Alternatieve energiebronnen energie01 (1 min, 5 sec)
energiebronnen01 (2 min, 12 sec)
Windenergie Windmolens werden vroeger gebruikt om water te pompen of koren te malen. In het jaar 650 gebruikte de mensen in Perzië al windmolens. Tegenwoordig gebruiken we windmolens om elektriciteit op te wekken. In een windmolenpark vlak bij Los Angeles staan 300 windmolens die een groot deel van de stad van stroom voorzien. Op Hawai staat de grootste windmolen. De wieken zijn 50 meter lang. De windturbine zet de bewegingsenergie van de wind om in elektriciteit. De propellerachtige rotor is vast gekoppeld aan een generator. Een spoel (zeer grote dynamo) gaat draaien en door het magnetisch veld ontstaat er een inductiespanning. Eigenlijk werkt de windmolen hetzelfde als de dynamo van een fiets. Hier draait de magneet, door de draaiing van het wiel, en wekt een spanning op in de spoel. Toch is de energie van een windmolen niet goedkoop: Het maken en het onderhouden van een windmolen is kostbaar. Daarnaast heeft de windmolen het nadeel dat hij niet altijd evenveel energie levert.
turbies01 (2 min, 22 sec) Er wordt hard gewerkt om de windmolen meer te gaan gebruiken. Er zijn plannen om windmolenparken in zee te bouwen. Bij harde wordt water opgepompt. Dit water wordt dan vervoerd naar een stuwmeer. Bij weinig wind kan het water terug stromen langs schoepen. Deze schoepen laten dan een turbine bewegen. Zo heb je weer energie door een waterturbine te gebruiken. Vergeleken met aardolie is de wind een zeer milieuvriendelijke manier van energie winnen.
Bio-energie Bio-energie is de verzamelnaam voor energie uit energiedragers die rechtstreeks, dan wel via een chemische omweg, zijn gewonnen uit organisch materiaal (biomassa). Dergelijke energiedragers worden biobrandstoffen genoemd en zijn strikt genomen zonneenergie die in chemische vorm is opgeslagen. biomassa01 (2 min, 2 sec) De energie-inhoud van vrijwel alle brandstoffen op aarde is afkomstig van de zon. Ook fossiele brandstoffen, want die zijn in een ver verleden ontstaan uit organisch materiaal. Zij kunnen echter niet als biobrandstof worden beschouwd. Er geldt als voorwaarde dat de koolstof die in biobrandstof zit, recentelijk uit de atmosfeer moet zijn opgenomen (in de vorm van CO2). Dat proces heet de koolstofkringloop, waarbij er een sluitende balans bestaat tussen uitstoot van CO2 bij verteren of verbranden van organisch materiaal en opname van CO2 bij de vorming ervan. Milieuactivisten denken dat op aarde die kringloop ernstig is verstoord door verbranding van fossiele brandstoffen, wat één van de oorzaken zou zijn van het zogenaamde versterkte broeikaseffect. De wetenschap is hierover echter verdeeld. IJsboringen geven welliswaar een verband aan tussen temperatuur en CO2, maar de CO2concentratie loopt 800 jaar achter op de temperatuur, wat aangeeft dat stijging van CO2 een gevolg is van de stijging van de temperatuur. Volgens astrofysisi is klimaatverandering het gevolg van de toename van zonneactiviteit. Feit blijft wel dat te veel uitstoot van fossiele brandstoffen een negatief effect heeft op de volksgezondheid in de nabije omgeving. groene energie01 (1 min, 51 sec)
Zonne-energie De zon is de bron van bijna alle energie. De zon zorgt voor licht en de zon zorgt voor warmte. De zon is er voor iedereen en zonneschijn is gratis. De zon laat bomen en planten groeien. Dankzij de zon hebben mensen en dieren dus te eten. Ook steenkool, aardgas en aardolie zijn ontstaan door de zon. Het zijn immers resten van planten en dieren en die konden groeien door de zon. Zo is zelfs elektrische energie eigenlijk een vorm van zonne-energie, tenminste als de elektriciteitscentrale geen kernenergie gebruikt. Zonder de zon zouden wind en regen niet bestaan en zouden windenergie en energie uit stromend water niet mogelijk