Een relativerend verhaal over

energie

"Grote getallen zeggen niets, verhoudingen wel"


voor reacties:  
zie ook:
See also:
Jan van Staveren
Energiefeiten.pdf
Energy facts.pdf


Inhoud
Inleiding
Enkele definities en fundamentele wetten
-  Vermogen
-  Energie
-  Wet van behoud van energie
-  Wet van behoud van massa
-  Rendement
-  Produktiefactor
-  Enkele rendementen
-  Eenheden en omrekenfactoren voor vermogen
-  Eenheden en omrekenfactoren voor energie
-  Primaire energie
-  Energie-inhoud van enkele brandstoffen
-  Mechanisch warmte-equivalent
-  Rendementen bij de omzetting van energie
-  De formule van Carnot
-  De wetten van Newton
Energieverbruik van een huishouden
Zonne-energie
Windenergie
Opslag van zonne- en windenergie
Waterkracht
Geothermische energie
Getijdencentrale
Vergelijking met een centrale van 600 megawatt
Biomassa   (gewijzigd maart 2017)
Energie-opslag in de accu’s van elektrische auto’s
Smart grid
Warmte-kracht koppeling
Warmtepomp
Batterijen en accu’s
De nucleaire batterij
Lopen en fietsen
Elektrische fiets
Elektrische treinen
Vaartuigen
Vliegtuig
De benzine auto
De elektrische auto
De hybride auto
De brandstofcel auto
De Waterstof Economie
Kernfusie
Kernenergie


Enkele feiten, berekeningen en wetenswaardigheden
Het energieverbruik in Nederland
Het rendement van de produktie van elektriciteit
Het rendement van de produktie van benzine
Het massa-energie equivalent
Massa en gewicht
De Zon
De Leopoldhove
Daglicht in Nederland
Windenergie
Vergelijking van zonne- en windenergie
Brandstoffen en CO2
De CO2-uitstoot "well-to-plug" van elektriciteit
Het broeikaseffect
Lichtbronnen
Vliegtuigen
Elektrische trein
Fietsen
Elektrische fietsen
De Waterstof fiets
Elektrische centrales
De STEG centrale
Kerncentrales
Het elektriciteitsverbruik in Nederland
Vergelijking van enkele soorten centrales
Elektrische auto's
De plug-in hybride auto
De CO2-uitstoot bij verschillende soorten auto's
Stella, een elektrische auto met zonnepanelen
De elektrische race-auto
De actieradius van auto's
Vergelijking vervoermiddelen
Enkele projecten van Wubbo Ockels
De World Solar Challenge
Shell eco-marathon
Biobrandstof
Nog een paar wetenswaardigheden
Enkele eenheden
Tabellen en grafieken
Alternatieve energiebronnen
Vrije energie
Opslag van energie
Energiebesparing
Het energie-neutrale huis   (gewijzigd maart 2017)
De ineenstorting van de olie-economie
Hoe zal het nu verder met de energie gaan?
Het Energieakkoord
Urgenda
Energie-inhoud van een accu
Watervoorbeeld
Energie en arbeid
Energieverbruik van enkele huishoudelijke apparaten
Boeken over energie
Enkele persberichten


Enkele opmerkingen vooraf
~  Afkortingen zijn in dit verhaal zo veel mogelijk vermeden.
~  Bij de combinatie van eenheden wordt een koppelstreepje gebruikt.
    Bijvoorbeeld: kilogram-meter, ampère-uur, newton-meter  etc.
~  Eenheden zijn niet met een hoofdletter geschreven, maar wel steeds
    voluit. Bijvoorbeeld: celcius, volt, ampère, watt  etc.
~  Getallen zijn meestal afgerond. Het gaat in dit verhaal vooral om de
    verhoudingen en niet in de eerste plaats om de exacte waarden.
    Die bestaan trouwens niet. Rendementen van auto’s, verlichting,
    energie-opwekking etc. worden steeds beter. Er bestaan natuurlijk
    wel exacte wetten, zoals de Wet van behoud van energie
~  Veel getallen zijn een momentopname. Internetsites komen en
    gaan. Daardoor is het niet altijd (meer) mogelijk om alle getallen
    via internet te verifiëren.
~  De hoeveelheid energie die nodig is om bijvoorbeeld auto’s,
    windmolens, zonnepanelen, biobrandstoffen etc. te produceren
    is niet in beschouwing genomen.
~  Er zijn zo weinig mogelijk verschillende eenheden gebruikt.
    Bijna alles is omgerekend in kilowatt-uren en megawatt-uren.
~  Veel mensen hebben er geen idee van, hoe de verhoudingen liggen
    bij de verschillende vormen van energie-opwekking en het energie-
    verbruik. Dit verhaal probeert aan de hand van feiten hierover
    duidelijkheid te verschaffen.
Vermogen en Energie worden vaak met elkaar verward. Voor dit
    energieverhaal is een goed begrip van de definities noodzakelijk.
~  Discussies over energie gaan meestal alleen maar over de opwekking  
    van elektriciteit. Dus over kolencentrales, kernenergie, waterkracht,  
    windmolens, zonne-energie etc. Men moet echter wel bedenken, dat  
    het totale energieprobleem (in Nederland) ruim 3 keer zo groot is.
    Het moet daarom ook gaan over verwarming, industrie, vervoer,
    voedselproduktie en vooral ook auto's.
~  Men kan door middel van de verwijzingen naar internetsites en via
    eenvoudige berekeningen, zelf vaststellen of de in dit verhaal
    verstrekte informatie juist is.
~  Het verhaal wordt continu bijgewerkt aan de hand van nieuwe feiten,
    nieuwe inzichten en opmerkingen van lezers.


Inleiding

De meest effectieve milieumaatregel
Het energieverbruik en de daarmee gepaard gaande milieuvervuiling is evenredig met het aantal mensen op aarde. De meest effectieve milieu­maatregel is dus: geen verdere toename van de wereldbevolking. Dat lukt (op termijn) alleen als de reproduktiefactor niet groter is dan 1. Dus niet meer dan 2 kinderen per echtpaar

Na ons de zondvloed
In het boek "Na ons de zondvloed" schrijft de auteur P. Gerbrands, oprichter van de "Club van 10 miljoen":  "Binnen redelijke marges is groei van het aantal mensen en economische uitbreiding mogelijk, zolang we ons daarbij weten te beperken tot het consumeren van de rente die de aarde ons biedt. Maar als ook het kapitaal dat aarde heet, zelf wordt opgegeten, slaan we als menselijke soort een dood­lopende straat in".

Citaat uit het partijprogramma 2002 van "De Groenen". (blz. 6)
Een hevige bedreiging voor het leven op aarde is de tomeloos groeiende bevol­kingsomvang. Nog steeds is sprake van een explosieve groei van de wereld­bevolking. Zo wordt India binnenkort net als China een land met meer dan een miljard inwoners. (in 2010 had India al 1,2 miljard inwoners). Vervuiling van het milieu is direct gerelateerd aan de bevolkingsaanwas. Meer mensen zorgen voor meer afval, hebben meer voedsel nodig, ver­brui­ken meer grondstoffen, hebben meer ruzie, hebben minder leef­ruimte, krijgen minder aandacht en hebben meer geld nodig.
De conclusie is helder: geboortebeperking is noodzaak. Gebeurt dat niet, dan eindigen wij allen als de bacteriën op een beperkte voe­dings­bodem. Na onge­breidelde groei volgt ongekende sterfte.
zie ook:  Are Humans smarter than Yeast?  en  Exponential Growth

De bevolkingsexplosie
Van 1990 tot 2000 nam de wereldbevolking elk jaar met gemiddeld 1,5% toe. Stel, dat deze toename vanaf het begin van onze jaartelling tot heden altijd had plaatsgevonden. Hoe groot zou dan nu de wereldbevolking zijn, uitgaande van 2 mensen in het jaar nul ?

~  na 2000 jaar zou de toename zijn: 1,0152000 = 8,55 × 1012
~  de oppervlakte van de aarde is  4 π r2 = 4 π × 40 × 106 vierkante
    kilometer (r = de straal van de aarde = 6400 kilometer)
~  het aantal mensen zou dan zijn: (2 × 8,55 × 1012 ) / (4 π × 40 × 106)  
    = 34 000 per vierkante kilometer, oceanen en de polen meegerekend  
In werkelijkheid leven er op aarde "slechts" 51 mensen per vierkante kilometer
(in 2010, op land). Nederland heeft een bevolkingsdichtheid van 504 inwoners
per vierkante kilometer. Dat is per inwoner een oppervlakte van 45 bij 45 meter.

Overzicht van de bevolkingsaanwas (afgerond)

 

1960

2000

2050

  Nederland

  11 miljoen  

  16 miljoen  

  17 miljoen  

  Wereldbevolking  

 3 miljard

 6 miljard

 9 miljard


Dagelijkse toename van de wereldbevolking (medium variant)

jaar

  wereldbevolking  

  toename in 10 jaar  

  toename per dag  

    2010    

6 909 miljoen

- - -

- - -

2020

7 675 miljoen

766 miljoen

210 000

2030

8 309 miljoen

634 miljoen

174 000

2040

8 801 miljoen

492 miljoen

135 000

2050

9 150 miljoen

349 miljoen

  96 000

De gemiddelde toename van de wereldbevolking in de periode 2010 – 2050
bedraagt 153 000 mensen per dag.  Dat zijn 1 miljoen per week erbij
zie ook:  worldometers

  in 2011 werd de 7 miljardste aardbewoner geboren  
  in 2023 wordt de 8 miljardste verwacht






Een relativerend verhaal over

energie


Enkele definities en fundamentele wetten


Vermogen
  Vermogen is een maat voor de snelheid waarmee energie kan  
  worden geleverd of gebruikt

    vermogen = energie / tijd    

Eenheden:

    1 watt = 1 joule / 1 seconde   (= 1 joule per seconde)    

Enkele voorbeelden:
~  een elektrische centrale heeft een vermogen van 600 megawatt,
    ook als de centrale niet in bedrijf is.
~  een automotor heeft een vermogen van 70 kilowatt, ook als de
    auto stil staat.
~  een gloeilamp heeft een vermogen van 75 watt, ook als de lamp  
    niet brandt of nog in de doos zit.
Vermogen is een eigenschap


Energie
  Energie wordt gedurende een bepaalde tijd geleverd of gebruikt  

    energie = vermogen × tijd    

Eenheden:

    1 joule = 1 watt × 1 seconde   (= 1 watt-seconde)    

Enkele voorbeelden
~  een elektrische centrale met een vermogen van 600 megawatt,
    levert in 5 uur:  600 megawatt × 5 uur = 3000 megawatt-uur
    elektrische energie  (bij vol vermogen)
~  een automotor met een vermogen van 70 kilowatt, levert in 2 uur:  
    70 kilowatt × 2 uur = 140 kilowatt-uur mechanische energie
    (bij vol vermogen).
~  een gloeilamp met een vermogen van 75 watt, gebruikt in 10 uur:
    75 watt × 10 uur = 750 watt-uur elektrische energie.
    (deze energie wordt omgezet in 5% licht en 95% warmte)
Energie levert altijd iets op: elektriciteit, beweging, licht,
warmte, geluid, radiogolven, een chemische reactie  etc.



In de winkel betaalt men voor het vermogen
(bijvoorbeeld het vermogen van een stofzuiger)
Thuis betaalt men voor de energie
(de energie die door de stofzuiger wordt gebruikt)


In het dagelijkse leven geldt:
~  de basiseenheid voor vermogen is watt
~  de basiseenheid voor energie is watt-uur  


Wet van behoud van energie
~  energie kan niet verloren gaan
~  energie kan niet uit niets ontstaan
~  energie kan worden omgezet van de ene
    vorm in een andere, maar de som van de  
    energieën verandert daarbij niet


Wet van behoud van massa
~  massa kan niet verloren gaan
~  massa kan niet uit niets ontstaan
~  massa kan worden omgezet van de ene
    vorm in een andere, maar de som van de  
    massa’s verandert daarbij niet


Energie en massa worden dus nooit "verbruikt"
In het normale taalgebruik heeft men het meestal toch over "verbruikt". Als je bij-
voorbeeld de tank van een auto leeg rijdt, dan is de benzine verbruikt. Maar ook
dan geldt de “wet van behoud van energie” en de “wet van behoud van massa”.

Wet van behoud van energie
  De chemische energie in benzine wordt bij verbranding in een benzinemotor
  omgezet in mechanisch energie (= arbeid) en thermische energie (= warmte)
  de chemische energie = de mechanische energie + de thermische energie  

Wet van behoud van massa
  Benzine is een chemische verbinding van de elementen koolstof en waterstof  
  Bij de verbranding van benzine met zuurstof, ontstaat kooldioxide en water
  de massa van benzine + zuurstof = de massa van kooldioxide + water


Rendement

  rendement = nuttige energie / toegevoerde energie  

Voorbeeld:
~  een automotor met een vermogen van 50 kilowatt draait 1 uur op  
    vol vermogen en levert dan 50 kilowatt × 1 uur = 50 kilowatt-uur  
    nuttige, mechanische energie.
~  stel, de hoeveelheid toegevoerde energie is 200 kilowatt-uur
    (dat is 22 liter benzine)
~  het rendement is dan (50 / 200) × 100% = 25%
~  hierbij wordt 150 kilowatt-uur, niet nuttig gebruikte energie, in de  
    vorm van warmte afgevoerd
Rendementen zijn altijd kleiner dan 100%
Perpetuum Mobile bestaat dus niet



Produktiefactor   (de beschikbaarheid)

  produktiefactor = werkelijke jaaropbrengst / theoretische jaaropbrengst  

Voorbeeld:
~  stel, de werkelijke jaaropbrengst van een windmolen is
    10950 megawatt-uur
~  de windmolen heeft een vermogen van 5 megawatt
~  1 jaar = 365 dagen × 24 uur = 8760 uur
~  de theoretische jaaropbrengst is dus
    5 megawatt × 8760 uur = 43800 megawatt-uur
~  de produktiefactor is dan (10950 / 43800) × 100% = 25%  


Rendement en produktiefactor zijn 2 geheel verschillende begrippen
Enkele voorbeelden:
~  Het rendement van een zonnepaneel is 15%  De produktiefactor
    van zonne-energie in Nederland is 11,4%  In de Sahara 33%.
~  Het rendement van een windmolen is 50%
    De produktiefactor van windenergie op land is 25%  Op zee 40%  
Het rendement is een eigenschap van het zonnepaneel of de windmolen.
De produktiefactor wordt bepaald door de plaats waar het zonnepaneel
of de windmolen staat.


Vergelijken van energiebronnen
Bij het vergelijken van energiebronnen moet men niet kijken naar het vermogen,
maar naar de energie-opbrengst. Dat geldt vooral voor zonne- en windenergie,
want daarbij is de produktiefactor en het rendement vaak erg laag.


Enkele rendementen  (bij benadering)
- fotosynthese
- gloeilamp
- elektrisch zonnepaneel
- concentrated solar power  (CSP)
- van voedsel naar mechanische energie  
- benzinemotor
- spaarlamp
- kerncentrale
- led-lamp  (light emitting diode)
- Atkinson benzinemotor  (Prius)
- dieselmotor
- conventionele elektrische centrale
- TL-buis  (Tube Luminiscent)
- stoomturbine
- brandstofcel
- windmolen
- STEG centrale  (stoom en gas)
- thermisch zonnepaneel  (zonneboiler)
- laadcyclus van een loodaccu
- elektrolyse van water
- waterkrachtcentrale
- elektromotor
- warmte-kracht koppeling
- generator in een elektrische centrale
- laadcyclus van een supercondensator  
=    1%
=    5%
=  15%
=  15%
=  25%
=  25%
=  29%
=  33%
=  34%
=  34%
=  35%
=  40%
=  41%
=  45%
=  50%
=  50%
=  58%
=  65%
=  75%
=  80%
=  80%
=  90%
=  90%
=  95%
=  97%


Eenheden en omrekenfactoren voor vermogen
 1 watt
 1 kilowatt  
=  1 joule per seconde
=  1 kilojoule per seconde  
=  1 newton-meter per seconde
=  1 kilonewton-meter per seconde  

Eenheden en omrekenfactoren voor energie
 1 watt-seconde  
 1 kilowatt-uur
=  1 joule
=  3600 kilojoule  
=  1 newton-meter
=  3600 kilonewton-meter  


Primaire energie
  Primaire energie is de energie-inhoud van brandstoffen in hun natuurlijke  
  vorm, voordat enige technische omzetting heeft plaatsgevonden.


Energie-inhoud van enkele brandstoffen
1 kilogram droog hout
1 kilogram steenkool
1 kubieke meter aardgas  
1 liter benzine
1 liter dieselolie
1 kilogram waterstof
=
=
=
=
=
=

    5,3 kilowatt-uur
    8,1 kilowatt-uur
    8,8 kilowatt-uur
    9,1 kilowatt-uur
  10,0 kilowatt-uur
  33,6 kilowatt-uur


In het navolgende is het energieverbruik of de energie-opbrengst steeds zo veel
mogelijk omgerekend naar liters benzine-equivalent. Dat spreekt wat meer tot
de verbeelding en het maakt een goede onderlinge vergelijking mogelijk.


Thermische energie in 1 liter benzine
  1 liter benzine =  7800 kilocalorie  
Bij een rendement van 100% kan men hiermee 7800 liter water,
1 graad verwarmen.  (of 78 liter 100 graden verwarmen)


Mechanische energie in 1 liter benzine
  1 liter benzine =  9,1 kilowatt-uur  
Hierop zou een motor van 91 kilowatt gedurende 0,1 uur (= 6 minuten)
op vol vermogen kunnen draaien. Het rendement van een benzinemotor is
slechts 25%. Daarom draait zo’n motor maar 1,5 minuut op 1 liter benzine.
Van de toege­voer­de energie wordt 75% omgezet in nutteloze warmte

  1 liter benzine =  3 340 000 kilogram-meter  
Met 1 liter benzine kan men theoretisch een Jumbo van 334 000 kilogram,
10 me­ter omhoog takelen. Zo’n vliegtuig 10 kilometer omhoog brengen,
kost dus 1000 liter brandstof   (de voorwaartse snelheid, luchtweerstand,
rendementen etc. buiten beschouwing gelaten)


Mechanisch warmte-equivalent
  Het mechanisch warmte-equivalent laat de relatie zien tussen
  mechanische energie (= arbeid) en thermische energie (= warmte)  
  1 kilocalorie is equivalent aan 427 kilogram-meter  
Een voorbeeld:
~  om 1 liter water 1 graad in temperatuur te verhogen is
    1 kilocalorie nodig.  (per definitie)
~  als men zijn hand 1 minuut in een liter koud water steekt, dan is  
    daarna de temperatuur van het water ongeveer 1 graad gestegen.  
~  dit komt dus overeen met een hoeveelheid mechanische energie  
    van 427 kilogram-meter.
~  daarmee kan men een koe (of 2 piano’s) een meter omhoog
    takelen.
Warmte is de meest compacte vorm van energie


Rendementen bij de omzetting van energie
  Omzetting van thermische energie naar mechanische energie  
Hierbij is het rendement begrensd volgens de formule van Carnot.
In de praktijk is het maximaal haalbare rendement zo'n 50%
Voorbeeld:
Het rendement van een stoomturbine in een elektrische centrale is 45%

  Omzetting van mechanische energie naar elektriciteit  
Dit kan theoretisch plaats vinden met een rendement van 100%
Voorbeeld:
Het rendement van een generator in een elektrische centrale is 95%

  Omzetting van elektriciteit naar mechanische energie  
Dit kan theoretisch plaats vinden met een rendement van 100%
Voorbeeld:
Het rendement van de elektromotor van de zonnewagen is 97%


De formule van Carnot
  Met de formule van Carnot kan men het maximaal haalbare  
  rendement
berekenen, bij de omzetting van thermische
  energie (= warmte) naar mechanische energie (= arbeid)
De thermische energie is evenredig met de absolute temperatuur T kelvin
  rendement  =  (Thoog - Tlaag) / Thoog  
Thoog - Tlaag  =  de warmte die wordt omgezet in nuttige mechanische energie
Thoog  =  de hoogste temperatuur in het proces   (de toegevoerde energie)
Tlaag  =  de laagste temperatuur in het proces   (de resterende energie)
Voorbeeld:
De inlaat temperatuur van een stoomturbine is 527 graden celsius en de
uitlaat temperatuur is 207 graden celsius   (0 graden celsius = 273 kelvin)
Thoog  =  527 + 273 = 800 kelvin
Tlaag   =  207 + 273 = 480 kelvin
Het maximaal haalbare rendement is dan  (800 - 480) / 800 = 0,40 = 40%


De wetten van Newton
  1. de traagheidswet
      een voorwerp waarop geen kracht werkt is in rust, of het  
      beweegt met een constante snelheid in een rechte lijn.
  2. een kracht verandert een beweging
      een kracht versnelt of vertraagt de beweging van een
      voorwerp en kan ook de richting ervan veranderen
      F = ma   (Force = mass × acceleration)
  3. actie = reactie
(deze wetten zijn duidelijk zichtbaar bij het biljarten)

1 newton
  1 newton is de kracht die aan een massa van 1 kilogram  
  een versnelling van 1 meter per seconde2 geeft


Energieverbruik van een huishouden

Een gemiddeld huishouden in Nederland bestaat (statistisch gezien) uit
2,28 personen. In het jaar 2008 was het energieverbruik per huishouden:
~  voor verlichting 528 kilowatt-uur elektriciteit  
~  voor de koelkast, TV, wassen, strijken,
    stofzuigen etc. 3032 kilowatt-uur elektriciteit
~  voor verwarming, warm water en koken
    1625 kubieke meter aardgas
~  voor de auto 1444 liter benzine
De elektriciteit wordt opgewekt met een rendement van 40%. Onderstaande
tabel laat zien hoeveel energie per dag door een huishouden wordt verbruikt.

 

  energieverbruik  
(kilowatt-uur)

  primaire energie  
(kilowatt-uur)

  verlichting

  1,4

  3,6

  koelkast, TV, wassen, strijken,  etc.  

  8,3

20,8

  verwarming, warm water, koken

39,2

39,2

  de auto

36,0

36,0

  totaal

84,9

99,6


Primair energieverbruik van een huishouden
taart1

Een auto verbruikt per dag anderhalf keer zoveel primaire energie, als
een gemiddeld Nederlands huishouden voor verlichting, koelkast, TV,
wassen, strijken, stofzuigen etc.


Alleen bezuinigen op de verlichting, (dat is slechts 4% van het totale energie­ver­bruik), heeft uit het oogpunt van energiebesparing weinig zin. Wèl helpt het om de verwarming wat lager te draaien.
Alle energie, die toegevoerd wordt aan verlichting en apparaten wordt uiteindelijk volledig omgezet in warmte. Een woonkamer wordt niet merkbaar warmer als de TV aan staat of als het licht brandt. Kennelijk is het energieverbruik van de ver­lichting en de TV dus ver­waar­loosbaar ten opzichte van de energie die voor de verwarming nodig is.
Veel mensen denken: "alle kleine beetjes helpen". De "kleine beetjes" helpen maar een (heel klein) beetje en geven het misleidende gevoel, dat men heel wat doet voor het milieu en dat men daarom verder zijn gang wel kan gaan.
(met de verwarming en met de auto)
Als iedereen een beetje doet, dan zullen we maar een beetje bereiken
Zodra het comfort in het geding is, is men niet meer "thuis".



Zonne-energie

Bijna alle energie op aarde is afkomstig van de zon
~  buiten de dampkring en bij loodrechte instraling is het vermogen  
    van de zonnestraling 1,36 kilowatt per vierkante meter.
    (dat is de zonneconstante)
~  ter hoogte van het aardoppervlak, bij een geheel onbewolkte
    hemel en bij loodrechte instraling is het vermogen van de
    zonnestraling 1 kilowatt per vierkante meter.
~  de theoretische energie-instraling per vierkante meter per jaar
    is dus 1 kilowatt × 365 dagen × 24 uur = 8760 kilowatt-uur
~  de werkelijke energie-instraling per vierkante meter per jaar
    in Nederland op een horizontaal vlak = 1000 kilowatt-uur
    (seizoenen, bewolkte hemel, dag en nacht meegerekend)
~  de produktiefactor komt hiermee op
    (1000 / 8760) × 100% = 11,4%
~  het rendement van een zonnepaneel is ongeveer 15%.
~  de opbrengst is dan 0,15 × 1000 = 150 kilowatt-uur per
    vierkante meter per jaar.  
~  om het zonlicht in Nederland optimaal te benutten, moet een
    vast opgesteld zonnepaneel onder een hoek van 36 graden
    met het horizontale vlak worden gemonteerd en gericht zijn
    op het zuiden.
~  bij loodrechte instraling van zonlicht op een zonneboiler, een
    zonnepaneel, een parabolische spiegel, of een zonnetrog, is
    de hoeveelheid ingestraalde energie per vierkante meter en
    gedurende dezelfde tijd (uiteraard) gelijk.
~  bij een heliostaat is de instraling nooit loodrecht. Daar wordt
    de instraalhoek bepaald door de afstand van de heliostaat tot
    de zonnetoren en de stand van de zon
~  in de zomermaanden juni, juli en augustus van 1999 was in
    Nederland de hoeveelheid ingestraalde zonne-energie op een
    horizontaal vlak 6 keer zoveel als in de wintermaanden
    december, januari en februari.
    (dat is natuurlijk niet ieder jaar hetzelfde, zie: Leopoldhove)
~  de energie, die een zonnepaneel in Nederland opvangt,
    bestaat voor 40% uit direct zonlicht en 60% indirect zonlicht.
~  in de Sahara is de hoeveelheid ingestraalde zonne-energie op
    een horizontaal vlak slechts 3 keer zoveel als in Nederland
    (gedurende een jaar en bij dezelfde oppervlakte)
~  de hoeveelheid zonne-energie die in een jaar op de gehele
    aarde wordt ingestraald, is 7000 keer zoveel als de
    wereldproduktie van primaire energie.

Zonne-energie in Nederland
~  in 2009 werd in Nederland 0,05 miljard kilowatt-uur
    zonne-energie opgewekt.
~  het elektriciteitsverbruik was toen 113,5 miljard kilowatt-uur  
~  het aandeel zonne-energie was dus 0,04%

Zonne-energie in Duitsland
~  in 2009 werd in Duitsland 6,58 miljard kilowatt-uur
    zonne-energie opgewekt
~  het elektriciteitsverbruik was toen 592,5 miljard kilowatt-uur  
~  het aandeel zonne-energie was dus 1,11%

In 2014 werd in Duitsland door zonnepanelen bijna net zoveel
energie opgewekt als door 8 centrales van 600 megawatt
~  in 2014 werd in Duitsland 32,8 miljard kilowatt-uur  
    zonne-energie opgewekt
~  een elektrische centrale van 600 megawatt levert in  
    een jaar 4,2 miljard kilowatt-uur energie
zie ook:  Das leistet Photovoltaik in Deutschland

ECN  (Energieonderzoek Centrum Nederland) verwacht dat in 2020 in
Nederland 4 miljard kilowatt-uur zonne-energie zal worden opgewekt.

Enkele mogelijkheden om zonne-energie te gebruiken zijn:
fotosynthese   (biobrandstof)
~  rechtstreeks produceren van elektrische
    energie   (zonnepaneel)
~  elektriciteit produceren met geconcentreerde  
    zonnestraling   (concentrated solar power)
~  verwarmen van water   (zonneboiler)

Rendementen en opbrengsten van zonne-energie bij een instraling
van 1000 kilowatt-uur per vierkante meter per jaar
  (in Nederland)


  rendement  

  kilowatt-uur  

  energiesoort  

  biobrandstof  

< 1%

    3

chemisch

  zonnepaneel  

 15%

150

elektriciteit

  zonneboiler

 65%

650

warmte


Het elektriciteitsverbruik van een huishouden in Nederland is ongeveer
3600 kilowatt-uur per jaar. Hiervoor zijn dus 24 vierkante meters
zonnepaneel nodig. Dat zijn 15 standaardpanelen van 1 bij 1,6 meter.

Zijn er nog hogere rendementen mogelijk bij zonne-energie?
concentrated solar power met zonnecellen levert een
    rendement op van ruim 35%
~  met nano-antennes zou een rendement van 80% haalbaar zijn  
~  zeer hoge rendementen lijken mogelijk met light trapping

Concentrated solar power  (CSP)
Bij "concentrated solar power" wordt de zonnestraling door
middel van spiegels op een klein oppervlak geconcentreerd.
Dit kan op verschillende manieren wor­den gedaan:
~  met parabolische spiegels  
~  met zonnetroggen
~  met heliostaten

Voorwaarde voor "concentrated solar power" is een zonvolgend systeem. De nauwkeurigheid waarmee de stand van de zon moet worden gevolgd, is tenminste 1 graad. Dat betekent, dat het systeem elke 4 minuten moet worden bijgesteld. Bovendien moet de zon ongehinderd schijnen. Bij een bewolkte hemel werkt "concentrated solar power" niet. Daarom wordt het in Nederland niet toegepast. Wat men eventueel met het hogere rendement zou kunnen winnen, wordt volledig teniet gedaan door het feit, dat de zon hier (gemiddeld) weinig uren per dag volop schijnt.


Parabolische spiegels
parabool
~  een parabolische spiegel draait om 2 loodrecht op
    elkaar staande assen met de stand van de zon mee.
~  het zonlicht wordt met een factor 500 geconcentreerd  
~  in het brandpunt ontstaat dan een temperatuur van
    1000 graden celsius
~  daar kan bijvoorbeeld een heteluchtmotor worden
    geplaatst, die een generator aandrijft
~  de generator wekt elektriciteit op

Zonnetroggen
zonnetrog
~  een zonnetrog is een trogvormige spiegel, waarbij de
    dwarsdoorsnede de vorm van een parabool heeft.
~  de lengte-as is in noord-zuid richting opgesteld en de zonnetrog
    draait om die as met de stand van de zon mee, dus elke dag van
    oost naar west.
~  de concentratie van het zonlicht in de "brandlijn" is een factor 80,
    waarbij een temperatuur van 400 graden celsius wordt bereikt.
~  in de brandlijn bevindt zich een buis waarin olie wordt verhit.
~  in een warmtewisselaar wordt hiermee water verhit tot hete stoom.
    Daarmee wordt op de gebruikelijke wijze elektriciteit opgewekt.
~  het rendement van de omzetting van de zonnestraling naar hete
    stoom is 50%. Van hete stoom naar elektriciteit 30%. Daarmee
    komt het totaal rendement op 15%.  (dus ongeveer gelijk aan het
    rendement van elektrische zonnepanelen).
~  het voordeel van zonnetroggen is, dat een deel van de opgevangen  
    zonnewarmte tijdelijk kan worden opgeslagen. Daarmee kunnen
    (kort durende) zonloze periodes worden overbrugd.

Heliostaten
heliostaat           heliostaten2
~  een heliostaat is een licht gekromde of vlakke spiegel, die om
    2 loodrecht op elkaar staande assen met de stand van de zon
    meedraait.
~  het door de heliostaten gereflecteerde zonlicht, wordt gefixeerd
    op de top van een "zonnetoren", die ongeveer 100 meter hoog is  
~  op de toren bevindt zich een groot vat, gevuld met water.
~  dit vat wordt dus beschenen door een veld met honderden
    heliostaten en is daardoor het gemeenschappelijke brandpunt
    van een enorm groot oppervlak aan spiegels.
~  alle spiegels moeten continu en individueel worden gericht.
~  op de top van de toren worden zeer hoge temperaturen bereikt,
    tot 1000 graden celsius.
~  de opgevangen warmte in het vat met water wordt gebruikt voor  
    de opwekking van elektriciteit.
~  de temperatuur die bij parabolische spiegels of heliostaten
    optreedt is veel hoger dan bij zonnetroggen. Het rendement van
    de elektriciteitsopwekking is dan dus ook hoger.  (Carnot)

Concentrated solar power met zonnecellen
"Concentrated solar power" (in wat mildere vorm) kan ook worden toegepast in combinatie met daarvoor geschikte zonnecellen. Spectrolab levert zonne­cellen, die een ingestraald vermogen van 50 watt per vier­kante centimeter kunnen verdragen, mits zodanig gekoeld, dat de temperatuur niet boven de 100 graden celsius uit­komt. Onder deze condities wordt een rende­ment van ruim 35% gehaald.


Zonnepaneel van Greenpeace
In het jaar 2000 werd door Greenpeace in Nederland een
elektrisch zonnepaneel geïntroduceerd.
~  de effectieve oppervlakte is 0,75 vierkante meter
~  de energie-opbrengst is 80 kilowatt-uur per jaar
~  dat is gemiddeld 220 watt-uur per dag
~  dat is voldoende om 2 uur per dag naar de TV te kijken  
~  op jaarbasis bespaart dit paneel  80 × € 0,20 =  € 16,-
~  het paneel kostte (inclusief allerlei subsidies)  € 454,-
~  de terugverdientijd is dus 28 jaar.

Advertentie voor zonnepanelen
Citaat uit een recente advertentie voor zonnepanelen:
"Dit met Lasertechnologie (?) vervaardigde zonnepaneel, heeft ook bij een be­wolk­te hemel en tot laat in de avond, een hoog rendement".
(Ja, het rendement is dan misschien wel hoog, maar de opbrengst is bij een bewolkte hemel en laat in de avond bijna nul. Dat komt, omdat de hoe­veelheid ingestraalde energie dan heel erg weinig is)


Zonne-energie heeft wel de potentie, om ooit interessant te worden
~  de hoeveelheid zonne-energie die in Nederland jaarlijks wordt
    ingestraald op een oppervlakte van 25 vierkante kilometer bedraagt:  
    1000 kilowatt-uur per vierkante meter × 25­ 000­ 000 vierkante meter  
    = 25 miljard kilowatt-uur
~  dat is de hoeveelheid energie, die equivalent is aan 1 kilogram massa  
~  bij een rendement van 100% zou dat voldoende zijn voor bijna een
    kwart van het jaarlijks elektriciteitsverbruik in Nederland
~  een praktische mogelijkheid, om deze energie op een efficiënte
    manier "te pakken" te krijgen bestaat voorlopig nog niet.

