ANW Pages:Groene Energie

Inleiding

Energie opwekken wordt op het moment vooral gedaan door middel van fossiele brandstoffen. Deze dreigen niet alleen op te raken, maar zijn ook nog eens slecht voor het milieu. Daarom wordt er gezocht naar een "groen" alternatief. Dat houdt in dat het goed is voor het milieu, of in ieder geval niet slecht voor het milieu.

Huidige situatie

Groene Energie is nog niet zo populair als fossiele energie. Dit komt doordat fossiele energie vele malen makkelijker is dan groene energie, en behalve het kleine detail dat het slecht is in verband met de Global Warming, is er geen reden om groene energie te gebruiken. De Europese Unie heeft al geprobeerd om verplichten in te stellen in verband met het gebruiken van hernieuwbare energie. Het probleem hiermee is alleen dat niet alle landen zich aan de gemaakte afspraken kan houden, waaronder Nederland zelf.

Van alle energie is slechts 4.5% Groene Energie. Dit is natuurlijk erg weinig, en zou moeten verhogen. De techniek is er in principe, maar het is niet altijd even praktisch en in ieder geval niet even goedkoop als energie opgewekt uit fossiele brandstof.

Analyse en Probleemstelling

Er zijn verschillende redenen waarom we moeten overstappen naar groene energie.

Toenemende vervuiling

De Nederlandse energieconsumptie zal naar verwachting tijdens de komende decennia blijven groeien. Door de productie en consumptie van fossiele brandstoffen zal ook de uitstoot van schadelijke gassen toenemen. Fossiele brandstoffen zorgen met name voor de uitstoot van CO², dat het broeikaseffect versterkt; en van stikstofoxiden en zwaveldioxide, die zorgen voor verzuring van lucht, water en bodem. Gebruik van duurzame energie vermindert de uitstoot van schadelijke stoffen.

Uitputting van voorraden fossiele energie

Hoewel de nu bekende voorraden van aardgas, aardolie en steenkolen nog toereikend zijn voor tientallen jaren, raken de meeste in de loop van de 21ste eeuw uitgeput. Als we niet tijdig zoeken naar alternatieve energiebronnen, dan zullen de energieprijzen steeds verder stijgen en zal Nederland en Europa steeds afhankelijker worden van buitenlandse leveranciers.

Economische redenen

Omdat de voorraad fossiele brandstoffen uitgeput zal raken, is het belangrijk om nu al te investeren in duurzame energiebronnen. Na 2020 zal het gebruik van duurzame energie naar verwachting sterk toenemen. Kennis over duurzame energie zou in de toekomst een belangrijke exportartikel kunnen worden

Biobrandstof

Biobrandstoffen zijn brandstoffen gemaakt van biomassa, dus over het algemeen van planten. Het verbranden hiervan voegt geen extra CO² toe aan de atmosfeer, want al het CO² dat er bij komt, is eerder al opgenomen door planten. Je kan de biomassa al direct verbranden (hout,houtskool,uitwerpselen). Maar efficiënter is het eerst omzetten in een vloeibare (Bio­butanol /ethanol) of gasvormige brandstof. Dit kan dan worden gebruikt als brandstof in bijvoorbeeld een auto.

Vroeger, voordat wij fossiele brandstoffen gebruikten, gebruikten we eigenlijk alleen maar Biobrandstoffen, zoals hout, houtskool of gedroogde uitwerpselen. Toen fossiele brandstoffen ontdekt werden, bleken die natuurlijk veel gunstiger. omdat ze een hogere energie in zich hebben. Maar ook de eerste dieselmotor werkte op biobrandstof, namelijk pindaolie.

Natuurlijk heeft biobrandstof grote voordelen boven fossiele brandstoffen, zoals de verminderde uitstoot van fijnstoffen. Ook, doordat er een nieuwe markt ontstaat voor boeren, kan dit goede economische voordelen hebben. Ditzelfde kan helaas ook negatief vallen, bijvoorbeeld als er in een ontwikkelingsland boeren hun eten gaan verkopen aan Westerse handelaren, in plaats van dat ze het verkopen aan de lokale bevolking (voor minder geld), kan dit honger veroorzaken. Ook kan er door het overmatige gebruik van kunstmest veel stikstof in de grond komen, wat dan tijdens de verbranding weer in de lucht komt, met negatieve invloed op het broeikaseffect.