zijn. De zon is dus de bron van heel veel vormen van energie. Zonnecellen Tegenwoordig wordt steeds meer gebruikgemaakt van zonnecellen om elektrische energie op te wekken. Vooral op plaatsen waar elektriciteitkabels niet of moeilijk kunnen worden aangelegd. De zonnecellen worden toegepast in rekenmachines, praatpalen, drinke en voederbakken voor vee. Maar zonnecellen komen ook op woningen, lichtboeien, zeilschepen en satellieten voor. We worden in Nederland niet al te verwend met zon en met de bijbehorende hoge temperaturen. Toch kunnen we veel gebruikmaken van de zonne-energie. Want niet alleen het directe, maar ook het indirecte zonlicht draagt veel bij tot de hoeveelheid beschikbare energie. In een zonnecel wordt zonnestraling omgezet in elektrische energie. Hij is meestal gemaakt van de doorzichtige stof silicium. In het silicium bevinden zich twee lagen. Als er licht opvalt, ontstaat daartussen (net als bij de polen van een spanningsbron) een spanning. Verbinden we de twee lagen via een motortje, dan ontstaat er door de spanning een elektrische stroom. Hoe meer licht er op de zonnecel valt, des te groter de elektrische stroom. In een zonnepaneel zijn een groot aantal zonnecellen achter elkaar (in serie) geschakeld. Het paneel levert een grotere spanning, waardoor een grotere elektrische stroom geleverd kan worden.
zonnepaneel01 (4 min, 30 sec)
Zonnecollectoren Een zonnecollector bestaat uit een soort bak met een zwarte bodem die de zonnewarmte absorbeert (= opneemt). Onder deze bodem zit een isolatielaag. Deze helpt de warmte vast te houden. In de bak zitten koperen buizen. Hierdoor stroomt de vloeistof (meestal water) of het gas. Die worden door de zon verwarmd. De bak wordt afgedekt met een of meer glazen platen. In zonnecollectoren wordt zonne-energie direct omgezet in warmte. Deze warmte kan worden gebruikt om water of gas te verwarmen. Het water of het gas geeft de warmte af aan het water in een opslagvat. Het opslagvat kan warm water leveren voor bijvoorbeeld de vloerverwarming en de warmwatervoorziening van de woning. Omdat de zonnewarmte niet altijd voldoende is, wordt in he t systeem een verwarmingsketel opgenomen. Die verwarmt het water met behulp van gas na tot heet water.
*
Maak opgave 12 t/m 14.
Deze opgaven (12 t/m 14) gaan over: Zonnecellen; Zonnepanelen; Zonnecollectoren; Omzetting van zonne-energie in elektrische energie. Opgave 12 a. Welke energieomzetting vindt plaatst in een zonnecel? .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. b. Wanneer worden zonnecellen vooral gebruikt? .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. c. Wat zijn zonnepanelen? .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. d. Welk verband bestaat er tussen de hoeveelheid licht en de grootte van de elektrische stroom die een paneel kan leveren? .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. Opgave 13 a. Welke energieomzetting vindt plaats in een zonnecellector en welke in een zonnepaneel? .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. b. Geef aan waaruit een zonnecollector bestaat. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. c. Hoe werkt een zonnecollector? .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. d. Waarom wordt er in het systeem bij zonnecollectoren vaak een verwarmingsketel opgenomen? .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. ..............................
Opgave 14 a.
b.
c.
Een zonnecel levert aan elektrisch vermogen 50 W/m2. De zon levert maximaal 1,5 kW/m2. Wat betekent 50 W/m2? .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. Waarom staat er hierboven ‘maximaal 1,5 kW/m2? .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. Bereken het maximale rendement van de zonnecel. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. ..............................