Waldpolenz Solar Park
waldpolenz
Het Waldpolenz Solar Park is een grote zon-voltaïsche centrale in Duitsland.
De centrale bevindt zich in de buurt van Leipzig
~  de elektriciteit wordt opgewekt door 550 000
    zonnepanelen van 0,73 vierkante meter
~  de totale (netto) oppervlakte van de panelen
    is dus 0,4 vierkante kilometer
~  de grondoppervlakte is 1,2 vierkante kilometer  
~  het vermogen van de centrale is 52 megawatt
~  de jaarproduktie is 52 000 megawatt-uur
~  de produktiefactor is 11,4%
~  een elektrische centrale van 600 megawatt
    levert per jaar 80 keer zoveel energie

De grootste zon-voltaïsche centrale ter wereld
Het Topaz zonnepark is de grootste zon-voltaïsche centrale ter wereld
~  de elektriciteit wordt opgewekt door
    9 000 000 zonnepanelen
~  de grondoppervlakte is 25 vierkante kilometer  
~  het vermogen van de centrale is 550 megawatt  
~  de jaarproduktie is 1 096 000 megawatt-uur
~  de produktiefactor is 23%
~  een elektrische centrale van 600 megawatt
    levert per jaar 4 keer zoveel energie

Een zon-thermische centrale met heliostaten
Begin 2009 werd in Spanje, bij Sevilla een grote commerciële
zon-thermische centrale, de PS20, in bedrijf gesteld.
~  het zonlicht wordt opgevangen door 1255 heliostaten
~  de heliostaten draaien met de stand van de zon mee en
    moeten dus allemaal continu en individueel worden gericht
~  elke heliostaat heeft een oppervlakte van 120 vierkante meter
~  de totale oppervlakte van de heliostaten is dus 0,15 vierkante
    kilometer
~  de grondoppervlakte van de centrale is 0,8 vierkante kilometer  
~  het vermogen van deze centrale is 20 megawatt
~  de jaarproduktie is 48 000 megawatt-uur
~  de produktiefactor is 27,4%.
~  een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar
    bijna 90 keer zoveel energie

Het geconcentreerde zonlicht verhit een vat met water, dat zich bovenop een toren van 165 meter bevindt. Met de hete stoom die ontstaat, wordt op de gebruikelijke wijze elektriciteit opgewekt.
Het voordeel van deze "concentrated solar power" centrale is, dat (overdag) constante energie­levering mogelijk is, dankzij een buffer van hete stoom, met een warmte­capaciteit van 15 megawatt-uur. De produktie­factor wordt hierdoor aan­zien­lijk verhoogd.


Een zon-thermische centrale met zonnetroggen
Een nog grotere zon-thermische centrale bevindt zich in Andalusië,
het Andasol Solar Power Station
~  het zonlicht wordt opgevangen in zonnetroggen.
~  de zonnetroggen staan in noord-zuid richting opgesteld
    en draaien met de stand van de zon mee
~  de spiegels staan in rijen opgesteld, die 150 meter lang zijn
~  het reflecterend oppervlak van één rij is 800 vierkante meter
~  de totale oppervlakte van de troggen is 1,53 vierkante kilometer  
~  de grondoppervlakte van de centrale is 6 vierkante kilometer
~  in de brandlijn van een zonnetrog bevindt zich een stalen buis,
    waar olie doorheen stroomt
~  de olie wordt door de geconcentreerde zonnestraling verhit
    tot ongeveer 400 graden celsius.
~  in een warmtewisselaar wordt hiermee water verhit tot stoom.
~  met de stoom wordt op conventionele wijze elektriciteit
    opgewekt.
~  het vermogen van deze centrale is 150 megawatt
~  de jaarproduktie is 495 000 megawatt-uur
~  de produktiefactor is 37,6%
~  een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar
    bijna 9 keer zoveel energie.

Een deel van de opgevangen warmte wordt overdag opgeslagen in een enorme tank met 25 000 ton gesmolten zout.
De warmtecapaciteit hiervan is 1000 mega­watt-uur. Dat is voldoende om, als de zon niet schijnt, gedurende 7,5 uur bij vol vermogen elektriciteit op te wekken. De produktiefactor wordt hierdoor aan­zien­lijk verhoogd. Bij Andasol is de hoe­veel­heid inge­straalde zonne-energie 2200 kilowatt-uur per vierkante meter per jaar, dus ruim 2 keer zoveel als in Nederland


Vergelijking van de energie-opbrengst van enkele zonnecentrales
A = energie-opbrengst per jaar  (megawatt-uur)
B = benodigde grondoppervlakte  (vierkante kilometers)
C = energie-opbrengst per vierkante kilometer per jaar  (megawatt-uur)
 
 

    A

  B

C

  Waldpolenz Solar Park  
  (zonnepanelen)

     52 000

  1,2

    43 333    

  Topaz zonnepark
  (zonnepanelen)

  1 096 000  

    25,0    

43 840

  Sevilla
  (heliostaten)

     48 000

  0,8

60 000

  Andasol
  (zonnetroggen)

   495 000

  6,0

82 500

De zonnecentrales van Sevilla en Andasol staan in een gebied waar de zon bijna altijd de hele dag volop schijnt. Bovendien maakt men bij deze centrales gebruik van zonvolgende systemen. Gewone zonnepanelen zouden onder deze omstan­digheden (minstens) een ver­ge­lijk­bare opbrengst hebben. De energie-instraling per vierkante meter per jaar is in Spanje ruim 2 keer zoveel als in Duitsland. Het maakt dus niet (veel) uit, met welk type centrale de zonne-energie wordt omgezet in elektriciteit. Alleen de mogelijkheid van wel of geen energie-opslag zou een overweging kunnen zijn.

Het rendement van zonnepanelen is afhankelijk van de temperatuur.
Hoe warmer hoe slechter. In de tropen. kan dit een probleem zijn. Het nadeel van een zonne­centrale met heliostaten is de ingewikkelde en onderhoudsgevoelige besturing van de heliostaten. Die moeten individueel en continu de stand van de zon volgen. Bij zonnetroggen is dat een stuk eenvoudiger, terwijl er bij zonne­panelen helemaal geen besturing nodig is



Windenergie

De theoretische energie-opbrengst van een windmolen
~  de oppervlakte van de draaicirkel van de wieken
    = A vierkante meter;
~  de windsnelheid = v meter per seconde
~  de hoeveelheid lucht die de draaicirkel passeert
    = A × v kubieke meter per seconde
~  de dichtheid van lucht = p kilogram per kubieke meter  
~  de massa m van de lucht die de draaicirkel passeert
    = A × v × p kilogram per seconde
~  de kinetische energie = ½ m v2 = ½ × A × p × v3 joule  
~  het vermogen is de energie per seconde  (watt)
bron:  het boek “energie survival gids”, auteur Jo Hermans

Het vermogen en dus ook de opgewekte energie van een windmolen
is evenredig met de 3e macht van de windsnelheid. Als het "halve"
kracht waait, is de energie-opbrengst dus nog maar 1/8 deel van de
opbrengst bij "volle" kracht.

~ de produktiefactor van een windmolen op land is 25%  
~ de produktiefactor van een windmolen op zee is 40%

De produktiefactor van een windmolen neemt toe, naarmate die hoger
en groter is. Het rendement van een moderne windmolen is 50%.
(het theoretisch maximum is 59%)

De grootste windmolen ter wereld is de Enercon E-126
~  de ashoogte is 135 meter
~  de wiekdiameter is 126 meter
~  het hoogste punt, dat door de wieken wordt  
    bereikt is dus 198 meter
~  het maximale vermogen is 7,5 megawatt
~  dat is gelijk aan het vermogen van (slechts)
    100 auto's met een motor van 75 kilowatt
~  bij een produktiefactor van 32% (op land)
    is de jaarproduktie 21 000 megawatt-uur
~  een elektrische centrale van 600 megawatt  
    levert per jaar 200 keer zoveel energie
Bij Estinnes (België) staan 11 van deze molens en in
de Noordoostpolder komen er 38 stuks te staan

rekenvoorbeeld voor de Enercon E-126
~  de wieklengte is 63 meter
~  de oppervlakte van de draaicirkel van de wieken  
    = π × 632 = 12 500 vierkante meter  (afgerond)
~  stel: de windsnelheid v = 12 meter per seconde
    (= windkracht 6)
~  de hoeveelheid lucht die de draaicirkel passeert
    = 12 500 × 12 = 150 000 kubieke meter per seconde
~  de soortelijke massa van de lucht = 1,2 kilogram per
    kubieke meter  (bij 20 graden celcius)
~  de massa m van de lucht die de draaicirkel passeert
    = 150 000 × 1,2 = 180 000 kilogram per seconde  
~  de kinetische energie = ½ m v2 = 12­ 960­ 000 joule
~  het vermogen = energie per seconde = 12,96 megawatt  
~  het rendement van een windmolen is ongeveer 50%  
~  het vermogen bij windkracht 6 is dus 6,5 megawatt  

Windenergie in Nederland
~  in 2009 werd in Nederland 4,6 miljard kilowatt-uur
    windenergie opgewekt
~  het elektriciteitsverbruik was toen 113,5 miljard kilowatt-uur  
~  het aandeel windenergie was dus 4,1%

Enkele Nederlandse windmolenparken

aantal
  molens  

vermogen
per molen

totaal
vermogen

jaaropbrengst
  (megawatt-uur)  

  Egmond aan Zee
  10 km uit de kust

36

  3 megawatt  

  108 megawatt  

378 000

  IJmuiden
  23 km uit de kust

60

2 megawatt

120 megawatt

422 000

  Westereems
  Eemshaven, op land  

52

3 megawatt

156 megawatt

470 000

Een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar ongeveer 10 keer
zoveel energie als 1 windmolenpark.  zie ook:  Honderdduizend windmolens?

De windmolen bij Zoetermeer
In 2000 werd bij Zoetermeer de toen grootste windmolen van Nederland in
bedrijf gesteld. In 2014 werd deze molen gesloopt, omdat het einde van de
levensduur was bereikt (?).
Dat belooft nog wat voor al die windmolenparken in zee
Enkele kenmerken van de molen bij Zoetermeer:
~  de ashoogte van de molen was 85 meter en de wiekdiameter 70 meter  
~  het hoogste punt dat door de wieken werd bereikt was dus 120 meter  
~  het vermogen was 1,5 megawatt  (20 auto's)
~  de theoretische jaaropbrengst was 1,5 megawatt × 8760 uur =
    13 140 megawatt-uur  (1 jaar = 8760 uur)
~  de werkelijke jaaropbrengst was 3000 megawatt-uur
~  de produktiefactor was dus  (3000­ /­ 13 140) × 100% = 23%
~  de totale opbrengst in 14 jaar was 14 × 3000 = 42 000 megawatt-uur  
~  bij een kilowatt-uur prijs van 20 eurocent komt men op een totale
    opbrengst van  42­ 000­ 000 × 0,2 = 8,4 miljoen euro

Teletekst 17 november 2009
Ondanks veel verzet van de bevolking in Urk komt bij het dorp het grootste wind­molenpark van Nederland. Minister van der Hoeven geeft een miljard euro aan sub­sidie voor het park, dat voldoende elektriciteit gaat leveren voor 400 000 huis­hou­dens.  (de subsidie bedraagt dus 2500 euro per huishouden)

Persbericht 25 juni 2010
In Friesland zouden in 2020 tweehonderd windturbines van 80 tot 120 meter hoog moeten staan. Dat staat in een plan van het Platform Duurzaam Fryslân dat vrijdag aan de provincie Friesland is gepresenteerd. De windmolens zouden de helft van de provincie van stroom kunnen voorzien. Het project kost meer dan 1 miljard euro.

Teletekst 15 mei 2014
De financiering van de bouw van een groot windmolenpark in de Noordzee bij Groningen is rond. Het project kost 2,8 miljard euro. Het park met 150 wind­molens van 4 megawatt komt 55 km ten noorden van Schiermonnikoog te liggen. Naar ver­wach­ting kunnen de windmolens in 2017 in gebruik worden genomen.
(Een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar 2 keer zo­veel energie, omdat de produktiefactor 2 keer zo hoog is als van het wind­molen­park)

Persbericht 26 januari 2017
Het kan altijd nog groter:  een windturbine van 9 megawatt


zie ook:  windpark Borssele goedkoopste ter wereld.  (goedkoop is duurkoop?)


Opslag van zonne- en windenergie

Grootschalige toepassing van zonne- en windenergie is alleen mogelijk, als er een oplossing wordt gevonden voor de opslag van zeer grote hoe­veelheden elek­trische energie. Met name bij zonne-energie doet zich het probleem voor, dat de energiebehoefte meestal het grootst is, als de zon al achter de horizon is ver­dwe­nen. Tot nu toe wordt zonne- en windenergie meestal teruggeleverd aan het elek­triciteitsnet, waardoor er dan (tijdelijk) minder "grijze" energie hoeft te worden op­gewekt.


Enkele mogelijkheden voor grootschalige opslag van elektrische energie
~  oppompen van water naar een hoger gelegen
    spaarbekken bij een waterkrachtcentrale
~  oppompen van water uit een energie-eiland
~  lucht samenpersen in ondergrondse zoutkoepels  
~  de produktie van waterstof
~  energie-opslag in accu's van elektrische auto's
~  energie-opslag in vanadium redox accu's


Waterkracht

Zelfs in Zwitserland is waterkracht van beperkte betekenis geworden omdat
het energieverbruik, ook daar, de laatste jaren sterk is toegenomen.
~  in Zwitserland wordt tegenwoordig 40,5% van de  
    elektrische energie opgewekt door kerncentrales
~  alleen in Noorwegen wordt vrijwel alle elektrische  
    energie met behulp van waterkracht opgewekt.
~  wereldwijd wordt 16,5% van alle elektrische
    energie door waterkracht opgewekt

De grootste waterkrachtcentrales ter wereld
Een zeer grote waterkrachtcentrale, de Itaipudam, staat op de grens tussen
Brazilië en Paraguay. Het bijbehorende stuwmeer is 170 kilometer lang.
~  het vermogen van deze centrale is 12 600 megawatt
~  de energie-opbrengst is 75 miljard kilowatt-uur per jaar  
~  dat is bijna evenveel als de energie-opbrengst van
    18 elektrische centrales van 600 megawatt

In China wordt momenteel een nog grotere waterkrachtcentrale gebouwd,
de Drieklovendam
~  het vermogen van deze centrale is 18 000 megawatt
~  de energie-opbrengst is 85 miljard kilowatt-uur per jaar  
~  dat is 3% van het elektriciteitsverbruik van China
~  de Drieklovendam levert per jaar evenveel energie als
    20 elektrische centrales van 600 megawatt.

Teletekst 19 mei 2011
China geeft toe, dat er problemen zijn door de Drieklovendam in de Jangtse- rivier. Landbouwgronden drogen uit, de rivier is minder bevaarbaar en veel mensen zijn hun werk kwijt. Voor de bouw van de dam moesten anderhalf miljoen mensen verhuizen.



Geothermische energie

Geothermische energie wordt gewonnen uit de aardwarmte.
~  vanaf het aardoppervlak neemt de temperatuur bij toenemende  
    diepte met globaal 30 graden celsius per 1000 meter toe
~  afhankelijk van plaatselijke omstandigheden, kan dit (sterk)
    variëren.
~  in vulkanische gebieden zijn de temperaturen aanzienlijk hoger
~  op een diepte van 5000 meter is de temperatuur gemiddeld
    150 graden.

Geothermische energie zal misschien een (bescheiden) rol gaan spelen bij de toe­komstige energievoorziening. Dank zij de verbeterde boortechnieken die ontwik­keld zijn voor het winnen van aardolie op grote diepte, is het nu mogelijk gewor­den om geothermische energie op commerciële schaal te exploiteren.
Geothermische energie is:

~  schoon, duurzaam en onuitputtelijk
~  niet afhankelijk van weersomstandigheden,  
    seizoenen en tijdstip van de dag
~  de produktiefactor is 100%
~  er is geen CO2 uitstoot
~  de energie is constant voorradig, er is dus
    geen opslagprobleem

Geothermische energie in enkele landen

 

vermogen
  (megawatt)  

jaaropbrengst
  (megawatt-uur)  

A

  China

1440

12­ 600­ 000

      3,00      

  Zweden

1140

10­ 000­ 000

2,38

  USA

  990

  8 680 000

2,07

  IJsland

  760

  6 610 000

1,57

  Nieuw Zeeland  

  220

  1 970 000

0,47

  Japan

  160

  1 430 000

0,34

A = vergelijking met een elektrische centrale van 600 megawatt
       Die heeft een jaaropbrengst van 4 200 000 megawatt-uur.

Geothermische energie wordt in Nederland op kleine schaal toegepast. In het Westland worden hiermee enkele kassen verwarmd, terwijl er ook ver­gevor­derde plannen bestaan voor het gebruik ervan in nieuwe woon­wijken in Den Haag.

Persbericht op 23 september 2010
Uit de onlangs afgeronde proefboring is gebleken dat 2000 meter onder de grond genoeg water met een hoge temperatuur aanwezig is om de beoogde 4000 woningen en 20 000 vierkante meter bedrijfsruimte in Den Haag Zuid-West te verwarmen, zo blijkt uit de testresultaten die deze donderdag naar buiten zijn gebracht. "We hadden een uiteindelijk doel van 75 °C. Dat hebben we gehaald"



Getijdencentrale

De energie die door een getijdencentrale wordt opgewekt, is indirect af­kom­stig van de maan. De grootste (en enige commercieel werkende) getij­den­centrale ter wereld, staat (sinds 1966) in Frankrijk in de monding van de Rance in Bretagne

~  het verschil tussen eb en vloed is daar zeer
    groot, maximaal 13 meter.
~  het vermogen van de centrale is 240 megawatt  
~  de produktiefactor is ongeveer 26%
~  de hoeveelheid energie die jaarlijks wordt
    geproduceerd is 540 000 megawatt-uur
~  een elektrische centrale van 600 megawatt
    levert per jaar bijna 8 keer zoveel energie

Bij vloed staan de sluisdeuren van de centrale open en dan stroomt het zeewater achter een dam. Het water achter de dam heeft een maximale oppervlakte van 22 vierkante kilometer. Als het hoogste punt van de vloed is bereikt, worden de sluisdeuren gesloten en wordt het water achter de dam in de monding van de rivier de Rance vastgehouden. Bij eb stroomt het water via 24 turbines terug naar zee. De turbines drijven generatoren aan, elk met een vermogen van 10 megawatt. Als achter en voor de dam het water even hoog staat, stopt de elektriciteitsproduktie. De cyclus begint opnieuw als het weer vloed wordt.
bron:  Waterkrachtcentrale Rance       zie ook:  Getijdenenergie

Teletekst 16 juni 2015
In de Oosterscheldedam komen 5 turbines die stroom gaan opwekken uit eb en vloed. Deze getijdencentrale zal stroom produceren voor ruim 1000 huis­houdens



Vergelijking met een centrale van 600 megawatt

A = het aantal centrales dat nodig is om evenveel energie op te wekken,
       als 1 elektrische centrale met een vermogen van 600 megawatt

energiecentrale

  energie in 1 jaar  
(megawatt-uur)

  A

  waterkrachtcentrale  Hoover Dam  

4 200 000

    1

  windmolenpark in zee  Schiermonnikoog  

2 100 000

    2

  de grootste zonnecentrale ter wereld

1 096 000

    4

  zonnetoren  Australië

   680 000

    6

  getijdencentrale  Rance

   540 000

    8

  zonnetroggen  Andasol

   495 000

    9

  windmolenpark in zee  IJmuiden

   422 000

  10

  Waldpolenz Solar Park

     52 000

  80

  heliostaten  Sevilla

     48 000

  90

  zonnepark  Delfzijl

     30 000

140

  de grootste windmolen ter wereld

     21 000

    200    


Voor het elektriciteitsverbruik in Nederland, moeten de getallen
in kolom A met een factor 28 worden vermenigvuldigd


Biomassa

Biomassa is de verzamelnaam voor organische materialen, die gebruikt kunnen worden voor de opwekking van duurzame energie. Enkele voorbeelden van zulke organische materialen zijn: hout, groente- fruit- en tuinafval en mest. Ook kunnen speciale "energiegewassen" worden geteeld, zoals koolzaad, maïs en suikerriet. Die kunnen, eventueel na vergisting, fermentatie of vergassing, worden gebruikt als biobrandstof voor voertuigen.

De gedachte bij het gebruik van biobrandstoffen is, dat tijdens het groeien ervan (bijvoorbeeld bomen), zuurstof wordt aangemaakt en kooldioxide (CO2) uit de atmosfeer wordt opgenomen. Bij verbranding vindt het omgekeerde proces plaats. Netto vervuilt deze zogenaamde "korte cyclus" het milieu dus niet (CO2-neutraal). Het gebruiken van biomassa heeft als groot voordeel dat er geen opslagprobleem is. De biomassa kan worden bijgemengd bij de brandstof van de, door milieuactivisten zo verguisde, kolengestookte centrales. De extra vrij­komen­de CO2 is dan "groen" en wordt in mindering gebracht op de uitstoot volgens "Kyoto"

De werkelijkheid is natuurlijk wel een beetje anders. Bij 7% bij-stook van hout als biobrandstof voor de elektrische centrales in Nederland, moet men denken aan jaarlijks ongeveer 80 000 goederenwagens met 50 ton hout.
Die hoeveelheid hout kan alleen worden verkregen door massale houtkap en niet door wat snoeihout.

~  80 000 goederenwagens met 50 ton hout = 4 miljard kilogram
~  de hoeveelheid elektriciteit die hiermee kan worden opgewekt is:  
    4 miljard × 5,3 × 0,4 = 8,5 miljard kilowatt-uur
~  dat is 7,4 % van het jaarverbruik van elektriciteit in Nederland  

Berekening van de oppervlakte die hiervoor nodig is.
~  de produktie van hout is ongeveer 8 kubieke meter per  
    hectare per jaar. (1 hectare = 10 000 vierkante meter)
~  dat is 0,64 kilogram per vierkante meter per jaar.
    (het soortelijke gewicht van hout = 0,8)
~  voor 4 miljard kilogram is een oppervlakte van
    4 miljard / 0,64 = 6,25 miljard vierkante meter nodig
~  dat is een oppervlakte van bijna 80 × 80 kilometer
Voor een “CO2-neutraal” gebruik van hout, moet de aanplant van
nieuwe bomen in hetzelfde tempo plaats vinden als het kappen. (?)
zie ook:  door de bomen het bos zien

Biomassa in Nederland
~  in 2009 werd in Nederland 7,8 miljard kilowatt-uur
    elektriciteit opgewekt door het verbranden van biomassa.  
~  het verbruik was toen 113,5 miljard kilowatt-uur.
~  het aandeel biomassa was dus 6,9%

Het aandeel biomassa zal in de nabije toekomst niet veel meer worden, want de hoeveelheid biomassa is nu eenmaal beperkt. Men kan dan ook terechte twijfels hebben over energieleveranciers die plotseling enorme hoeveelheden "groene" energie zijn gaan verkopen aan de consument.

Persbericht op 28 augustus 2013
Energieleverancier Nuon erkent sinds 2002 tienduizenden klanten "onvol­doende te hebben geïnformeerd" over hun stroomcontract. Het gaat om mensen die tussen 1996 en 2002 een zogeheten Natuurstroom-contract hebben afgesloten.
"Zij verkeerden in de veronderstelling dat zij met de meerprijs die zij betaalden spaarden voor investeringen in groene stroom. Maar dat klopt niet meer. De toe­slag op de stroomprijs wordt nu gestoken in groencertificaten".



Energie-opslag in de accu's van elektrische auto's

Windenergie zal misschien ooit een belangrijke rol gaan spelen bij de opwekking van elektriciteit voor het openbare net. Windenergie is van nature onderhevig aan grote en vaak snelle fluctuaties. Omdat het niet altijd (hard) waait, is de pro­duk­tiefactor in het gunstigste geval (op zee) 40%. Dat betekent dus, dat er in 60% van de tijd geen of heel weinig windenergie wordt opgewekt. Daarom zal de bestaande infrastructuur voor de opwekking van elektriciteit voor 100% gehand­haafd moeten blijven.
Bij grootschalige produktie van windenergie ontstaat er behoefte aan opslag van elektriciteit, om de fluctuaties in het aanbod op te vangen. Energie-opslag kan plaats vinden door produktie van waterstof, via elektrolyse van water. Dat is een omslachtige methode met een slecht (totaal) rendement. Een meer realistische oplossing van het opslagprobleem van elektrische energie, lijkt het gebruik van accu's. Tegen de tijd dat elektrische auto's op grote schaal worden gebruikt, is het potentieel aan opslagcapaciteit voor elektrische energie zeer groot.
Gaan we uit van bijvoorbeeld 1 miljoen elektrische auto's (in Nederland rijden ruim 7 miljoen auto's rond) en een accucapaciteit van 25 kilowatt-uur per auto, dan komt men op een totale opslagcapaciteit van 25 miljoen kilowatt-uur
Ter vergelijking:
Een elektrische centrale van 600 megawatt levert in 24 uur, bij vol ver­mogen:
600 × 24 = 14 400 megawatt-uur = 14,4 miljoen kilowatt-uur.
Deze vorm van energie-opslag vereist een intelligent, geautomatiseerd
energiemanagement systeem.  (Smart grid)



Smart grid

Smart grid is een energiemanagement systeem, dat de verdeling regelt tussen de energie die wordt opgewekt door duurzame energiebronnen (zonne- en wind­ener­gie) en conventionele elektrische centrales
Het doel hierbij is:

~  het zoveel mogelijk afvlakken van pieken en dalen in de  
    energie-opwekking  ("peak shaving")
~  het compenseren van de variërende energie-opbrengst
    van duurzame energiebronnen.

Een primitieve vorm van energiemanagement bestaat al bij het systeem van "dal uren", dat door leveranciers van elektriciteit vaak wordt toegepast. Daarbij wor­den elektrische boilers op afstand ingeschakeld als de vraag naar elektriciteit gering is. (meestal ’s nachts en in het weekend). Bij een intelligent energie­manage­ment systeem kan men denken aan de volgende mogelijkheden:

~  thermostaten van apparaten (bijvoorbeeld van boilers en airconditioning)
    worden op afstand automatisch in- of uitgeschakeld aan de hand van de
    momentele belasting van het energienet.
~  accu's van elektrische auto's worden het ene moment geladen en een
    ogenblik later wordt het laden gestopt, of de energie uit die accu’s wordt
    (gedeeltelijk) weer teruggeleverd aan het net, als er een energietekort
    dreigt te ontstaan.
~  als de wind sterk varieert, wordt de energielevering van windmolenparken  
    naar evenredigheid aangevuld met energie afkomstig van (snel startende)
    gasgestookte elektrische centrales


Warmte-kracht koppeling

Bij de produktie van elektriciteit in een elektrische centrale is het rendement ongeveer 40%. Van de toegevoerde primaire energie gaat dus ongeveer 60% in de vorm van warmte via het koelwater verloren. Bij veel centrales wordt deze "afvalwarmte" tegenwoordig gebruikt voor stadsverwarming en verwarming van kassen. De warmte moet daarbij vaak over grote afstanden worden vervoerd en gedistribueerd, wat uiteraard nogal wat verliezen oplevert. Desondanks wordt het totaalrendement van de elektrische centrale hierdoor aanzienlijk verhoogd.

Bij warmte-kracht koppeling is de opwekking van warmte en elektriciteit (kracht) direct aan elkaar gekoppeld. Warmte en elektriciteit worden dan bij de verbruiker opgewekt. De warmteproduktie is hierbij hoofdzaak, terwijl de elektriciteit nu een bijprodukt is. Het totale rendement is zeer hoog, omdat er vrijwel geen warmte verloren gaat en alle elektriciteit nuttig wordt gebruikt. (overtollige elektriciteit wordt teruggeleverd aan het net).
Warmte-kracht koppeling wordt veel toegepast bij ziekenhuizen, zwem­baden, fabrieken en de glastuinbouw. Bij de glastuinbouw is de vrij­ko­men­de CO2 zeer welkom, omdat daarmee de groei van de planten wordt bevorderd. (koolzuur­assimilatie). Het totaalrendement bij warmte-kracht koppeling is ongeveer 90%



Warmtepomp

Een warmtepomp pompt warmte van een laag temperatuurniveau naar een hoger niveau. Het lage niveau is bijvoorbeeld de grondwarmte, die op enige diepte het gehele jaar door ongeveer 12 graden is. De warmtepomp werkt volgens hetzelfde principe als een koelkast, maar het doel is anders. Bij een koelkast wordt de binnenruimte gekoeld en men neemt de warmte die daarbij buiten de koelkast ontstaat, op de koop toe. Bij een warmtepomp gaat het juist om die warmte. Daarmee kan een ruimte worden verwarmd. De warmte die ontstaat is gelijk aan de pomp-energie, vermeerderd met de warmte die uit de grond wordt gehaald. Het rendement lijkt daardoor groter dan 100%.
Men spreekt bij een warmte­pomp van de COP. (= coëfficiënt of perfor­mance). De COP kan bij­voorbeeld 4 zijn. Dan wordt 3 keer zoveel warmte, (gratis) aan de grondwarmte onttrokken als de pomp-energie bedraagt. De totale hoeveelheid geproduceerde warmte is dan 4 keer de pomp-energie. De COP van een warmtepomp is groter naarmate het temperatuurverschil tussen inlaat en uitlaat kleiner is. Daarom wordt een warmte­pomp vaak gebruikt in combinatie met vloerverwarming.


De werking van een warmtepomp

 

compressor

 

grond
  warmte  

warmtepomp4

nuttige
  warmte  

 

verdamper       expansie-       condensor
  ventiel
  

 

~  een warmtepomp bestaat uit een gesloten kringloop,
    waarin een koelmiddel wordt rondgepompt
~  voor verdampen is warmte nodig
~  in de verdamper verdampt het koelmiddel bij lage druk  
    en daarbij wordt warmte aan de grond onttrokken
~  de damp, die deze warmte bevat, wordt door de
    compressor naar de condensor gepompt
~  door het comprimeren ontstaat extra warmte
~  in de condensor condenseert de damp bij hoge druk
    en de warmte die hierbij vrij komt wordt aan de
    omgeving afgegeven als nuttige warmte
~  in het expansieventiel expandeert het koelmiddel
~  hierdoor daalt de druk en de temperatuur
~  de cyclus begint nu weer opnieuw

Persbericht op 13 Januari 2009:

"In Den Haag is een zeewater-warmtecentrale geopend. Hiermee gaat men ruim 800 woningen in de Scheveningse wijk Duindorp voorzien van warmte, die wordt gewonnen uit de Noordzee".
Enkele gegevens:

~  het systeem bestaat uit 1 grote centrale warmtepomp,  
    die de warmte uit het zeewater van 5 graden celsius
    omhoog pompt naar 11 graden.
~  het water met deze temperatuur wordt via een
    distributienet toegevoerd aan de woningen.
~  iedere woning heeft een kleine warmtepomp, die de
    temperatuur verder verhoogt tot 45 graden voor de
    (vloer)verwarming en 65 graden voor het tapwater

Zwembad en ijshal verwarmen en koelen elkaar
In Dordrecht is het grootste overdekte sportcentrum van Nederland geopend. De warmte die vrijkomt bij het maken van ijs voor de ijsbaan, wordt weer gebruikt voor het verwarmen van het zwembadwater, de gebouwen en de horeca. In totaal gebruikt het sportcomplex 50% minder energie dan verge­lijkbare complexen.


Warmte-kracht koppeling vergeleken met een warmtepomp
warmte-kracht koppeling gaat ten koste van het rendement
    van de elektriciteitsopwekking. Voor een bruikbare hoeveelheid
    warmte, mag het koelwater niet te koud zijn, dus gaat het
    rendement van de elektriciteitsopwekking omlaag.  (Carnot)
~  warmte-kracht koppeling is niet "groen", want het werkt alleen
    bij elektriciteitsopwekking door middel van fossiele brandstoffen.  
~  warmtepompen kunnen (in de verre toekomst) wel op "groene
    energie" werken.
~  een warmtepomp is ruwweg 4 keer efficiënter dan gewone
    elektrische verwarming.
~  sommige warmtepompen kunnen in 2 richtingen werken.
    Ze kunnen dus verwarmen of koelen. Ook kunnen ze gewoon
    worden uitgezet, dit in tegenstelling tot warmte-kracht koppeling.  

Mogelijkheden voor het opwekken van warmte  (geïdealiseerd)
  primaire energie = 100%     elektriciteit     afvalwarmte     nuttige warmte  
  verbranden

-

-

100%

  opwekken van elektriciteit

40%

60%

-

  warmte-kracht koppeling

40%

-

  60%

  warmtepomp

(40%)

60%

160%

Bij de warmtepomp wordt de elektriciteit (40%) volledig verbruikt om er warmte mee op te wekken. Bij een coëfficiënt of performance = 4 wordt daar­mee dus 160% nuttige warmte opgewekt. De warmtepomp is dus aan­merkelijk efficiënter dan warmte-kracht koppeling. Als daarbij ook nog de afvalwarmte wordt benut, komt men zelfs op 220%



Batterijen en accu’s

Alkaline batterij  (AA-cel)
~  bevat 1,5 ampère-uur bij 1,5 volt, dat is 2,25 watt-uur  
~  zo’n batterij kost ongeveer  € 0,80
~  dus 1 kilowatt-uur uit een batterij kost  € 356,00

Oplaadbare nikkel-metaalhydride batterij  (AA-cel)
~  bevat 2,7 ampère-uur bij 1,2 volt, dat is 3,24 watt-uur
~  in het gebruik zijn oplaadbare batterijen zeer veel
    goedkoper en milieuvriendelijker dan gewone batterijen  

De oplaadbare nikkel-metaalhydride batterijen van GP PowerBank voldoen voor 100% aan de elektrische specificaties, wat opmerkelijk genoemd mag worden. Andere merken heb ik niet nagemeten, maar er bevindt zich veel "kaf onder het koren", vooral bij snel oplaadbare batterijen. Helaas is de maatvoering van de AA-cel kennelijk niet genormaliseerd, of de fabrikanten houden zich niet altijd aan de norm. Hierdoor kunnen bij sommige toepassingen (mechanische) problemen ontstaan, als men alkaline batterijen vervangt door oplaadbare nikkel-metaal­hydride batterijen. Die blijken namelijk soms iets langer en dikker te zijn dan de alkaline batterijen. Ook de lagere klemspanning (1,2 volt) kan een bezwaar zijn.


