Natural resources for energy systems in a biogeochemical perspective
Natural resources set the limits for where, when and how different energy systems can be used in a sustainable way. During the course you will be introduced to the necessary theory within the areas of meteorology, geology, and biology that is required to understand the substance flows and processes which affect the natural resources for different energy systems. We discuss topical conflicts of goals linked to the natural resources used by different energy systems, such as the use of agricultural land for bioenergy production, where there are competing land uses. Other current issues are how to utilize biochemical energy in a sustainable way within e.g. hydrogen, ethanol and biogas production. The course also discusses how the biogeochemical conditions are constantly changing while we are using energy systems, e.g. through the changing supply of raw materials and ongoing climate change.
Information from the course leader
Hej och välkommen till kurs BI1360 – Energisystemens biogeokemiska förutsättningar!
Den 29 aug startar kursen BI1360 som syftar till att ge grundläggande kunskaper kring de geologiska, meteorologiska, och biologiska förutsättningarna och begränsningar för de viktigaste energisystemen både i globalt och lokalt perspektiv. Vi ses klockan 13:15 i sal Framtiden som ligger på bottenvåningen i MVM-huset (Mark-Vatten-Miljö huset). Om ni blir sjuka eller får förhinder av annan orsak, så meddela mig via mail.
Eftersom ni tidigare läst kurser på SLU så antar jag att ni är välbekanta med kommunikationsverktyget Canvas. I denna kurs är det en nödvändighet att hålla sig uppdaterad kring vad som händer i Canvas. På Canvas finns litteratur, presentationer från föreläsningar, läshänvisningar, beskrivning av lektionsupplägg, inlämningar av övningar och mycket annat. Så snart du är registrerad så skall du ha tillgång till Canvas. Logga gärna in så snart du har möjligt för att kolla att allt fungerar, men kom ihåg att Canvas sidan är under uppbyggnad och det kommer stökas runt där en del fram till kursstart.
Registrera er på kursen gör ni själva online på Studentwebben/Ladok student: https://student.slu.se/. Hör av er till mig om ni stöter på problem. Vi kan också reda ut problem med registrering på kursintroduktionen.
Här på kurshemsidan hittar ni aktuellt schema, betygskriterier och kursplan.
Om du har en funktionsnedsättning som gör att du behöver extra tid, avskildhet eller något extra hjälpmedel i undervisningen och vid examinationer –kontakta SLU Funka (så snart som möjligt): Funka@slu.se
Hör gärna av er om ni har frågor. Ser fram emot att träffa er nästa måndag!
Med vänlig hälsning
Karin Eklöf
Institutionen för Vatten och Miljö
Mail: karin.eklof@slu.se
Tel: 018-673042
Course evaluation
The course evaluation is now closed
BI1360-10091 - Course evaluation report
Once the evaluation is closed, the course coordinator and student representative have 1 month to draft their comments. The comments will be published in the evaluation report.
Additional course evaluations for BI1360
Academic year 2023/2024
Natural resources for energy systems in a biogeochemical perspective (BI1360-10419)
2023-08-28 - 2024-01-14
Academic year 2021/2022
Natural resources for energy systems in a biogeochemical perspective (BI1360-10162)
2021-08-30 - 2022-01-16
Academic year 2020/2021
Natural resources for energy systems in a biogeochemical perspective (BI1360-10243)
2020-08-31 - 2021-01-17
Syllabus and other information
Syllabus
BI1360 Natural resources for energy systems in a biogeochemical perspective, 10.0 Credits
Energisystemens biogeokemiska förutsättningarSubjects
Soil Science Biology Biology Soil scienceEducation cycle
Bachelor’s levelModules
| Title | Credits | Code |
|---|---|---|
| Exam 1. Sun, wind... and Energy and raw... | 4.0 | 0202 |
| Exam 2. Bio energy and bo chemical... | 3.0 | 0203 |
| Compulsory group work | 1.0 | 0204 |
| Compulsory course parts | 2.0 | 0205 |
Advanced study in the main field
First cycle, has only upper-secondary level entry requirementsBachelor’s level (G1N)
Grading scale
The grade requirements within the course grading system are set out in specific criteria. These criteria must be available by the course start at the latest.
Language
SwedishPrior knowledge
Knowledge equivalent Physics 2, Chemistry 1, Mathematics 4, or Physics B, Chemistry A, Mathematics E.Objectives
The aim of the course is to provide students with basic knowledge of the geological, meteorological, and biological conditions and limitations of the most important energy systems, both globally and locally. Knowledge of these natural conditions is needed as a basis for other courses on the program, but also when graduated civil engineers will develop, design and use different energy systems in an economically, socially and ecologically sustainable way.