Zonne-energie

Bij zonne-­energie wordt gebruik gemaakt van de energie van de zon. Planten gebruiken deze energie ook, namelijk bij hun fotosynthese. De meest eenvoudige manieren om zonne-energie te gebruiken:

1. Door middel van een spiegelend oppervlak de zonne stralen in een punt concentreren waardoor je in dat punt voorwerpen kan verwarmen.
2. Door middel van een glazen kas dec wamrte een beetje op te slaan waardoor je planten kan verbouwen die eigenlijk in een warmer klimaat thuishoren (kasbouw). Deze manier van zonne-energie word het meeste gebruikt in Nederland de kas bouw in Nederland produceert bijv. zoveel tomaten dat we ze exporteren.

Mensen gebruiken tegenwoordig vooral zonne­-energie op deze twee manieren.

1. Thermische zonne­-energie- waar de energie van de zon wordt omgezet in warmte in zonneboilers (collectoren).
2. Zonnestroom (elektrische energie) Door middel van zonnepanelen met fotovoltaïsche cellen (PV­cellen)

Zonne-Oven

De zonnestralen komen vrij verspreid aan op aarde maar als je dus iets wil opwarmen met zonnestralen zul je deze moeten centreren. Om de zonnestralen te centreren worden spiegels gebruikt die in zo een hoek staan dat alle zonnestralen tegen de spiegel ketsen en in een punt elkaar kruisen. Als de zonnestralen elkaar in dit punt raken word het daar erg warm warm genoeg om bijv. water aan de kook te krijgen.Deze manier word vaak gebruikt om eten op te warmen in wat armere gebieden op aarde in plaats van een normale oven. Dit kan goed omdat de materialen voor zo'n zonne-oven vrij goedkoop zijn. Er zijn alleen spiegels nodig een een standaart waar de spiegels in kunnen staan.

Kasbouw

Bij kasbouw wordt er gebruikgemaakt van een glazen gebouw, een kas. Een kas Is normaal gemaakt vaneen stalen constructie met in plaats van muren zit er glas. Tegenwoordig word er ook wel eens speciaal verhard glas of een kunststof gebruikt als glas. Een kas werkt als een broeibak de warmte van de zonnestralen komt makkelijk naar binnen maar komt moeilijker naar buiten waardoor het warmer word in de kas. In Nederland is er vrij veel kasbouw Nederland moet bijvoorbeeld tomaten exporteren omdat er te veel geproduceerd worden. Ook kan je een kleinere kas kopen om bijv. in je moestuintje neer te zetten en zelf wat tropische groenten en vruchten te verbouwen.

Zonneboilers

een zonneboiler is een apparaat dat zonlicht omzet in warmte. deze warmte kan vervolgens worden gebruikt om ruimtes te verwarmen of als tapwater. er zijn verschillende soorten collectoren.

   •vlakkeplaatcollector
   •vacuümbuizen, eventueel met reflectors
   •ondiepe zonnevijver
   •diepe zonnevijver
   •buizenregisters verwerkt in grote oppervlakken
   •CPC-collector
   •cilindrische reflector
   •parabolische trog
   •fresnelreflector met brandlijn
   •parabolische kom
   •centrale ontvangers in een veld met spiegels en heteluchtcollectoren

van deze types zijn de vlakkenplaat collector en de vacuümbuis collector het meest gebruikt voor decentrale opwekking en de parabolische trog en heteluchtcollectoren zijn het meest gebruikt voor centrale opwekking.

Bestand:Http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/04/Thermal-solar.svg/320px-Thermal-solar.svg.png

vlakkeplaatcollector

De vlakkeplaatcollector is in nederland de meest gebruikte collector. Kleinere collectoren van 2 tot 5 m2 zijn genoeg om een woning van warm water te voorzien.

Het hart van een vlakkeplaatcollector is de absorber. de absorber is een zwarte plaat. Boven de absorber zit meestal een glazen plaat. Zonlicht wordt als het ware 'gevangen' achter het glas, als in een broeikas. de a bsorber is een isolerend bak geplaatst daardoor kan hij de warmte goed vast houden hierdoor kan de tempratuur van de absorber stijgen. Naarmate de temperatuur van de absorber hoger is dan de omgevingstemperatuur zal de warmtestroom van de absorber naar de omgeving groter worden tot die gelijk is aan de opgenomen warmte. De temperatuur van de absorber zal niet verder stijgen. deze tempratuur kan erg hoog worden doordat de glazen plaat fungeert als warmte val.