Energiedichtheid en levensduur van enkele batterijen en accu’s

energiedichtheid
  (watt-uur per kilogram)  

levensduur
    (ontlaadcycli)    

  vanadium redox accu

      20

10 000

  loodaccu

      40

     800

  Toshiba  SCiB

      50

15 000

  nikkel-cadmium accu

      60

  2 000

  nikkel-metaalhydride accu  

      80

  1 000

  lithium-ijzer-fofor 4  

      90

  2 000

  Sony  18650

      95

  2 000

  lithium-ion accu

    160

  1 200

  lithium-ion polymeer accu  

    200

  1 000

  Tesla  21700  

    250

  2 000

  Nexeon  18650  

    275

     300

  lithium-zwavel accu  

    350

  - - - -

  zink-lucht batterij

    470

  - - - -


De vanadium redox accu
De vanadium redox accu is een vloeistofaccu met een zeer grote energie-inhoud. Het elektrolyt is een oplossing van vanadiumsulfaat in zwavelzuur. De accu bevat een membraan, waarmee het elektrolyt in 2 helften wordt verdeeld. Dit membraan laat alleen positieve ionen door.

redox

Tijdens het laden vindt er een redox reactie in de accu plaats. Daarbij verandert de ionisatiegraad van de atomen. In de ene helft wordt het elektrolyt gereduceerd en in de andere helft geoxideerd. Hierdoor ontstaan tegenovergestelde ladingen. Bij het ontladen vindt de omgekeerde reactie plaats. Beide helften zijn aangesloten op hun eigen voorraadtank met elektrolyt. De hoeveelheid elektrolyt (en daarmee de capaciteit van de accu) kan hierdoor zeer groot worden gemaakt. Het elek­tro­lyt wordt vanuit de voorraadtank langs de bijbehorende elektrode gepompt. Als de accu stroom levert, vloeien er positieve ionen door het membraan en elek­tronen door het uitwendige circuit. Tijdens het ontladen van de accu worden de ladingen van de elektrolyten ter weerszijden van het membraan vereffend. Als de elek­trolyten zijn uitgewerkt, moeten ze worden vervangen door verse elek­tro­lyten met een nieuwe lading. De accu kan ook gewoon worden geladen door een elek­trische stroom.
Enkele eigenschappen:

~  de accu is vooral geschikt voor stationaire toepassingen en kan
    worden gebruikt om de fluctuerende opbrengst van zonnepanelen
    en windmolens af te vlakken
~  de energiedichtheid is laag, ongeveer 20 watt-uur per kilogram
~  de levensduur is zeer groot, meer dan 10 000 laadcycli
~  het vermogen wordt bepaald door de afmetingen van het membraan
~  de energie-inhoud is vrijwel onbegrensd en wordt bepaald door
    de grootte van de voorraadtanks met het elektrolyt
~  er is al een vanadium redox accu gemaakt, met een energie-inhoud
    van 12 megawatt-uur.
~  een elektrische trein zou hier 2000 kilometer op kunnen rijden.
    (een 4-wagons Dubbeldekker verbruikt 6 kilowatt-uur per kilometer)  
~  het laden kan (zeer snel) plaats vinden door het vervangen van de
    elektrolyten, maar de accu kan ook gewoon worden opgeladen
    door een elektrische stroom
~  de vanadium redox accu wordt misschien ooit interessant voor de
    toepassing in een elektrische auto, omdat het laden zeer snel kan
    plaats vinden door het vervangen van de elektrolyten

De werking van de vanadium redox accu lijkt veel op die van Blue Energy. Ook daar wordt een membraan gebruikt, dat 2 vloeistoffen met een ver­schillende lading van elkaar gescheiden houdt. De elektrolyten zijn hier­bij zout en zoet water

SCiB van Toshiba
Toshiba meldt een doorbraak in de ontwikkeling van oplaadbare lithium-ion batte­rijen. Begin 2008 kwam Toshiba met een verbeterde lithium-ion batterij op de markt, de SCiB  (Super Charge ion Battery). De belangrijkste eigen­schappen van de standaardmodule, die 10 cellen bevat, zijn:

~  de spanning is 24 volt bij 4,2 ampère-uur
    (de energie-inhoud is dus 100 watt-uur)
~  de batterij is zeer veilig  (geen ontploffings- of brandgevaar)
~  de oplaadtijd is slechts enkele minuten
    (in 5 minuten is de batterij tot 90% geladen)
~  de energiedichtheid is slecht in vergelijking met een gewone
    lithium-ion batterij  (50 watt-uur per kilogram)
~  de levensduur is zeer groot, 10 jaar of 15 000 laadcycli
    (na 3000 laadcycli is het capaciteitsverlies slechts 10%)
~  de batterij is bruikbaar binnen een groot temperatuurgebied
    (- 30 tot + 45 graden)
~  de eigenschappen van de batterij vertonen veel overeenkomst  
    met die van een supercondensator. (hoge laad- en
    ontlaadstromen en zeer korte laad- en ontlaadtijden)

Met dit nieuwe type lithium-ion batterij kan de elektrische auto, de hybride auto en ook de elektrische fiets een groot succes worden. Het snel laden is vooral interessant voor het (op een efficiënte wijze) terugwinnen van elektrische energie tijdens remmen en snelheidsvermindering.


Sony heeft een nieuwe lithium-ion batterij ontwikkeld
De nieuwe batterij van Sony met het formaat 18650 valt op
door de grote ontlaadstroom, die mogelijk is.
Enkele eigenschappen:
~  de cellen hebben een diameter van 18 millimeter  
    en een lengte van 65 millimeter
~  een cel levert 1,1 ampère-uur bij 3,2 volt, dat is
    3,5 watt-uur
~  de energiedichtheid is 95 watt-uur per kilogram
~  de maximale ontlaadstroom is 20 ampère
~  de batterij kan in 30 minuten worden opgeladen  
    tot 99% van de capaciteit
~  de levensduur is 2000 laadcycli

Tesla gaat een nieuw type lithium-ion cel fabriceren
Tesla gaat in de Giga Factory cellen fabriceren met het formaat 21700
Enkele eigenschappen:
~  de cellen hebben een diameter van 21 millimeter
    en een lengte van 70 millimeter
~  het volume is 1,47 keer zo groot als van de 18650  
~  een cel levert 4,8 ampère-uur bij 3,6 volt, dat is
    17,3 watt-uur
~  de energiedichtheid is 250 watt-uur per kilogram
    (inclusief behuizing)
~  de levensduur is 2000 laadcycli

Nexeon kondigt een lithium-ion cel aan, met de
"hoogste energie-inhoud ter wereld"

Enkele eigenschappen:
~  de cellen hebben het formaat 18650, dus een
    diameter van 18 millimeter en een lengte van
    65 millimeter
~  een cel levert 3,2 ampère-uur bij 3,6 volt, dat is
    11,5 watt-uur  (vergelijk hiermee de cellen in
    de Tesla Roadster, die leveren 8,2 watt-uur)
~  de energiedichtheid is 275 watt-uur per kilogram  
~  op termijn verwacht men zelfs 4 ampère-uur te
    kunnen halen, dus 14,4 watt-uur per cel
~  de levensduur is slechts 300 laadcycli

De zink-lucht batterij
De zink-lucht batterij ("electric fuel") is niet oplaadbaar, in de gebruikelijke betekenis van het woord. Als de batterij leeg is, moeten de (zink)anodes worden vervangen. Bij toepassing in een elektrische auto, zou dit een voordeel kunnen zijn, omdat men dan niet uren hoeft te wachten tot de batterij weer is opgeladen. In plaats daarvan moet de batterij worden uitgewisseld met een geregenereerd exemplaar. De zink-lucht batterij voor toepassing in elektrische auto’s is overigens nog in het experimentele stadium. De energiedichtheid is 12 keer zo groot als van een loodaccu, maar toch nog 27 keer zo klein als van benzine.

Bericht in "De Ingenieur" van 13 november 2009:
"Onderzoekers van het Technion-Israël Institute of Technology hebben een bat­terij bedacht die stroom levert door oxidatie van silicium. Een accu van dit type heeft een bijna zestigmaal grotere energiedichtheid dan een hoog­waardige lithium­batterij. Theoretisch is de energiedichtheid 8,5 kilowatt-uur per kilogram of 21,1 kilowatt-uur per liter. Een industriële introduktie kan binnen 3 jaar plaats­vinden. Grote oplaadbare silicium accu’s voor gebruik in auto’s zouden over 10 jaar be­schik­baar zijn".
(Dit verhaal is te mooi om waar te zijn en het is dan ook waarschijnlijk niet waar. Als het wel waar is, dan zou het accuprobleem van de elektrische auto zijn op­gelost)


De grafeen supercondensator
Het laatste nieuws op het gebied van batterijen en supercondensatoren,
is de grafeen supercondensator

De levensduur van een oplaadbare batterij of accu
~  de levensduur van een oplaadbare batterij of accu
    wordt sterk beïnvloed door de diepte van de ontlading  
~  het einde van de levensduur wordt bereikt, als de
    capaciteit nog maar 70% van de nieuwwaarde is.
~  de levensduur is het aantal verbruikte ontlaadcycli.

De levensduur van de verschillende soorten batterijen en accu's is in de praktijk sterk afwijkend van de gegevens die in de tabel zijn vermeld. Die gegevens, af­kom­stig van Wikipedia of van fabrikanten, moet men meer zien als een indicatie dan als een vaststaand feit.
De nikkel-metaalhydride accu in mijn Prius is na 11 jaar nog steeds in een uit­ste­kende conditie, terwijl de lithium-ion batterij van mijn elektrische fiets na 3 jaar al volledig versleten was. Men moet overigens wel verschil maken tussen het aantal verbruikte ontlaadcycli en de ouderdom van een batterij of accu.


Levensduur van lithium-ion accu's

diepte van
  de ontlading
 

levensduur
  (ontlaadcycli)
 

100%

  500

  50%

1500

  25%

2500

  10%

4700

Battery University

Het effectieve aantal ampère-uren van een accu
Het effectieve aantal ampère-uren van een accu, is sterk afhankelijk
van de geleverde stroom.
Voorbeeld:
~  een accu van 100 ampère-uur kan gedurende
    20 uur een stroom van 5 ampère leveren
~  bij een stroom van 25 ampère, is de accu in 2 uur  
    leeg, dat komt overeen met 50 ampère-uur
Peukert exponent en Peukert capaciteit

Rendementen van de arbeidscyclus in een elektrische auto
Deze arbeidscyclus bestaat uit 5 deelprocessen,
die elk een rendement van ongeveer 95% hebben
1. het omzetten van de netspanning naar de
    gewenste gelijkspanning van de acculader
2. het opladen van de accu
3. het ontladen van de accu
4. het omzetten van de accuspanning naar 3-fasen  
    wisselspanning met de gewenste frequentie
    voor de aandrijving van de elektromotor
5. de elektromotor
Het totaalrendement komt daarmee op 77%

Snel laden van een accu
Bij het snel laden van een accu vanuit het lichtnet krijgt men te maken
met enorme laadstromen.
~  voor het laden van 9,1 kilowatt-uur (= 1 liter benzine-equivalent)
    in 1 uur, is bij 230 volt een stroom van 9100 / 230 = 40 ampère
    nodig  (rendementen buiten beschouwing gelaten).
~  als men deze hoeveelheid energie in 3 minuten in een accu wil
    stoppen, dan moet de stroom vanuit het lichtnet 20 keer zo groot  
    zijn, dus 800 ampère.
Het tanken van energie in de vorm van benzine gaat dus wel even wat
gemakkelijker en sneller dan het "tanken" van elektrische energie

Batterijen en accu's zijn (nog) niet erg geschikt voor het opslaan van (zeer) grote hoeveelheden elektrische energie, zoals bijvoorbeeld vereist is bij een elektrische auto. Ook als door nieuwe ontwikkelingen batterijen en accu's kleiner en lichter worden, blijft nog steeds het probleem van de zeer grote laadstromen of de lang­durige laadtijden.
Bij een bepaalde hoeveelheid energie is het produkt van laadstroom en laadtijd constant. Bij een korte laadtijd, moet de laadstroom groot zijn. Omgekeerd geldt, dat men bij een kleine laadstroom onherroepelijk vervalt in lange laadtijden. Wat dit betreft is het gebruik van brandstofcellen minder pro­blematisch, omdat men dan waterstof tankt. Het (totaal)rendement daarbij is echter wel aanzienlijk slechter en de vraag blijft natuurlijk: "waar haalt men de waterstof vandaan".



De nucleaire batterij

Bij een nucleaire batterij komt energie vrij door het verval van
radioactieve isotopen en dus niet door een kettingreactie.
Enkele methoden om elektriciteit op te wekken:

door warmte
~  een thermokoppel levert een (kleine) elektrische  
    spanning als er warmte wordt toegevoerd.
~  een heteluchtmotor gaat draaien, als er warmte
    wordt toegevoerd

door straling
~  een condensator wordt opgeladen als er straling afkomstig
    van een radioactieve bron op een van de platen valt.
~  radioactieve straling kan worden omgezet in infrarood licht,
    een fotocel kan dit licht omzetten in elektriciteit
~  een elektro-mechanische nucleaire batterij bestaat uit een
    vast opgesteld metalen plaatje en een verend plaatje.
~  deze plaatjes zijn van elkaar geïsoleerd.
~  door de radioactieve straling ontstaan tegengestelde
    ladingen en daardoor buigt het verende plaatje naar het
    vaste, tot ze elkaar raken.
~  hierdoor worden ze ontladen en het plaatje veert weer terug  
~  dit proces herhaalt zich ongeveer 35 keer per seconde
~  de beweging van het verende plaatje wordt door een piëzo-  
    elektrisch materiaal omgezet in elektriciteit

Enkele eigenschappen van een nucleaire batterij
~  zeer duur
~  kleine afmetingen
~  laag rendement, maximaal 8%
~  extreem lange levensduur, vele 10-tallen jaren
~  zeer hoge energie-inhoud
~  klein vermogen
~  kan werken door warmte-ontwikkeling of
    bèta straling als gevolg van radioactief verval
~  toepassing in de medische sector (pacemakers)
~  in de ruimtevaart als energiebron voor voertuigen  
    en communicatie-apparatuur
~  in onderwatersystemen en geautomatiseerde
    wetenschappelijke systemen op moeilijk
    bereikbare plaatsen


Lopen en fietsen

Voor een persoon van 75 kilogram is het basaal metabolisme (de rust-stof­wis­seling) ongeveer 300 kilojoule per uur, dat is 2 kilowatt-uur per etmaal. Deze hoeveelheid energie wordt continu verbruikt voor hartslag, adem­ha­ling, constant houden van de lichaamstemperatuur (aanvullen van het warm­te­verlies), spijs­ver­tering etc.
De energie-inhoud van bijvoorbeeld 1 liter volle melk is 2700 kilojoule en dat is voldoende voor 9 uur basaal metabolisme.

~  1 kilometer lopen kost ongeveer 300 kilojoule extra  
~  1 kilometer fietsen kost ongeveer  60 kilojoule extra
Lopen kost dus 5 keer zo veel energie als fietsen over dezelfde afstand
Nu de berekening voor lopen of fietsen gedurende dezelfde tijd:
~  1 uur lopen  =    4 kilometer =  4 × 300 = 1200 kilojoule  
~  1 uur fietsen =  20 kilometer =  20 × 60 = 1200 kilojoule

Lopen kost dus evenveel energie als fietsen gedurende dezelfde tijd

De benodigde hoeveelheid energie voor het fietsen is sterk afhankelijk van de fietssnelheid en de wind. In dit voorbeeld is uitgegaan van windstil weer en een rechtop zittende fietser. Bovengenoemde getallen geven aan hoeveel energie in de vorm van voedsel wordt verbruikt.
De energie-inhoud van 1 liter benzine is 32,6 megajoule.
Omrekening naar benzine-equivalent levert de volgende waarden op:
Lopen:  1 liter per 108 km                 Fietsen:  1 liter per 540 km

Een gestroomlijnde ligfiets
De luchtweerstand van een gestroomlijnde ligfiets is ongeveer 3 keer zo klein als van een gewone fiets met een rechtop zittende fietser. Hierdoor is er veel minder energie per kilometer nodig. Bij een snelheid van 20 kilometer per uur en bij windstil weer is het benzine-equivalent voor een gestroom­lijnde ligfiets:
1 liter per 1235 km


Lopen
~  de massa van een wandelaar wordt bij elke stap enkele  
    centimeters op en neer bewogen, dat kost veel energie
~  de gebruikte energie is evenredig met de massa
    (het gewicht) van de wandelaar

Fietsen
~  een fietser zit gefixeerd op het zadel en zijn zwaartepunt  
    blijft daardoor steeds op dezelfde hoogte (als het ene
    been naar beneden gaat, gaat het andere omhoog)
~  bij een constante snelheid op een vlakke weg, wordt
    alleen energie gebruikt voor het overwinnen van de
    luchtweerstand en de rolwrijving. De massa van de
    fietser + fiets is daarbij niet van belang,
    (1e wet van Newton)
~  accelereren en oprijden van een helling kost wel extra
    energie. De daarvoor benodigde energie is evenredig
    met de massa (het gewicht) van de fietser + fiets.

De hoeveelheid mechanische energie die nodig is om 100 kilometer
te fietsen
~  bij een snelheid van 20 kilometer per uur en bij windstil weer,
    moet een rechtop zittende fietser gedurende 5 uur een vermogen
    leveren van ongeveer 75 watt.
100 kilometer fietsen kost dus een hoeveelheid mechanische
    energie van 75 watt × 5 uur = 375 watt-uur
~  dat is 1350 kilojoule
~  de chemische energie in voedsel wordt met een rendement van
    25% omgezet naar mechanische energie in de spieren
~  in de vorm van voedsel is dus  4 × 1350 = 5400 kilojoule
    nodig, dat is de energie-inhoud van 2 liter volle melk.
~  van 100 kilometer fietsen val je dus niet af. Je valt wèl af van
    zwemmen, door het warmteverlies. (en vooral door minder te eten)
~  bij een tegenwind van 5 meter per seconde (= 18 kilometer per uur),  
    moet 3 keer zoveel energie worden geleverd als bij windstil weer


Elektrische fiets

~  bij een elektrische fiets wordt de fietser ondersteund
    door een elektromotor
~  deze motor krijgt zijn energie uit een oplaadbare accu
~  de mate van ondersteuning wordt automatisch geregeld
    door een trapsensor
~  de trapsensor meet de kracht waarmee de fietser op de
    pedalen trapt
~  evenredig met die kracht, wordt de hoeveelheid energie  
    geregeld die aan de motor wordt toegevoerd
~  het resultaat hiervan is, dat bij het oprijden van een
    helling of bij tegenwind de ondersteuning toeneemt.

In het ideale geval, zal men bij het oprijden van een helling of bij tegenwind even gemakkelijk blijven fietsen, als op een vlakke weg zonder wind. Maar dat kost dan natuurlijk wel veel energie. Daarom is het bij de meeste elektrische fietsen mogelijk, om de mate van ondersteuning meer of minder progressief in te stellen met behulp van een schakelaar op het stuur. Men kan dan bijvoorbeeld kiezen voor de stand "Normaal" of "Power". De actieradius van de ondersteuning,wordt bepaald door de energie-inhoud van de accu en het energieverbruik van de motor, dus door de gekozen mate van ondersteuning. Het wettelijk toegestane maximale vermogen van de motor is 250 watt.

Elektrische fietsen zijn zo ontworpen, dat de elektromotor alleen werkt, als men meetrapt. In de letterlijke betekenis van het woord een rijwiel met hulpmotor.

Het energieverbruik van een elektrische fiets
Het energieverbruik is sterk afhankelijk van de omstandigheden
waaronder de fiets wordt gebruikt. Zoals bijvoorbeeld:

~  50% ondersteuning
~  een rechtop zittende fietser
~  een snelheid van 20 kilometer per uur
~  een tegenwind van 4 meter per seconde  
~  hard opgepompte banden

Onder deze omstandigheden is het energieverbruik uit de accu
5 watt-uur per kilometer
~  het totaalrendement van de laadcyclus van de
    accu en de opwekking van elektriciteit is 30%  
~  het primaire energieverbruik is dan
    5 / 0,30 = 16,7 watt-uur per kilometer
~  omgerekend naar benzine-equivalent komt
    men op 1 liter per 545 km


Elektrische treinen

De Dubbeldekker
dubbeldekker
De Dubbeldekker is de modernste en zuinigste trein van de NS.
~  de basisuitvoering van de trein is 4 wagons
    met 372 zitplaatsen
~  de totale lengte van 4 wagons is 108 meter.
~  het gewicht, inclusief de reizigers is 254 ton.  
~  het vermogen is 1608 kilowatt

Het gewicht en aantal passagiers bij deze trein is vergelijkbaar met een Jumbo. Bij de volgende, globale berekening wordt uitgegaan van een rendement van de trein van 85%, een traject van 14 kilometer en een snelheid van 140 kilometer per uur (= 39 meter per seconde)

~  tijdens het optrekken wordt het maximale vermogen
    van 1608 kilowatt gebruikt
~  de snelheid van 140 kilometer per uur wordt na
    2,4 minuten bereikt
~  er is dan 3000 meter afgelegd en 54 kilowatt-uur verbruikt  
~  gedurende de volgende 9360 meter wordt 1/3 van het
    vermogen gebruikt
~  er wordt dan in 4 minuten, bij een constante snelheid,
    30 kilowatt-uur verbruikt  (voor het overwinnen van de
    rolweerstand, wrijvingsverliezen en de luchtweerstand)
~  voor snelheidsvermindering en remmen wordt de
    resterende 1640 meter gebruikt
~  de netto hoeveelheid verbruikte energie is dus:
    54 + 30 = 84 kilowatt-uur  (dat is iets meer dan de
    hoeveelheid energie die het zonnepaneel van Greenpeace
    van 0,75 vierkante meter in een jaar levert)
~  het totaal rendement van de elektriciteitsopwekking en
    de trein samen is 33% × 85% = 28%
~  voor een traject van 14 kilometer wordt bruto verbruikt
    84 / 0,28 = 300 kilowatt-uur
~  dat is equivalent aan 33 liter benzine
~  hiermee kunnen 372 personen over een afstand van
    14 kilometer worden vervoerd
~  dat is per reiziger een verbruik van 1 liter per 158 km
~  bij het remmen kan de Dubbeldekker energie terug
    leveren aan de bovenleiding.
~  voor de verwarming is ’s winters veel extra energie nodig.
~  die energie moet ook via de bovenleiding worden
    toegevoerd.

De resultaten van bovenstaande berekening komen goed overeen met de gege­vens die ik van een treinbestuurder kreeg. Bij een auto wordt de verwarming ver­zorgd door de "afvalwarmte". Bij de trein wordt de warmte opgewekt met een rendement van ongeveer 33%


De Thalys
thalys

De Thalys, die op de Hoge Snelheid Lijn (HSL) rijdt, verbruikt natuurlijk veel meer energie dan een gewone trein. De gelijkspanning van 1500 volt, zoals in Nederland wordt toegepast, is dan niet meer toereikend. De Thalys op de lijn Amsterdam - Parijs is geschikt voor 3 verschillende voedings­spanningen:

~  25 000 volt wisselspanning  (op alle HSL trajecten,
    hiervoor is de trein ontworpen)
~  3000 volt gelijkspanning  (in België over bestaand spoor)  
~  1500 volt gelijkspanning  (in Nederland over bestaand
    spoor)

De omschakeling gebeurt automatisch. In Nederland rijdt de Thalys, gedeeltelijk over bestaand spoor. De snelheid is dan beperkt tot ongeveer 160 kilometer per uur. Met name in de buurt van Rotterdam en Amsterdam. De trein is voorzien van 6 verschillende signaleringssystemen, o.a. het Nederlandse, Belgische, Duitse en Franse systeem.

~  de Thalys heeft een vaste samenstelling van
    8 wagons + 2 motorwagens met 377 zitplaatsen  
~  de lengte is 200 meter
~  het gewicht, inclusief de reizigers is 414 ton
~  het vermogen is 8850 kilowatt
Bij de volgende, globale berekening wordt uitgegaan van een rendement van
85%, een traject van 100 kilometer en een snelheid van 300 kilometer per uur
(= 83 meter per seconde)
~  tijdens het optrekken wordt het maximale vermogen van
    8850 kilowatt gebruikt.
~  na 3,5 minuten wordt de snelheid van 300 kilometer per
    uur bereikt
~  er is dan 8 kilometer afgelegd en 396 kilowatt-uur verbruikt.  
~  gedurende de volgende 92 kilometer wordt 2/3 van het
    vermogen gebruikt
~  er wordt dan in 18,4 minuten, bij een constante snelheid,
    1538 kilowatt-uur verbruikt (voor het overwinnen van de
    rolweerstand, wrijvingsverliezen en de luchtweerstand)
~  de netto hoeveelheid verbruikte energie is dus
    396 + 1538 = 1934 kilowatt-uur
~  het totaal rendement van de elektriciteitsopwekking en
    de trein samen is 33% × 85% = 28%.
~  voor het gehele traject van 100 kilometer wordt bruto
    verbruikt: 1934 / 0,28 = 6907 kilowatt-uur
~  dat is equivalent aan 759 liter benzine
~  hiermee kunnen 377 personen over een afstand van
    100 kilometer worden vervoerd
~  dat is per reiziger een verbruik van 1 liter per 50 km


Vaartuigen

Elektrische boot  (gezien op de Hiswa)
~  een accu van 420 ampère-uur bij 24 volt, dat is 10 kilowatt-uur
~  een boot van 800 kilogram vaart hier 8 uur op, met een snelheid
    van 6 kilometer per uur.
~  aan energie kost dat ongeveer  € 2,- en voor die prijs zou men
    8 personen over een afstand van 50 kilometer kunnen vervoeren.  
~  omgerekend naar benzine-equivalent, komt men per reiziger
    op 1 liter per 91 km

De snelle veerboot tussen Hoek van Holland en Harwich
~  deze boot, van het type Catamaran, is met 75 kilometer  
    per uur de snelste veerboot ter wereld
~  de boot wordt aangedreven door 4 gasturbines met een
    totaal vermogen van 69 000 kilowatt.
~  de boot is 124 meter lang en 40 meter breed.
~  de vervoercapaciteit is 1500 passagiers en 350 auto’s.
~  de hoeveelheid verbruikte energie is dus
    69 000­ /­ 75 = 920 kilowatt-uur per kilometer.
~  bij een rendement van 30% van de gasturbines komt
    men op 337 liter benzine-equivalent per kilometer
~  een auto weegt gemiddeld net zoveel als 12 passagiers.  
~  totaal komt men daarmee op het gewicht van
    350 × 12 + 1500 = 5700 passagiers.
~  dat is per "passagier" een verbruik van 1 liter per 17 km  
Inmiddels is deze veerboot uit de vaart genomen, omdat er te
weinig belangstelling voor was.


Vliegtuig

De Boeing 747   "Jumbo"
jumbo
Enkele globale gegevens en berekeningen:
~  een Jumbo kan maximaal 100 000 liter brandstof per vleugel meenemen  
~  de actieradius is dan 13 500 kilometer. (= 1/3 van de aardomtrek)
~  het verbruik is dus 2 × 100­ 000 /­ 13­ 500 = 15 liter per kilometer
~  een Jumbo kan 450 passagiers vervoeren
~  het verbruik per passagier is dan 1 liter per 30 km
    (veel zuiniger dan een auto met 1 inzittende)
~  ongeveer de helft van het startgewicht van een Jumbo bestaat
    (bij een lange afstandsvlucht) uit de meegenomen brandstof
~  het leeggewicht is 181 ton, het maximale brandstofgewicht is 173 ton
~  het vol tanken duurt ongeveer een uur,
    dat is 200 000 liter in 60 minuten = 3333 liter per minuut
~  200 000 liter = 200 kubieke meter, dat is een "zwembad" van
    2 meter diep, bij een oppervlakte van 10 bij 10 meter
~  de kruissnelheid op 10 kilometer hoogte is 900 kilometer per uur
~  de vliegtijd bedraagt 15 uur voor de maximale afstand
    van 13 500 kilometer
~  het gemiddelde brandstofverbruik van de 4 motoren tezamen is dus
    200 000 liter per 15 uur, dat is een primair energieverbruik van
    200 000 × 10 kilowatt-uur per 15 uur
    (1 liter kerosine = 10 kilowatt-uur)
~  bij een rendement van 30% komt men op 40 000 kilowatt-uur per uur
    nuttige energie, dat is een vermogen van 40 megawatt
~  de "take off" snelheid is 290 kilometer per uur
~  binnen 1 minuut is de Jumbo "los", de (gemiddelde) versnelling is
    dan 1,5 meter per seconde2
~  de afgelegde weg op de startbaan is 2000 tot 2500 meter
    (afhankelijk van het startgewicht)


De benzine auto

Het benzineverbruik van een gemiddelde auto is 1 liter per 15 km. Bij een snelheid van 120 kilometer per uur, is dat 8 liter benzine per uur. Het rendement van een benzinemotor is sterk afhankelijk van:

~  het toerental
~  het geleverde koppel
~  het momentele vermogen  

Het maximaal haalbare rendement is 25% en dit wordt bepaald door de compres­sieverhouding en het temperatuurtraject dat in de cilinders wordt doorlopen. (Carnot). Bij een dieselmotor is het rendement ongeveer 35%. Bij een benzine­motor kan dat worden benaderd door:

~  optimale brandstof inspuiting
~  optimale mengverhouding zuurstof-brandstof
    bij alle toerentallen
~  optimaal ontstekingstijdstip bij alle toerentallen  
~  zo veel mogelijk kleppen
~  variabele kleptiming
~  een zo hoog mogelijke motortemperatuur

Vandaar dat er ooit experimenten plaats vonden met keramische motoren. Die zouden een hogere temperatuur toelaten dan motoren die gemaakt zijn van metaal. Afbreuk aan het rendement van de motor in een auto wordt veroorzaakt door:

~  het gebruik van de katalysator  
~  koude start
~  variabel toerental
~  variabele belasting
~  koeling
~  stationair draaien


De elektrische auto

e-auto

Een elektrische auto uit 1916


Al in de jaren 1899-1915 werden er in Amerika 5000 elektrische auto’s gefabri­ceerd door Baker Electric. De topsnelheid was 23 kilometer per uur, bij een ac­tie­radius van 80 kilometer. Een ander bekend merk uit die begintijd was Detroit Electric. Deze firma produceerde elektrische auto's die een topsnelheid bereikten van 32 kilometer per uur, bij een actieradius van 130 kilometer.

Een auto-accu van 12 Volt, 36 ampère-uur, kan 12 × 36 = 432 watt-uur aan energie leveren. De normale tankinhoud van een auto is 48 liter benzine. Dat komt overeen met 437 kilowatt-uur. Dat is dus ongeveer gelijk aan de energie-inhoud van 1000 auto-accu’s.


Elektrische auto’s kunnen tegenwoordig redelijke afstanden afleggen.
Dat is te danken aan:
~  een beter soort accu  (nikkel-metaalhydride of
    lithium-ion in plaats van loodaccu’s)
~  het hogere rendement van de elektromotor (90%)  
    in vergelijking met een benzinemotor (25%)
~  een lagere snelheid  (de luchtweerstand is
    evenredig met de 2e macht van de snelheid)
~  een lage rolweerstand, een laag gewicht en een
    goede stroomlijn
~  teruglevering van energie tijdens remmen, afdalen
    van een helling en bij snelheidsvermindering

Enkele kenmerken van de elektrische auto
~  de elektrische auto is vrijwel geruisloos
~  de elektrische auto produceert geen uitlaatgassen
    (maar de elektrische centrale des te meer)
~  er zijn weinig bewegende delen, er is dus weinig onderhoud nodig  
~  het is relatief eenvoudig om de wielen individueel aan te drijven,
    er is dus geen differentieel nodig
~  bij dezelfde hoeveelheid voortbewegingsenergie is het primaire
    energieverbruik hoger dan van een hybride of dieselauto, gelijk
    aan een benzine auto, maar lager dan van een waterstofauto
~  bij dezelfde hoeveelheid voortbewegingsenergie is de (indirecte)
    CO2-uitstoot net zo veel als bij een hybride of dieselauto, maar
    lager dan bij een benzine- of waterstofauto
~  de elektromotor kan bij alle toerentallen het maximale koppel
    leveren, hierdoor is een snelle acceleratie mogelijk
~  het rendement van de elektromotor is bij alle toerentallen hoog
~  de elektromotor draait nooit stationair
~  er is geen versnellingsbak nodig
~  de actieradius is (zeer) beperkt
~  de accu is zwaar, zeer duur en neemt veel ruimte in
~  het opladen van de accu duurt lang  (minimaal 4 uren)
~  het verwarmen van een elektrische auto gaat ten koste van de
    actieradius

Voor speciale toepassingen zoals koerierdiensten, gemeentelijke diensten en woon-­werk­verkeer ligt er wel een toekomst voor elektrische auto’s in het verschiet. Daarbij neemt de luchtvervuiling in de grote steden af, echter ten koste van de luchtvervuiling bij de elektrische centrale
zie ook:  The status quo of electric cars: better batteries, same range


Rekenvoorbeeld van de ideale accu voor een elektrische auto
~  de actieradius van de auto moet minstens 500 kilometer zijn  
~  de elektromotor verbruikt bruto 200 watt-uur per kilometer  
~  de accu moet dan een energie-inhoud hebben
    van 500 × 200 watt-uur = 100 000 watt-uur
~  thuis is de beschikbare laadtijd ongeveer 10 uur per etmaal  
~  het vermogen van de lader moet dan zijn:
    100 000 watt-uur / 10 uur = 10 000 watt
~  dat is uit een 3-fasen stopcontact:
    10 000 watt / (3 × 230) volt = 15 ampère per fase
~  de accu mag niet meer ruimte innemen dan een gewone
    benzinetank, dus een volume van 50 liter
~  de accu mag niet veel zwaarder zijn dan een volle
    benzinetank, dus ongeveer 50 kilogram
~  de energiedichtheid is dan 100 000 watt-uur / 50 kilogram  
    = 2 000 watt-uur per kilogram
~  de levensduur moet minstens 10 jaar zijn
~  de accu mag niet te duur zijn
~  zo'n accu is aangekondigd door het
    Technion-Israël Institute of Technology,

Samenvatting
~  het idee is, dat de accu een zó grote energie-inhoud heeft,  
    dat men daarmee de hele dag onbeperkt kan rondrijden
~  de accu wordt 's nachts opgeladen met een vermogen, dat
    bepaald wordt door de energie die overdag is verbruikt
~  dus geen onrealistische snelladers, waarbij men steeds
    na 200 kilometer rijden, ruim een half uur moet wachten
    tot de accu weer (tot 80%) is opgeladen

energie = vermogen × tijd
men kan dus kiezen voor:
of   veel vermogen en weinig tijd = snelladers
of   weinig vermogen en veel tijd = 's nachts opladen

Vergelijking van enkele accu's en benzine

 

energiedichtheid
  (watt-uur per kilogram)  

  loodaccu

       40

  lithium-ion polymeer accu  

     200

  de ideale accu

  2 000

  benzine

12 640

Er is nog een lange weg te gaan, voordat de ideale accu is ontwikkeld.
Zo'n accu zou ook geschikt zijn voor de opslag van zonne-energie.
(de thuisbatterij)
zie ook:  Silicon-air battery   en    Metal-air battery


De EV1 van General Motors
ev1

De EV1 (electric vehicle) van General Motors werd geproduceerd tussen 1996 en 1999. Het was een 2-persoons elektrische auto. Er werden 1117 stuks van gemaakt. Ze mochten alleen voor lease doeleinden worden gebruikt en waren dus niet te koop. In 2003 werden alle auto’s door General Motors ingenomen en vernietigd, op een paar na die aan musea en scholen werden geschonken. Ze werden eerst onbruikbaar gemaakt. Dit gebeurde waarschijnlijk (mede) onder druk van de olie-industrie.
Het eerste ontwerp ontstond ter gelegenheid van de World Solar Challenge in Australië in 1987. Het eerste type, de "Impact", haalde ooit een topsnelheid van 295 kilometer per uur. Iedereen was enthousiast, behalve General Motors. Men was aan de ontwikkeling van de EV1 begonnen, om aan te tonen dat de tijd nog niet rijp was, om een succesvolle elektrische auto te maken. De ontwikkelaars waren echter zó enthousiast, dat het moeilijk was om ze af te remmen. De accu van deze auto kon worden opgeladen via een inductiespoel. Dat was veilig tijdens regenperiodes. Langzaam opladen via een plug was ook mogelijk.
Voor de gebruiker was de EV1 een groot succes. Voor General Motors was de winstmarge te laag en men was bang dat de verkoop van gewone auto’s, waarop veel winst werd gemaakt, zou afnemen. Dat gebeurde toch, omdat Japan veel moderne auto’s importeerde. De EV1 was de beste elektrische auto die ooit is gemaakt. Hij was zijn tijd ver vooruit.
Enkele gegevens:

~  een aluminium frame en veel plastic onderdelen, waardoor het  
    gewicht laag was  (1400 kilogram)
~  een zeer lage luchtweerstand
~  verwarming door middel van een warmtepomp
~  keyless entry en ignition
~  het vermogen van de 3-fasen inductiemotor was 102 kilowatt
~  de auto accelereerde in 8 seconden van 0 naar 100 kilometer
    per uur
~  de topsnelheid was 130 kilometer per uur
~  de energie-inhoud van de nikkel-metaalhydride accu was
    26 kilowatt-uur
~  de actieradius was 200 kilometer
~  het gemiddelde energieverbruik was 130 watt-uur per kilometer  
~  de laadtijd van de accu was 8 uur
Over deze auto is in 2006 een film gemaakt:  "Who killed the electric car?"