After completing the course the student should be able to:
describe the natural conditions for the primary energy sources - solar and geothermal energy - and how these in various forms drive the biotic and abiotic energy systems,
orally and in text account for how different basic biogeochemical conditions and processes affect the conditions for different energy sources,
discuss possible natural constraints on energy systems, which include access to raw materials, climate change and interventions in biogeochemical cycles on a global and regional scale;
reflect on how the conditions for the energy systems change over time as humans use them,
discuss the use of different energy systems from an ethical perspective, and
work in a group and reflect on how the group work worked.
Content
The course highlights how biogeochemical processes affect and drive energy systems, and how these energy systems can be used in a sustainable way. The course is divided into 4 sections:
The section on "Sun, wind and water" covers:
Meteorological factors that control the global and regional conditions for solar, wind and hydroelectric power
Global freshwater bodies for use in energy systems
Section on "Soil energy and raw materials" deals with:
Biological and geological processes leading to the storage of bound solar energy in the form of oil, natural gas, coal, lignite and peat
Hydrological and geological conditions for geo-energy and geothermal energy in a global and regional perspective
National and global assets of metals for use in energy systems
The section on "Bioenergy and biochemical energy" deals with:
Factors that govern global and regional production conditions for biofuels from agriculture and forestry.
Prerequisites for microbial biochemical energy conversion within for example hydrogen, ethanol and biogas production
Section on "Biogeochemical conditions of the future" deals with:
How long will the finite resources last?
The impact of climate change on the conditions for the energy systems
Ethical considerations for the energy supply of the future and the responsibility of the engineer in this.
Grading form
The grade requirements within the course grading system are set out in specific criteria. These criteria must be available by the course start at the latest.Formats and requirements for examination
The following is required to pass the course:
Active participation in compulsory parts of the course,
Passed written exams,
Approved written and oral presentation of group work
If a student has failed an examination, the examiner has the right to issue supplementary assignments. This applies if it is possible and there are grounds to do so.
The examiner can provide an adapted assessment to students entitled to study support for students with disabilities following a decision by the university. Examiners may also issue an adapted examination or provide an alternative way for the students to take the exam.
If this syllabus is withdrawn, SLU may introduce transitional provisions for examining students admitted based on this syllabus and who have not yet passed the course.
For the assessment of an independent project (degree project), the examiner may also allow a student to add supplemental information after the deadline for submission. Read more in the Education Planning and Administration Handbook.
Other information
The right to participate in teaching and/or supervision only applies for the course instance the student was admitted to and registered on.
If there are special reasons, students are entitled to participate in components with compulsory attendance when the course is given again. Read more in the Education Planning and Administration Handbook.
Responsible department
Department of Aquatic Science and Assessment
Cooperating departments:
Further information
Grading criteria
Övergripande lärandemål för hela kursen
Efter avslutad kurs ska studenten kunna:
- beskriva de naturliga förutsättningarna för de primära energikällorna – solenergi och geotermisk energin – och hur dessa i olika former driver de biotiska och abiotiska energisystemen,
- muntligt och skriftligt redogöra för hur olika grundläggande biogeokemiska förhållanden och processer påverkar förutsättningarna för olika energikällor,
- diskutera möjliga naturliga begränsningar för energisystem, som utgörs av tillgång på råvaror, klimatförändringar och ingrepp i biogeokemiska kretslopp i global och regional skala,
- reflektera över hur förutsättningarna för energisystemen förändras över tid då vi människor nyttjar dem,
- diskutera nyttjandet av olika energisystem ur ett etiskt perspektiv, samt
- arbeta i grupp och reflektera över hur grupparbetet fungerat.
