Wikijunior:Natuurkunde/Energie
Gezocht: Wikibookianen die een beroep hebben waar natuurkunde bij gebruikt wordt en die in het hoofdstuk "Einde" heel kort iets willen vertellen over hun beroep.
| |
|
Inleiding bewerken
Wat is energie? Dat is heel moeilijk kort samen te vatten. Maar we wagen een poging: Energie is een niet stoffelijk iets waarmee lichamen in- en/of uitwendig veranderd kunnen worden.
Een lichaam in de natuurkunde is alles dat ruimte inneemt. Het kan dus een voorwerp, een plas vloeistof of een gaswolk zijn. Inwendig staat voor bijv. het sneller gaan bewegen van de moleculen. Uitwendig bijv. een plank glad schuren.
Verantwoord omgaan met energie bewerken
De wereldvoorraden aardolie, aardgas en steenkool zijn eindig. Het is verstandig om alle beschikbare brandstoffen zo zuinig mogelijk te gebruiken. Daar wordt veel onderzoek naar gedaan.
Energiebronnen bewerken
Soorten energiebronnen bewerken
Er zijn verschillende soorten energiebronnen. Energiebronnen zijn er om elektriciteit op te wekken, maar ook bijvoorbeeld om je kamer op te warmen of koel te houden of een auto op te laten rijden. De volgende energiebronnen worden gebruikt:
- Niet-fossiele brandstoffen (hout, biodiesel, alcohol)
- Fossiele brandstoffen (olie, gas, kolen)
- Windenergie
- Waterkracht
- Zonne-energie
- Aardwarmte
- Kernenergie
Niet alle vormen van energie zijn even handig. Het hangt ervan af waar je de energie voor wilt gebruiken. Het is bijvoorbeeld niet zo handig om een auto op kernenergie te laten lopen. Een kernreactor is nogal groot en zwaar en past hoogstens in een grote onderzeeër. Een kernreactor geeft bovendien radioactieve straling af en zou daarom bij een ongeval een groot gebied radioactief kunnen vervuilen. Bovendien levert kernsplitsing reststoffen die miljoenen jaren radioactief blijven.
Niet-fossiele brandstoffen bewerken
De mens gebruikt al heel lang brandstoffen die we zo in de natuur om ons heen aantreffen, zoals brandhout. Er zijn op aarde nog steeds miljoenen mensen die hierop leven. Ze gaan het bos in, hakken wat hout en koken hun potje daarop. Als er niet zo veel mensen zijn is dat niet erg, het bos groeit dat vanzelf weer aan.
Het probleem hiermee is dit. Als er te veel mensen zijn, dan krijg je roofbouw en verdwijnt het bos. Er is gewoon niet genoeg hout voor ons allemaal. De moderne landbouw kan dat een stuk verbeteren. In Brazilië bijvoorbeeld wordt veel suikerriet verbouwd en uit de suiker wordt alcohol gemaakt. De auto's daar rijden vaak op alcohol en niet op benzine.
In feite is het brandhout en het suikerriet een vorm van zonne-energie want de planten gebruiken zonlicht om weer te kunnen groeien. Helaas gebruiken planten minder dan 1% van het licht dat ze ontvangen, de rest (99% of meer) wordt gewoon nutteloze warmte. Toch eet de hele mensheid van dat ene procentje! Al ons voedsel, wol, leer, hout en noem maar op komt van de zon.
Fossiele brandstoffen bewerken
Fossiele brandstoffen zijn aardolie, aardgas en steenkolen. Beneden wordt uitgelegd hoe een gasgestookte centrale werkt. Centrales die steenkolen of aardolie verstoken, werken op precies dezelfde manier. Het enige verschil is de brandstof.
In de bodem van Nederland komt aardgas voor. Aardolie en steenkolen worden niet meer gewonnen in Nederland. Die moeten uit het buitenland komen. Er wordt veel aardolie gewonnen in het Midden Oosten.