De Tesla Roadster
roadster
In 2008 kwam in Amerika een elektrische 2 persoons sportauto op de markt,
de Tesla Roadster.
Enkele gegevens:
~  het vermogen van de 3-fasen inductiemotor is 215 kilowatt
~  het rendement van de motor is 92%
    (vrijwel onafhankelijk van het toerental)
~  de auto accelereert in 4 seconden van 0 naar 100 kilometer per uur
~  de versnelling is dan 0,7 g  (g = de versnelling van de zwaartekracht)  
~  de topsnelheid is 200 kilometer per uur
~  de energie-inhoud van de lithium-ion accu is 56 kilowatt-uur
~  de minimale laadtijd van de accu is 4 uur
~  de accu bevat 6831 "laptop" cellen (type 18650), die vloeistof
    gekoeld zijn
~  de energie-inhoud van 1 cel is 8,2 watt-uur
~  de energiedichtheid van de accu is 121 watt-uur per kilogram
    (inclusief behuizing)
~  het gewicht van de accu is dus 56­ 000 /­ 121 = 463 kilogram
~  het gewicht van de auto is 1240 kilogram
~  de actieradius is 340 kilometer  (bij een constante snelheid van
    100 kilometer per uur)
~  bij deze snelheid is het energieverbruik van de elektromotor
    56­ 000 /­ 340 = 165 watt-uur per kilometer
~  het totaal rendement ("plug-to-wheel") van de auto is 88%
~  het energieverbruik uit het stopcontact is dus:
    165 / 0,88 = 188 watt-uur per kilometer
~  het totaal rendement van de produktie van elektriciteit is 33%
~  het primaire energieverbruik is dus:
    188 / 0,33 = 567 watt-uur per kilometer
~  omgerekend naar benzine-equivalent komt men op 1 liter per 16 km  

De snelle acceleratie is te danken aan het feit, dat de elektromotor over het gehele toerenbereik van 0 tot 6000 toeren per minuut, een constant koppel levert. De mechanica leert, dat voor snel of langzaam accelereren naar dezelfde eindsnelheid, steeds dezelfde hoeveelheid energie nodig is. Bij een constante snelheid op een vlakke weg, speelt het gewicht van de auto niet of nauwelijks een rol. Tijdens het accelereren en bij het oprijden van een helling is het gewicht wel van belang. Maar bij remmen, snel­heids­ver­min­dering en het afdalen van een helling wordt in even­redigheid met het ge­wicht weer meer of minder energie teruggewonnen.


De Tesla model S
model S
In 2013 kwam in Europa een volledig elektrische 5-persoons auto op de markt,
de Tesla model S
Enkele gegevens:
~  het vermogen van de 3-fasen inductiemotor is 270 kilowatt
~  het rendement van de motor is 92%
    (vrijwel onafhankelijk van het toerental)
~  de auto accelereert in 5,6 seconden van 0 naar 100 kilometer per uur
~  de versnelling is dan 0,5 g  (g = de versnelling van de zwaartekracht)
~  de topsnelheid is 200 kilometer per uur
~  de energie-inhoud van de lithium-ion accu is 85 kilowatt-uur
~  de actieradius is 480 kilometer  (bij een constante snelheid van
    88 kilometer per uur)
~  bij deze snelheid is het energieverbruik van de elektromotor
    85­ 000 /­ 480 = 177 watt-uur per kilometer
~  het totaal rendement ("plug-to-wheel") van de auto is 88%
~  het energieverbruik uit het stopcontact is dus:
    177 / 0,88 = 201 watt-uur per kilometer
~  het totaal rendement van de produktie van elektriciteit is 33%
~  het primaire energieverbruik is dus:
    201 / 0,33 = 610 watt-uur per kilometer
~  omgerekend naar benzine-equivalent komt men op 1 liter per 15 km  
~  het gewicht van de accu is 700 kilogram
~  het gewicht van de auto is 2100 kilogram
~  thuis is de laadtijd van de accu ongeveer 8 uur
~  met een supercharger kan de accu in 40 minuten tot 80% worden
    opgeladen. Dat kost dus 0,8 × 85 = 68 kilowatt-uur
~  de supercharger levert rechtstreeks gelijkstroom aan de accu. Met
    speciale kabels wordt daarbij de laadapparatuur in de auto omzeild.
~  de gelijkstroom is aanvankelijk 200 ampère bij een spanning van
    380 volt. (76 kilowatt). De stroom neemt langzaam af tot 125 ampère,  
    als de lading van 80% wordt bereikt.
~  de superchargers worden langs de belangrijkste autosnelwegen
    gebouwd. In Nederland zijn er al 2 stuks, bij Oosterhout en Zevenaar.

De Tesla model X
In 2015 is de Tesla model X op de markt verschenen.
Enkele gegevens van het topmodel:
~  2 motoren met een gezamenlijk vermogen van 568 kilowatt
~  een accu van 90 kilowatt-uur
~  de actieradius is 400 kilometer
~  de auto accelereert in 3,4 seconden van 0 naar 100 kilometer per uur  
~  de versnelling is dan 0,8 g  (g = de versnelling van de zwaartekracht)

De Tesla 3
Begin 2016 is de Tesla 3 aangekondigd.
Enkele gegevens:
~  de actieradius is 345 kilometer
~  de auto accelereert in 6 seconden
    van 0 naar 100 kilometer per uur
~  de auto is voorzien van "Auto Pilot" software,  
    hiermee is semi-autonoom rijden mogelijk

De Opel Ampera

ampera

Een nieuwe interessante ontwikkeling is de Opel Ampera. Bij deze 4-persoons elektrische auto wordt tegemoet gekomen aan het probleem van de lange oplaadtijd van de accu en de beperkte actieradius. De Ampera kwam omstreeks 2012 op de markt en is voorzien is van een "oplaadmotor". De energie-inhoud van de accu is voldoende voor een actieradius van 60 kilometer.
De oplaadmotor is uitsluitend bedoeld om de accu op te laden, indien deze tijdens een lange rit leeg raakt. Hierdoor wordt de actieradius vergroot tot 500 kilometer. Dit maakt de toepasbaarheid van deze elektrische auto veel groter. Het gehele concept spaart weliswaar geen energie, maar bij een goed gepland gebruik, bij korte afstanden (woon-werkverkeer) hoeft men nooit benzine te tanken, terwijl het risico van een lege accu wordt vermeden. De oplaadmotor werkt met een (constant) toerental, waarbij het rendement maximaal is. De Ampera wordt uitsluitend voortbewogen door de elektromotor. De oplaadmotor heeft als enige taak het opladen van de accu, als deze tijdens een lange rit leeg raakt.
Enkele gegevens:

~  het vermogen van de elektromotor is 110 kilowatt
~  de auto accelereert in 9 seconden van 0 naar 100 kilometer per uur
~  de topsnelheid is 160 kilometer per uur
~  de energie-inhoud van de lithium-ion accu is 16 kilowatt-uur
~  de actieradius zonder bijladen door de oplaadmotor is 60 kilometer  
~  de actieradius met bijladen door de oplaadmotor is 500 kilometer
~  het vermogen van de oplaadmotor is 60 kilowatt

De volledig elektrische Opel Ampera-E
Begin 2017 komt Opel met een volledig elektrische auto op de markt,
de Ampera-E
Enkele (voorlopige) gegevens:
~  de energie-inhoud van de accu is 60 kilowatt-uur
~  de accu weegt 430 kilogram
~  volgens de fabrikant is de actieradius 500 kilometer  
~  dat is gemeten bij een gemiddelde snelheid van
    34 kilometer per uur en een gemiddeld vermogen
    van 4 kilowatt
De actieradius is gemeten op basis van de gestandaardiseerde meetmethode,
de New European Driving Cycle  (NEDC)
Een praktijktest laat een meer realistische actieradius van 380 kilometer zien.
zie ook:  rij-impressie Opel Ampera-E   en  ev-database.nl


De hybride auto

prius

De Prius


Toyota heeft in 1997 de Prius op de markt gebracht. Dit is een "hybride" auto. In 2004 verscheen een verbeterde versie. Van dit type rijden er wereldwijd nu (2013) al meer dan 3 miljoen stuks rond. Het is een auto, die afhankelijk van de situatie, door een elektromotor (60 kilowatt), een benzinemotor (73 kilowatt) of een combinatie van beiden wordt voort­bewogen. Het doel hierbij is om een zo hoog mogelijk (voertuig)­rendement te behalen.

~  het rendement van de Atkinson benzinemotor is hoog, maar
    sterk afhankelijk van de belasting en het toerental
~  bij de elektromotor is het rendement altijd hoog
~  de elektromotor werkt mee, als het rendement van de
    benzinemotor laag is.
~  de energie voor de elektromotor wordt geleverd door een
    oplaadbare nikkel-metaalhydride accu van 1,3 kilowatt-uur
~  bij (regeneratief) remmen en snelheidsvermindering werkt de  
    elektromotor als dynamo en levert energie terug aan de accu  
~  bovendien wordt de accu opgeladen door een generator,
    die aan de benzinemotor is gekoppeld.
~  het opladen gebeurt, als de benzinemotor met een hoog
    rendement werkt
~  de generator kan ook rechtstreeks energie aan de
    elektromotor leveren
~  de benzinemotor, generator en elektromotor zijn gekoppeld
    aan een mechanische energieverdeler, die door een
    microprocessor wordt bestuurd
~  deze energieverdeler functioneert tevens als een continu
    variabele automatische versnellingsbak
~  het rendement van deze automatische versnellingsbak is veel
    hoger dan bij een gewone handgeschakelde versnellingsbak
~  de airconditioning wordt elektrisch aangedreven en werkt
    daardoor dus ook als de benzinemotor niet in bedrijf is

Het hybride systeem kan natuurlijk nooit energiezuiniger zijn,
dan de benzinemotor die er deel van uit maakt

Alle energie is immers alleen van deze motor afkomstig en alle energie-
omzettingen gaan gepaard met (geringe) verliezen. De winst van het
hybride systeem wordt gehaald uit de volgende eigenschappen:
~  de elektromotor werkt tijdens wegrijden vanuit
    stilstand, bij achteruit rijden en bij lage snelheden.
~  de benzinemotor is ontworpen voor het gemiddelde  
    vermogen en is daardoor extra zuinig.
~  de elektromotor assisteert de benzinemotor tijdens
    accelereren en kortdurend bij hoge snelheden.
~  bij snelheidsvermindering en remmen wordt energie  
    teruggeleverd aan de accu.
~  de benzinemotor stopt zodra de auto stil staat en
    draait dus nooit stationair.
~  de benzinemotor werkt zo veel mogelijk onder
    omstandigheden waarbij het rendement hoog is.
~  bij een laag rendement van de benzinemotor
    assisteert de elektromotor

Het meeste effect van het hybride systeem wordt bereikt in remmen-stoppen- optrekken situaties. Dus in de file en in de stad met veel stoplichten. Over lange afstanden en bij continu hoge snelheden werkt het hybride systeem niet. Dan doet alleen de zuinige Atkinson benzinemotor het werk. Het rendement van deze motor is 34%  Een gewone benzinemotor heeft een rendement van 25%
De Prius heeft een "energiemonitor" op het dashboard. Deze nodigt uit tot een zuinige rijstijl. Het verbruik benadert dan de 1 liter per 25 km die door Toyota wordt opgegeven.


De Prius 4
In 2016 verscheen de Prius 4 op de markt
Enkele gegevens van deze auto:
~  het rendement van de Atkinson benzinemotor  
    is opgevoerd naar 40%
~  de CO2-uitstoot is 70 gram per kilometer
~  het benzineverbruik is 1 liter per 33 km

Bij een tankinhoud van 45 liter is de theoretische actieradius 1485 kilometer. Het is opvallend, dat in deze Prius nog steeds een nikkel-metaalhydride accu wordt toegepast en dus niet een lithium-ion accu. Dat heeft waarschijnlijk te maken met de langere levensduur van de nikkel-metaalhydride accu.



De brandstofcel auto

Enkele kenmerken:
~  de energiebron voor een brandstofcel auto is waterstof
~  in een brandstofcel "verbrandt" de waterstof, waardoor  
    elektriciteit wordt opgewekt
~  bij de verbranding van waterstof ontstaan geen
    schadelijke gassen, alleen maar water
~  de opgewekte elektriciteit wordt via een accu toegevoerd  
    aan een elektromotor, die de auto voortbeweegt
~  bij remmen en snelheidsvermindering wordt energie
    teruggeleverd aan de accu

De vraag blijft alleen: "waar haalt men de waterstof vandaan"
Waterstof kan worden verkregen door elektrolyse (ontleding) van water. De elektriciteit die hiervoor nodig is moet worden opgewekt via verbranding van fossiele brandstoffen (waarbij wel schadelijke gassen ontstaan), kern­energie, windenergie of andere vormen van "groene" energie.
Waterstof kan ook worden gewonnen uit aardolie of aardgas. Shell schijnt zich daar in de nabije toekomst mee bezig te gaan houden, maar dat kost fossiele brandstof


Rendementen
~  het rendement van de produktie van elektriciteit is 40%  
~  het rendement van elektrolyse van water is 80%
~  het rendement van een brandstofcel is 50%
~  het rendement van een elektromotor is 90%
Het rendement van de brandstofcel en de elektromotor
samen is dus 50% × 90% = 45%

De auto die op waterstof rijdt, is dus geen oplossing van
het energieprobleem. Het totaalrendement is slechts 14%

(40% × 80% × 50% × 90% = 14%)
Het energieverbruik van de brandstofcel auto is, omgerekend naar
benzine-equivalent, ongeveer 1 liter per 9 km

Zal de brandstofcel auto ooit op de weg verschijnen?
Zoals de zaken er nu voor staan, is het niet erg waarschijnlijk dat de brandstofcel auto ooit (grootschalig) op de weg zal verschijnen. Het ligt meer voor de hand, dat auto's in de toekomst zullen gaan rijden op synthetische benzine, synthetische dieselolie of elektriciteit. Met name GTL (gas to liquid) biedt enorme moge­lijk­heden, nu er wereldwijd gigantische hoeveelheden schaliegas worden gevonden.

Leerzaam speelgoed
Een werkend systeem van een brandstofcel auto in de vorm van leerzaam speelgoed is te koop voor € 159,-  Het omvat een zonnecel, een reactor voor de produktie van waterstof door middel van elektrolyse van water en een brand­stofcel auto.

Toyota
Het valt op, dat vooral Toyota op alle fronten zeer actief is met de ontwikkeling van "groene" auto’s. Het zijn allemaal volwaardige auto’s zonder compromissen op het gebied van veiligheid en luxe. Ze worden (al jaren) op grote schaal in de praktijk beproefd en toegepast.

~  de elektrische auto
~  de hybride auto (de Prius)  
~  de brandstofcel auto
De produktie van de elektrische auto is inmiddels gestaakt, omdat er
gezien de praktische problemen, te weinig belangstelling voor was.
Toyota produceert 4 soorten hybride auto's en 1 plug-in hybride auto.

In 2015 introduceerde Toyota de eerste brandstofcel auto

FCV

De Mirai


Enkele (voorlopige) gegevens:
~  deze 4-persoons brandstofcel auto heeft een
    actieradius van 500 kilometer
~  de waterstof kan in 3 minuten worden getankt.
~  de gezamenlijke inhoud van de 2 tanks is 122 liter
~  de druk in de tanks is 700 bar
    (1 bar is ongeveer 1 atmosfeer)
~  bij een druk van 1 bar is de soortelijke massa van
    waterstof 0,09 kilogram per kubieke meter
~  122 liter waterstof bij een druk van 700 bar heeft
    een massa van 0,122 × 0,09 × 700 = 7,7 kilogram  
~  per tankbeurt wordt 5 kilogram waterstof getankt
~  dat is 5 × 33,6 = 168 kilowatt-uur
~  de auto is bruikbaar vanaf een temperatuur van
    min 30 graden celsius

Grootschalige toepassing wordt omstreeks 2020 verwacht. Voorwaarde voor de introductie van de brandstofcel auto, is een infrastructuur, die het mogelijk maakt, dat op veel plaatsen (de zeer explosieve en dus gevaarlijke) waterstof onder hoge druk, kan worden getankt.
zie ook:  Toyota Global Newsroom  en  Powering the future

Honda, evenals Toyota een pionier op het gebied van hybride auto’s, brengt na de hybride versie van de "Civic", nu de "Insight" op de markt.

Volkswagen noemt de hybride auto een "ecologische ramp", omdat er een grote accu in zit. Desalniettemin is men zelf ook bezig met de ontwikkeling van een hybride auto, "omdat de markt daar om vraagt". Als de bewering van Volkswagen juist zou zijn, dan wordt het met de elektrische auto helemaal een grote ramp, want dáár zit pas een grote accu in.

BMW heeft inmiddels laten weten, voorlopig af te zien van de ontwikkeling van de brandstofcel auto. Wel zal men een verbrandingsmotor, die op waterstof draait, ontwikkelen. Het rendement hierbij zou ongeveer 50% zijn

Opel omschrijft de Prius als "technologisch prehistorisch"  (de druiven zijn wel héél erg zuur). De marktintroductie (in 2011) van de Ampera werd uitgesteld wegens problemen met de lithium-ion accu.  (zelfontbranding)



De Waterstof Economie

Het energiescenario van de toekomst, als de fossiele brandstoffen op zijn, zal (heel) misschien (gedeeltelijk) gebaseerd zijn op de zogenaamde Waterstof Economie. Hierbij wordt voorondersteld, dat er tegen die tijd (omstreeks 2050) een oeverloze hoeveelheid "groene" energie beschikbaar zal zijn. Ook is het dan misschien mogelijk om energie op te wekken door kernfusie.

~  zonne-energie (uit de Sahara) en windenergie (afkomstig
    van windmolenparken in zee) is niet continu beschikbaar
    (de zon schijnt ’s nachts niet en het waait ook niet altijd)
~  voor de elektriciteit die door deze "groene" energie wordt  
    opgewekt is er dus een opslagprobleem
~  met elektriciteit kan waterstof worden geproduceerd,
    door elektrolyse (ontleding) van water
~  in tegenstelling tot elektriciteit, kan waterstof (onder
    zeer hoge druk) wèl opgeslagen worden, zowel in
    ongelimiteerde hoeveelheden als gedurende langere tijd
~  vervoer zou kunnen plaatsvinden via een net van
    pijpleidingen naar tankstations, hoewel dit enorme
    praktische problemen oplevert
~  het lijkt meer voor de hand te liggen, om waterstof ter
    plaatse, bij tankstations te produceren
~  de waterstof kan via brandstofcellen weer elektriciteit  
    leveren, waarbij het enige "verbrandingsprodukt" water is  
~  waterstof is in dit scenario een energiedrager

Waterstof is dus niet een onuitputtelijke bron van energie, zoals som­migen denken. Integendeel. Het produceren van waterstof door elek­tro­lyse van water kost 1,25 keer meer energie dan het oplevert.

Bij TV programma’s over dit onderwerp, wordt meestal als "bewijs" van de on­uitputtelijkheid van waterstof, de zee op de achtergrond getoond. Dat is nat­uur­lijk onzin, want water moet eerst worden ontleed in waterstof en zuur­stof. Dat kost meer energie dan er later uit de waterstof kan worden gehaald.
De Waterstof Economie levert het volgende beeld op:
groene energie > elektrolyse van water > waterstof > brandstofcel >
elektriciteit


Rendementen van de energie-opslag in een accu of in waterstof
~  het rendement van de energie-opslag in een accu is 90%  
~  het rendement van elektrolyse van water is 80% en van
    een brandstofcel 50%
~  het cyclusrendement van de energie-opslag in waterstof  
    is dus 80% × 50% = 40%

Waterstof als opslagmedium van energie lijkt alleen zinvol voor voertuigen, als de aardolie op is en als er dan nog steeds geen doorbraak in de accutechnologie heeft plaats gevonden. Het is ook denkbaar, dat een nucleaire batterij ooit een oplossing biedt.

Vergelijking benzine – waterstof
Vergelijking van de CO2-uitstoot per kilowatt-uur bij de verbranding van benzine en (indirect) bij de verbranding van waterstof. De waterstof wordt in dit voorbeeld geproduceerd door elektrolyse van water, met elektriciteit afkomstig van een gas­gestookte centrale


Benzine
~  de energie-inhoud van 1 liter benzine is 9,1 kilowatt-uur
~  bij de verbranding van 1 liter benzine is de CO2 uitstoot  
    3,1 kilogram "well-to-wheel"
~  dat is 3,1 / 9,1 = 0,34 kilogram CO2 per kilowatt-uur

Waterstof
~  de energie-inhoud van 1 kilogram waterstof is 33,6 kilowatt-uur  
~  de produktie van 1 kilogram waterstof door elektrolyse van
    water kost 33,6 / 0,8 = 42 kilowatt-uur  (het rendement is 80%)  
~  voor het produceren van 42 kilowatt-uur door een gasgestookte  
    centrale is 42 / 0,4 = 105 kilowatt-uur primaire energie nodig
    (het rendement is 40%)
~  dat is de energie-inhoud van 12 kubieke meter aardgas
    (1 kubieke meter aardgas = 8,8 kilowatt-uur)
~  bij het verbranden van 1 kubieke meter aardgas ontstaat
    2,2 kilogram CO2 "well-to-wheel"
~  bij de verbranding van 12 kubieke meter aardgas ontstaat dus:
   12 × 2,2 = 26 kilogram CO2
~  dat is (indirect) 26 / 33,6 = 0,77 kilogram CO2 per kilowatt-uur  

Rendementen
~  het rendement van een gasgestookte centrale is 40%  
~  het rendement van elektrolyse van water is 80%
~  het rendement van de produktie van waterstof is dus  
    40% × 80% = 32%

Aardgas en aardolieprodukten, zoals dieselolie en benzine, zijn chemische ver­bin­dingen van koolstof en waterstof. Deze zogenaamde koolwaterstoffen zijn, in tegenstelling tot pure waterstof, zeer goed handelbaar. Energie komt vrij door verbranding van zowel de koolstof als ook van de waterstof. Daarbij wordt respectievelijk kooldioxide (CO2) en water (H2O) gevormd

De produktie van waterstof kan met behulp van kernenergie plaats vinden. (via een thermochemisch proces of via elektrolyse van water). De ideale oplossing is echter, om waterstof met behulp van "groene" energie te produceren. Daar zal waarschijnlijk weinig van terecht komen, want het potentieel aan economisch winbare "groene" energie is (zeer) gering. Waterstof produceren uit fossiele brandstof is uiteraard mogelijk, maar dat was nou net niet de bedoeling, omdat de fossiele brandstoffen opraken.

Er bestaan nogal wat misverstanden omtrent: water, waterkracht, waterstof en kernfusie van waterstof-isotopen. Daarom hierbij het volgende over­zichtje:

Water
Water is het verbrandingsprodukt van waterstof en zuurstof en bevat dus geen energie

Waterkracht
Waterkracht komt vrij, als snelstromend water of water onder hoge druk een tur­bine aandrijft. Dit gebeurt in een waterkrachtcentrale. Waterkracht is een ener­gie­bron

Waterstof
Water kan door elektrolyse worden ontleed in waterstof en zuurstof. De energie in de waterstof komt weer vrij bij de "verbranding" in een brand­stofcel. De energie voor de ontleding van water moet in eerste instantie worden geleverd door fossiele brandstoffen, kernenergie, kernfusie, wind­energie, water­kracht, geothermische energie of zonne-energie.  (dus door energiebronnen)
Waterstof is dus geen energiebron, maar een energiedrager

Kernfusie van waterstof-isotopen
Waterstof-isotopen kunnen via kernfusie samensmelten tot helium en daarbij een enorme hoeveelheid energie leveren. Deze techniek staat nog in de kinder­schoe­nen en het zal nog minstens 50 jaar duren voordat er (misschien) praktische toepassingen zijn. Kernfusie is een energiebron

Enkele citaten uit ingezonden brieven in NRC-Handelsblad
De belofte die waterstof in de toekomst zal gaan betekenen voor de energie­voorziening voor de mens op deze wereld, berust op pure fantasie. Niet in technisch opzicht. Het wérkt: de waterstofmotor, de brandstofcel en ook de windmolens of de zonnecellen die misschien de stroom moeten leveren om de waterstof via elektrolyse uit water te maken. Dit soort verhalen, zonder enige kwantificering omtrent het potentieel van de genoemde techniek, passen in de populaire blaadjes van de autolobby, niet in de NRC.

Het gebruik van waterstof als brandstof in auto’s heeft als grootste bezwaar dat het zeer onveilig is. Zowel bij de distributie via pijpleidingen als bij het rijden met een van een waterstoftank voorziene auto is het met de veiligheid slecht gesteld. Bij toepassing van elektrolyse met behulp van elektriciteit, opgewekt in een met aardgas gestookte centrale, is de keten:
aardgas > elektriciteit > waterstof > elektriciteit > voort­bewe­gings­energie
Men zou zowaar op het idee komen om auto’s op aardgas te laten rijden en water­stof maar te vergeten.


zie ook:  Waterstof op weg naar de praktijk


Kernfusie

Er bestaan 2 soorten kernreacties, die geschikt zijn voor het opwekken van energie
~  splijting van uraniumkernen. Dit wordt kernenergie genoemd
~  samensmelting van waterstofkernen. Dit wordt kernfusie genoemd  

Bij beide processen treedt massaverlies op. Bij kernsplijting is dit ongeveer 0,10% en bij kernfusie 0,35%. De "verdwenen" massa wordt volgens de formule van Einstein omgezet in energie.

De energie die de zon uitstraalt is afkomstig van kernfusie van water­stofatomen. Deze kernfusie komt tot stand bij een extreem hoge druk en een temperatuur van 15 miljoen graden celsius. Bij kernfusie op aarde is de druk, in vergelijking met de zon, verwaarloosbaar en daarom moet de temperatuur hier zeer veel hoger zijn, ongeveer 150 miljoen graden celsius.

Als materie zeer sterk wordt verhit, vormt het een plasma. In een plasma bewegen de atoomkernen en elektronen los van elkaar. Atoomkernen zijn positief geladen en stoten elkaar af. De afstotende kracht wordt bij 150 miljoen graden over­wonnen door de snelheid waarmee de atoomkernen zich dan bewegen.
Daardoor treedt kernfusie op

De fusiereactie die op aarde het gemakkelijkst tot stand kan worden gebracht, is de fusie van de waterstof-isotopen deuterium en tritium. Hierbij ontstaan helium­atomen, neutronen en zeer veel energie. Fusie van een deuterium-tritium mengsel met een massa van 250 kilogram levert evenveel energie op, als de verbranding van 2,7 miljoen ton steenkool.
Dat is voldoende om een elektrische centrale van 1000 megawatt een jaar lang (op vol vermogen) draaiende te houden.

Het grootste probleem bij kernfusie is de extreem hoge temperatuur, die nodig is om het fusieproces in het plasma tot stand te brengen. Geen enkel materiaal is tegen die temperatuur bestand. In een zogenaamde "Tokamak" wordt het hete plasma opgesloten in een sterk magnetisch veld en het komt daardoor niet in contact met de wand. Een Tokamak is een ringvormige reactor waarin het plasma wordt verhit tot de temperatuur waarbij kernfusie optreedt.

Een Tokamak moet een minimale grootte hebben, om meer energie te leveren dan nodig is voor het op gang houden van het fusieproces.
ITER  (International Thermonuclear Experimental Reactor) zal de eerste (experi­men­tele) kernfusiecentrale zijn, waarbij dat gaat lukken. De buiten­afmetingen zijn: 24 meter hoog en 34 meter in doorsnede.
ITER is een project, waarvoor Reagan en Gorbatsjov ooit het initiatief hebben genomen, toen de koude oorlog ten einde liep. ITER moet aantonen dat het mogelijk is om langdurig energie op te wekken met kernfusie. Men verwacht hiermee gedurende 10 minuten 500 megawatt te kunnen opwekken. Dat is tien keer meer dan wordt gebruikt voor het instandhouden van het hete fusieplasma. ITER wordt het grootste internationale weten­schappelijke onderzoeksproject sinds de bouw van het  International Space Station. (ISS)

Na ITER zal DEMO gebouwd worden. Dat is een grotere centrale die de tech­nische haalbaarheid, betrouwbaarheid en economische aantrekkelijkheid van fusie-energie moet demonstreren. Tenslotte zal omstreeks 2050 het eerste prototype van een commerciële fusiecentrale, PROTO gereed zijn. Kernfusie is inherent veilig. Er treedt geen kettingreactie op. Zodra er iets mis gaat, stopt de reactie. Bij kernfusie komt weinig radioactief afval vrij. Dit afval heeft een korte halveringstijd.

bron:  Kernfusie, een zon op aarde
Auteur:  Dr. Ir. M.T. Westra   FOM-instituut voor plasmafysica "Rijnhuizen"


Persbericht op 21 november 2006:
"De Europese Unie, de VS, Rusland, China, Japan, India en Zuid-Korea hebben een akkoord getekend over de bouw van de eerste kernfusiecentrale. De bouw van ITER begint in 2008 in het Zuid-Franse Cadarache en zal 10 jaar in beslag nemen".

Bericht in Nature 27 mei 2016
In november 2015 heeft het team van Bigot een herziene planning voor het ITER-project gepresenteerd. Geschat wordt, dat het 4,6 miljard euro meer gaat kosten. Op z’n vroegst in 2025 zal het mogelijk zijn om waterstof-plasma in de machine te produceren. Het zal daarna nog een aantal jaren duren voordat het mogelijk is om de zwaardere waterstof-isotopen tritium en deuterium te injecteren en fusie tot stand te brengen.  zie ook:

US advised to stick with troubled fusion reactor ITER
ITER's new chief will shake up troubled fusion reactor


Kernenergie

Met de formule van Einstein kan de relatie tussen massa en energie worden berekend
E = mc2
E = energie    m = massa     c = de lichtsnelheid

  1 kilogram massa is equivalent aan 25 miljard kilowatt-uur  

De brandstof voor de kerncentrale in Borssele bestaat voor 4,5% uit splijtbaar Uranium 235. Bij het splijtingsproces wordt ongeveer 1 promille van de massa om­gezet in energie. De energie die per kilogram kernbrandstof als warmte vrij­komt is daarom "slechts" 1,125 miljoen kilowatt-uur.


In 2013 was het elektriciteitsverbruik in Nederland 115 miljard kilowatt-uur
Hiervoor zou nodig zijn:  (afgerond)
of
of

300 ton
  36­ 000­ 000 ton

  verrijkt Uranium
  steenkool
    (rendement  33%)
    (rendement  40%)

Het verschil in rendementen is het gevolg van het feit dat een kerncentrale met lagere temperaturen werkt, (door toepassing van warmtewisselaars), dan een met gas, olie of kolen gestookte centrale.  (Carnot).
Als we denken aan een trein met goederenwagons van 50 ton en elk een lengte van 10 meter, dan levert dit het volgende beeld op:

~  voor het aanvoeren van verrijkt Uranium        6 goederenwagens =     60 meter
~  voor het aanvoeren van de steenkool  720 000 goederenwagens = 7200 kilometer  

Bij de verbranding van al die steenkool ontstaat 94 miljoen ton CO2. Dat is dus alleen in Nederland en alleen bij de produktie van elektriciteit


In 2013 was het primaire energieverbruik in Nederland 900 miljard kilowatt-uur

Het equivalent hiervoor is ongeveer 100 miljard liter benzine, een kubus met een ribbe van 460 meter. Duurzame energie is "voorlopig" dus geen optie.