Om de gewonnen warmte te kunnen gebruiken worden aan de achterkant van de absorber leidingen gemonteerd waardoor water stroomt. De hete absorber geeft zijn warmte af aan het water. Dit water circuleert tussen de collector en de boiler. Dat is een groot opslagvat voor het warme water, waardoor warmte ook als de zon niet schijnt beschikbaar is.

vacuümbuis collector

Het werkingsprincipe van de vacuümbuiscollector is te vergelijken met een thermosfles. Twee glazen buizen, de een binnen de ander, zijn van elkaar gescheiden door een vacuüm. Op de buitenkant van de binnenste buis is een zeer dunne spectraalselectieve laag opgedampt. Deze spectraalselectieve laag absorbeert zichtbaar licht en reflecteert het infrarode deel van het elektromagnetisch spectrum. De warmte-energie kan niet uitstralen. Aan één uiteinde van de twee glazen buizen is een opening naar de binnenkant van de binnenste buis. Daar wordt de warmte afgevoerd via een koppeling, een warmtegeïsoleerde leiding waaraan meerdere vacuümbuiscollector haaks zijn gekoppeld.

De werking is als volgt: het zonlicht schijnt door de buitenste glazen buis en het vacuüm op de spectraalselectieve laag op de binnenste buis. De binnenste buis warmt op. De warmte kan niet door het vacuüm ontsnappen en ook niet als warmtestraling: de warmte zit "gevangen". De warmte wordt naar de boiler of vloerverwarming verplaatst door een gesloten systeem van buizen en een pomp via de koppeling met water als medium. Een vernuftig systeem is de heat pipe die zeer eenvoudig en efficiënt de warmte van de binnenste buis kan transporteren naar de koppeling. Bij een heat pipe is het niet nodig om het warmtemedium door het inwendige van de binnenste buis te leiden. De hydraulische weerstand van de vele lange dunne buizen door de collectoren is hoog en zou veel koper kosten. De heat pipe is een enkelvoudige, zeer dunne buis, die zelf het warmtetransport verzorgt met behulp van de zwaartekracht in schuine oriëntatie. Daarom dient dan de vacuümbuiscollector niet horizontaal of verticaal geplaatst te worden.

De vacuümbuiscollector wordt steeds meer toegepast. Het voordeel boven de vlakkeplaatcollector is de productie van water van hoge temperatuur. Dat heeft vooral in een gematigd klimaat veel voordelen buiten de zomer. Ook bij lage buitentemperaturen is bij voldoende zonneschijn extra verwarming van de boiler niet nodig. Het is zelfs zo, dat het water in de boiler kan gaan koken als er geen veiligheidsmaatregelen zijn getroffen.

heteluchtcollectoren

Heteluchtcollectoren bestaan uit een metalen of glazen voorzetwand met daarachter een luchtspouw. Er zijn verschillende uitvoeringen, maar het principe is eender. Verse buitenlucht wordt via de metalen wand, al of niet met behulp van ventilatoren, naar binnen gezogen en achter de wand door de zon opgewarmd. Deze voorverwarmde lucht kan eventueel naar een bestaande luchtbehandelingsinstallatie geleid worden of via speciaal aangelegde kanalen verdeeld worden door het gebouw. Het rendement is zeer hoog

Zonnepanelen

Een zonnepaneel bestaat uit vele aparte zonnecellen deze zonnecellen zijn gemaakt van silicium (een heel zuiver zand en veel voorkomend element). Deze panelen zetten de energie van zonnestralen om in elektrische energie door middel van het fotovoltaisch effect. Een zonnecel levert zo'n 3.5 watt aan vermogen op een standaard zonnepaneel zitten zo'n 72 cellen wat maakt dat het paneel ongeveer 240 watt energie oplevert. Zonnepanelen zijn de meest particulier aangeschaft manier om groene energie op te wekken. Er zou een gebied zo groot als Duitsland van zonnepanelen in de Sahara nodig zijn om heel de wereld van energie te voorzien.