Fossiele brandstoffen worden zeker niet alleen maar voor elektriciteit gebruikt. Veel mensen gebruiken aardgas om op te koken. Een aanzienlijk deel van de olie wordt ook gebruikt om benzine uit te maken. Die wordt dan verbrand in de ontploffingsmotor van een auto.
Uit aardolie wordt ook van alles en nog wat gemaakt, bijvoorbeeld alle kunststoffen. Zit je lekker voor je PC? Je toetsenbord is van kunststof en het zitkussen van je stoel ook. In de chemische industrie vinden veel mensen dat het eigenlijk zonde is om aardolie maar gewoon te verbranden...
Ook fossiele brandstoffen zijn eigenlijk een vorm van zonne-energie, maar dan van zonlicht dat heel lang geleden op de aarde geschenen heeft. Dat was in de tijd van de Dinosaurussen of nog eerder.
In Nederland gebruiken we ongeveer 10 m³ gas per dag. Daarmee koken we, we stoken er onze verwarming mee en het wordt gebruikt om het water van de was mee te verwarmen. Veel meer dan 10 m³ moet je ook niet gebruiken op een dag. Als je in zes dagen meer dan 75 m³ gas verbruikt, gebruik je veel te veel.
Windenergie bewerken
Je hebt vast weleens windturbines gezien. Die staan vooral aan het strand. De wieken van zo'n turbine drijven een generator aan. De beweging wordt dan omgezet in elektriciteit. Van bewegingsenergie meteen naar elektrische energie.
Maar waar komt die wind eigenlijk vandaan? De zon verwarmt de aarde. Aan de evenaar wat meer dan aan de pool. Daardoor ontstaat wat wij het weer noemen. Windenergie is dus eigenlijk een vorm van zonne-energie!
Waterkracht bewerken
In gebieden met grote hoogteverschillen wordt veel waterkracht gebruikt. Daar worden grote waterkrachtcentrales voor gebouwd die de kracht van het water omzetten in elektriciteit.
Hoe werkt dat precies: in een dal waardoor een rivier stroomt, is een stuwdam aangelegd. Daarachter is een groot stuwmeer. Via pijpen stroomt het water naar beneden, naar de centrale. Bij de centrale brengt het water de schoepen van een waterturbine in beweging. Die drijft dan weer een generator aan, en voilà, elektriciteit.
Er is zelfs één plek in Frankrijk waar de getijden op deze manier gebruikt worden. Bij vloed wordt zeewater binnen gelaten en dan wordt de sluis dichtgedaan. Bij eb stroomt het water via pijpen en de schoepen van de turbine naar buiten. Dit werkt echter alleen goed omdat daar aan de kust wel erg grote getijdenverschillen zijn (een aantal meters verschil tussen eb en vloed).
Waterkracht is net als windkracht een vorm van zonne-energie. De zon verwarmt de zee. Het water verdampt en valt als regen op de bergen. Het stroomt van hoog naar laag terug naar de zee.
De getijdencentrale is een uitzondering. Dat is geen zonne-energie. De aarde draait om zijn as. Dit is bewegingsenergie. De maan trekt aan het water van de oceaan en verhoogt zo de waterspiegel. De getijdencentrale gebruikt dit voor opwekking en vertraagt daarmee de draaiing van de aarde een heel klein beetje. (De getijdenwerking op de kust doet hetzelfde al eeuwen..)
Zonne-energie bewerken
Zonnewarmte bewerken
Als je in het zonnetje zit word je lekker warm. We kunnen die warmte ook nuttig gebruiken. Er bestaan zonnecollectoren die zonnewarmte opvangen en bijvoorbeeld water verwarmen, zodat je er lekker een warme douche mee kunt nemen.