~  de voorraad fossiele brandstoffen is groot, maar eindig. (over 75 jaar zijn  
    alle economisch winbare fossiele brandstoffen op, behalve steenkool)
~  duurzame energie zal nooit voldoende zijn, want er komen steeds meer
    mensen, met steeds meer energiebehoefte

Van 1973 t/m 2013 was de toename van de wereldbevolking 84%
Van 1973 t/m 2013 was de toename van het wereld energieverbruik 222%

Samenvatting:
~  de wereldbevolking en het energieverbruik nemen sterk toe
~  aardgas en aardolie raken nog deze eeuw op
~  duurzame energie zal een beperkte rol blijven spelen
~  kernfusie gaat nog 60 tot 80 jaar duren of komt misschien nooit  

Conclusie
~  kolencentrales en kernenergie lijken onontkoombaar  

Sommige mensen denken:
"ze" vinden er wel wat op
    (je zet gewoon de Sahara vol met zonnepanelen)
het zal mijn tijd wel duren
    (dat is nog maar de vraag en hoe moet het dan met het nageslacht ?)  
op termijn wordt alle energie duurzaam opgewekt
    (dus alle energie die nodig is voor de voedselproduktie,
    verwarming, industrie, vliegtuigen, treinen en 1 miljard auto's ?)

Men kan wel van alles uitrekenen, maar dat wil nog niet zeggen dat het in
de praktijk kan worden gerealiseerd, of dat het economisch haalbaar is


Voorbeeld:
~  de hoeveelheid zonne-energie die jaarlijks op de gehele aarde wordt  
    ingestraald, is 7000 keer zoveel als de wereldproduktie van primaire
    energie
~  de hoeveelheid zonne-energie die in 2009 werd geoogst, was slechts  
    0,1 procent van de wereldproduktie van (alleen) elektriciteit

De schone kernfusie laat wel erg lang op zich wachten. "Ze" zijn daar al meer dan een halve eeuw mee bezig. De meest optimistische schatting is, dat in 2050 de eerste commercieel werkende kernfusie centrale operationeel zal zijn. Men zal tegen die tijd wel met praktische resultaten moeten komen, want ook de voor­raad splijtbaar Uranium voor het bestaande type kern­centrales is beperkt en slechts voldoende voor de komende 75 jaar  (bij het huidige verbruik).
Kweekreactoren, waarbij 60 tot 100 keer efficiënter met de splijtstof wordt om­ge­gaan, mogen er van de milieu-activisten niet komen. (Kalkar)

Op internet vond ik het volgende bericht van ECN = Energieonderzoek Centrum
Nederland:
"Nieuwe kernbrandstof vermindert radioactief afval"
"Thorium is een interessante brandstof, omdat de Thoriumvoorraad op aarde voldoende is voor enkele duizenden jaren. De radiotoxiteit van Thorium is een factor 10 tot 100 keer lager in alle stadia van de cyclus dan Uranium"

Tegenstanders van kernenergie zeggen "dat het niet kan". Het tegendeel wordt in de ons omringende landen bewezen. Het aandeel kernenergie bij de opwekking van elektriciteit is:
Frankrijk
België
    77%    
    54%    
        Duitsland
        Zwitserland
    23%    
    41%    
        Engeland
        Zweden
    14%    
    43%    

Nederland beperkt zich schijnheilig tot 4% en importeert vervolgens het ontbre­kende uit Frankrijk, België en Duitsland. De hoeveelheid geïm­por­teerde kern­energie is 2 keer zoveel als in de kerncentrale in Borssele wordt opgewekt.

Wereldwijd wordt 13,4% van alle elektrische energie opgewekt door kern­energie
Door milieuactivisten wordt het belang van kernenergie steevast gebagatelliseerd, terwijl waterkracht dan wordt opgevoerd als een zeer belangrijke energiebron. De realiteit is, dat het aandeel kernenergie wereldwijd bijna net zo groot is als het aandeel waterkracht

Persbericht op 23 juni 2009
"Energiebedrijf Delta wil in Borssele een tweede kerncentrale bouwen. In een nog vertrouwelijke notitie schrijft het bedrijf dat een kerncentrale een belangrijke bij­drage levert aan de milieudoelstellingen. Ook de consument zou ervan profiteren, doordat de elektriciteitsprijs omlaag kan".

Persbericht op 13 oktober 2009
"België houdt zijn kerncentrales 10 jaar langer open dan aanvankelijk de be­doe­ling was. Dat heeft de minister van Energie bekend gemaakt. De centrales zouden eigenlijk in 2015 sluiten, ze blijven nu tot 2025 in bedrijf omdat dat extra geld voor de Belgische schatkist oplevert".

Persbericht op 1 januari 2010
De enige kerncentrale van Litouwen is buiten gebruik gesteld. Litouwen beloofde de sluiting in 2004 in ruil voor toetreding tot de Europese Unie. De centrale is een grotere versie van die bij Tsjernobyl. Voor Litouwen betekent het dat het een goedkope bron van energie kwijt is en nu veel afhankelijker wordt van onder meer gas uit Rusland. De kerncentrale leverde bijna driekwart van de Litouwse energiebehoefte.

Trouw 26 mei 2011
Zwitserland stopt met kernenergie. Dat heeft de regering in Bern woensdag be­slo­ten. Zwitserland heeft 5 kerncentrales. De eerste sluit rond 2019, de laatste over ongeveer twintig jaar

Teletekst 30 mei 2011
Duitsland stopt met kernenergie. De 17 Duitse kerncentrales gaan uiterlijk in 2022 dicht. De 7 reactoren die na de kernramp in Fukushima werden gesloten blijven definitief dicht. Eind vorig jaar had de regering Merkel nog besloten de oude centrales 7 jaar langer open te houden en de nieuwere 14 jaar, dus tot 2036

Teletekst 27 juni 2011
Frankrijk investeert een miljard euro in de ontwikkeling van veilige methodes om kernenergie op te wekken. President Sarkozy zegt dat het voor Frankrijk geen optie is om van kernenergie af te zien. De investering van Frankrijk staat haaks op de ontwikkeling in Duitsland, waar de regering juist af wil van kerncentrales

Teletekst 13 juli 2011
De Japanse premier Kan wil dat zijn land op termijn geen kernenergie meer gebruikt. De ramp in Fukushima in maart dit jaar heeft hem ervan doordrongen dat de risico’s van kernenergie te groot zijn. Volgens premier Kan moet Japan helemaal overstappen op duurzame energiebronnen zoals de zon, wind en bio­mas­sa. Wanneer hij dat gerealiseerd wil hebben, zei Kan er niet bij.

Teletekst 11 april 2014
Japan wil toch kernenergie blijven gebruiken. Premier Abe schrijft in de eerste nota sinds de ramp bij Fukushima dat kernenergie stabiliteit brengt voor de energievoorziening. De voorganger van Abe wilde juist gaan afbouwen. Tot 2011 werd 30 procent van de energie opgewekt in kern­centrales. Japan heeft nauwe­lijks natuurlijke hulpbronnen en importeert veel olie en gas.

Teletekst 31 juli 2015
In Japan start binnenkort de eerste kerncentrale op, nadat alle 48 centrales vier jaar geleden waren stilgelegd. Dat gebeurde na de kernramp in Fukushima op 11 maart 2011.

Teletekst 15 september 2016
De bouw van een nieuwe kerncentrale in Groot Brittannië gaat alsnog door. De centrale bij Hinkley Point, die 21 miljard euro kost, wordt gefinancierd met Frans en Chinees geld en gebouwd door Fransen. China mag in ruil voor zijn bijdrage zelf een tweede nieuwe kerncentrale bouwen in Bradwell. Daarover is nog geen definitief besluit genomen

Teletekst 27 november 2016
Zwitserse kiezers hebben in een referendum het voorstel afgewezen om afscheid te nemen van kernenergie. Als het voorstel was aangenomen, dan zouden 3 van de 5 kerncentrales volgend jaar dicht moeten.. De laatste kerncentrale moet nu in 2034 dicht

Teletekst 3 februari 2017
In de kerncentrale bij Fukushima zijn zeer hoge stralingswaarden gemeten. Die zijn sinds de kernramp in 2011 niet zo hoog geweest. Er zijn waarden gemeten van 530 sievert per uur. De helft van de mensen die zijn blootgesteld aan 5 sievert, sterft binnen een maand. Het is niet duidelijk wat de hoge straling veroorzaakt of wat er aan gedaan kan worden

Wel of geen kernenergie
Iedere oplossing heeft voor- en nadelen. ("wet van behoud van ellende").
De vraag is maar wat je liever hebt:

fossiele energiebronnen
~  onomkeerbare klimaatverandering  (broeikaseffect)
~  stijging van de zeespiegel en overstromingen
~  steeds verdere toename van de luchtvervuiling  (CO2)  
~  uitputting van alle fossiele brandstoffen
~  milieurampen met olietankers, met booreilanden en bij
    het boren naar olie in zee, zoals:de olieramp in Alaska,  
    in de Golf van Mexico en in de Nigerdelta
~  oorlogen om de aanvoer van olie of aardgas veilig te
    stellen
~  aardbevingen en bodemdaling door gaswinning
of kernenergie
~  een beperkt (radioactief) afvalprobleem dat in principe  
    oplosbaar is
~  ongelukken met kerncentrales
    (Harrisburg 1979, Tsjernobyl 1986, Fukushima 2011)  

Men staat voor dit dilemma, omdat er voor het jaar 2050 nog zo nodig 2 miljard mensen bij moeten komen. Dat zijn gemiddeld 1 miljoen per week er bij, terwijl er al 7 miljard aardbewoners zijn. Het veel gehoorde argument, dat het afval van kerncentrales 240 000 jaar radioactief blijft, is niet zo interessant.
Ik durf de stelling wel aan, dat de mensheid ruim binnen deze termijn van onze planeet is verdwenen. Misschien wel door kernwapens. Het is merkwaardig, dat men zich wel druk maakt over kernenergie en niet over kernwapens.

Bericht in NRC-Handelsblad van 17 september 2010
De Amerikaanse president Obama is een belangrijke stap dichter bij de ratificatie van een door hem gesloten verdrag met Rusland over de vermindering van strategische kernwapens. Of de senaat dat verdrag zal ratificeren is allerminst zeker. Onder het verdrag moeten de VS en Rusland hun voorraad strategische kernkoppen binnen zeven jaar inkrimpen tot elk 1550 stuks, zo'n 30 procent minder dan nu is toegestaan.  (nu hebben ze elk nog ruim 5000 stuks)

Teletekst 23 december 2010
In de Amerikaanse Senaat heeft een meerderheid het nieuwe START-verdrag goedgekeurd. Het verdrag moet leiden tot minder strategische kernwapens in de VS en Rusland. De Russische Doema moet nog akkoord gaan. De goedkeuring in de senaat is een overwinning voor Obama. Hij kreeg vorig jaar de Nobelprijs voor de vrede, onder meer voor zijn streven naar een wereld zonder kernwapens.

Teletekst 16 februari 2012
De Amerikaanse regering overweegt een drastische reductie van het aantal kernwapens, mogelijk met 80%. Dat is veel meer dan afgesproken in het nieuwe START-verdrag met Rusland. In het meest vergaande voorstel van het Pentagon zouden de Verenigde Staten nog 300 kernwapens overhouden.

Teletekst 12 september 2013
Nederland is akkoord gegaan met de stationering van een nieuw Amerikaans kernwapen op Volkel, dat de huidige kernwapens gaat vervangen. Kamerleden wijzen erop dat dat ingaat tegen de wens van het parlement om de Amerikaanse kernwapens te verwijderen.  (hier werd verder geen woord over "vuil" gemaakt).

Veel mensen zijn tegen kernenergie, omdat ze "bang" zijn dat hun nageslacht (over duizenden jaren) zal worden opgescheept met het probleem van radio-actief afval. Desondanks verbruiken diezelfde mensen in record tempo alle fossiele brand­stoffen die er nu nog zijn, zonder zichzelf ook maar enige beperking op te leggen. De eerstvolgende generatie moet het dan maar verder bekijken. Diezelfde mensen denken straks natuurlijk "genuanceerd" over kernenergie, als duidelijk wordt dat hun eigen energievoorziening in gevaar zal komen.


Problemen bij kernenergie zijn:
~  de veiligheid van kernreactoren
~  het veilig opbergen van radioactief afval  
~  gevaar voor proliferatie
    (verspreiding van kernwapens)

Misschien kan men wereldwijd geleidelijk overstappen op Thorium als
kernbrandstof. Daarbij zijn bovenvermelde problemen niet of in veel
mindere mate aanwezig.

Een vertragende factor voor de invoering van kernenergie zou een sterke
bezuiniging op het energieverbruik kunnen zijn. Helaas zal dat niet werken.
Iedereen denkt:

Stom hè, ik vind het gewoon:
lekker

leuk

gemakkelijk
lekker warm    
lekker koel
vlees, kasgroente, diepvriesprodukten,
uit de tropen aangevoerd fruit
vlieg- en autovakanties, veel kinderen, de TV
(die de hele dag aanstaat)
de auto, koelkast, (af)wasmachine, wasdroger
centrale verwarming
airconditioning

zie ook:  We redden het niet zonder kernenergie






Enkele feiten, berekeningen en wetenswaardigheden


Het energieverbruik in Nederland
~  het gemiddelde elektriciteitsverbruik van een huishouden is
    ongeveer 3560 kilowatt-uur per jaar
~  er zijn in Nederland 7 miljoen huishoudens. Het totale
    elektriciteitsverbruik is dus 25 miljard kilowatt-uur per jaar  
~  in 2013 was het elektriciteitsverbruik, met inbegrip van de
    industrie, diensten en landbouw 115 miljard kilowatt-uur
~  bij een rendement van 40% was voor de opwekking hiervan  
    288 miljard kilowatt-uur primaire energie nodig
~  het totale primaire energieverbruik, nodig voor verwarming,  
    de industrie, auto’s en de opwekking van elektriciteit was
    900 miljard kilowatt-uur.
~  dat is ruim 3 keer zoveel primaire energie als nodig is voor
    de opwekking van elektriciteit

Het rendement van de produktie van elektriciteit
tot aan het stopcontact

~  het rendement van een elektrische centrale is 40%
~  het elektriciteitstransport via hoogspanningsleidingen 95%
~  de omzetting van de hoogspanning naar laagspanning 95%  
~  het elektriciteitstransport via het laagspanningsnet naar het
    stopcontact van de verbruiker 92%
Het totale rendement is  40% × 95% × 95% × 92% = 33%

Het rendement van de produktie van benzine
tot aan de benzinepomp

~  oppompen uit de oliebron 97%
~  vervoer naar de raffinaderij 99%
~  het raffinageproces 85%
~  het vervoer naar de benzinepomp 99%  
Het totale rendement is  97% × 99% × 85% × 99% = 80%


Het massa-energie equivalent

E =  mc2  (Einstein)
m =  1 kilogram massa
c =  de lichtsnelheid =  3 × 108 meter / seconde
c2 =  9 × 1016 meter2 / seconde2
1 joule = 1 kilogram × meter2 / seconde2
E =  1 × 9 × 1016 joule =  90000 × 109 kilojoule
1 kilowatt-uur =  3600 kilojoule
E =  (90000 × 109) / 3600 =  25 miljard kilowatt-uur  
dus:
  1 kilogram massa is equivalent aan 25 miljard kilowatt-uur  


Massa en gewicht

Massa is een maat voor de hoeveelheid materie. Gewicht is de kracht waarmee materie door de zwaartekracht van de aarde wordt aangetrokken. Op de aarde is de zwaartekracht niet overal even groot en het gewicht dus ook niet. De massa is wel overal hetzelfde. Het gewicht van massa is gedefinieerd bij een versnelling van de zwaartekracht van 9,81 meter per seconde2. De eenheid van massa is de kilogram



De zon

Bijna alle energie op aarde is afkomstig van de zon
Bijna alle energiebronnen op aarde (aardolie, aardgas, steenkool, biomassa, wind- en waterkracht) vinden hun oorsprong in zonne-energie.
Uitzonderingen zijn: geothermische energie, kernenergie en energie afkomstig van de maan. (getijdencentrales).
De meest directe energiebron is de licht- en warmtestraling van de zon. Deze energiebron is schoon en onuitputtelijk en daar zullen we het in de verre toekomst voor een groot deel van moeten hebben. De energie die de zon uitstraalt wordt opgewekt door kernfusie.
Elke seconde wordt in de zon 4,27 miljard kilogram massa omgezet in energie. Kernfusie zal op aarde misschien ook een grote rol gaan spelen bij de energie-opwekking.


Berekening van de hoeveelheid energie die de zon in 1 seconde uitstraalt
~  de afstand van de aarde tot de zon is 150 miljoen kilometer  
~  buiten de dampkring en bij loodrechte instraling is het
    stralingsvermogen van de zon 1,36 kilowatt per vierkante
    meter.  (dat is de zonneconstante)
~  het totale stralingsvermogen van de zon is dus:
    de zonneconstante vermenigvuldigd met de oppervlakte
    van een bol met een straal van 150 miljoen kilometer
~  r = de straal van de bol = 150 × 109 meter
~  de oppervlakte van de bol = 4 π r2
    = 4 π × 1502 × 1018 vierkante meter
~  de totale hoeveelheid energie die de zon in 1 seconde
    uitstraalt = 1,36 × 4 π × 1502 × 1018 × 1 kilowatt-seconde  
~  1 kilogram massa = 25 × 109 × 3600 kilowatt-seconde
~  de energie die de zon in 1 seconde uitstraalt is equivalent  
    aan:  (1,36 × 4 π × 1502 × 1018 × 1) / (25 × 109 × 3600)
    = 4,27 miljard kilogram massa

In 2013 was het elektriciteitsverbruik in Nederland 115 miljard kilowatt-uur.
Dat is equivalent aan 4,6 kilogram massa. De hoeveelheid energie die de zon
in 1 seconde uitstraalt is dus bijna 1 miljard keer zoveel als het totale elek-
triciteitsverbruik van Nederland in 1 jaar.

De totale hoeveelheid zonne-energie die op de aarde wordt ingestraald
~  de totale hoeveelheid ingestraalde zonne-energie is gelijk aan  
    wat loodrecht valt op een cirkelvormig vlak met de straal van
    de aarde  (de straal r = 6400 kilometer)
~  de oppervlakte van dat cirkelvormig vlak is:
    π r2 = 3,14 × 40 × 1012 vierkante meter
~  ter hoogte van het aardoppervlak is het vermogen van de
    zonnestraling 1 kilowatt per vierkante meter
~  per vierkante meter per jaar is de ingestraalde zonne-energie
    1 kilowatt × 365 dagen × 24 uur = 8760 kilowatt-uur
~  per jaar is de totale hoeveelheid ingestraalde zonne-energie  
    op het cirkelvormige vlak dus:
    3,14 × 40 × 1012 × 8760 = 11 000 × 1014 kilowatt-uur  
~  in 2014 was de wereldproduktie van primaire energie
    1,60 × 1014 kilowatt-uur

Per jaar is de hoeveelheid ingestraalde zonne-energie dus 7000 keer
zoveel als de wereldproduktie van primaire energie.

Door sommige mensen wordt de conclusie getrokken, dat er dus geen
energieprobleem is. Men moet daarbij wel het volgende bedenken:
~  een groot deel van de zonne-energie wordt
    tegengehouden door de bewolking
~  voor de opwekking van elektriciteit door zonne-  
    energie, zijn gigantische oppervlakten nodig
~  er bestaat nog geen efficiënt, grootschalig
    systeem voor de opslag van zonne-energie
~  het aardoppervlak bestaat voor 71% uit water,  
    de instraling op de resterende 29% is dus
    0,29 × 7000 = 2000 keer de wereldproduktie  
    van primaire energie
~  het rendement van de omzetting van zonne-
    energie naar elektriciteit is laag

Verdeling van het vaste aardoppervlak
vaste aardoppervlak

Globale berekening van de landoppervlakte, die in de Sahara nodig is
om met zonnepanelen het finale wereld energieverbruik op te wekken

~  het finale wereld energieverbruik in 2014 was
    110 × 1012 kilowatt-uur
~  een zonnepaneel in de Sahara levert ongeveer
    450 kilowatt-uur per vierkante meter per jaar
netto is voor het wereld energieverbruik nodig:  
    (110 × 1012) / 450 = 2,4 × 1011 vierkante meter  
~  dat is 240 000 vierkante kilometer
bruto is 720 000 vierkante kilometer nodig
~  dat is 17 keer de oppervlakte van Nederland

Om 1 centrale van 600 megawatt te vervangen door zonnepanelen
is in Nederland een oppervlakte van 80 vierkante kilometer nodig

~  de energie-opbrengst van een centrale van
    600 megawatt is 4,2 miljard kilowatt-uur per jaar  
~  een zonnepaneel in Nederland levert ongeveer
    150 kilowatt-uur per vierkante meter per jaar
~  voor de vervanging van de centrale zijn dus
    netto 28 vierkante kilometer zonnepanelen nodig  
~  de panelen staan onder een hoek van 36 graden
    en mogen niet in elkaars schaduw staan
~  er moeten paden tussen de panelen zijn voor
    bereikbaarheid, onderhoud en hulpapparatuur
~  de bruto oppervlakte van een zonnecentrale is
    daarom 3 keer zo groot als de netto oppervlakte
    van de panelen, dus ruim 80 vierkante kilometer  
zie ook:  Waldpolenz Solar Park en  Topaz zonnepark

De WakaWaka  led-lamp en smartphone lader
~  stel, het gemiddelde vermogen van de
    zonnestraling is 500 watt per vierkante meter
~  dat is 0,05 watt per vierkante centimeter
~  de zonnecel heeft een effectieve oppervlakte
    van 50 vierkante centimeter
~  het rendement van de zonnecel is 20%
~  het vermogen van de zonnecel is dan 0,5 watt
~  de accu van een iPhone heeft een energie-
    inhoud van 5 watt-uur
~  het volledig opladen duurt dan minimaal 10 uur  

Enkele eigenschappen van licht
~  licht plant zich (rechtlijnig) voort door middel van
    elektromagnetische golven. (en dus niet door "ethergolven")  
~  licht bereikt een waarnemer altijd met de lichtsnelheid.
    (in vacuüm)
~  het maakt daarbij niet uit, of een lichtbron (bijvoorbeeld
    een ster) beweegt ten opzichte van de waarnemer, of dat
    de waarnemer beweegt ten opzichte van een lichtbron.
~  de lichtsnelheid (in vacuüm) ten opzichte van de waarnemer
    is altijd in alle richtingen 300 000 kilometer per seconde
    en wordt daarom aangeduid met de letter c (= constant)

Bestaat de ether?
De aarde draait met een snelheid van 30 kilometer per seconde in een baan om de zon. Vroeger dacht men dat het heelal geheel gevuld was met "ether" en dat het licht zich door die ether voortplantte. De consequentie daarvan zou dan moeten zijn, dat de lichtsnelheid die op aarde wordt gemeten, afhankelijk is van de beweging van de aarde ten opzichte van de ether. (in analogie met het gedrag van geluidsgolven in lucht).
Om deze veronderstelling te toetsen, maakten Michelson en Morley in 1887 een interferometer. Hiermee kon het verschil in lichtsnelheid, in de richting van de baan om de zon en loodrecht daarop, zeer nauwkeurig worden gemeten. De uitkomst van de metingen was zeer verrassend:
de lichtsnelheid is in alle richtingen altijd hetzelfde. De conclusie moet daar­om zijn, dat er geen ether bestaat.


Alle elektromagnetische golven, dus ook radiogolven, planten zich voort met de snelheid van het licht. Het feit dat de lichtsnelheid constant is, heeft veel toepassingen mogelijk gemaakt, zoals:

~  de relativiteitstheorieën van Einstein  
~  de moderne sterrenkunde
GPS  (= global positioning system)  

De energiedichtheid van zonlicht
~  ter hoogte van het aardoppervlak, bij een geheel onbewolkte  
    hemel en bij loodrechte instraling is het vermogen van het
    zonlicht 1 kilowatt per vierkante meter
~  in 1 uur wordt dan een hoeveelheid energie ingestraald van
    1 kilowatt-uur per vierkante meter
~  de lichtsnelheid is 300 000 kilometer per seconde
~  in 1 uur legt het licht een afstand af van
    3600 × 300 000 kilometer = 1012 meter
~  de energiedichtheid van zonlicht is dus 1 kilowatt-uur per
    1012 kubieke meter
 (1012 kubieke meter is een kubus met
    een ribbe van 10 kilometer)

Zonne-energie in de Sahara
Bij de evenaar is de daglengte het gehele jaar 12 uur. De geïntegreerde hoe­veel­heid zonne-energie, die daar bij een volkomen wolkenloze hemel op een hori­zon­taal geplaatst zonnepaneel valt, is 8 keer zoveel als wanneer de zon 1 uur lood­recht boven het paneel staat. (2 uur na zonsopgang en 2 uur voor zonsondergang, staat de zon 30 graden boven de horizon en de hoeveelheid ingestraalde energie is dan de helft van het maximum).
De produktiefactor gedurende een etmaal en dus ook gedurende een jaar, komt daarmee op 33,3%. In Nederland is dit 11,4%
In de Sahara is de produktiefactor dus 3 keer zo groot als in Nederland. Bij de toepassing van "concentrated solar power" is de produktiefactor groter, want daarbij wordt gebruik gemaakt van zonvolgende systemen. Een pro­bleem vormt de vervuiling van de zonnecollectors, omdat zandstormen vaak voorkomen. Fantasieën over "zonne-akkers" met gigantische hoeveelheden zonne-energie in de Sahara, moeten dus wel enigszins worden gerelativeerd.


Zonnestraling in Nederland in 1999
(Statistisch Jaarboek 2001,   kilojoule per vierkante centimeter per jaar)

  dec.  jan.  febr. 

  mrt.  apr.  mei 

  juni  juli  aug. 

  sept.  okt.  nov. 

26

119

159

58

~  totaal: 26 + 119 + 159 + 58 = 362 kilojoule per
    vierkante centimeter per jaar.
~  dat is 3620 000 kilojoule per vierkante meter per jaar  
~  1 kilowatt-uur = 3600 kilojoule
~  in 1999 was de hoeveelheid ingestraalde energie dus
    1006 kilowatt-uur per vierkante meter
In dit verhaal wordt gerekend met een energie-instraling van
1000 kilowatt-uur per vierkante meter per jaar.
Dat is gemiddeld 2,7 kilowatt-uur per vierkante meter per dag


De Leopoldhove

De Leopoldhove in Zoetermeer, is een zorginstelling met bijbehorende woningen. Op de daken van het complex ligt een groot aantal zonnepanelen. In de hal van het hoofdgebouw, kan men de energie-opbrengst van deze panelen op een display aflezen.


Enkele gegevens van de Leopoldhove
~  606 panelen met een totale oppervlakte van 770 vierkante meter  
~  de jaaropbrengst is 64 000 kilowatt-uur
~  de jaaropbrengst per vierkante meter is 83 kilowatt-uur
~  de gemiddelde dagopbrengst is 175 kilowatt-uur

Overzicht van de maandelijkse opbrengst van de Leopoldhove  (2010)


  kilowatt-uur  

  procenten  

  januari

  1040

  1,6

  februari

  1582

  2,5

  maart

  5244

  8,2

  april

  8454

13,3

  mei

11216

17,6

  juni

10301

16,2

  juli

  9544

14,9

  augustus

  6801

10,7

  september  

  4933

  7,7

  oktober

  3357

  5,3

  november

    959

  1,5

  december

    348

  0,5

  totaal

63779

100,0  

In mei was de energie-opbrengst 32 keer zoveel als in december
In maart t/m augustus was de energie-opbrengst 80% van de
jaaropbrengst en in september t/m februari 20%  (afgerond)

Vergelijking van de dagopbrengst van de Leopoldhove bij
een onbewolkte en een bewolkte hemel
 (2010)

onbewolkt

bewolkt

      3 juni             520 kilowatt-uur    

11 juni             63 kilowatt-uur

16 november   101 kilowatt-uur

    27 november     3 kilowatt-uur    

In de zomer was de dagopbrengst bij een onbewolkte hemel ruim 8 keer
zoveel als bij een bewolkte hemel. In de winter was die verhouding een
factor 34 en gedurende het jaar 173.

Dagopbrengst van de Leopoldhove  (kilowatt-uur in 2010)
Leopoldhove


Daglicht in Nederland

Daglicht  (uren per dag, van zonsopgang tot zonsondergang)
daglengte

Daglicht  (uren per dag, van zonsopgang tot zonsondergang)

2016

    daglicht    

H

  08 januari
  30 januari
  16 februari
  02 maart
  17 maart
  01 april
  16 april
  02 mei
  21 mei
  19 juni
  21 juli
  09 augustus
  25 augustus
  10 september  
  25 september
  10 oktober
  25 oktober
  11 november
  03 december
  21 december

08 uur
09 uur
10 uur
11 uur
12 uur
13 uur
14 uur
15 uur
16 uur
  16 uur 45 min.  
16 uur
15 uur
14 uur
13 uur
12 uur
11 uur
10 uur
09 uur
08 uur
  07 uur 44 min.  





    36,9 graden    




61,4 graden




36,8 graden




14,5 graden

H = de hoogste stand van de zon, midden op de dag
bron:  heavens above


Begin van de lente, zomer, herfst en winter

lente
20 maart

zomer
21 juni

lente
22 september

winter
21 december




Windenergie

Iedereen is er voorstander van, totdat er een windmolen in de
buurt komt te staan.   NIMBY ofwel  Not In My Back Yard.
Men ervaart of verwacht de volgende bezwaren:
~  lawaai
~  het zonlicht kan bij een bepaalde stand van de zon
    hinderlijk worden onderbroken door de ronddraaiende  
    wieken.  (een paar uur per jaar)
~  de ronddraaiende wieken veroorzaken soms storing
    bij straalverbindingen, in de ontvangst van "aardse"
    televisiezenders en bij (scheeps)radar
~  horizonvervuiling  (eindeloze woonwijken aan de
    horizon zijn geen probleem)  
~  vogels vliegen zich tegen de wieken te pletter
~  bij windmolenparken in zee: aantasting van de fauna
    en flora op de zeebodem
~  bij grote windmolenparken in zee gaat het boven land
    minder regenen en waaien, terwijl ook de golfslag
    vermindert.

Globale berekening van het aantal windmolens dat nodig
zou zijn om het finale wereld energieverbruik op te wekken

~  het finale wereld energieverbruik in 2014 was
    110 × 1012 kilowatt-uur
~  de grootste windmolen ter wereld levert
    21 × 106 kilowatt-uur per jaar
~  voor het wereld energieverbruik zouden dus
    nodig zijn:
    (110 × 1012) / (21 × 106) = 5 miljoen molens  
    van het type "grootste ter wereld"


Vergelijking van zonne- en windenergie

zonne-energie  Het Waldpolenz Solar Park
~  550 000 elektrische zonnepanelen
~  het totale vermogen is 52 megawatt
~  de produktiefactor is 11,4%
~  de grondoppervlakte is 1,2 vierkante kilometer
~  de energie-opbrengst is 52 000 megawatt-uur per jaar  
~  dat is 43 333 megawatt-uur per vierkante kilometer
    per jaar

In 2013 was het elektriciteitsverbruik in Nederland 115 miljard kilowatt-uur.
Daarvoor is dus nodig 115­ 000­ 000­ / 43 333 = 2654 vierkante kilometer
zonnepanelen, een oppervlakte van 51 × 51 kilometer

windenergie  Het windmolenpark in zee bij IJmuiden
~  60 windturbines van 2 megawatt
~  het totale vermogen is 120 megawatt
~  de produktiefactor (op zee) is 40%
~  de oppervlakte van het park is 14 vierkante kilometer
~  de energie-opbrengst is 422 000 megawatt-uur per jaar  
~  dat is 30 000 megawatt-uur per vierkante kilometer
    per jaar

In 2013 was het elektriciteitsverbruik in Nederland 115 miljard kilowatt-uur.
Daarvoor is dus nodig 115­ 000­ 000­ / 30 000 = 3833 vierkante kilometer
windturbines, een oppervlakte van 62 × 62 kilometer

enkele eigenschappen van zonne-energie
~  in de winter levert zonne-energie weinig op en ’s nachts  
    niets, terwijl de energiebehoefte dan juist groot is
~  zonne-energie is niet realiseerbaar op zee
~  bij zonne-energie op land is de hierdoor gebruikte
    oppervlakte niet beschikbaar voor andere doeleinden
~  vast opgestelde zonnepanelen vragen weinig onderhoud  

enkele eigenschappen van windenergie
~  in de winter levert windenergie relatief veel op, terwijl de
    energiebehoefte dan ook groot is
~  windenergie is ook realiseerbaar op zee
~  bij een windmolenpark op land kan de oppervlakte worden  
    gebruikt voor landbouw of er kunnen koeien grazen
~  windmolens vragen veel onderhoud


Brandstoffen en CO2

Enkele brandstoffen:  zuurstofverbruik en verbrandingsprodukten
(kilogrammen)

brandstof

  zuurstof  

  kooldioxide  

    water    

  1 kilogram koolstof

2,67

3,67

- - -

  1 kilogram methaan

4,00

2,75

2,25

  1 kilogram benzine

3,51

3,09

1,42

  1 kilogram dieselolie

3,47

3,12

1,35

  1 kilogram waterstof    

8,00

- - -

9,00

~  de massa van brandstof + zuurstof = de massa van kooldioxide + water  
    (wet van behoud van massa)
~  bij het verbranden van koolstof ontstaat alleen kooldioxide (CO2)
~  bij het verbranden van koolwaterstoffen (methaan, benzine en dieselolie)
    ontstaat kooldioxide + water
~  bij het verbranden van waterstof ontstaat alleen water


De CO2-uitstoot bij de verbranding van enkele brandstoffen

brandstof

  CO2-uitstoot  
(kilogram)

  energie-inhoud  
(kilowatt-uur)

kilogram CO2
  (per kilowatt-uur)  

  1 kilogram steenkool

2,6

  8,1

0,32

  1 kubieke meter aardgas  

1,8

  8,8

0,20

  1 liter benzine

2,4

  9,1

0,26

  1 liter dieselolie

2,7

10,0

0,27

~  steenkool bevat 80% koolstof
~  1 kubieke meter aardgas heeft een massa
    van 0,83 kilogram en bevat 82% methaan
~  1 liter benzine heeft een massa van 0,72 kilogram
~  1 liter dieselolie heeft een massa van 0,84 kilogram  


De CO2-uitstoot bij de verbranding van enkele brandstoffen,
volgens de "well-to-wheel" methodiek

brandstof

  CO2-uitstoot  
(kilogram)

  energie-inhoud  
(kilowatt-uur)

kilogram CO2
  (per kilowatt-uur)  

  1 kilogram steenkool

3,1

  8,1

0,38

  1 kubieke meter aardgas  

2,2

  8,8

0,25

  1 liter benzine

3,1

  9,1

0,34

  1 liter dieselolie

3,5

10,0

0,35


De CO2-uitstoot per kilowatt-uur, is bij de verbranding van benzine
of dieselolie bijna net zoveel als bij de verbranding van steenkool.
Kolencentrales "mogen niet", maar de auto "moet".