Betygskriterier
Tema 1: Sol, vind och vatten
Betyg 3
Efter avslutad kurs skall studenten kunna:
- med hjälp av meteorologiska och hydrologiska begrepp beskriva de naturliga förutsättningarna för sol-, vatten- och vindkraft
- redogöra för vattnets förekomst och kretslopp i naturen och förutsättningar för vattenkraft
- diskutera möjliga naturliga begränsningar för sol, vind och vattenkraft som utgörs av tillgång på råvaror, infra-struktur och fysiska förutsättningar
- utföra hydrologiska och meteorologiska beräkningar för att identifiera hur förutsättningar för sol-, vind- och vattenkraft varierar i tid och rum
Betyg 4
Efter avslutad kurs skall studenten kunna:
- förklara hur förutsättningarna för sol-, vind- och vattenkraft påverkas av naturliga och antropogena faktorer
- utföra avancerade hydrologiska och meteorologiska beräkningar för att identifiera hur förutsättningar för sol-, vind- och vattenkraft varierar i tid och rum
Betyg 5
Efter avslutad kurs skall studenten kunna:
- använda meteorologiska och hydrologiska begreppen för att diskutera den nuvarande och framtida globala fördelningen av sol, vind och vatten ur ett energi- och hållbarhetsperspektiv
Tema 2: Markens energi och råvaror
Betyg 3
Efter avslutad kurs skall studenten kunna:
- beskriva de naturliga förutsättningarna för geotermisk energi
- beskriva hur geologiskt bundna energikällor bildats, samt till vilka bergartsfamiljer de är kopplade
- redogöra för global fördelning och möjligheter för uttag av olika geologiskt bundna energikällor
- redogöra för global fördelning av möjligheter för uttag av råvaror från berggrund och mark, för användning i framtidens förnybara energisystem
Betyg 4
Efter avslutad kurs skall studenten kunna:
- redogöra för vilka geologiska faktorer som påverkar potentialen för uttaget av geotermisk energi
- beskriva och diskutera de geologiska faktorer som medfört kvalitativa skillnader hos de fossila bränslen som tas ut idag
- beskriva och diskutera hur tillgången på råvaror påverkar utvecklingen av förnybara energisystem i lokal och global skala
Betyg 5
Efter avslutad kurs skall studenten kunna:
- bedöma och diskutera geologins betydelse för nutidens och framtidens energisystem
- motivera hur tillgången på råvaror leder till prioriteringar inom utvecklingen av förnybara energisystem i lokal och global skala
Tema 3: Bioenergi och biokemisk energi
Betyg 3
Efter avslutad kurs skall studenten kunna:
- redogöra för cellens grundläggande struktur och energimetabolism och hur dessa skapar förutsättningar för biokemiska energisystem så som biogas, etanol, och vätgas
- använda grundläggande mikrobiella begrepp för att förklara processerna bakom mikrobiell energiproduktion
- utföra beräkningar på mikrobiologisk energiproduktion
- beskriva utvecklingen av mikrobiella och biotiska energisystem
- använda markfysikaliska, markkemiska och hydrologiska begrepp för att beskriva förutsättningar för biotiska energisystem
- redogöra för faktorer som styr biomassaproduktion i lokal till global skala
- övergripande redogöra för de fysiologiska processer och växtanatomiska strukturer som ligger bakom växternas förmåga att omvandla solenergi till för växten och oss användbara energiformer
Betyg 4
Efter avslutad kurs skall studenten kunna:
- reflektera kring möjligheter och begränsningar för mikrobiell energiproduktion, som t.ex. utgörs av tillgång på råvaror, infrastruktur och ingrepp i biogeokemiska kretslopp i global och regional skala
- utföra avancerade beräkningar på mikrobiologisk energiproduktion
- jämföra den pro- och eukaryota cellens organisation och funktion och ställa dem i relation till varandra i avseende effektivitet och mångfald att utvinna energi
- exemplifiera samspelet mellan växternas anatomi och funktion med hänsyn till förutsättningarna för biomassaproduktion
- reflektera över förutsättningarna för biomassaproduktion i olika landskap ur ett energi- och hållbarhetsperspektiv
Betyg 5
Efter avslutad kurs skall studenten kunna:
- värdera och motivera vilken roll mikrobiell energiproduktion kan ha i framtida energisystem i relation till dagens och morgondagens möjligheter och begränsningar, som t.ex. utgörs av tillgång på råvaror, infrastruktur och ingrepp i biogeokemiska kretslopp i global och regional skala
- diskutera utvecklingen av mikrobiella energisystem och relatera detta till möjligheter för framtida mikrobiella energisystem
- diskutera sambanden mellan markegenskaper, klimat, hydrologi, ekologi och växtbiologiska förutsättningar för biomassaproduktion
Tema 4: Framtidens biogeokemiska förutsättningar
Betyg 3
Efter avslutad kurs skall studenten kunna:
- diskutera möjliga naturliga begränsningar för energisystem, som utgörs av tillgång på råvaror, klimatförändringar och ingrepp i biogeokemiska kretslopp i global och regional skala
- reflektera över hur förutsättningarna för energisystemen förändras över tid då vi människor nyttjar dem
- diskutera nyttjandet av olika energisystem ur ett etiskt perspektiv
- arbeta i grupp och reflektera över hur grupparbetet fungerat
Litterature list
Tema 1
**Meteorologi **
- Shonk, J. 2013. Introducing Meteorology. A guide to the Weather.