Zonnetorens bewerken
Er kan ook elektriciteit uit zonnewarmte gewonnen worden. In Spanje staat een zonnetoren. Dat is een soort erg hoge schoorsteen, wel een paar honderd meter hoog. Hij staat te midden van een groot oppervlak dat bedekt is met glazen platen, als bij een broeikas. In de 'broeikas' liggen dikke zwarte rubberen zakken gevuld met water en in de kas wordt het overdag flink heet. De hete lucht zet uit en wil opstijgen. De lucht wordt de pijp ingeleid en in de pijp ontstaat een flinke luchtstroom. Daarin zit een soort windmolen die stroom levert.
Omdat het water de warmte goed vasthoudt, blijft de toren ook 's nachts stroom leveren. De boel is nog niet helemaal afgekoeld als de zon weer opkomt.
Zonnecellen bewerken
Eigenlijk is het een beetje zonde om zonlicht zo te gebruiken. Zonlicht is een vorm van werkenergie en in de collector maken we daar warmte van. Je kunt dan die warmte wel weer gebruiken om elektriciteit op te wekken, maar dan moet je wel erg veel als afvalwarmte weggooien. De zonnetoren is dus niet erg efficiënt. De meeste warmte stroomt gewoon de pijp uit.
Met onze zon kan gelukkig ook meteen elektriciteit worden opgewekt, zonder eerst warmte ervan te maken. Dat levert veel minder afvalwarmte op. Directe omzetting gebeurt met zonnecellen, die de straling van de zon in elektriciteit omzetten en soms ook in chemische energie. De groene kleurstof in een plant doet dat laatste ook.
Er zijn al zonnecellen die een veel groter deel van het zonlicht nuttig gebruiken dan de groene kleurstof in een plant. Planten gebruiken minder dan 1% nuttig, het record voor zonnecellen is vandaag zoiets als 37%. Zonnecellen kunnen zelfs werken in een woestijn want ze hebben geen water of kunstmest nodig. Je hoeft dus geen nuttige landbouwgrond op te offeren. Ook het dak van je huis is een goede plek, die we anders toch nergens voor gebruiken. Toch worden zonnecellen nog niet zo veel toegepast. Zij zijn naar verhouding nog te duur. De beste zonnecellen kosten niet alleen veel geld om te maken maar ook veel energie. Je moet ze dan wel erg lang in de zon leggen om die energie weer terug te verdienen. Vooral als de cel gemaakt wordt uit één enkel kristal is dat een probleem. Gelukkig is het ook mogelijk ze ergens anders uit te maken zoals een dun opgedampt laagje, maar deze cellen werken nog niet zo goed.
Toch kun je zonnecellen al op allerlei plaatsen vinden, vooral op plekken waar je niet zo makkelijk een stekker in het stopcontact kunt stoppen. In een ruimtestation bijvoorbeeld. Misschien heeft jouw huis wel zonnepanelen of je vaders zeilboot? Of werkt je rekenmachine op zonne-energie?
| Proef: De zonnewekker | 
|
| Benodigdheden: kleine kralen, schroef, plakband, plastic wegwerpbekertje, klosje garen, zonnecel, stroomsnoertjes, kruk, motortje, klei
Allereerst knoop je de kralen aan het garen. Daarna plak je de touwtjes met plakband aan de schroef. Dan plak je het motortje met plakband aan de kurk en klem je de schroef op de as van het motortje. Neem nu wat klei en stamp het plat. Druk nu de kurk met het motortje erop in de klei en gebruik de stroomsnoertjes om de zonnecel met het motortje te verbinden. Zet het bekertje over het motortje en zet hem neer op bijvoorbeeld de vensterbank. Als nu de zon gaat schijnen, tikt de wekker. Vanaf nu weet je voor altijd wanneer de zon schijnt! | |
| Wat heb ik geleerd: |
Zonnebrand bewerken
| Proef: Zonnebrand |
|
| Benodigdheden: kranten, vergrootglas, een warme dag, een ouder
Opgelet: deze proef mag enkel met een volwassene worden uitgevoerd
Onderzoek eerst het brandpunt van de lens in je vergrootglas. Leg daarna de kranten op een hoopje en hou het vergrootglas er zo boven, dat het brandpunt op de krant schijnt. Doe dit totdat de kranten in brand vliegen. | |
| Wat heb ik geleerd: {{{conclusie}}} |
Hoe dit werkt, kun je vinden in het hoofdstuk over licht.