CO2 uitstoot, veroorzaakt door het personenauto verkeer in Nederland
~  in 2008 waren er 7 miljoen auto’s in Nederland.
~  het gemiddelde verbruik was 1444 liter benzine per auto per jaar  
~  die 7 miljoen auto’s verbruikten dus 10 miljard liter benzine
~  daarbij werd 10 × 2,4 = 24 miljard kilogram CO2 geproduceerd  

CO2 uitstoot, veroorzaakt door het huishoudelijk elektriciteitsverbruik
in Nederland

~  het jaarlijks elektriciteitsverbruik van alle huishoudens in  
    Nederland kost 62 miljard kilowatt-uur primaire energie  
~  bij uitsluitend kolengestookte centrales ontstaat hierdoor  
    62 × 0,32 = 20 miljard kilogram CO2
~  bij uitsluitend gasgestookte centrales ontstaat hierdoor
    62 × 0,20 = 12 miljard kilogram CO2

De elektriciteit in Nederland wordt zowel door kolengestookte als gas­gestookte centrales opgewekt. Het personenauto verkeer veroorzaakt dus meer CO2, dan het elektriciteitsverbruik van alle huishoudens. Dus ook als men uitslui­tend kolen­gestookte centrales zou toepassen.
Het is merkwaardig dat milieuactivisten protesteren tegen kolen­ge­stook­te centrales, terwijl ze zelf net als iedereen rustig in een auto rond­rijden.
(milieu-dominees)



De CO2-uitstoot "well-to-plug" van elektriciteit

~  bij de verbranding van 1 kubieke meter aardgas ontstaat
    2,2 kilogram CO2 volgens de "well-to-wheel" methodiek  
~  de energie-inhoud van 1 kubieke meter aardgas
    is 8,8 kilowatt-uur
~  het rendement van de produktie van elektriciteit door een  
    gasgestookte centrale tot aan het stopcontact is 33%  
~  de hoeveelheid elektriciteit uit het stopcontact is dus
    0,33 × 8,8 = 2,9 kilowatt-uur per kubieke meter aardgas  
~  1 kilowatt-uur uit het stopcontact veroorzaakt dus
    2,2 / 2,9 = 0,760 kilogram CO2 "well-to-plug"


Het broeikaseffect

Veel mensen denken dat het broeikaseffect wordt veroorzaakt door de energie die vrij komt bij de verbranding van de fossiele brandstoffen. Dat is niet het geval, want die hoeveelheid energie is verwaarloosbaar klein ten opzichte van de hoeveelheid energie die door de zon op de aarde wordt ingestraald.
De zon straalt per jaar 7000 keer meer energie in, dan door menselijke activiteiten wordt opgewekt. Het broeikaseffect wordt veroorzaakt door de kooldioxide (CO2), die bij de verbranding van fossiele brandstoffen vrij komt en vooral ook door de waterdamp in de atmosfeer.
Deze broeikasgassen laten de zonne-energie op weg naar de aarde vrijwel ongehinderd door, terwijl de uitstraling van warmte afkomstig van de aarde grotendeels wordt tegengehouden. De aarde koelt minder af, naarmate er meer broeikasgassen in de atmosfeer aanwezig zijn.
Het is echter de vraag, of het effect van kooldioxide (CO2) in dit proces wel zo groot is als tot nu toe wordt aangenomen. Dat is nog lang geen uitgemaakte zaak. Misschien hoort het "broeikaseffect" in dezelfde categorie thuis als "de zure regen" en "het gat in de ozonlaag". De toekomst zal het leren. Wel is duidelijk dat, hoe dan ook, het klimaat de laatste jaren sterk aan het veranderen is. Denk hierbij aan het wegsmelten van het ijs op de noordpool en het verdwijnen van de "eeuwige" sneeuw in de Alpen. Ook de winters zijn de laatste jaren (in Europa) opvallend warm. Bovendien heeft men vaker te maken met extreem weer, zoals orkanen en daarmee gepaard gaande overstromingen

Teletekst 10 mei 2013
De CO2-concentratie in de atmosfeer staat op een historisch hoogtepunt. Voor het eerst sinds de metingen begonnen in de jaren 50 is de grens van 400 ppm (CO2-deeltjes per 1 miljoen moleculen) overschreden. Wetenschappers zien de grens van 400 ppm als een teken dat het maar niet lukt het broeikaseffect af te remmen. (zouden ze misschien zelf óók in een auto rond rijden?)


De effectieve hoogte van de atmosfeer
~  de soortelijke massa van lucht is 1,29 kilogram per
    kubieke meter bij een druk van 1 atmosfeer.
~  1 atmosfeer is een druk van 1 kilogram per vierkante
    centimeter = 10 000 kilogram per vierkante meter.
~  de effectieve hoogte van de atmosfeer is dus
    10 000 / 1,29 = 8000 meter
~  de luchtdruk neemt af met de hoogte.
    (steeds minder snel naarmate de hoogte toeneemt)
~  op een hoogte van 5500 meter is de druk 0,5 atmosfeer  
~  op 10,5 kilometer hoogte, waar het meeste vliegverkeer  
    plaatsvindt, is de druk nog 0,25 atmosfeer
Op zeeniveau geeft 1 meter hoogteverschil een drukverandering
van 1 / 8000 atmosfeer = 1/8 gram per vierkante centimeter.
Dat kan men goed meten met een digitale hoogtemeter


Lichtbronnen

Vergelijking diverse lichtbronnen


  watt  

  lumen  

  lumen per watt  

  lichtrendement  

  gloeilamp

75

  930

12

  5%

  spaarlamp  

23

1550

67

29%

  led-lamp

13

1000

76

34%

  TL-buis

51

4800

94

41%

~  de lichtstroom van een lichtbron wordt gemeten in lumen
~  met het aantal lumen per watt kan het lichtrendement
    worden berekend.
~  bij 228 lumen per watt is het lichtrendement 100% (dat geldt,  
    als men rekening houdt met de ooggevoeligheidskromme)
~  het lichtrendement van een lichtbron is dus:
    (het aantal lumen per watt / 228 lumen per watt) × 100%

Enkele overwegingen bij led-lampen
~  een led-lamp geeft vaak gebundeld licht. Het rendement lijkt
    daardoor hoger dan het is. Dat kan dan ook niet rechtstreeks
    worden vergeleken met een "bolstraler" zoals een spaarlamp.
~  het rendement wordt nadelig beïnvloed door de omzetting van  
    de netspanning naar de lage brandspanning van de led's
    (meestal 2 tot 5 volt) en de slechte arbeidsfactor.
~  het zal nog wel even duren, voordat de led-lamp de TL-buis
    voorbijstreeft, voor wat betreft het lichtrendement. Het is zelfs  
    de vraag, of dat ooit zal lukken.  (voor wit licht).
~  de voordelen van de led-lamp zijn de kleine afmetingen,
    de levensduur en de schokbestendigheid. Bovendien is na
    inschakelen van de led-lamp het licht onmiddellijk op volle
    sterkte. (net zo snel als bij een gloeilamp).
~  voor ruimteverlichting lijken led-lampen nog niet erg geschikt.  
    Wel zijn ze geschikt voor straatverlichting, decorverlichting,
    speciale lichteffecten, backlight van lcd-schermen en bij
    toepassingen waarbij gekleurd licht gewenst is.
~  in vergelijking met kleine gloeilampjes, zoals bijvoorbeeld in
    zaklantaarns en in het achterlicht van een fiets, is het
    rendement van led's zeer hoog.
led = light emitting diode
lcd = liquid crystal display

Led-lampen
Bij Ikea is een led-lamp van 13 watt te koop. De lichtstroom is 1000 lumen, dat is 76 lumen per watt. De kleurtemperatuur is 2700 kelvin. Het licht­rendement is dus 34% en daarmee hoger dan van een spaarlamp. Het licht wordt gelijkmatig in alle richtingen uitgestraald.
Het begint dus eindelijk wat te worden met de led-verlichting. (2014). Het groot­ste deel van de toegevoerde energie verdwijnt in het koellichaam van de led. De fitting van de lamp wordt daardoor zo heet, dat men die niet langdurig kan vastpakken.

Led's als backlight voor TV-schermen
Bij de toepassing van led’s als backlight voor lcd-schermen, wordt gebruik gemaakt van de eigenschap, dat led’s traagheidsloos kunnen worden geschakeld. Het backlight kan daardoor worden meegemoduleerd met de beeldinhoud. Hierdoor kan een zeer hoge contrastverhouding van het beeld worden bereikt. Bovendien is het energieverbruik dan laag, omdat de led’s gemiddeld maar een deel van de tijd op volle sterkte branden. Dit in tegenstelling tot backlight met fluorescentiebuizen. Bovendien kunnen beeldschermen met led-backlight veel dunner zijn. Bij de nieuwste led-TV van Philips wordt het backlight verzorgd door meer dan 1000 led's.

Spaarlampen
De levensduur van spaarlampen valt nogal tegen, vooral als ze vaak in- en uitgeschakeld worden. Vaak wordt dan nog niet eens 1 jaar gehaald. Dit in tegenstelling tot gewone gloeilampen die veel langer meegaan. Een spaar­lamp kan slechts 2500 keer in- en uitgeschakeld worden.
Bij een brandduur van 3 minuten per keer (bijvoorbeeld op de WC) is de levensduur 125 uur. Bij een brandduur van 4 uur per keer haalt men 10 000 uur. Het hangt dus van de toepassing af, wat de beste keus is, een spaarlamp of een gloeilamp.
Tussen 2009 en 2012 wordt de gloeilamp gefaseerd uit de handel genomen. Hierdoor wordt het CO2 probleem een (heel klein) beetje kleiner. Het ener­gie­verbruik van de verlichting is slechts 4% van het totale energieverbruik. Deze maatregel zal dus weinig helpen, maar maakt de mensen misschien wel wat meer milieubewust. De spaarlamp bevat, evenals de TL-buis, schadelijke stoffen (o.a. kwik) en moet daarom als klein chemisch afval worden behandeld.

Oled’s
Bij Philips is de ontwikkeling gestart van verlichting door "oled's"  (organic led's). Dit zijn geen lampen, maar oplichtende panelen, vergelijkbaar met een lcd-scherm. De verwachting is, dat men ooit een lichtopbrengst zal kunnen realiseren van 140 lumen per watt. Dat komt overeen met een licht­rendement van ongeveer 60%
zie ook:  Oled

Teletekst 23 september 2014
Philips gaat zich opsplitsen in twee aparte, zelfstandige bedrijven, één voor ver­lichting en één voor gezondheid en consumentenelektronica. De lichtdivisie zal zich toeleggen op innovatieve lichtoplossingen en projecten. De led-produktie wordt van de hand gedaan. (?)



Vliegtuigen


  max. aantal  
passagiers

leeg
  gewicht  

  brandstof  
gewicht

max.
  take-off  

  vliegbereik  
kilometers

  km / liter /  
passagier

  Boeing 747  

524

 181 ton 

 173 ton 

 396 ton 

13 445

32,5

  Airbus  380  

840

275 ton

261 ton

540 ton

14 450

37,2

de soortelijke massa van kerosine = 0,8 kilogram per kubieke decimeter

Een vliegtuig met een straalmotor
Sommige mensen denken dat een straalmotor (of een raketmotor) zich "afzet" tegen de lucht. Dat is niet het geval en een raketmotor (die zijn eigen zuurstof meeneemt) werkt zelfs beter in het luchtledige.

~  de werking van een straalmotor (en de raketmotor) berust op
    het principe van  actie = reactie  (3e wet van Newton)
~  in de straalmotor verbrandt kerosine met zuurstof uit de lucht.
~  de stuwkracht ontstaat doordat de massa van de
    verbrandingsprodukten + de lucht via de "bypass" met
    hoge snelheid wordt uitgestoten door de straalmotor.
~  bij de straalmotor van een Jumbo, een turbofan, is de hoeveelheid  
    lucht die via de bypass langs de verbrandingsruimte stroomt,
    5 keer zoveel als voor de verbranding van de kerosine nodig is.
~  de uitstroomsnelheid van de verbrandingsprodukten + de lucht
    via de bypass is ongeveer 285 meter per seconde

In onderstaande rekenvoorbeelden wordt gemakshalve aangenomen dat de soor­te­lijke massa van CO2, waterdamp, stikstof en lucht hetzelfde is. Bovendien wordt het effect van het aanzuigen van lucht door de inlaat van de straalmotor, de snelheid ten opzichte van de omgevende lucht en het rendement buiten beschou­wing gelaten


Rekenvoorbeeld van een Jumbo die van de startbaan opstijgt
~  een Jumbo met een massa van 300 000 kilogram versnelt op de startbaan  
    in 55 seconden naar de "take off" snelheid van 290 kilometer per uur
m = 300 000 kilogram   t = 55 seconden   v = 80 meter per seconde.
~  de (gemiddelde) versnelling  a  is dan 1,5 meter per seconde2   (v = at)
~  de afgelegde weg  S = ½ × 1,5 × 552 = 2270 meter   (S = ½ at2)
~  de kinetische energie  E = ½ × 300 000 × 802 = 960­ 000­ 000­ joule
    = 960 000 kilojoule = 267 kilowatt-uur   (E = ½ mv2)

Rekenvoorbeeld van een straalmotor
~  voor de verbranding van 1 kilogram kerosine is
    3,47 kilogram zuurstof nodig, dus 17,35 kilogram lucht.
    (lucht bevat 20% zuurstof en 80% stikstof)
~  hierbij komt nog de massa van 1 kilogram kerosine,
    totaal dus 18,35 kilogram
~  de massa van de lucht die via de bypass langs de verbrandingsruimte
    stroomt is  5 × 17,35 = 86,75 kilogram
~  bij de verbranding van 1 kilogram kerosine per seconde
    is de totale uitstoot dus 105 kilogram per seconde.
~  bij een uitstroomsnelheid van 285 meter per seconde is de stuwkracht:  
    285 × 105 = 30 000 kilogram-meter per seconde2 = 30 000 newton  

Brandstofverbruik van een Jumbo tijdens het opstijgen
~  voor de versnelling van 1,5 meter per seconde2 van een Jumbo
    met een massa van 300 000 kilogram is een stuwkracht nodig
    van 450 000 newton.  (kracht = massa × versnelling)
~  de verbranding van 1 kilogram kerosine per seconde levert een
    stuwkracht van 30 000 newton  (zie boven)
~  voor een stuwkracht van 450 000 newton is dus 15 kilogram
    kerosine per seconde
nodig
~  de totale stuwkracht wordt bij een Jumbo geleverd door 4 motoren  

Bij een Jumbo is het brandstofverbruik tijdens het opstijgen 5 keer
zo veel als bij de kruissnelheid

~  het verbruik van een Jumbo bij de kruissnelheid van 900 kilometer  
    per uur is 15 liter kerosine per kilometer  (15 liter = 12 kilogram)  
~  900 kilometer per uur = 1 kilometer in 4 seconden
~  het verbruik bij de kruissnelheid is dus 12 kilogram in 4 seconden  
~  tijdens het opstijgen is het verbruik 15 kilogram in 1 seconde
~  dat is per seconde dus 5 keer zo veel als bij de kruissnelheid


Elektrische trein

~  de basisuitvoering van de Dubbeldekker bestaat uit 4 wagons
~  bij een rendement van 85% is het bruto vermogen 1890 kilowatt  
~  de spanning op de bovenleiding is tegenwoordig 1800 volt.
~  deze trein verbruikt bij vol vermogen dus een stroom van ruim
    1000 ampère en vertegenwoordigt daarbij een weerstand van
    ongeveer 2 ohm.
~  de (gelijk)stroom, afkomstig van een voedingsstation, wordt via  
    de bovenleiding aan de trein toegevoerd.
~  de rails vormt de retourleiding.
~  de totale weerstand van 10 kilometer bovenleiding + rails is
    ongeveer 0,2 ohm.
~  de afstand tussen 2 voedingsstations is maximaal 20 kilometer.
    De trein is dus nooit verder dan 10 kilometer van een
    voedingsstation verwijderd.

Op drukke trajecten is de afstand tussen de voedingsstations kleiner. De totale koperdoorsnede van de bovenleiding bij dubbel spoor is 10 vierkante centimeter. Dit wordt verkregen door parallelschakeling van alle draden (8 stuks) die boven de rails hangen.  (per spoor: 1 versterkingsleiding, 1 draag­kabel en 2 rijdraden)


Het energieverlies in de bovenleiding van een trein
~  in Nederland rijden de elektrische treinen op 1800 volt gelijkspanning.  
    (nominaal 1500 volt).
~  het energieverbruik van een trein = spanning × stroom × tijd.
~  als men, bijvoorbeeld de spanning 5 keer zo hoog zou maken, dan
    zou de stroom bij hetzelfde energieverbruik 5 keer zo klein worden.
~  het energieverlies in de bovenleiding is evenredig met het kwadraat
    van de stroom
~  de verliezen zouden dan dus 25 keer zo klein worden

Desondanks ziet het er niet naar uit, dat men bij het Nederlandse spoor­wegnet ooit een hogere voedingsspanning zal gaan toepassen. Alleen op de trajecten van de Betuwelijn en de Hoge Snelheid Lijn wordt 25 kilovolt wisselspanning toege­past.



Fietsen

Vermogen en energie bij het fietsen op een vlakke weg, rechtop zittend
en bij windstil weer

A = het vermogen, nodig voor het overwinnen van de mechanische weerstand
B = het vermogen, nodig voor het overwinnen van de luchtweerstand
C = het totaal benodigde vermogen
D = de energie per kilometer

snelheid

A

B

C

D

10 km/uur

  8 watt

    7 watt

  15 watt

  1,5 watt-uur

20 km/uur

18 watt

  56 watt

  74 watt

  3,7 watt-uur

30 km/uur

32 watt

189 watt

221 watt

  7,4 watt-uur

   40 km/uur   

   52 watt   

   448 watt   

   500 watt   

   12,5 watt-uur   

~  een goed getrainde fietser, kan continu een vermogen van 130 watt
    leveren. Daarmee wordt bij windstil weer, op een toerfiets, een
    snelheid van 25 kilometer per uur bereikt.
~  met een ligfiets haalt men bij hetzelfde vermogen 32 kilometer per uur.  
~  een wielrenner kan continu 300 watt leveren. Op een racefiets is dat
    goed voor een snelheid van 40 kilometer per uur.
~  Lance Armstrong haalde ooit 450 watt. Daarmee was hij in staat om
    de "Alpe d'Huez" in 38 minuten te "beklimmen". Het hoogteverschil
    bedraagt daarbij 1061 meter en de afgelegde afstand is 13,8 kilometer.  
    De gemiddelde snelheid was dus 21,8 kilometer per uur.
zie ook:  fietstheorie en online rekenmodel

Het vermogen, nodig voor het overwinnen van de luchtweerstand,
is evenredig met de 3e macht van de snelheid van een voertuig.
(zie kolom B van bovenstaande tabel)
~  de luchtweerstand is evenredig met
    de 2e macht van de snelheid.
~  vermogen = luchtweerstand × snelheid  

De energie, die verbruikt wordt voor het overwinnen van de luchtweerstand
gedurende dezelfde tijd, is evenredig met de 3e macht van de snelheid
~  energie =  vermogen × tijd  
Voorbeeld:
Als je in 1 uur 30 kilometer fietst, dan kost het overwinnen van de luchtweerstand
1,53 = 3,38 keer zoveel energie, als wanneer je in 1 uur 20 kilometer fietst.

De energie, die verbruikt wordt voor het overwinnen van de luchtweerstand
over dezelfde afstand, is evenredig met de 2e macht van de snelheid
~  de luchtweerstand van een voertuig is evenredig  
    met de 2e macht van de snelheid.
~  energie = luchtweerstand × afgelegde weg
Voorbeeld:
Een auto die 120 kilometer per uur rijdt, verbruikt voor het overwinnen van de
luchtweerstand 1,52 = 2,25 keer zoveel energie, als een auto die 80 kilometer
per uur rijdt en daarbij dezelfde afstand aflegt.

Wind bij fietsen is altijd nadelig, als men op de plaats van vertrek terug
wil keren

rekenvoorbeeld:
~  stel, de afstand is 30 kilometer heen en 30 kilometer terug
geen wind,  fietssnelheid 20 km/uur
    de fietser is 3 uur onderweg.
een wind van 10 km/uur,  mee of tegen
    Bij dezelfde snelheid t.o.v. de wind, ondervindt de fietser steeds
    dezelfde luchtweerstand. Heen (wind mee) 30 km/uur en terug
    (wind tegen) 10 km/uur. Nu is de fietser 1+3 = 4 uur onderweg.  
    De hoeveelheid geleverde energie is nu 4/3 = 1,33 keer zo veel
    als bij windstil weer.

Ook bij zijwind moet een fietser meer energie leveren dan bij windstil weer
bron: het boek  "Hoor je beter in het donker?"  auteur: Jo Hermans
rekenvoorbeeld:
~  stel, de zijwind is net zo sterk is als de rijwind
~  de luchtsnelheid van de resultante van de zijwind en de rijwind
    is dan √2 keer zo groot als de luchtsnelheid in de rijrichting
~  de resultante maakt een hoek van 45 graden met de rijrichting
~  de luchtweerstand is evenredig met het kwadraat van
    de luchtsnelheid
~  de luchtweerstand van de resultante is daardoor 2 keer zo
    groot als de luchtweerstand in de rijrichting bij windstil weer
~  de resultante kan ontbonden worden in de luchtweerstand
    in de rijrichting en loodrecht daarop
~  het resultaat is, dat als gevolg van de zijwind, de luchtweerstand  
    in de rijrichting √2 = 1,41 keer groter is dan bij windstil weer.
~  het kost dus (in dit voorbeeld) bij zijwind 1,41 keer zoveel
    energie om dezelfde afstand af te leggen als bij windstil weer.

Fietsen met een constante snelheid op een vlakke weg
Als men de rolwrijving en de luchtweerstand buiten beschouwing laat, dan kost fietsen met een constante snelheid op een vlakke weg geen energie. De massa (gewicht) van de fietser + fiets is daarbij niet van belang.
(1e wet van Newton)
Fietsen met een constante snelheid is in de praktijk echter niet mogelijk, omdat de kracht die op de pedalen wordt uitgeoefend, niet constant is. Per omwenteling van de trapas, wordt de fiets 2 keer een beetje versneld door de fietser en daar tussendoor 2 keer een beetje vertraagd door de rolwrijving en de luchtweerstand. De versnelling en de vertraging liggen in de orde van 0,05 meter per seconde2.
Het uiteindelijke effect hiervan is, dat bij een “constante snelheid” er toch enige energie nodig is, die evenredig is met de massa (gewicht) van de fietser + fiets.


Vergelijking tussen een helling en tegenwind bij hetzelfde fietsvermogen
(snelheid steeds 20 kilometer per uur)

      een helling      

      of tegenwind      

      fietsvermogen      

0%

  0,0 km/uur

  75 watt

1%

  7,9 km/uur

129 watt

2%

13,7 km/uur

184 watt

3%

19,1 km/uur

238 watt

4%

23,4 km/uur

292 watt

5%

27,4 km/uur

346 watt

6%

31,3 km/uur

400 watt

zie ook:  fietstheorie en online rekenmodel


Elektrische fietsen

~  bij een snelheid van 20 kilometer per uur en een tegenwind  
    van 4 meter per seconde (windkracht 3), moet een rechtop  
    zittende fietser een vermogen leveren van ruim 180 watt.
~  dat komt overeen met een hoeveelheid energie van
    9 watt-uur per kilometer.
~  voor 50% ondersteuning door een elektrische fiets, is dan
    4,5 watt-uur mechanische energie per kilometer nodig.
~  het rendement van de elektromotor met bijbehorende
    energieregeling is ongeveer 90%
~  bij 50% ondersteuning moet de accu van een elektrische
    fiets dus 4,5 / 0,9 = 5 watt-uur per kilometer leveren.

Dat is wel een minimum waarde, want men gebruikt de ondersteuning vooral bij (sterke) tegenwind. De (gemiddelde) actieradius van een elek­trische fiets bij 50% ondersteuning is hiermee gemakkelijk te berekenen.


  actieradius (kilometers) =
  energie-inhoud van de accu (watt-uur) / 5 (watt-uur per kilometer)  


Een voorbeeld laat zien, dat dit aardig klopt. De Trek LM500 heeft een accu met een energie-inhoud van 400 watt-uur. Bij 50% ondersteuning (tour) is de actie­radius dus 400 / 5 = 80 kilometer. Dit komt goed overeen met de gege­vens van Bosch. Zolang men met een constante snelheid op een vlakke weg rijdt, is het gewicht van de fiets niet of nauwelijks van invloed op de actie­radius
(1e wet van Newton)


Er bestaan 3 uitvoeringsvormen van elektrische fietsen:
~  aandrijving door middel van een elektromotor in het voorwiel
~  aandrijving door middel van een elektromotor die gekoppeld
    is aan de trapas
~  aandrijving door middel van een elektromotor in het achterwiel  
Hieronder enkele voorbeelden.

Antec Vela
~  een lithium-ion accu  (afneembaar)
    36 volt bij 10,5 ampère-uur
~  de energie-inhoud is dus 378 watt-uur
~  de ondersteuning is regelbaar tussen 10% en 90%
~  een versnellingsnaaf met 7 versnellingen
~  de motor zit in het voorwiel
~  bij 50% ondersteuning is de actieradius 60 kilometer  

Trek LM500
~  een lithium-ion accu  (afneembaar)
    36 volt bij 11 ampère-uur.
~  de energie-inhoud is dus 400 watt-uur
~  een versnellingsnaaf met 8 versnellingen
~  voorzien van de Bosch middenmotor
~  de elektromotor is gekoppeld aan de trapas
~  bij 50% ondersteuning is de actieradius 80 kilometer  
Het voordeel van deze constructie is, dat men de wielen gemakkelijk kan
verwijderen bij het vervangen van een band. Bovendien kan elk gewenst
type versnel­lingsnaaf en een dichte kettingkast worden toegepast. Het is
merkwaardig, dat deze fiets desondanks een open kettingkast heeft

Sparta Ion M-Gear
~  een nikkel-metaalhydride accu  (niet afneembaar)
    24 volt bij 10 ampère-uur
~  de energie-inhoud is dus 240 watt-uur
~  motor met trapsensor in het achterwiel
~  voorzien van een derailleur met 7 versnellingen
~  bij 50% ondersteuning is de actieradius 40 kilometer  
Opvallend is de zeer duidelijke en nauwkeurige indicatie van de actuele
energievoorraad in de accu. Hierdoor kan men de ondersteuning bij een
lange fietstocht goed plannen.

Bosch middenmotor
Enkele kenmerken van fietsen met de Bosch middenmotor:
~  de motor bevindt zich bij de trapas en hierdoor heeft
    de fiets een laag zwaartepunt en een goede wegligging  
~  de kracht van de fietser + motor wordt via de
    ketting op het achterwiel overgebracht
~  bij 50% ondersteuning heeft de ketting het 4 keer zo  
    zwaar te verduren als bij andere elektrische fietsen
~  de specificaties van de Bosch middenmotor lijken
    overdreven optimistisch, maar worden in de praktijk
    ruimschoots gehaald.  (getest over 32 000 kilometer)  
~  het Intuvia display is slecht leesbaar, vooral bij fel
    zonlicht.  (afhankelijk van de lichtinval)
~  bij het handvat zit een grote + en – knop, waarmee
    de mate van ondersteuning kan worden gekozen
~  dit is het eerste systeem, dat men ook met (dikke)
    handschoenen aan, goed kan bedienen
~  het display laat bij elke gekozen ondersteuning de
    bijbehorende actuele, dynamische actieradius zien.
~  op het display is een indicatie van het momentele
    energieverbruik te zien
~  het plaatsen en uitnemen van de accu gaat bijzonder
    gemakkelijk, mede door de ingebouwde handgreep
~  de zelfontlading van de lithium-ion accu is slechts
    1% per maand
~  per kilometer kost de afschrijving van de accu ruim
    40 keer zo veel als de verbruikte elektriciteit

De Bosch middenmotor is een doorbraak in de aandrijftechnologie
voor elektrische fietsen. De meest opvallende eigenschappen zijn:
~ de gebruikersvriendelijkheid  
~ de krachtige ondersteuning
~ de grote actieradius

Bosch middenmotor met een accu van 400 watt-uur
(matige wind en 20 kilometer per uur)

  ondersteuning  
 

  watt-uur per  
kilometer

  actieradius  
 

turbo

8,0

  50 km

sport

6,7

  60 km

tour  

5,0

  80 km

eco   

3,0

135 km


Trapsensor of rotatiesensor?
De laatste tijd verschijnen er steeds meer elektrische fietsen op de markt, die voorzien zijn van een rotatiesensor in plaats van een trapsensor. Het voordeel van de rotatiesensor is de lagere prijs en de eenvoudige constructie. Het nadeel is de kleinere actieradius en de onveiligheid.
Bij de toepassing van een rotatiesensor, wordt de ondersteuning (meestal abrupt) ingeschakeld zodra de trappers worden rondgedraaid. Ook als men daarbij weinig of geen kracht uitoefent, is de motor ingeschakeld en die levert dan vrijwel alle energie die voor de voortbeweging nodig is. Als men sneller wil gaan fietsen, dan moet men onevenredig veel harder op de pedalen gaan trappen, omdat de berijder de extra energie dan geheel zelf moet opbrengen. In de praktijk blijft men daarom meestal fietsen met de snelheid waarbij de ondersteuning maximaal is. Een prima oplossing voor mensen die zich niet willen inspannen, maar dat gaat dus wel ten koste van de actieradius. Als men ophoudt met trappen, blijft de ondersteuning meestal nog even doorgaan. Daarom zijn deze fietsen vaak voorzien van een schakelaartje bij de remhandel. Als men remt, wordt het circuit naar de motor onmiddellijk verbroken.
Elektrische fietsen met een rotatiesensor zijn potentieel gevaarlijk in het verkeer, vooral voor oudere berijders. Maar alles went. Bij een elektrische fiets met een trapsensor, zijn genoemde problemen geheel af­we­zig


Trapt een elektrische fiets zonder ondersteuning zwaarder dan een gewone
fiets?

Het is een wijd verbreid misverstand, dat een elektrische fiets (veel) zwaarder trapt dan een gewone fiets, als de ondersteuning is uitgeschakeld. Bij het grotere gewicht van een elektrische fiets, is alleen de rolweerstand wat groter dan bij een gewone fiets. De luchtweerstand is uiteraard gelijk. Bij een constante snelheid op een vlakke weg, is het gewicht van de fiets + fietser niet van invloed
(1e wet van Newton).
De rolweerstand is te verwaarlozen ten opzichte van de luchtweerstand, vooral bij enige tegenwind. Tijdens accelereren en bij het oprijden van een helling speelt het grotere gewicht natuurlijk wel een belangrijke rol. Maar bij een lange fietstocht (in Nederland) zullen hellingen niet zo vaak voorkomen.


Voorbeeld:   (fietssnelheid 20 kilometer per uur)
A =  een fiets van 15 kilogram, een fietser van 75 kilogram, geen wind
B =  een fiets van 25 kilogram, een fietser van 75 kilogram, geen wind
C =  een fiets van 25 kilogram, een fietser van 75 kilogram, en een tegenwind
        van 4 meter per seconde

A

B

C

  rolweerstand

  2,6 newton

  2,9 newton

  2,9 newton

  luchtweerstand

  9,6 newton

  9,6 newton

28,5 newton

  mechanische weerstand

  0,6 newton

  0,6 newton

  1,6 newton

  totale fietsweerstand

12,8 newton

13,1 newton

33,0 newton

  totale arbeid per kilometer  

  3,55 watt-uur  

  3,64 watt-uur  

  9,17 watt-uur  

zie ook:  fietstheorie en online rekenmodel

De actieradius van een elektrische fiets wordt voor een groot deel bepaald
door de luchtweerstand

Onlangs kwam ik in gesprek met een echtpaar met een elektrische fiets. De man met een flink postuur zei, dat hij een veel kleinere actieradius op zijn fiets reali­seerde dan zijn tengere echtgenote. Hij dacht dat dit veroorzaakt werd door het verschil in gewicht. Dat is niet het geval, want bij een constante snelheid op een vlakke weg, speelt het gewicht van de berijder vrijwel geen rol. (afgezien van een verwaarloosbaar verschil in rolweerstand). Het verschil in de actieradius wordt veroorzaakt door het verschil in luchtweerstand. De luchtweerstand is evenredig met het frontaal oppervlak van fietser + fiets.
Als het frontaal oppervlak 50% groter wordt, dan neemt de actieradius met 25% af. Dat is gemakkelijk te berekenen via kolom B in bovenstaande tabel


De voordelen van een elektrische fiets zijn:
  1. het energieverbruik van een elektrische fiets is 10 keer
      minder dan van een bromfiets
  2. de ondersteuning voor 80 kilometer kost minder dan
      10 eurocent  (= 0,5 kilowatt-uur)
  3. een uur elektrisch fietsen verbruikt (bruto) net zoveel
      elektrische energie als een uur TV kijken. Elektrisch
      fietsen is dus "energie-neutraal", want als men niet
      fietst gaat men toch maar voor de TV of achter de
      computer zitten.
  4. een elektrische fiets vraagt vrijwel geen onderhoud
  5. voor een elektrische fiets geldt geen helmplicht
  6. voor een elektrische fiets geldt geen verzekeringsplicht
  7. een elektrische fiets is veel sportiever en gezonder dan
      een bromfiets, omdat men altijd meetrapt
  8. een elektrische fiets stinkt niet, maakt geen lawaai en
      lekt geen olie
  9. men kan met een elektrische fiets ook gewoon fietsen  
10. met een elektrische fiets, fiets je vaker, verder en vlugger  


De Waterstof fiets

Het laatste nieuws op het gebied van elektrische fietsen, is de waterstof fiets.
Dit is een fiets, waarbij de accu is vervangen door een brandstofcel.
Enkele globale gegevens:
~  het vermogen van de brandstofcel is 24 volt bij 10 ampère,
    dus 240 watt
~  in 2 kleine tanks wordt 600 liter pure waterstof vastgelegd
    in de vorm van een chemische verbinding  (metaalhydride)
~  het verbruik bij maximaal vermogen is 3 liter waterstof per
    minuut, bij een druk van 0,4 bar
~  men kan dus 200 minuten op maximaal vermogen rijden
~  de vultijd van de tanks is 30 minuten, bij 0 graden celsius
~  om de waterstof weer vrij te maken uit het metaalhydride, moet  
    de temperatuur van de tanks hoger zijn dan 25 graden celsius
~  het rendement van de brandstofcel is 50%
~  het gewicht van de brandstofcel is 0,76 kilogram
~  het gewicht van de 2 waterstoftanks is 6,5 kilogram
~  volgens de fabrikant is het systeem veilig, omdat het met
    lage drukken werkt
~  de tanks hebben een hoge opslagdichtheid
~  de tanks en de brandstofcel hebben een lange levensduur
zie ook:  Valeswood Hydrogen Fuel Cells

Het tanken van de waterstof is omslachtig en de vraag is natuurlijk weer "waar haalt men de waterstof vandaan", met name tijdens een fietstocht. Maar dit is een eerste stap naar een fiets die op waterstof rijdt en als zodanig een interessante ontwikkeling. Het is zeer onwaarschijnlijk, dat de waterstof fiets ooit zal worden gebruikt. Bij toepassing van de nieuwe generatie lithium-ion accu's bij een gewone elektrische fiets, duurt het opladen slechts enkele minuten en het kan vrijwel overal plaatsvinden. Bovendien is het veel goedkoper. (10 eurocent) Wel lijkt de com­bi­natie van brandstofcel en waterstoftanks zinvol op plaatsen waar geen elektrici­teitsvoorziening is, zoals bijvoorbeeld op kampeerterreinen en in pleziervaartuigen.