Windenergie

Windenergie is energie die gewonnen wordt uit de bewegingsenergie van de wind. Vroeger werd deze energie meteen omgezet in andere bewegingsenergie, bijvoorbeeld zoals in een molen, waar graan mee gemalen werd of hout mee werd gezaagd. Tegenwoordig wordt deze energie door middel van een dynamo omgezet in elektrische energie. De huidige windmolens worden vaak gezien als landschapsvervuiling en daarom is er ook veel kritiek op deze windmolens. Dit is een beetje vreemd aangezien de windmolen die bijvoorbeeld in de gouden eeuw zijn gebouwd nu grotendeels monumenten zijn en helemaal niet als landschapsvervuiling worden gezien. Wel is het natuurlijk zo dat de moderne windmolens veel hoger zijn en ook veel meer opvallen door hun witte kleur.

Waterkracht

Waterkracht is energie opgewekt door bewegingsenergie, door middel van water. Net als windenergie wordt de bewegingsenergie omgezet door een dynamo. Dit wordt vooral gebruikt in bergachtige gebieden, omdat daar het water veel potentiële energie heeft in verband met het hoogteverschil.
Add on.

Geothermische Energie

Geothermische energie is de energie die wordt gewonnen door middel van aardwarmte. Op sommige plekken op de wereld warmt deze energie al meren en plassen water op. Geothermische energie wordt opgewekt door koud water in buizen naar een plek in de aardkorst te pompen. Daar is het zo warm dat het opwarmt, en dit water stroomt dan weer naar boven en kan worden gebruikt om huizen te verwarmen, of om elektriciteit op te wekken door middel van turbines, aangesloten op een dynamo. Geothermische energie kan heel gemakkelijk in het groot worden uitgevoerd bijvoorbeeld een hele woonwijk van energie te voorzien. Dit komt omdat je meer buizen die de aarde in gaan naast elkaar kan gebruiken of gewoon een hele grote buis aanleggen. In sommige landen is het makkelijker om geothermische energie te gebruiken dan in andere omdat daar de aardwarmte dichter onder het aardoppervlakte zit of zelfs door middel van een geiser naar boven komt (Bijv. IJsland).

Kernenergie

Kernsplitsing

Atomen bestaan uit elektronen, protonen en neutronen. De Protonen en Neutronen vormen samen de kern van een atoom. Deze kern zit vast door middel van energie. Door deze kernen te splitsen in 2 kleinere kernen komt deze energie vrij. Kerncentrales wekken energie op met kernsplitsing.
Het splitsen van een atoom is het makkelijkst met zeer grote atomen. Dit wordt vaak gedaan met Uranium, omdat dit een groot atoom is en gewoon in de grond te vinden is. Uranium gaat in staven in een groot vat met water. Door neutronen af te schieten op een kern raakt hij instabiel en deelt zich in verschillende atoomkernen, gammafotonen, neutrinos en snelle neutronen. Deze neutronen schieten weer op andere kernen af, een kettingreactie veroorzakende. De ontstane atoomkernen hebben enigszins willekeur, enkele voorbeelden zijn:

• ²³⁵U + 1 neutron → 2 neutronen + ⁹²Kr + ¹⁴²Ba + E (energie)
• ²³⁵U + 1 neutron → 2 neutronen + ⁹⁴Sr + ¹⁴⁰Xe + E
• ²³⁵U + 1 neutron → 3 neutronen + ⁹⁰Kr + ¹⁴³Ba + E

Kernsplitsing wordt niet altijd binnen groene energie gezien, omdat ondanks dat het geen CO² produceert, het erg goedkoop is en het materiaal levert dat ziekenhuizen benutten, is het afval radioactief en is er nog geen veilige manier om er van af te komen. Het wordt wel erg veilig en gecontroleerd gedaan, alleen als het mis gaat kan het nog steeds gigantische rampen veroorzaken.

Kernfusie

Bij kernfusie smelten twee kernen van atomen samen, waarbij een andere, zwaardere kern wordt gevormd. Wanneer lichtere elementen (Zoals Waterstof) samensmelten, wordt er een beetje van de massa omgezet in energie. Bij zwaardere atomen kost het juist energie. De overgang tussen 'licht' en 'zwaar' ligt bij het element ijzer.

Deelpagina's

ANW_Pages:Groene_Energie/Tijdlijn

ANW_Pages:Groene_Energie/Mogelijkheden

ANW_Pages:Groene_Energie/Toekomst

ANW_Pages:Groene_Energie/Verantwoording

Bronvermeldingen

Print dit uit Pikhoofd door Titus Bouman en Niels Visser
Groene Energie Gaslicht
Kernenergie Energiegenie

Commentaar

<comments>