Aardwarmte bewerken
Op sommige plekken op aarde komt er een heleboel warmte van de aarde naar boven, bijvoorbeeld in geisers op IJsland of in vulkanen. Deze warmte kan gebruikt worden om (gedeeltelijk) in elektriciteit omgezet te worden of gewoon als warmte om een broeikas mee warm te houden. Zo worden op IJsland tomaten gekweekt. Er zijn maar weinig plekken op aarde waar dit goed werkt. In principe zou je dit ook in Nederland kunnen toepassen. Je zou een hele diepe boring kunnen doen. Dan moet je water naar beneden pompen en weer naar boven brengen. Je moet wel erg diep boren en de warmteopbrengst is niet erg groot. Handig is het niet en al dat gepomp kost ook energie.
Ook oceanen kunnen energie opleveren. De bovenlaag van het water is warmer dan het diepe water. Ook dat verschil kan gebruikt worden voor opwekking, maar makkelijk is het niet. Het temperatuurverschil is vrij klein. En dan zijn er orkanen en zo. Bovendien, hoe krijg je de elektriciteit aan land?
Oceaanwarmte is een vorm van zonne-energie: de zon verwarmt de bovenlaag van het water, maar waar komt die aardwarmte vandaan? In het binnenste van de aarde zitten radioactieve stoffen die langzaam uit elkaar vallen en daarbij komt warmte vrij. Die warmte kan niet zo goed ontsnappen en daarom is het binnenste van de aarde erg heet. Dit is dus geen zonne-energie.
Kernenergie bewerken
Kernenergie wordt gebruikt in een kerncentrale om er elektriciteit mee op te wekken. Kernenergie wordt geleverd door een radioactief materiaal zoals uranium. Onder de juiste omstandigheden kan zulk materiaal gecontroleerd grote hoeveelheden warmte leveren. Dat vindt plaats door een kettingreactie in stand te houden, waarbij kernsplitsing optreedt en bijvoorbeeld uranium vervalt in andere stoffen. Er komt warmte bij vrij die weer wordt gebruikt om water te verhitten tot stoom. De stoom laat een turbine draaien. Die beweging drijft een generator aan en dan krijg je stroom. Omdat de kernenergie eerst in warmte omgezet wordt en die weer in stroom geldt ook hier weer dat we een hoop warmte als afval in de lucht of de rivier kwijt moeten.
Het uranium van een kerncentrale zit in lange staven. Die moeten regelmatig door nieuwe staven worden vervangen. De oude bevatten nog uranium dat nog gebruikt kan worden. Dat wordt in speciale fabrieken uit de staven gehaald. Wat dan overblijft, zijn gevaarlijke stoffen. Dat wordt kernafval genoemd.
Kerncentrales zijn grote fabrieken en het kost veel geld om ze te bouwen. De bouw ervan duurt lang. Wel tien jaar of zo. Je moet daarom vele jaren in de toekomst kijken om te zien of mensen je stroom wel nodig zullen hebben. Als je daarmee een foutje maakt zit je voor miljarden in het schip. Ook heb je goed opgeleide mensen nodig die zorgen dat de centrale veilig blijft draaien. Ze moeten ook het geld krijgen om reparaties te doen. In Tsjernobyl in de Oekraïne was dat een probleem en ging het helemaal mis. Er was een akelig ongeluk. In veel landen buiten het rijke Westen kan dit ook een probleem worden.
