalles også food calorie eller large calorie, med symbol kcal eller Cal.

Fotnoter

1 Jeg har brukt Digital Dutch Unit Converter https://www.digitaldutch.com/unitconverter/volume.htm for å konvertere mellom enheter for volum, masse og energi. Det er mange andre konverteringskalkulatorer på nettet. Unitarium converter http://www.unitarium.com/ er oversiktlig og fin, og den gir en grei oversikt over SI enhetene og de avledete SI enhetene.

2 Det er mange nettsider som angir energiinnhold i diverse energibærere. De angir ofte litt forskjellige verdier fordi det ikke er entydig definert hva noen energibærere inneholder. Kvaliteten på kull, olje, bensin, diesel og naturgass varierer, og derfor energimengde og CO2 utslipp. Jeg har brukt en EIA energikalkulator https://www.eia.gov/energyexplained/index.cfm?page=about_energy_conversion_calculator#natgascalc for å bestemme energiinnholdet i MJ. Jeg har brukt Digital Dutch Unit Converter (Se fotnote 1) for å konvertere fra MJ til kBtu. Jeg har så brukt en EIA side https://www.eia.gov/environment/emissions/co2_vol_mass.cfm som angir CO2 utslippene per MBtu for å bestemme CO2 utslippene for de enkelte energibærerne.

3 Se nettsiden til The Hydrogen and Fuel Cell Information System http://www.h2data.de/. Nettsiden virker seriøs selv om den promoterer hydrogen og brenselceller.

4 Karboninnholdet i kull kan variere mellom 60 og 80%, se http://www.eia.gov/coal/production/quarterly/co2_article/co2.html. Det er derfor store variasjoner i både energimengde og CO2 utslipp fra kull.

5 Se fotnote 3. I referansen står det også at energimengden i en liter flytende hydrogen tilsvarer 0,27 liter bensin. Som en tommelfingerregel trenger flytende hydrogen ca tre ganger mer volum en bensin, men vekten er ca en tredjedel. Interessant for energibærer i fly.

6 Se http://www.convertworld.com/no/drivstoffforbruk/mile-per-gallon.html. US liquid og UK Imperial gallon konvertert til liter er oppgitt i notatet under Volum. 1 mile er 1609,344 m.

7 Se http://www.oxywise.com/en/content/news/what-is-the-difference-between-nm3-and-sm3 Informasjon om kubikkfot naturgass er hentet fra http://www.convert-me.com/en/convert/energy/cmsgas.html

8 Se DOE artikkel på https://www.hydrogen.energy.gov/pdfs/doe_fuelcell_factsheet.pdf. Wikipedia bekrefter brenselcelle effektivitet 40-60% https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell.

9 Her sammenlignes Toyota hydrogen og Tesla EV http://tonyseba.com/toyota-vs-tesla-can-hydrogen-fuel-cell-vehicles-compete-with-electric-vehicles/. Tesla EV er ca tre ganger mer energieffektiv enn Toyota Hydrogen. Hydrogen og elektrolyse er vannintensiv; ca 30 l per kjørte km. (Hydrogen utgjør bare 20% av vekten i vann.) Tony Seba foreleser ved Stanford University, og han er saklig.

10 Se https://en.wikipedia.org/wiki/British_thermal_unit.

11 Se https://en.wikipedia.org/wiki/Calorie.  

Ingen kommentarer:

Legg inn en kommentar