**Hydrologi **
- Kompendium i hydrologi. PDF fil och läshänvisningar laddas upp i canvas.
- Vattnets väg från regn till bäck. Harald Grip och Allan Rodhe. Fritt tillgänglig på internet. http://www.diva-portal.se/smash/get/diva2:1047230/FULLTEXT01.pdf?fbclid=IwAR0FhqL-LL8L5uAuu80Pq5_DvqJf1qfwtsrtIMFXJpUU0mXzBMwJ_M6cl1M Läshänvisningar under lektionspass på canvas
Tema 2
Fossila bränslen och geoenergi
- Kompendium i geologi. Laddas upp på canvas
Tillgång till metaller
- Artiklar laddas upp under lektionspass i Canvas
Tema 3
Biokemisk energi (Biogas, Vätgas, Etanol och Biodiesel)
- Campbell Biology. 2011/2016. 9:e -12:e upplagan. Det går också bra att använda 8:e, 7:e eller 6:e upplagan om du hittar den.
Ett evolutionärt perspektiv på energisystemen
- PDF fil laddas upp på canvas. Ch7_8 Energy in Living Systems - Photosynthesis - Biology 2e _ OpenStax.pdf
- Biogashandboken. Laddas upp på canvas. Boken är ganska omfattande och kan användas som uppslagsverk till föreläsning.
- Microorganisms as Direct and Indirect Sources of Alternative Fuels, by Anna Matuszewska. In: Alternative Fuels, Technical and Environmental Conditions. Edited by Krzysztof Biernat, ISBN 978-953-51-2269-2, 190 pages, Publisher: InTech, Chapters published March 24, 2016 under CC BY 3.0 license. DOI: 10.5772/60628.
**Marklära och jordartsgeologi **
- Kompendium i geologi laddas upp på canvas
**Mark och grundvatten i relation till vegetationstillväxt **
- Kompendium i hydrologi, laddas upp på canvas.
**Växtbiologi **
- Biology 2e. OpenStax. Campbell fungerar som alternativ till denna. Fritt tillgänglig på internet: https://openstax.org/details/books/biology-2e
- Ericsson, T. 2007/2008. Växtbiologi. Särtryck ur Hemträdgården 2007-2008. PDF fil laddas upp på canvas. Denna artikel läses med fördel innan Martins föreläsning!
Skogsproduktion och bioenergi
- Skogsstyrelsen - Skogsskötselserien - 1. Skogsskötselns grunder och samband. sidorna 1-31. Laddas upp på canvas.
- Skogsstyrelsen - Skogsskötselserien - 17. Skogsbränsle. sidorna 1-33 och 34-65. Laddas upp på canvas.
- Skogsstyrelsen - Skogsskötselserien - 21. Skogens kolbalans och klimatet. Laddas upp på canvas.
- Filmer som ingår i förberedelsearbetet inför skogsseminariet. Länk finns under lektionsmoment på canvas.
Tema 4
Klimatförändringar
- Klimat i förändring 2021- Den naturvetenskapliga grunden
- https://www.smhi.se/polopoly_fs/1.179269!/Klimatologi_65%20Klimat%20i%20f%C3%B6r%C3%A4ndring%202021%20Den%20naturvetenskapliga%20grunden.pdf
**Nyttjande av energisystem ur ett etiskt perspektiv **
- Etik för ingengörer kap 3-5 och 8.
Uppsatsskrivande
- Siv Strömquist. Skrivboken: skrivprocess, skrivråd och skrivstrategier (4-7: upplagan).
** Ej obligatoris fördjupningslitteratur:**
- Klimatologi, Meteorologi: Jörgen Bogren, Torbjörn Gustavsson och Göran Loman, 1999, http://libris.kb.se/bib/8352874Links to an external site. (tema 1)
- Lundqvist, J. 2001/2006. Geologi. Processer – utveckling - tillämpning. 3:e eller 4:e uppl. Studentlitteratur. (Tema 2)
- Andréasson, P.-G. 2006. Geobiosfären – en introduktion. 604 s. Studentlitteratur. (Tema 2)
- Nationalatlas: Berg och jord. (Tema 2)
- Lawlor, D. (1995). Photosynthesis, productivity and environment. Journal of Experimental Botany, 46, 1449-1461. jstor.org/stable/23694991Links to an external site. (Tema 3)