Je kunt ook atomen samensmelten in plaats van in brokken op te splitsen. Zoiets heet kernfusie en levert ook heel veel warmte. Je moet dan een element als waterstof nemen in plaats van uranium. Twee waterstof deeltjes smelten dan samen tot een helium deeltje. Waterstof is makkelijk te krijgen: water bestaat uit waterstof en zuurstof! Op aarde is fusie eigenlijk alleen nog maar gelukt in de waterstofbom. En dat maakt alleen maar een hele grote ontploffing. Om het op een rustige manier te doen die elektriciteit oplevert wil maar niet lukken. Het zou mooi zijn als dat wel wilde, want dan zouden we zonder al te veel vervuiling een hele goedkope energiebron hebben.
Zonne-energie is eigenlijk ook een vorm van kernfusie. De zon bestaat namelijk voornamelijk uit waterstof die bezig is te fuseren tot helium. Daarom plagen mensen die zonne-energie willen de onderzoekers van kernfusie wel eens een beetje. We hebben toch al een fusiereactor? Een hele grote zelfs en nog gratis ook. Kijk maar daar in de lucht!
Bio-energie bewerken
Biomassa is materiaal dat van planten en dieren afkomstig is. Je kunt denken aan snoei- en afvalhout, huishoudelijk afval, plantenresten en koeien- en kippenmest. Sommige soorten biomassa kunnen direct verbrand worden. In Cuijk (Noord-Brabant) staat een elektriciteitscentrale die houtsnippers verstookt. Deze biomassacentrale kan ongeveer 50.000 huishoudens van elektriciteit voorzien.
Mest kan vergist worden in een biogasinstallatie. Hierbij ontstaat een gasvormig product: biogas. Biogas lijkt qua samenstelling sterk op aardgas. Het kan ook voor dezelfde doelen gebruikt worden.
Voor- en nadelen van de energiebronnen bewerken
Elke wijze om elektriciteit op te wekken heeft voordelen, maar ook nadelen. Je moet op vier dingen letten:
- wat kost de opgewekte elektriciteit?
- kan de energiebron op raken?
- is de energiebron altijd beschikbaar?
- wat zijn de gevolgen voor het milieu?
Wel, het maakt nog al wat uit of je 10 of 45 eurocent moet betalen voor 1 kWh. En de voorraden van fossiele brandstof en uranium raken op den duur op. Wind, zonne-energie en waterkracht raken nóóit op. Een centrale die op aardgas werkt, kan dag en nacht elektriciteit maken, maar een windturbine kan als het niet waait, geen elektriciteit produceren. En bij het gebruik van fossiele brandstoffen en uranium ontstaat afval. Soms is dat schadelijk voor het milieu.
Wind, zon en water leveren zelf geen afval op. Maar er ontstaat weer wel afval als je een zonnecel probeert te maken en ook kost het energie om dat te doen.
Het omzetten van energie bewerken
Soorten energie bewerken
Om nuttig gebruik te maken van energie moeten we vaak de ene vorm van energie in de andere omzetten. Ook de vorm van energie die je nodig hebt is daarom van belang. Soms heb je gewoon warmte nodig, bijvoorbeeld om je kamer lekker warm te houden of om patat te bakken. Maar vaak ook heb je energie nodig om iets te laten werken, bijvoorbeeld je computer of een auto. Zo'n vorm van energie heet werk.
Er zijn veel soorten werkenergie zoals chemische energie en bewegingsenergie. Ook (zon)licht en elektriciteit zijn vormen van (werk-)energie. Er is maar één vorm van warmte en dat is warmte.
Je kunt vormen van energie in elkaar omzetten, maar het is veel makkelijker om werk in warmte om te zetten dan andersom. Wrijving is een goed voorbeeld: als je een auto afremt ontstaat door wrijving warmte in je remmen. De auto heeft vaart. Dat is een vorm van werk die bewegingsenergie genoemd wordt. Bij afremmen wordt de bewegingsenergie van de auto omgezet in warmte. Als je de rem weer loslaat gebeurt het omgekeerde niet. Helaas! De warmte brengt niet zomaar je auto weer op gang. Je moet dan opnieuw gas geven (brandstof opofferen) en dat kost geld.