Elektrische centrales

Brandstof en vermogen van enkele centrales in Nederland

locatie en naam

    brandstof    

    vermogen    

  Borssele
  kerncentrale


Uranium


  449 megawatt

  Amsterdam
  Hemweg 8
  Hemweg 9


kolen
aardgas


  830 megawatt
  435 megawatt

  Geertruidenberg    
  Amercentrale 8
  Amercentrale 9


kolen +
biomassa


  620 megawatt
  620 megawatt

  Maasbracht
  Clauscentrale 1
  Clauscentrale 2


aardgas
aardgas


  640 megawatt
  640 megawatt

  Eemshaven
  5 STEG centrales
  1 combicentrale


aardgas
aardgas


  1750 megawatt  
  675 megawatt



De STEG centrale

~  in een stoom- en gascentrale, de STEG centrale, wordt  
    de elektriciteit opgewekt met behulp van twee turbines
~  de eerste turbine is een gasturbine.
~  de tweede turbine is een stoomturbine
~  de stoom voor de stoomturbine wordt geproduceerd
    door de warmte van de uitlaatgassen van de gasturbine.
~  vaak zitten de gas- en stoomturbine op dezelfde as en
    ze drijven dan samen een generator aan
~  het rendement van een STEG centrale is 58%
De meeste elektrische centrales die nu in West-Europa worden gebouwd,
zijn STEG centrales.

Bij een STEG centrale is de verhouding tussen de inlaattemperatuur van de gas­tur­bine en de uitlaattemperatuur van de stoomturbine veel groter dan bij een enkel­voudig proces. Het totaalrendement is daardoor dus ook groter.  (Carnot)
De gasturbine heeft een rendement van 40%. Uit de uitlaatgassen, die dus nog 60% van de energie bevatten, wordt via de stoomturbine nog eens 30% gewon­nen. Dat levert 18% extra op. Totaal komt dit dus uit op 58%



Kerncentrales

De kerncentrale in Borssele
De kerncentrale in Borssele heeft een vermogen van 449 megawatt. In het jaar 2000 was de energie-opbrengst 3,7 miljard kilowatt-uur. De produktiefactor van deze centrale was toen 94%. Een kerncentrale is slecht regelbaar en draait daarom vrijwel altijd op maximaal vermogen. De Nederlandse regering heeft besloten, dat de kerncentrale tot 2033 in bedrijf mag blijven.

De grootste kerncentrale ter wereld
Deze bevindt zich in Japan, aan de westkust, in Kashiwazaki. De kerncentrale bestaat uit 7 units met een gezamenlijk vermogen van 8212 megawatt. Dat is ruim 18 keer zoveel als de kerncentrale in Borssele en bijna 14 keer zoveel als een centrale van 600 megawatt.



Het elektriciteitsverbruik in Nederland

In 2013 was het elektriciteitsverbruik in Nederland 115 miljard kilowatt-uur
Deze hoeveelheid elektrische energie werd verbruikt door de industrie,
alle huishoudens, diensten (zoals openbaar vervoer) en de landbouw.
Hiervoor zijn 115 / 4,2 = 28 centrales van 600 megawatt nodig.

Deze hoeveelheid energie zou ook opgewekt kunnen worden met  (afgerond):

  of   480­ 000­ 000  zonnepanelen van 1,6 vierkante meter  
  of              8 200  windmolens van 4 megawatt (op zee)  
  of     55 000 000  ton hout (of biomassa)
  of     36 000 000  ton steenkool
  of     33 000 000  kubieke meters aardgas
  of                 300  ton verrijkt uranium

geen CO2  
geen CO2  
CO2 neutraal  
94­ 000­ 000 ton CO2  
59­ 000­ 000 ton CO2  
geen CO2  


Bij dezelfde hoeveelheid geproduceerde elektriciteit, ontstaat bij een kolen­ge­stook­te centrale 1,6 keer zoveel kooldioxide (CO2) als bij een gas­gestookte cen­tra­le.

Men maakt zich meestal alleen maar druk over de CO2-uitstoot bij de produktie van elektriciteit. Het totale energieprobleem is ruim 3 keer zo groot. Het moet daarom dus ook gaan over verwarming, industrie, vervoer, voedselproduktie en vooral ook auto's



Vergelijking van enkele soorten centrales

Kolom C laat zien hoeveel centrales er nodig zijn voor het jaarlijkse
elektriciteitsverbruik in Nederland  (115 miljard kilowatt-uur)

A = vermogen per centrale (megawatt)
B = opgewekte energie per centrale in 1 jaar (miljard kilowatt-uur)
C = aantal centrales, nodig voor het elektriciteitsverbruik in Nederland
D = produktie factor (%)

soort centrale

A

B

  C

D

  kolen- of gascentrale

    600    

    4,200    

    28

    80,0    

  kerncentrale  Borssele

449

3,700

    31

94,1

  getijdencentrale  Rance in Frankrijk  

240

0,540

  213

26,0

  zonnetrogcentrale  Andasol in Spanje  

150

0,495

  232

37,6

  windmolenpark  in zee bij  IJmuiden

120

0,422

  273

40,1

  zon-voltaïsche centrale  Waldpolenz  

  52

0,052

    2212    

11,4


Een elektrische centrale met een vermogen van 600 megawatt
levert per jaar 4 200 000 megawatt-uur energie

~  bij een produktiefactor van 80% is de jaaropbrengst:
    600 megawatt × 8760 uur × 0,80 = 4 200 000 megawatt-uur  
~  dat is 4,2 miljard kilowatt-uur
~  in 6 jaar levert zo'n centrale een hoeveelheid energie,
    die equivalent is aan 1 kilogram massa

Het Waldpolenz Solar Park
~  deze centrale omvat 550 000 panelen op een
    oppervlakte van 1,2 vierkante kilometer
~  voor de volledige elektriciteitsvoorziening van Nederland  
    zouden er 2212 van deze centrales nodig zijn
~  dat zijn 2212 × 550 000 = 1,2 miljard panelen op een
    oppervlakte van 2654 vierkante kilometer
~  een veld van ruim 50 bij 50 kilometer
Zonne-energie, een realistisch perspectief ?

Let wel, het gaat hier alleen over de opwekking van elektrische energie.
Het totale primaire energieverbruik van Nederland is 3 keer zo groot.
Dat moet dus ooit ook "groen" worden opgewekt ?

Het probleem, dat zon-voltaïsche centrales bij een bewolkte hemel weinig, en gedurende de nacht geen energie leveren, laten we hierbij "gemakshalve" maar even buiten beschouwing. Bovendien is de energie-opbrengst in de winter­maan­den 6 keer zo weinig als in de zomer.


De produktiefactor bij bovengenoemde energiecentrales
~  als gevolg van onderhoud, storingen en wisselende belasting is de
    produktiefactor van een kolen- of gascentrale ongeveer 80%
~  de kerncentrale heeft een produktiefactor van 94% omdat deze
    meestal continu in vollast draait. Het niet produktieve deel van 6%  
    is nodig voor onderhoud en uitwisselen van de brandstofstaven.
~  bij een windmolen wordt de produktiefactor bepaald door de
    plaats waar de molen staat (op land of op zee), de windkracht
    en het aantal uren dat het in een jaar (hard) waait.
~  zonnetrogcentrales staan uitsluitend op plaatsen waar de zon de
    hele dag schijnt. Dat is het geval in zuid Europa en noord Afrika.
    De energie-instraling is daar een factor 2 tot 3 hoger dan in
    Nederland. Bovendien wordt vaak gebruik gemaakt van energie-  
    opslag. Overdag wordt dan een deel van de ingestraalde energie
    opgeslagen in de vorm van warmte. Als de zon niet schijnt, kan
    de energielevering aan het net doorgaan omdat de opgeslagen
    warmte dan wordt gebruikt voor de produktie van elektriciteit.
    De produktiefactor wordt hierdoor aanzienlijk verhoogd.
~  bij een zon-voltaïsche centrale wordt de produktiefactor bepaald  
    door het aantal uren zonneschijn in een jaar. Dus door het weer,
    de breedtegraad en de seizoenen. Er is geen energie-opslag
    mogelijk. Grootschalige toepassing van zonne-energie, opgewekt  
    door elektrische zonnepanelen is nauwelijks denkbaar, omdat de
    zon 's nachts niet schijnt, terwijl er dan juist veel energie nodig is.


Elektrische auto's

~  in 2014 waren er in Nederland 8 miljoen auto’s
~  de totaal afgelegde afstand was 120 miljard kilometer
~  dat is 800 keer de afstand aarde - zon
~  een elektrische auto verbruikt bruto 200 watt-uur per kilometer  
~  in 1 jaar verbruiken 8 miljoen elektrische auto’s dus:
    120 × 0,2 = 24 miljard kilowatt-uur  (= 1 kilogram massa equivalent)  
~  daarvoor zijn 6 centrales van 600 megawatt extra nodig
~  ook de infrastructuur van het elektriciteitsnet (transformatoren,  
    hoogspanningsleidingen en kabels) moet aanzienlijk worden
    vergroot, als iedereen elektrisch gaat rijden

Persbericht op 29 december 2008:
"De elektro-auto is nog niet klaar voor een snelle opmars. De baas van Bosch, de grootste auto-toeleverancier ter wereld, noemt de verwachtingen over elektrische auto's overdreven euforisch. Auto's met een verbran­dings­motor zullen nog zeker twintig jaar het straatbeeld domineren"


Vergelijking van enkele elektrische auto’s
A = de energie-inhoud van de accu in kilowatt-uur
B = het energieverbruik van de motor in watt-uur per kilometer
C = de actieradius in kilometers
D = het aantal kilometers per liter benzine-equivalent
(de gegevens gelden voor een constante snelheid van 100 kilometer per uur)

A
    (accu)    

B
  (motor)  

C
  (actieradius)  

D
  (km / liter)  

  General Motors EV1  

    26    

    130    

      200    

    20    

  Tesla Roadster

56

165

  340

16

  Tesla model S

85

177

  480

15

~  de EV1 van General Motors was zijn tijd ver vooruit. Gezien het energie-
    verbruik per kilometer, was het de beste elektrische auto die ooit is gemaakt.  
~  de Tesla model S is voorzien van een accu, die in 40 minuten tot 80%
    kan worden opgeladen door een supercharger. Ook zou het bij deze auto
    mogelijk zijn, om een lege accu binnen 5 minuten te vervangen door een
    vol exemplaar. (maar daar komt natuurlijk niks van terecht). Volgens de
    fabrikant is de laadsnelheid "62 miles per hour", een nieuw begrip.

Vergelijking met de Prius 4
~ het benzineverbruik van de Prius 4 is 1 liter per 33 kilometer.  (NEDC-norm)  
~ dat is 275 watt-uur per kilometer.
~ het rendement van de Atkinson benzinemotor van de Prius 4 is 40%
~ de mechanische energie die de motor levert is dus 110 watt-uur per kilometer  
~ bij een tankinhoud van 45 liter benzine is de actieradius 1485 kilometer.

Een paar elektrische auto’s die onlangs op de markt zijn verschenen
A = de energie-inhoud van de accu in kilowatt-uur
B = het energieverbruik van de motor in watt-uur per kilometer
C = de actieradius in kilometers
D = het aantal kilometers per liter benzine-equivalent
(de gegevens gelden voor een constante snelheid van 100 kilometer per uur)

A
    (accu)    

B
  (motor)  

C
  (actieradius)  

D
  (km / liter)  

  Citroën C-zero

16

125

128

21

  Mitsubishi i-MiEV

16

125

128

21

  BMW i3

19

129

147

21

  Volkswagen e-up

19

117

162

23

  Renault Kangoo ZE  

22

155

142

17

  Renault Fluence ZOE  

22

147

150

18

  Renault Fluence ZE  

22

176

125

15

  Hyundai IONIQ

28

112

250

24

  Nissan Leaf

30

150

200

18

  Ampera-E

60

120

500

22


  de actieradius  (kilometers) =  de energie-inhoud van de accu  (watt-uur)  
  / het energieverbruik van de elektromotor  (watt-uur per kilometer)

Het totaalrendement van de elektromotor en de produktie van elektriciteit is 30% Hiermee is het aantal kilometers per liter benzine-equivalent berekend. Men komt daarmee op een gemiddelde van ongeveer 1 liter per 20 km voor een elektrische auto.


De problemen bij de elektrische auto zijn:
~  de kleine actieradius
~  de lange laadtijd van de accu
~  het grote volume van de accu
~  het grote gewicht van de accu  
~  de hoge prijs van de accu

Zolang deze problemen niet zijn opgelost, kan er geen sprake zijn van een groot­schalig gebruik van de elektrische auto. Het is veelzeggend, dat Toyota zich heeft teruggetrokken uit de markt voor elektrische auto's



De plug-in hybride auto

Toyota bracht in 2012 de plug-in Prius op de markt. Deze plug-in hybride auto heeft een relatief grote accu, die vanuit het lichtnet kan worden opgeladen. De accu heeft voldoende energie-inhoud, om daarmee 20 kilometer elektrisch te rijden. Voldoende voor (een enkele reis) woon-werk verkeer of om bood­schap­pen te doen
Enkele gegevens:  (ontleend aan het blad "My Toyota", voorjaar 2011)

~  de actieradius bij volledig elektrisch rijden is 20 kilometer
~  de energie-inhoud van de accu is 5,2 kilowatt-uur
~  de laadtijd vanuit een gewoon stopcontact is 90 minuten
~  het benzineverbruik is gemiddeld 2,6 liter per 100 kilometer  
~  de CO2-uitstoot is 59 gram per kilometer

Bij elektrisch rijden zou het verbruik dus zijn:  5200 / 20 = 260 watt-uur per kilometer. Deze gegevens roepen wel een aantal vragen op. Er is geen enkele reden om aan te nemen, dat de plug-in Prius meer energie per kilometer verbruikt dan de gewone Prius. (124 watt-uur per kilometer). Bij elektrisch rijden wordt kennelijk niet de volledige energie-inhoud van de accu benut.
Om de levensduur van de accu te verlengen wordt deze steeds maar tot de helft ontladen. De effectieve energie-inhoud is slechts 2,5 kilowatt-uur.
(20 kilometer × 124 watt-uur per kilometer).
De auto zou een benzineverbruik hebben van 2,6 liter per 100 kilometer. Men beschouwt elektrisch rijden blijkbaar als emissievrij, maar dat is het natuurlijk niet. Als men ervan uitgaat, dat steeds 20 kilometer elektrisch wordt gereden en 40 kilometer op benzine, dan komt men op een gemiddeld verbruik van 2,6 liter benzine per 100 kilometer. Het lijkt dan net, of deze auto een zeer lage CO2-uitstoot heeft.
Als de CO2-uitstoot bij de opwekking van elektriciteit ook in rekening wordt gebracht, blijkt de plug-in hybride (indirect) evenveel CO2-uitstoot te produceren als een gewone hybride auto.
Dit alles neemt niet weg, dat het best wel leuk (en goedkoop) is, om thuis een deel van de benodigde energie vanuit het stopcontact in de auto te stoppen.
Afhankelijk van het gebruik hoeft men dan minder vaak, of misschien helemaal niet meer naar de benzinepomp. Maar in de winter gaat dat niet lukken. Dan moet de benzinemotor vrijwel continu draaien, om daarmee de auto te verwarmen.


Voor de Opel Ampera geldt een soortgelijk verhaal.
~  de actieradius bij volledig elektrisch rijden is 60 kilometer  
~  de energie-inhoud van de accu is 16 kilowatt-uur

Bij elektrisch rijden zou het verbruik dus zijn: 16­ 000­ /­ 60 = 267 watt-uur per kilometer. Ook bij deze auto wordt kennelijk maar een deel van de volledige accu-capaciteit benut. Tijdens het rijden met de "oplaadmotor" is het verbruik 6 liter benzine per 100 kilometer.
Bij een rendement van 25% van de oplaadmotor komt men dan op ongeveer (0,25 × 6 × 9100) / 100 = 136 watt-uur per kilometer. Als men steeds eerst 60 kilometer elektrisch rijdt en daarna 40 kilometer op benzine, dan is het verbruik (schijnbaar) 2,4 liter per 100 kilometer.
Met dit soort berekeningen kan men alle kanten op. Maar het feit blijft, dat een plug-in hybride auto niet zuiniger is dan een gewone hybride auto en (indirect) een vergelijkbare CO2-uitstoot veroorzaakt.



De CO2-uitstoot bij verschillende soorten auto's

(bij dezelfde hoeveelheid voortbewegingsenergie en alles "well-to-wheel")


elektrische
auto

hybride
auto

benzine
auto

diesel
auto

waterstof
auto

  voortbewegings-
  energie
 (per km) 

150 watt-uur

150 watt-uur

150 watt-uur

150 watt-uur

150 watt-uur

  rendement
  van de auto

77%

34%

25%

35%

45%

  toegevoerde
  energie
 (per km) 

195 watt-uur
uit elektriciteit

 441 watt-uur 
uit benzine

 600 watt-uur 
uit benzine

 429 watt-uur 
uit dieselolie

333 watt-uur
uit waterstof

  CO2-uitstoot
  (per km)

148 gram
 door de centrale 

150 gram
door de auto

204 gram
door de auto

150 gram
door de auto

258 gram
 door de centrale 

  primaire energie
  (afgerond)

195 / 0,33 =
591 watt-uur

441 watt-uur

600 watt-uur

429 watt-uur

333 / 0,32 =
1040 watt-uur

  verbruik in liters
  benzine-equivalent
 

1 liter per
15,4 km

1 liter per
20,6 km

1 liter per
15,2 km

1 liter per
21,2 km

1 liter per
8,8 km

    1,0 kilowatt-uur uit het stopcontact veroorzaakt
    9,1 kilowatt-uur uit 1 liter benzine veroorzaakt
  10,0 kilowatt-uur uit 1 liter dieselolie veroorzaakt
  33,6 kilowatt-uur uit 1 kilogram waterstof veroorzaakt  

760 gram CO2  
3100 gram CO2  
3500 gram CO2  
26000 gram CO2  


elektrische auto
~  de elektromotor hoeft nooit op te warmen  
~  er is geen versnellingsbak en er zijn dus
    geen transmissieverliezen
~  tijdens remmen en snelheidsvermindering
    wordt energie teruggeleverd aan de accu
~  de auto veroorzaakt geen CO2-uitstoot,
    maar de elektrische centrale des te meer

hybride auto
~  de koude benzinemotor moet eerst op temperatuur  
    worden gebracht, dat kost veel energie
~  de continu variabele versnelling werkt met een zeer
    hoog rendement
~  tijdens remmen en snelheidsvermindering wordt
    energie teruggeleverd aan de accu
~  de benzinemotor draait zo veel mogelijk onder
    omstandigheden waarbij het rendement maximaal is  
~  de benzinemotor draait nooit stationair

benzine- of dieselauto
~  de koude motor moet eerst op temperatuur
    worden gebracht, dat kost veel energie
~  er zijn relatief grote energieverliezen in de
    versnellingsbak
~  er is geen teruglevering van energie mogelijk  
~  bij een benzinemotor is het rendement sterk  
    afhankelijk van het toerental en het koppel
~  de motor draait vaak stationair

waterstof auto
~  dit is een elektrische auto waarbij de energie  
    wordt geleverd door een brandstofcel
~  door de 4-voudige energie-omzetting is het
    totaalrendement slecht
~  de indirecte CO2-uitstoot is bijna 2 keer zo
    veel als bij een elektrische auto

het aantal energie-omzettingen bij verschillende soorten auto's
benzine auto  1×
    primaire energie in benzine > mechanische energie
elektrische auto  2×
    primaire energie in aardgas > elektriciteit > mechanische energie  
waterstof auto  4×
    primaire energie in aardgas > elektriciteit > waterstof >
    elektriciteit > mechanische energie

Kan een elektrische auto uitsluitend op "groene" energie rijden?
Vaak wordt beweerd, dat elektrische auto's op termijn, op "groene" energie zullen gaan rijden en daarbij dan geen CO2-uitstoot meer zullen veroorzaken. De accu van een elektrische auto wordt vrijwel altijd opgeladen door elektriciteit, af­kom­stig uit het lichtnet. Als bij de opwekking van elektriciteit het aandeel van "groene" energie toeneemt, dan wordt dat aandeel natuurlijk niet selectief door elektrische auto's verbruikt. Voorstanders van elektrische auto's willen ons dat wel graag doen geloven. Alleen de opwekking van elektriciteit wordt iets "groener".
Hooguit 15% van de elektriciteit zal in 2020 in Nederland zonder uitstoot van CO2 kunnen worden opgewekt. De CO2-uitstoot, die een elektrische auto indi­rect veroorzaakt, zou dan kunnen afnemen van bijvoorbeeld 130 naar 110 gram per kilometer. Men moet overigens wel bedenken, dat het elektriciteitsverbruik drastisch zal toenemen, als iedereen elektrisch gaat rijden. Het relatieve aandeel van de "groene" energie, neemt dan af.

Kan een elektrische auto rijden op de energie die door (een paar) zonne­panelen wordt opgewekt?
Sommige mensen fantaseren er wel eens over, om in de toekomst hun elektrische auto te laten rijden op de energie die afkomstig is van hun eigen zonnepanelen.

~  een elektrische auto verbruikt zo'n 150 watt-uur per kilometer
~  voor 60 kilometer heeft men dus 9 kilowatt-uur nodig.
~  een zonnepaneel van 1 vierkante meter levert in Nederland
    gemiddeld 350 watt-uur per dag.
~  er zouden dus 26 vierkante meters aan zonnepanelen nodig zijn  
~  op een zonnepaneel van 1 vierkante meter, kan een elektrische
    auto ongeveer 2 kilometer per dag rijden.


Stella, een elektrische auto met zonnepanelen

Deze 4-persoons auto is ontwikkeld door studenten van de TU Eindhoven
De auto doet mee aan de World Solar Challenge in Australië
~  het leeggewicht is 380 kilogram
~  de accu heeft een energie-inhoud van 15 kilowatt-uur
~  de totale oppervlakte van de zonnepanelen is 6 vierkante meter  
~  het rendement van de zonnecellen is 22,5%
~  het gemiddelde energieverbruik is 30 watt-uur per kilometer,
    bij een snelheid van 70 kilometer per uur
~  de actieradius, alleen op de accu is 430 kilometer
~  met bijvoeding door de zonnepanelen wordt dat 680 kilometer


De elektrische race-auto

Toyota experimenteert momenteel (2011) met een elektrische race-auto.
~  het totale vermogen van de 2 elektromotoren is 280 kilowatt
~  de auto accelereert in 3,9 seconden van 0 naar 100 kilometer per uur
~  de topsnelheid is 260 kilometer per uur
~  de lithium-keramiek accu heeft een energie-inhoud van 41,5 kilowatt-uur  
~  het gewicht van de accu is 350 kilogram
~  het gewicht van de auto is 970 kilogram
~  de actieradius tijdens het racen is 42 kilometer.
    (2 rondjes op de Nürburgring)
In Peking werd op 13 september 2014 de eerste Formule E race verreden.
Niet met race-auto's van Toyota maar van Renault. Tijdens de race werden
pitstops gemaakt om van auto te wisselen met een volgeladen accu.
zie ook:  Formule E


De actieradius van auto's

De Opel Astra   (of vergelijkbare auto)
~  het vermogen van de motor is 74 kilowatt.
~  bij dit vermogen en een rendement van 25% is de hoeveelheid
    verbruikte energie 296 kilowatt-uur per uur.
~  de tankinhoud is 45 liter benzine, dat is 410 kilowatt-uur.
~  bij vol vermogen rijdt de auto daar 1,4 uur op.
~  bij de topsnelheid van 165 km/uur is de actieradius 231 kilometer  
    en het verbruik bij deze snelheid is 1 liter per 5,1 kilometer.
~  bij 100 km/uur is de actieradius ongeveer 820 kilometer,
    bij een verbruik van 1 liter per 18,2 kilometer
De actieradius bij 100 km/uur is dus 820 / 231 = 3,6 keer
zo groot als bij het continu rijden op topsnelheid.

Vergelijking van de actieradius van een auto met een dieselmotor
en een auto met een benzinemotor

~  de energie-inhoud van dieselolie is 10 kilowatt-uur per liter  
~  de energie-inhoud van benzine is 9,1 kilowatt-uur per liter
~  het rendement van een dieselmotor is 35%
~  het rendement van een benzinemotor is 25%
De actieradius van een auto met een dieselmotor is daarom, per liter brandstof,
ongeveer 1,5 keer zo groot als van een auto met een benzinemotor. Als men
het over de actieradius van een auto heeft, moet er dus wel altijd bij vermeld
worden om welk soort motor (en om welke brandstof) het gaat.


Vergelijking vervoermiddelen

A = aantal kilometers per liter benzine-equivalent per vervoerde persoon

vervoermiddel

    A

  vliegtuig   Jumbo   (450 passagiers)

    30

  brandstofcel auto   (4 inzittenden)

    36

  elektrische trein   Thalys   (377 passagiers)

    50

  benzine auto   (4 inzittenden)

    60

  elektrische auto   (4 inzittenden)

    80

  hybride auto   Prius   (4 inzittenden)

  100

  lopen

  108

  elektrische trein   Dubbeldekker   (372 passagiers)    

  158

  Shell eco-marathon   "urban-concept"  klasse

  469

  fietsen

  540

  elektrische fiets

  545

  gestroomlijnde ligfiets

1235

  Shell eco-marathon   "prototype"  klasse

      3315      

Deze tabel geldt voor de maximale vervoerscapaciteit per vervoermiddel.
In de praktijk zit er in een auto meestal maar 1 persoon, terwijl vliegtuigen
bijna altijd tot de laatste stoel bezet zijn.
Dan is een vliegtuig, per passagier, 2 keer zo zuinig als een benzine auto.


Enkele projecten van Wubbo Ockels

De duurzame zeilboot
Dit is een groot zeewaardig zeiljacht (25 meter lang), dat in zijn eigen elektrische energiebehoefte voorziet. Bij de maximum snelheid van 18 kilometer per uur, is het voortstuwingsvermogen van de wind 125 kilowatt. Een deel hiervan, ongeveer 10 kilowatt wordt "afgetapt" voor de opwekking van elektriciteit. Dit gebeurt door middel van 2 schroeven die zich aan de onderzijde van het schip bevinden.

~  de energie wordt opgeslagen in een loodaccu met een
    capaciteit van 350 kilowatt-uur en een gewicht van 12 ton.
~  per etmaal kan aldus 240 kilowatt-uur worden geladen, wat
    voldoende is voor 10 etmalen energieverbruik.
~  de energiebehoefte van het schip is gemiddeld 24 kilowatt-uur  
    per etmaal. De bediening van de zeilen gebeurt elektrisch en
    er is veel elektronica aan boord. Bovendien is er veel energie
    nodig voor warm water, koken etc.

De Superbus
Enkele gegevens:
~  de superbus is 15 meter lang 2,6 meter breed
    en 1,6 meter hoog
~  de bus rijdt elektrisch en krijgt de energie uit
    oplaadbare lithium polymeer batterijen
~  het vermogen van de elektromotor is 300 kilowatt  
~  de actieradius is 210 kilometer
~  de bus biedt plaats aan 23 passagiers
~  de maximum snelheid is 250 kilometer per uur en
    het energieverbruik is dan net zoveel als van een
    gewone bus die 100 kilometer per uur rijdt.

Het idee is, dat de superbus op lange trajecten met een snelheid van zo'n 200 kilometer per uur op een speciaal daarvoor aangelegde baan rijdt. De bus kan ook op een gewone weg rijden en de passagiers voor de deur afzetten. De aanleg van de speciale baan is veel goedkoper dan de aanleg van een spoorlijn. Er hoeven geen extra kunstwerken te worden gebouwd, want de bus kan gebruik maken van bestaande tunnels en bruggen. Als toepassing wordt gedacht aan trajecten, waarvoor ooit een spoorwegverbinding was gepland, zoals de Zuider­zeelijn van Amsterdam naar Groningen via Lelystad.


De Waterstof race
De Technische Universiteit Delft wint de eerste Waterstof race ter wereld.
De race met "waterstof-karts" vond op 23 augustus 2008 in Rotterdam plaats.
Enkele gegevens van het winnende voertuig:
~  de tank van het voertuig bevat 5 liter waterstof,
    bij een druk van 200 bar
~  de topsnelheid is 100 kilometer per uur
~  het voertuig accelereert in 5 seconden vanuit stilstand
    naar 100 kilometer per uur
~  het continu vermogen van de brandstofcel is 8 kilowatt  
~  de aandrijving vindt plaats door 2 elektromotoren
~  elk achterwiel heeft zijn eigen motor, waardoor snel
    bochtenwerk mogelijk is
~  de rem-energie wordt opgeslagen in supercaps
~  tijdens accelereren wordt extra energie gehaald uit de
    supercaps
~  de energie-inhoud van de supercaps is 56 watt-uur,
    dat is 20 kilowatt gedurende 10 seconden


De World Solar Challenge

In 2015 heeft het Nuon Solar Team (voor de 6e keer) de World Solar Challenge gewonnen. Dit is een tweejaarlijkse wedstrijd voor voertuigen die uitsluitend door zonne-energie worden aangedreven.
Het Nuon Solar Team wordt gevormd door een aantal studenten van de Technische Universiteit Delft, die ooit onder begeleiding van ex-astronaut Wubbo Ockels, de "zonnewagen" hebben ontworpen en verbeterd.
De studierichtingen van deze studenten zijn: Luchtvaart- en Ruimte­vaart­techniek, Werktuigbouwkunde, Industrieel Ontwerpen en Infor­matica. Het project wordt gesponsord door Nuon en de Technische Universiteit Delft. De afgelegde afstand is 3021 kilometer, dwars door Australië van noord naar zuid. De gemiddelde snelheid is ruim 100 kilo­meter per uur.
Enkele technische gegevens van het voertuig:

~  de lengte is 5 meter, de breedte is 1,8 meter en  
    de hoogte is 80 centimeter
~  de totale oppervlakte van de zonnepanelen is
    8,4 vierkante meter
~  het frontaal oppervlak is 0,79 vierkante meter
~  de luchtweerstand is 0,07
~  het gewicht is 189 kilogram (exclusief coureur)
~  de gallium arsenide triple junction zonnecellen
    hebben een rendement van 26%
~  het rendement van de (in-wheel) motor is 97%
~  de capaciteit van de lithium ion polymeer accu is  
    5 kilowatt-uur, bij een gewicht van 30 kilogram

De World Solar Challenge van 2009 werd gewonnen door Japan. De doorslag
werd gegeven door de indium-gallium-arsenide zonnecellen, ontwikkeld door
Sharp. Deze zonnecellen hadden een rendement van 30%


De Shell eco-marathon

De Shell eco-marathon is een jaarlijkse zuinigheidswedstrijd, die gesponsord wordt door Shell. Het doel is, om met een voertuig zo veel mogelijk kilo­meters af te leggen op 1 liter normale benzine (Euro 95). Dat is 9,1 kilowatt-uur.
Er zijn 2 klassen:  "prototype" en "urban-concept".
Bij de prototype klasse is elke vorm van het voertuig toegestaan. Meestal lijkt het dan op een gemotoriseerde ligfiets.
Bij de urban-concept klasse moet het voertuig enigszins lijken op een auto. De bestuurder moet rechtop zitten en het voertuig moet vier wielen hebben.


Behalve benzine, mogen er ook andere energiebronnen worden gebruikt, zoals:
~  waterstof via een brandstofcel
~  zonne-energie via zonnecellen
~  dieselolie
~  LPG  (liquefied petroleum gas)  

Het resultaat wordt dan omgerekend naar het benzine-equivalent. Waterstof levert in potentie een hogere actieradius op dan benzine. Tenminste als men de energie die nodig is voor de produktie van waterstof buiten beschouwing laat. Het rendement van een brandstofcel + elektromotor is hoger dan van een benzine­motor.


Belangrijke factoren bij de recordpogingen zijn:
~  een lage luchtweerstand, dus een klein frontaal
    oppervlak en een goede stroomlijn
~  een laag gewicht
~  een lage snelheid   (de luchtweerstand is evenredig
    met de 2e macht van de snelheid)
~  volgens het reglement mag de gemiddelde snelheid  
    niet lager zijn dan 30 kilometer per uur
~  een zuinige rijstijl
~  de transmissieverliezen en de rolweerstand moeten
    zo laag mogelijk zijn
~  het rendement van de (kleine) motor moet zo hoog  
    mogelijk zijn (er wordt wel eens een Honda 4-takt
    bromfietsmotor gebruikt)

De volgende records werden in 2014 met 1 liter benzine gehaald:
~  in de klasse "prototype"       3315 kilometer   (=   2,7 watt-uur per kilometer)  
~  in de klasse "urban-concept"  469 kilometer   (= 19,4 watt-uur per kilometer)

Een gestroomlijnde ligfiets
~  het energieverbruik (in de vorm van voedsel)
    is 1 liter benzine-equivalent per 1235 kilometer.
~  het netto (mechanisch) verbruik is 4 keer zo
    weinig, dus 1 liter per 4940 kilometer.
~  dat is theoretisch haalbaar bij een rendement
    van 100%
~  het record van de "prototype" klasse bij de
    Shell eco-marathon is 1 liter per 3315 kilometer,  
    dat is op 12 liter benzine de wereld rond.