Toch is het mogelijk warmte weer in werk om te zetten, maar nooit alle warmte. Je kunt altijd maar een deel omzetten en de rest moet je dan weggooien als afvalwarmte. Daarom zetten mensen liever de ene vorm van werk meteen in de andere vorm van werk om. Tenzij je warmte nodig hebt natuurlijk. Voor patat of zo.
Opwekken bewerken
De elektriciteit die je thuis gebruikt, wordt in een centrale opgewekt. Er zijn elektriciteitscentrales die op fossiele brandstoffen werken. Dat zijn aardgas, steenkolen en aardolie.
Hoe werkt het in zo'n centrale:
- Eerst wordt er met grote branders aardgas (of steenkool of aardolie) verbrand. Daarmee wordt water verhit. Er ontstaat dan stoom (water in de gasvorm, wat ontstaat als je water kookt) met een hoge temperatuur en druk. De hogere druk ontstaat doordat gas meer ruimte inneemt als vloeistof.
- Dan spuit de stoom met hoge snelheid tegen de schoepen van een stoomturbine die daardoor ronddraait.
- Aan de turbine is een soort grote dynamo (generator) gekoppeld. Als de as van de turbine draait, draait de as van de generator mee. De beweging wordt in de generator omgezet naar elektriciteit.
- De elektriciteit wordt via elektriciteitsleidingen geleverd aan woningen en bedrijven.
Dan wordt in de condensor koelwater gebruikt om de stoom tot water te laten condenseren (er weer een vloeistof van maken). Dat condens (water) wordt vervolgens opnieuw gebruikt.
Omzetten bewerken
Energie wordt in de centrale omgezet. Chemische energie wordt in elektriciteit omgezet, maar dit gaat in twee stappen. Eerst van chemische energie naar warmte en dan van warmte naar elektriciteit. Het lukt daarom helaas niet om alle chemische energie in elektriciteit om te zetten; er blijft veel warmte over. Deze warmte wordt afvalwarmte genoemd, omdat je er geen elektrische energie meer uit kan halen, maar je moet wel die warmte kwijt bijvoorbeeld aan de lucht in een koeltoren of aan een rivier via koelwater.
Brandstofcellen en de waterstofeconomie bewerken
Het is ook mogelijk om chemische energie meteen in elektrische energie om te zetten. Dan hoef je niet zo veel afvalwarmte in de rivier weg te gooien en dat zou een hoop brandstof schelen. Dit is waarom mensen brandstofcellen willen maken, maar daar moet nog een hoop aan verbeterd worden. Ze zijn nog te duur en werken nog niet zo goed.
Brandstofcellen werken net als een batterij, behalve dat je er van de ene kant een brandstof in blijft stoppen en van de andere kant zuurstof. In een gewone batterij zit de reductor (dat wil zeggen de brandstof) en de oxidator (meestal iets anders dan zuurstof) al ingebakken. Daarom raakt de batterij leeg als de ingebakken brandstof een keer op is. En dan kun je hem weggooien.
Een brandstof die hoge ogen gooit als brandstof-van-de-toekomst is waterstof. Waterstof-zuurstof brandstofcellen bestaan al en werken vrij goed. Het verbrandingsproduct is erg onschuldig en schoon: puur water! Water is ook waaruit je waterstof kunt vrijmaken. Je gebruikt elektriciteit -bijvoorbeeld uit zonne-energie of kernenergie- en maakt uit water waterstof en zuurstof. Zo zou waterstof in omloop gebracht kunnen worden als de pasmunt voor energie.
Milieuvervuiling bewerken
Het broeikaseffect bewerken
Als je brandstoffen verbrandt, ontstaat er koolstofdioxide. Dat zit net als zuurstof en stikstof in de lucht. Hoewel er maar relatief weinig koolstofdioxide in de lucht zit, is het wel een belangrijk bestanddeel. Zonder koolstofdioxide kunnen we niet leven. De planten gebruiken het samen met zonlicht om te kunnen groeien. Als je een niet-fossiele brandstof verbrandt komt dezelfde koolzuur die de plant uit de lucht gehaald had weer vrij, maar bij fossiele brandstoffen is dat niet zo. Als je die verbrandt komt er steeds meer koolzuur in de lucht.
Maar wat is dan het broeikaseffect? De atmosfeer is de laag lucht die zich rondom de aarde bevindt en is doorzichtig. Het licht van de zon kan de aarde bereiken en deze verwarmen. Die warmte kan niet makkelijk uit de atmosfeer ontsnappen. De atmosfeer houdt warmte vast, waardoor het onderste deel van de atmosfeer opwarmt. In het dal is het bijvoorbeeld een stuk warmer dan op de Mount Everest. De afgelopen eeuwen zijn er veel brandstoffen verbrand. Daardoor is de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer flink toegenomen. Veel deskundigen denken dat het broeikaseffect hierdoor wordt versterkt en de aarde langzaam opwarmt. Dat kan verschrikkelijke gevolgen hebben, waaronder droogte, overstromingen en branden. Dat tweede ontstaat doordat de poolkappen en de gletsjers in de bergen smelten en daardoor het waterpeil stijgt.
Niemand weet zeker hoeveel warmer de aarde precies gaat worden, maar de meeste metingen en onderzoeken laten wel zien dat er al opwarming is. Daarom vinden veel mensen dat we minder fossiele brandstoffen moeten gebruiken. Als we wachten tot de gevolgen nog duidelijker zijn, is het misschien te laat om er nog iets aan te doen.
Smog en zure regen bewerken
Als er brandstoffen worden verbrand, ontstaan er ook andere gassen. Sommige daarvan zijn schadelijk voor het milieu. Zure regen wordt veroorzaakt door stikstofoxiden en zwaveldioxide. Dat eerste zorgt er ook voor, dat er smog ontstaat, waardoor sommige mensen moeilijker kunnen ademen.
Kernafval bewerken
Ook een kerncentrale produceert afval. Het heet kernafval en het is heel gevaarlijk. Het produceert schadelijke straling en het duurt heel lang voordat de hoeveelheid straling zo klein is, dat het niet meer schadelijk is. Daarom moet de centrale, maar ook de opslagplaats voor het kernafval goed beveiligd worden. Vooral het laatste is een probleem omdat dat voor hele lange tijd moet gebeuren. We praten over honderden of zelfs duizenden jaren.
Horizonvervuiling bewerken
Waterkrachtcentrales en windturbines produceren geen afvalstoffen en worden daarom ook wel schone energiebronnen genoemd. Maar dat zegt niet dat het onschadelijk is voor het milieu. Horizonvervuiling is bijvoorbeeld een gevolg van windturbines. En ook komen er soms vogels om het leven, hoewel er veel meer vogels sterven doordat ze tegen ruiten van gebouwen vliegen. Als je een stuwmeer aanlegt is dat ook voor veel vissoorten die in de rivier leven een grote ramp omdat ze niet meer de rivier in en uit kunnen zwemmen.
Energie besparen bewerken
Als je energie bespaart, heeft dat veel voordelen.
- Je bespaart geld
- Fossiele brandstoffen raken minder snel op
- Je helpt met het verminderen van de milieuproblemen
| Proef: Energie besparen |
|
| Benodigdheden: NIKS! Makkelijk, hè?
Nu ga je zelf energie besparen! Doe deze dingen!
Stuur deze proef ook door aan je vrienden en laat die hem dan doorsturen naar hun vrienden! Als je dat doet, wordt er minder stroom verbruikt! | |
| Wat heb ik geleerd: er zijn veel eenvoudige manieren om energie te besparen. |
Isolatie bewerken
Minder warmteverlies bewerken
Als de temperatuur binnen hoger is dan buiten, verdwijnt er warmte naar buiten. Die warmte verdwijnt doordat er geventileerd wordt. De warme lucht wordt vervangen door koude buitenlucht. Een ander deel verdwijnt door muren, ramen, de vloer en het dak.
De warmte die naar buiten verdwijnt, moet meteen weer worden aangevuld, anders daalt de temperatuur steeds verder en is het in huis even koud als buiten.
Als je chemische energie wil besparen, moet je het warmteverlies tegengaan. Dat kan op verschillende manieren en dat behandelen we in deze laatste paragraaf.
Muren isoleren bewerken
Je kunt het warmteverlies door een muur tegengaan door isolatiemateriaal aan te brengen. Vaak worden er op deze manier ook daken en vloeren geïsoleerd. 5 centimeter dik isolatiemateriaal heeft al heel wat effect.
Spouwmuurisolatie bewerken
Veel huizen hebben dubbele muren. Daartussen zit een laag lucht, de spouw. Die voorkomt dat de binnenmuur vochtig wordt door regen.
Hoewel de lucht in de spouw een slechte geleider is, gaat er toch veel warmte verloren. Dat komt, doordat er ook warmte wordt vervoerd door straling en stroming.
Je kunt de spouw vullen met isolatiemateriaal. De warmte kan zich dan alleen verplaatsen door geleiding. Daardoor wordt het warmteverlies kleiner.
Dubbel glas bewerken
Door de ramen van een huis verdwijnt veel warmte. Vooral als er tussen de warme lucht binnen en de koude lucht buiten maar één dun laagje glas zit.
Vaak wordt er geen enkel glas, maar dubbel glas aangebracht. Op die manier, wordt het warmteverlies kleiner. Dubbel glas isoleert vooral goed door de laag lucht die tussen de twee platen zit.
Proef bewerken
| Proef: Isolatie |
|
| Benodigdheden: een aantal glazen, heet water, thermometers, horloge, spullen om mee te isoleren,
Vul alle glazen met 100 ml heet water en kies voor elk glas een ander isolatiemateriaal, zoals met aluminiumfolie en een dekseltje. Vergeet niet om één glas ongeïsoleerd te laten. Zet dan in elk glas een thermometer en wacht vijf minuten. Na die vijf minuten bekijk je de temperatuur van de glazen weer. Welk materiaal isoleerde het beste? | |
| Wat heb ik geleerd: |
Rendementen bij energieomzettingen bewerken
Bij een spaarlamp wordt 25% van de opgenomen elektrische energie omgezet in licht. De lamp heeft dus een rendement van 25%. Hier volgt een lijst van rendementen van energieomzettingen.
| Chemische energie → bewegingsenergie |
| Elektrische energie → lichtenergie |
| Chemische energie → elektrische energie |
| Bewegingsenergie → elektrische energie |
| Chemische energie → warmte-energie |
| Lichtenergie → elektrische energie |
| Elektrische energie → warmte-energie |
| Elektrische energie → bewegingsenergie |
| Energie-omzetter | Rendement |
|---|---|
| Stoomketel | 1% |
| Gloeilamp | 5% |
| Generator | 18% |
| Zonnecollector van silicium | 18% |
| TL-buis (dik) | 20% |
| Windkrachtcentrale | 25% |
| Motor (bromfiets) | 25% |
| Mens | 25% |
| Benzinemotor (auto) | 30% |
| Kerncentrale | 33% |
| Dieselmotor | 35% |
| Conventionele krachtcentrale | 40% |
| Raketmotor | 48% |
| TL-buis (dun) | 50% |
| Zonnecollector (vlakke plaat) | 50% |
| SL-lamp | 60% |
| Elektrische kookplaat | 70% |
| Centrale-verwarmingsketel | 74% |
| Dynamo | 80% |
| Verbeterd-rendementsketel | 83% |
| Gasfornuis | 85% |
| Elektromotor | 90% |
| Elektrisch fornuis | 90% |
| Batterij | 90% |
| Hoog-rendementsketel | 92-98% |
| Waterkrachtcentrale | 94% |