Biobrandstof

~  het rendement van de omzetting van zonne-energie naar
    mechanische energie via fotosynthese is veel minder dan 1%
~  de instraling van zonne-energie in Nederland, is 1000 kilowatt-uur
    per vierkante meter per jaar
~  de jaaropbrengst van koolzaadolie is ongeveer 1700 liter per hectare.  
~  1 hectare = 10 000 vierkante meter
~  de jaaropbrengst is dus 0,17 liter per vierkante meter
~  de primaire energie-inhoud hiervan is 1,7 kilowatt-uur.
~  als men de bijprodukten in rekening brengt (perskoek en stro)
    komt men op ruim 3 kilowatt-uur.  Dat is dus slechts 0,3%
    van de ingestraalde hoeveelheid zonne-energie
~  na omzetting in elektrische energie, bij een rendement van 40%,
    resteert 1,2 kilowatt-uur
~  de jaaropbrengst van een elektrisch zonnepaneel van
    1 vierkante meter is 150 kilowatt-uur
~  een elektrisch zonnepaneel produceert, bij dezelfde oppervlakte
    en gedurende dezelfde tijd, dus 125 keer meer elektrische
    energie dan koolzaadolie

Een wat betere oplossing lijkt het produceren van bio-ethanol. Dat wordt (na vergisting) verkregen uit suikerbieten, suikerriet of maïs. De opbrengst is 0,57 liter per vierkante meter, met een primaire energie-inhoud van 3,5 kilowatt-uur. Dat is 2 keer zoveel als wat koolzaadolie oplevert.

Sinds september 2005 worden de oliemaatschappijen in Nederland verplicht, om benzine en diesel te mengen met 2% biobrandstof. Men streeft naar 10% in 2020.

Persbericht op 9 oktober 2008:
"Het kabinet beperkt het gebruik van biobrandstoffen in benzine en diesel. Het was de bedoeling dat volgend jaar 4,5% uit koolzaad en palmen zou bestaan. Dat wordt naar 3,75% bijgesteld. Ook voor 2010 wordt het streefcijfer verlaagd, want het lijkt het erop dat het stimuleren van biobrandstoffen nadelig is voor de voedselproduktie in arme landen".

Het is immoreel en misdadig om kostbare landbouwgrond te gebruiken voor (grootschalige) produktie van biobrandstof om hier onze auto’s op te laten rijden, terwijl er in grote delen van de wereld in toenemende mate hongersnood heerst. Bovendien wordt de effectieve uitstoot van CO2 door het gebruik van bio­brand­stoffen niet of nauwelijks verminderd.


De energie-opbrengst van houtteelt
Een site, waar men kan beleggen in hout, vermeldt:
~  in 21 jaar is de produktie 400 kubieke meter teakhout
    per hectare (ergens in de tropen)
~  in 1 jaar is dat 19 kubieke meter teakhout per hectare
~  1 hectare = 10 000 vierkante meter
~  1 kubieke meter teakhout = 800 kilogram
~  de energie-inhoud van 1 kilogram hout = 5,3 kilowatt-uur  
~  bij verbranding van 19 kubieke meter hout komt vrij:
    19 × 800 × 5,3 = 80 000 kilowatt-uur per hectare
~  de energie-opbrengst is dus 8 kilowatt-uur
    per vierkante meter per jaar
~  de energie-instraling van de zon in de tropen is
    3000 kilowatt-uur per vierkante meter per jaar
~  het energierendement van de houtteelt is dus
    (8 / 3000) × 100% = 0,3 procent


Nog een paar wetenswaardigheden

Heteluchtmotor  (Stirling motor)
~  een heteluchtmotor wordt van buitenaf verwarmd
    en bevat geen kleppen.
~  de betrouwbaarheid is daardoor zeer groot, terwijl
    de motor ook erg geruisloos is.
~  vrijwel alle energiebronnen zijn geschikt om de motor  
    te verwarmen, dus ook zonne-energie of aardgas

Benodigde energie voor het oppompen van aardolie
van 5 kilometer diepte

~  1 liter aardolie weegt 0,8 kilogram
~  het oppompen van 1 liter aardolie kost dus netto
    5000 × 0,8 = 4000 kilogram-meter
~  dat is ongeveer 0,01 kilowatt-uur
~  de energie-inhoud van 1 liter aardolie is 10 kilowatt-uur  
~  het oppompen kost dus, vergeleken met de energie-
    inhoud, heel weinig energie  (0,1%)

Rijdt een fiets met een verende voorvork zwaarder dan een
gewone fiets?

Een verende voorvork wordt tijdens het rijden over een hobbelige weg een beetje warm. Deze warmte (= thermische energie) moet extra door de fietser worden opgebracht. Een fiets met een verende voorvork rijdt dus zwaarder dan een gewone fiets. Door de verende werking gaat de massa van de berijder minder op en neer, maar dat weegt (kennelijk) niet op tegen de verliezen in de voorvork.
Denk hierbij ook aan het effect van zacht opgepompte banden.


Energieverlies in de voedselkringloop
~  als een mens graan eet, wordt 10% hiervan gebruikt voor
    de groei van zijn lichaam.
~  als een varken graan eet, wordt 10% hiervan omgezet in
    varkensvlees.
~  als een mens varkensvlees eet, wordt 10% hiervan gebruikt  
    voor de groei van zijn lichaam, dat is dus slechts 1% van
    het graan dat door het varken was opgegeten
Uit het oogpunt van energie, is het eten van vlees dus zeer inefficiënt.

Gewoon scheren in vergelijking met elektrisch scheren
~  gewoon scheren: 200 cc water 50 graden verwarmen
    = 10 kilocalorie = 11,6 watt-uur
~  elektrisch scheren: 2,8 watt-uur voor 7 keer scheren, inclusief  
    de laadcyclus van de batterij. Per keer dus 0,4 watt-uur
Gewoon scheren kost dus 11,6 / 0,4 = 29 keer zoveel energie
als elektrisch scheren

Vergelijking van een warmwaterkruik met een elektrisch deken
~  warmwaterkruik: inhoud = 1,6 liter. Het water verwarmen van
    10 naar 80 graden = 1,6 × 70 = 112 kilocalorie = 130 watt-uur  
~  elektrisch deken (1-persoons) = 25 watt
    de hele nacht aan = 8 uur = 8 × 25 = 200 watt-uur

Een elektrische geiser?
Bij een geiser wordt het uitstromende water verhit. Voor douchen is 7,5 liter water per minuut nodig, met een temperatuur van ongeveer 50 graden celsius. Dat kost 5 kilocalorieën per seconde. Omgerekend is dit een vermogen van 21 kilowatt. Dat vereist een stroom van bijna 100 ampère uit het lichtnet. Dat is dus geen praktische oplossing. Daarom worden elektrische boilers toegepast. Daarbij wordt het water (meestal gedurende de nacht) eerst langzaam in een reservoir opgewarmd.


Vergelijking van koken op gas met elektrisch koken
Op het eerste gezicht lijkt koken op gas veel efficiënter dan koken op
elektriciteit, maar bij nadere beschouwing moet men dit toch enigszins
nuanceren

koken op gas:
~  veel warmteverlies, omdat veel warmte om de pan heen stroomt
~  verbrandingsprodukten (koolmonoxide en kooldioxide) ontstaan  
    in de keuken
~  daarom is meestal (energieverbruikende) ventilatie nodig
~  gevaar voor gaslekkages waardoor explosies kunnen optreden.
~  daarom zijn er veel gebouwen (torenflats) waar koken op gas
    verboden is
~  energietoevoer (zeer) slecht regelbaar

elektrisch koken:
~  geen verbrandingsprodukten in de keuken.
~  het rendement van de warmte-overdracht tussen
    kookplaat en pan, benadert de 100%
~  de energietoevoer is uitstekend regelbaar
~  de energietoevoer kan worden geautomatiseerd, zoals
    bijvoorbeeld het instellen op een bepaalde temperatuur  
    en stoppen met verwarmen als het water kookt
~  ook kan een tijdschakelaar worden toegepast.
    (handig in bejaardenhuizen)

Spaarlampen
Het gebruik van spaarlampen levert nauwelijks energiebesparing op. Omdat deze lampen "toch vrijwel geen energie verbruiken", laat men ze de hele dag maar branden en worden ze overal opgehangen.  ("rebound-effect").

Betrouwbaarheid van de levering van elektriciteit
Iedereen verwacht, dat de levering van elektriciteit voor minstens 99,99% van de tijd is gegarandeerd. Gelukkig is dit in de praktijk aanzienlijk beter. Bij een be­trouw­baarheid van slechts 99,99% zou men gemiddeld 53 minuten per jaar in het donker zitten.

Het energieverbruik van de verlichting
Het energieverbruik van de verlichting is ongeveer 15% van het totale elek­tri­citeits­verbruik van een huishouden. Als men ook de verwarming van de woning en het gebruik van de auto in rekening brengt, is het aandeel van de verlichting slechts 4%. Als men ernst wil maken met energiebesparing, is het beter om de ver­warming wat lager te draaien en de auto af te schaffen, in plaats van zo nu en dan het licht in de keuken uit te doen. Kleine beetjes helpen namelijk maar een (heel klein) beetje.
Als iedereen een beetje doet, dan zullen we maar een beetje bereiken
Ook het idee om de verlichting van autowegen te verminderen (om energie te sparen) terwijl men daarbij het autoverkeer ongemoeid laat, zet weinig zoden aan de dijk.

Teletekst 3 juni 2013
Het aantal snelwegen waar 's nachts geen licht meer brandt, neemt de komende maanden flink toe. Rijkswaterstaat moet bezuinigen en bovendien is het beter voor het milieu, schrijft de dienst op zijn website.


Energieverbruik van de huishoudens in Nederland in het jaar 2008
A =  netto energieverbruik per huishouden
B =  primair energieverbruik per huishouden in kilowatt-uren
C =  primair energieverbruik van alle huishoudens in Nederland
        in miljard kilowatt-uren

A

B

C

  elektriciteit   3560 kilowatt-uur

  8 900

  62

  verwarming     1625 kubieke meter aardgas  

14 300

100

  de auto   1444 liters benzine

13 140

  92

  totaal

    36 340    

    254    

In het jaar 2008 waren er in Nederland 7 miljoen huishoudens.

De huishoudens in Nederland verbruiken 27% van de totale
hoeveelheid primaire energie

~  in 2008 was het primaire energieverbruik van alle huishoudens
    254 miljard kilowatt-uur. Dat is inclusief de verwarming van de
    woning en het gebruik van de auto.
~  het totale primaire energieverbruik, met inbegrip van industrie,
    transport en openbaar vervoer, was toen 927 miljard kilowatt-uur.  
De huishoudens verbruikten dus 27% van de totale hoeveelheid
primaire energie.

Nederland verbruikt 0,57% van de wereldenergie
~  in 2013 was het verbruik van primaire energie  
    in Nederland 900 miljard kilowatt-uur.
~  het wereldverbruik van primaire energie was
    toen 157 000 miljard kilowatt-uur
Nederland verbruikte dus 0,57% van de wereldenergie.

Een Nederlander verbruikt 48 keer zoveel energie als nodig is
om in leven te blijven

~  een mens verbruikt aan voedsel gemiddeld
    2500 kilocalorie per dag. Dat is 3 kilowatt-uur  
~  in 2013 was het verbruik van primaire energie  
    in Nederland 900 miljard kilowatt-uur
Omgerekend naar het verbruik per inwoner per dag komt men op ongeveer
145 kilowatt-uur. Dat is 48 keer zoveel energie als nodig is om in leven te
blijven en equivalent aan de energie-inhoud van 16 liter benzine. Inwoners
van Afrika moeten het met 13 kilowatt-uur per dag doen.

Een Nederlander verbruikt in zijn leven bijna net zoveel energie
als een Jumbo, die 1 keer om de aarde vliegt

~  het energieverbruik van een Nederlander is 16 liter
    benzine-equivalent per dag
~  in 80 jaar is dat: 80 × 365 × 16 = 467 200 liter
    benzine-equivalent
~  dat veroorzaakt 1450 ton CO2
~  een Jumbo verbruikt 600 000 liter kerosine voor een  
    vlucht van 40 000 kilometer. (= de aardomtrek)

In 2011 werd de 7 miljardste aardbewoner geboren
~  als we dit aantal mensen zouden tellen met een snelheid
    van 1 per seconde, dan heeft men daar 222 jaar voor nodig  
~  bij een onderlinge afstand van 1 meter tussen 2 mensen, is
    dit een rij van 7 miljard meter
~  dat is 175 keer de aardomtrek
~  dat is een afstand van 23 lichtseconden
~  een vliegtuig met een snelheid van 900 kilometer per uur
    doet er 324 etmalen over om deze afstand af te leggen
~  7 miljard mensen is een kolonne van 18 mensen breed en
    een lengte gelijk aan de afstand van de aarde tot de maan
    (bij een onderlinge afstand van 1 meter tussen de rijen)
(hoezo, overbevolking ?)

Persbericht op 14 januari 2008:
"In 2010 zullen er 1 miljard auto's en vrachtwagens op de aarde rondrijden. Momenteel zijn er wereldwijd 942 miljoen voertuigen. Het bereiken van 1 miljard wagens tegen 2010 is slechts een tussenfase. Ondanks de milieuproblemen groeit het wagenpark in 2015 tot 1,124 miljard stuks".

Persbericht op 20 december 2007:
"De NAM  (Nederlandse Aardolie Maatschappij) gaat weer olie winnen in Schoonebeek. In 25 jaar zullen 100 miljoen vaten worden geproduceerd". Het wereldverbruik van olie is 1000 vaten per seconde. De produktie van Schoone­beek in 25 jaar is dus voldoende voor het wereldverbruik gedurende 100 000 seconden = 28 uur

Teletekst 6 juni 2012
Voor het eerst heeft een vliegtuig op zonne-energie een intercontinentale vlucht gemaakt. Bertrand Piccard deed 19 uur over een reis van Madrid naar Rabat in Marokko. Zijn toestel, Solar Impulse, heeft 12 000 zonnecellen. Het heeft een spanwijdte van 64 meter en weegt net zoveel als een auto. In 2014 is een vlucht om de wereld gepland

Teletekst 23 juni 2016
Het zonnevliegtuig Solar Impulse is de Atlantische Oceaan overgestoken. Het toestel landde bij Sevilla, na een vlucht van drie dagen vanuit New York. De trans-Atlantische vlucht is de 15e etappe in een reis om de wereld. Hij blijft in de lucht door 17 000 zonnecellen op de vleugels. 's Nachts levert een accu stroom.


Overzicht van de belangrijkste vindplaatsen van fossiele brandstoffen
(in procenten)

  Midden  
Oosten

  Afrika  

Noord
  Amerika  

Zuid
  Amerika  

Azië en
  Oceanië  

Oost
  Europa  

West
  Europa  

  steenkool  


6,9

37,3

3,1

35,4

  6,1

11,2

  aardolie

62,1

6,3

  7,4

7,9

  3,8

  9,8

  2,7

  aardgas

32,5

6,4

  5,5

3,9

  9,3

37,3

  5,2


De wereldproduktie van primaire energie in 2014 was
160 × 1012 kilowatt-uur. Dat is equivalent aan:

 of  17,6 × 1012 liter benzine,
      dat is een kubus met een ribbe van 2,6 kilometer  
 of  19,8 × 1012 kilogram steenkool,
      dat is een trein met 40 × 107 goederenwagons
      van 50 ton en een lengte van 10 meter
      De lengte van de trein is dan 40 × 105 kilometer
      = 100 keer de aardomtrek

Energieën op wereldschaal
(per jaar en omgerekend in kilogram massa-equivalent)
  netto elektriciteitsverbruik
  totaal primair energieverbruik  
  ingestraalde zonne-energie
=
=
=

860 kilogram massa-equivalent 
6280 kilogram massa-equivalent 
  44 miljoen kilogram massa-equivalent 



Enkele eenheden

Wattpiek
Wattpiek is het elektrisch vermogen van een zonnepaneel, bij een loodrechte
instraling van 1000 watt per vierkante meter en een paneeltemperatuur van
25 graden celsius.
Voorbeeld:
~  een zonnepaneel heeft een oppervlakte van 1 vierkante meter  
~  het rendement is 15%  (huidige stand van de techniek)
~  het elektrisch vermogen is dan 1 × 1000 × 15% = 150 wattpiek  

De theoretisch jaaropbrengst van 1 wattpiek is 1 × 8760 = 8760 watt-uur.
De werkelijke jaaropbrengst in Nederland van 1 wattpiek is ongeveer
850 watt-uur. Dat is het gevolg van de volgende omstandigheden:
~  de produktiefactor van zonne-energie in Nederland is 11,4%
~  het rendement van een zonnepaneel is afhankelijk van de ingestraalde  
    energie en de paneeltemperatuur. (hoe warmer hoe slechter).
~  een zonnepaneel is onderhevig aan veroudering en vervuiling
~  er treden verliezen op in de "inverter". De inverter is een schakeling
    die de lage gelijkspanning van het zonnepaneel omzet in een
    wisselspanning van 230 volt. Hierdoor wordt het mogelijk om de
    zonne-energie terug te leveren aan het lichtnet
~  een vast opgesteld zonnepaneel (op een dak) staat bijna nooit onder
    een hoek van 36 graden en is ook niet altijd gericht op het zuiden
Dus een zonnepaneel van 150 wattpiek levert in Nederland in 1 jaar:
150 × 850 watt-uur = 127 500 watt-uur.
Dat is gemiddeld 127­ 500­ /­ 365 = 350 watt-uur per dag

1 huishouden = 3650 kilowatt-uur per jaar = 10 kilowatt-uur per dag
(dat is een continu vermogen van 417 watt)
1 huishouden is de hoeveelheid elektrische energie die een gemiddeld
huishouden in Nederland in 1 jaar verbruikt. Dat is natuurlijk niet elk jaar
hetzelfde, maar deze (afgeronde) waarde wordt vaak gebruikt om de
opbrengst van zonne- of windenergie aan te geven.
Voorbeeld:
Het windmolenpark bij IJmuiden levert 422 000 megawatt-uur per jaar.
Dat is dus voldoende voor 422­ 000­ 000­ /­ 3650 = 115 600 huishoudens

1 kilocalorie = 427 kilogram-meter = 1,16 watt-uur
1 kilocalorie is de hoeveelheid energie die nodig is om de temperatuur
van 1 kilogram water met 1 graad te verhogen
~  het laten smelten van 1 kilogram ijs van 0 graden celsius kost
      80 kilocalorie.
~  het aan de kook brengen van 1 kilogram water van 0 graden kost
    100 kilocalorie.
~  het volledig verdampen van 1 kilogram water van 100 graden kost  
    540 kilocalorie. Dat is (toevallig ?) 3 keer zoveel als nodig is voor
    smelten + aan de kook brengen

1 mtoe = 11,63 miljard kilowatt-uur
1 mtoe  (mega ton oil equivalent) is de hoeveelheid energie die vrijkomt
bij het verbranden van 1 miljoen ton ruwe olie.
(dus 2 mtoe is bijna net zoveel energie als 1 kilogram massa equivalent)

1015 btu = 293 miljard kilowatt-uur
1 btu  (British thermal unit) is de hoeveelheid energie die nodig is om de
temperatuur van 1 pound water (= 0,45 kilogram) met 1 graad fahrenheit
(= 0,56 graad celsius) te verhogen.  1 btu = 0,252 kilocalorie

Omrekening van kilowatt-uur naar kilogram-meter
 1 kilowatt-uur
 1 kilogram-meter
 dus 1 kilowatt-uur  
=  3600 kilonewton-meter
=  9,81 newton-meter
=  3600 000 / 9,81   =  367 000 kilogram-meter  


Tabellen en grafieken

  Primaire energie is de energie-inhoud van brandstoffen in hun natuurlijke  
  vorm, voordat enige technische omzetting heeft plaatsgevonden.

De wereldproduktie van primaire energie in 2014 was 13 699 mtoe
Dat is 160 × 1012 kilowatt-uur


Verdeling van de primaire energie naar energiebron in 2014
  aardolie

  31,3%

  steenkool

  28,6%

  aardgas

  21,2%

  biobrandstof

  10,3%

  kernenergie

    4,8%

  waterkracht

    2,4%

  geothermisch, wind en zon    

    1,4%

  totaal wereld

      100,0%      

(bron:  IEA =  International Energy Agency)

Men kan wel "tegen steenkool" zijn, maar dat verandert niets aan
het feit, dat bijna 29% van de wereldproduktie van primaire energie
afkomstig is van steenkool


OECD = Organisation for Economic Co-operation and Development
Dit is een samenwerkingsverband van 34 landen die hun economisch
beleid coördineren en de wereldhandel bevorderen.

De toename van primaire energie vanaf 1973 tot 2013
(mtoe)

1973  

2013  

  toename  

  Midden Oosten

49  

689  

1 406%  

  China

427  

3 023  

708%  

  Azië (zonder China)

336  

1 655  

493%  

  Afrika

207  

747  

361%  

  Non OECD  Amerika’s

214  

619  

289%  

  OECD

3 739  

5 300  

142%  

  Non OECD  Europa en Eurazië  

946  

1 156  

122%  

  Wereld

    6 100  

    13 541  

222%  

(bron:  IEA =  International Energy Agency)

De primaire energie en het elektriciteitsverbruik per regio in 2013
(miljard kilowatt-uur)

    primaire    
energie

  elektriciteits-  
verbruik

  Nederland

       900

     115

  Midden Oosten

    8 013

     841

  China

  35 157

  5 165

  Azië (zonder China)

  19 248

  2 155

  Afrika

    8 688

     649

  Non OECD Amerika’s

    7 199

  1 011

  OECD

  61 639

10 179

  Non OECD Europa en Eurazië  

  13 444

  1 538

  Wereld

157 481

21 538

(bron:  IEA =  International Energy Agency)

De primaire energie en het elektriciteitsverbruik per inwoner in 2013
(kilowatt-uur)

    primaire    
energie

  elektriciteits-  
verbruik

  Nederland

53 571

6 823

  Midden Oosten

36 867

3 863

  China

25 702

3 778

  Azië (zonder China)

  8 257

   918

  Afrika

  7 792

   584

  Non OECD Amerika’s

15 235

2 142

  OECD

48 846

8 072

  Non OECD Europa en Eurazië  

39 426

4 510

  Wereld

22 097

3 026

(bron:  IEA =  International Energy Agency)

  Finale energie is het eindverbruik van energie door
  industrie, huishoudens, diensten, vervoer en landbouw  

Het finale wereld energieverbruik in 2014 was 9425 mtoe
Dat is 110 × 1012 kilowatt-uur


Verdeling van de finale energie naar energiebron in 2014
  aardolie

  39,9%

  elektriciteit

  18,1%

  aardgas

  15,1%

  biobrandstof en afval

  12,2%

  steenkool

  11,4%

  geothermisch, wind en zon    

    3,3%

  totaal wereld

    100,0%    

(bron: IEA =  International Energy Agency)

Verdeling van het elektriciteitsverbruik in Nederland in 2009
  industrie

  40%

  huishoudens    

  23%

  diensten

  30%

  landbouw

    7%

  totaal

    100%    

(bron: IEA =  International Energy Agency)

Verdeling van het elektriciteitsverbruik in Nederland in 2009
verdeling


Overzicht van de energiebronnen voor de opwekking van elektriciteit in
enkele landen in 2009

(miljard kilowatt-uur)

kern
  energie  

water
  kracht  

wind
  energie  

zonne
  energie  

geotherm.
  biomassa  

steenkool
  olie en gas  

  totaal  

  Nederland

      4,2

      0,1

    4,6

  0,05

    7,8

      96,8

    113,5

  België

    47,2

      1,8

    1,0

  0,17

    5,3

      35,7

      91,2

  Duitsland

  134,9

    24,7

  38,6

  6,58

  41,9

    345,7

    592,5

  Engeland

    69,1

      8,9

    9,3

  0,02

  12,4

    275,9

    375,7

  Frankrijk

  409,7

    61,9

    7,9

  0,17

    6,1

      55,9

    542,2

  Zwitserland

    27,7

    37,5

    0,0

  0,05

    2,4

        0,8

      68,5

  Italië

      0,0

    53,4

    6,5

  0,67

  10,0

    216,6

    292,6

  Spanje

    52,8

    29,2

  37,8

  6,04

    4,5

    163,6

    293,8

  Zweden

    52,2

    66,0

    2,5

  0,00

  12,2

        3,9

    136,7

  Noorwegen

      0,0

  127,1

    1,0

  0,00

    0,4

        4,4

    132,8

  Denemarken    

      0,0

      0,0

    6,7

  0,00

    4,0

      25,6

      36,4

  Rusland

  163,6

  176,1

    0,0

  0,00

    3,1

    649,2

    992,0

  Afrika

    12,8

  101,3

    1,7

  0,03

    2,2

    514,9

    632,8

  Japan

  279,8

    82,1

    3,0

  2,80

  24,3

    656,0

  1047,9

  China

    70,1

  615,6

  26,9

  0,32

    2,4

  3019,2

  3734,7

  Australië

      0,0

    12,3

    3,8

  0,27

    2,8

    241,8

    260,9

  USA

  830,2

  298,4

  74,2

  2,50

  72,9

  2892,9

  4188,2

  Wereld

2696,8

3329,2

273,2

21,00

298,2

13447,2

  20132,2  

(bron:  IEA =  International Energy Agency)


Overzicht van de energiebronnen voor de opwekking van elektriciteit in
enkele landen in 2009

(procenten)

kern
  energie  

water
  kracht  

wind
  energie  

zonne
  energie  

geotherm.
  biomassa  

steenkool
  olie en gas  

    totaal    

  Nederland

  3,7

  0,1

4,1

0,04

6,9

85,3

100

  België

51,8

  1,9

1,1

0,18

5,9

39,2

100

  Duitsland

22,8

  4,2

6,5

1,11

7,1

58,4

100

  Engeland

18,4

  2,4

2,5

0,01

3,3

73,4

100

  Frankrijk

75,6

11,5

1,5

0,03

1,1

10,3

100

  Zwitserland

40,5

54,8

0,0

0,07

3,5

  1,1

100

  Italië

  0,0

18,3

2,2

0,23

5,2

74,0

100

  Spanje

18,0

  9,9

12,9  

2,06

1,5

55,7

100

  Zweden

38,2

48,3

1,8

0,00

8,9

  2,8

100

  Noorwegen

  0,0

95,7

0,7

0,00

0,3

  3,3

100

  Denemarken    

  0,0

  0,1

18,5  

0,01

11,1  

70,4

100

  Rusland

16,5

17,8

  0,0  

0,00

  0,3  

65,4

100

  Afrika

  2,0

16,0

0,3

0,00

0,1

81,4

100

  Japan

26,7

  7,8

0,3

0,26

2,3

62,6

100

  China

  1,9

16,5

0,7

0,01

0,1

80,8

100

  Australië

  0,0

  4,7

1,5

0,10

1,1

92,7

100

  USA

19,8

  7,1

1,8

0,06

1,7

69,1

100

  Wereld

13,4

16,5

1,4

0,10

1,5

66,8

100


Energiebronnen voor de opwekking van elektriciteit, wereldwijd in 2009
taart5
groen = windenergie, zonne-energie, geothermisch en biomassa


Windenergie en zonne-energie in enkele landen in 2009
(miljard kilowatt-uur)

  windenergie  

  zonne-energie  

  Nederland    

    4,6

  0,05

  Duitsland

  38,6

  6,58

  Spanje

  37,8

  6,04

  China

  26,9

  0,32

  USA

  74,2

  2,50

  Wereld

273,2

21,00

Nederland produceert wel heel erg weinig zonne-energie in vergelijking met
andere landen. In 2009 wekte Duitsland 31% van de wereldproduktie van
zonne-energie op en dat was 132 keer zoveel als Nederland. Spanje was
een goede tweede met 29%

Bronnen voor de opwekking van elektrische energie in Duitsland in 2014

miljard
  kilowatt-uur  

  procenten  

  bruinkool

140,9

  27,0

  steenkool

  99,0

  19,0

  uranium    

  91,8

  17,6

  biomassa

  53,9

  10,3

  wind

  51,4

    9,9

  gas

  33,2

    6,4

  zon

  32,8

    6,3

  waterkracht

  18,5

    3,6

  totaal

521,5

100,0

bron:  Fraunhofer Instituut


Alternatieve energiebronnen

Men kan wel van alles uitrekenen, maar dat wil nog niet zeggen dat het in de praktijk kan worden gerealiseerd, of dat het economisch haalbaar is.

De hieronder genoemde vormen van alternatieve energie hebben met elkaar ge­meen, dat ze (nog) niet zijn gerealiseerd. Het lijken vaak meer fantasieën, dan prak­tisch uitvoerbare projecten.
Een goed voorbeeld hiervan is de "zonnetoren". Die moet 1 kilometer hoog worden. Het hoogste gebouw ter wereld (in Dubai) is 828 meter hoog. Het rendement van de zonnetoren is slechts 1,5%


Zonnetoren
zonnetoren

Zonnestraling verwarmt de lucht die zich onder een lage cirkelvormige, door­schijnende collector bevindt. Deze collector is aan de rand open. Het door­schijnende dak van deze collector vormt samen met de grond een opslag­ruimte voor de opgewarmde lucht. In het midden van het ronde dak staat een toren. De verwarmde lucht stijgt op in deze toren. Daardoor wordt nieuwe koude lucht aangevoerd aan de rand van de opslagruimte. Ook 's nachts is er een continue stroom warme lucht naar de toren, omdat de gehele grondoppervlakte bestaat uit met water gevulde buizen. Overdag warmen deze buizen op en ’s nachts geven ze hun warmte weer af. In de luchtstroom naar de toren staan een aantal wind­turbines opgesteld. De hieraan gekoppelde generatoren wekken elektriciteit op. In Australië gaat men misschien ooit zo’n toren bouwen.


Enkele gegevens
~  de temperatuur van de lucht onder de collector stijgt
    overdag 30 graden celsius
~  de snelheid van de luchtstroom aan de voet van de
    toren is 60 kilometer per uur
~  het vermogen is 200 megawatt
~  de jaarproduktie is 680 000 megawatt-uur
~  een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar
    ruim 6 keer zoveel energie
~  de toren is 1 kilometer hoog en de diameter is 130 meter
~  de diameter van de ronde collector is 5 kilometer
    (dus de straal r = 2500 meter)
~  aan de voet van de toren staan 32 turbines van 6,5 megawatt  

Berekening van het rendement
~  de oppervlakte van de collector is  π r2 = 3,14 × 25002 =
    19­ 625­ 000­ vierkante meter.
~  de energie-instraling van de zon in Australië is
    2,3 megawatt-uur per vierkante meter per jaar.
~  de totale hoeveelheid energie, die in de collector instraalt is  
    dus 45­ 137­ 500 megawatt-uur per jaar.
~  het rendement is (680­ 000 / 45­ 137­ 500) × 100% = 1,5%  
~  vergelijk hiermee het rendement van een elektrisch
    zonnepaneel, dat is 15%

De voordelen van de zonnetoren
~  er is vrijwel geen onderhoud nodig
~  er is geen (water)koeling nodig
    (een groot voordeel in droge en warme gebieden)
~  de installatie werkt op de warmtestraling van de zon  
    en heeft daardoor weinig last van vervuiling
~  de energielevering gaat dag en nacht
    (min of meer continu) door

Blue Energy
Blue Energy is een vorm van duurzame energie-opwekking die gebaseerd is op het verschil in zoutconcentratie van (zout) zeewater en (zoet) rivierwater. Door op het grensvlak een "generator" met kunststof membranen (een soort filters) te bouwen, kan enige energie worden gewonnen. De techniek die hiervoor wordt gebruikt, heet "omgekeerde elektrodialyse".
Het water aan de ene kant van het membraan is positief geladen, dat aan de andere kant negatief. Het spanningsverschil is 80 millivolt. Door stapeling van een groot aantal membranen kan voldoende spanning worden verkregen voor een praktische toepassing. Het systeem werkt als een soort accu. Er is geen andere energiebron (?) nodig dan zoet en zout water. De opbrengst zou theoretisch voldoende kunnen zijn voor de elektriciteitsvoorziening van Noord Nederland, als al het zoete water dat via Nederland de zee in stroomt, benut wordt voor deze vorm van energie-opwekking. Een onrealistisch verhaal.

Bericht in "De Ingenieur" 14 oktober 2011
Op de afsluitdijk komt een Blue Energy centrale van 50 kilowatt, die uit het ver­schil in zoutgehalte tussen water uit de Waddenzee en het IJsselmeer energie wint. Alle vergunningen zijn rond

Laddermolen
De laddermolen bestaat uit een windgedragen systeem van een groot aantal vleugels die aan een sterk touw zijn gebonden en die een lus vormen. Eén uiteinde van de lus drijft op de grond een dynamo aan. De vleugels zijn als schoepen zo ingesteld, dat langs één kant van de lus de vleugels omhoog bewegen onder invloed van de wind. Voorbij het kantelpunt (?) hoog in de lucht gaan de vleugels langs de andere kant van de lus weer naar beneden Daarbij wordt de stand van de vleugels zodanig veranderd, dat ze een neerwaartse druk ondervinden. Zo ontstaat een draaiende beweging van de lus. De energie-opbrengst van de laddermolen zou minstens 50 keer zoveel zijn als bij een windmolen met een vermogen van 1 megawatt. Wie het gelooft, mag het zeggen.


De Maglev wind turbine
maglev

Maglev is de afkorting van magnetische levitatie (= zweving). De Maglev wind­turbine heeft een verticale as. De as en de "windvanen" rusten op een magnetische lagering. Een magnetisch lager is vrijwel wrijvingsloos. (maar verbruikt wel energie). Door de zeer geringe lagerwrijving, gaat deze windturbine al bij een luchtsnelheid van 1,5 m/sec draaien en levert bij 3 m/sec. een bruikbare hoeveelheid energie. Zeer hoge windsnelheden vormen geen probleem, de molen kan dan gewoon blijven draaien. Hierdoor kan, volgens de Chinese uitvinders, dit type windturbine 20% meer energie leveren in vergelijking met een conventionele windturbine van hetzelfde vermogen.
Hoe de magnetische lagering werkt, komt niet uit de verf. Die zou met permanente magneten zijn opgebouwd en daardoor geen elektrische energie gebruiken voor de "levitatie". Een zeer onwaarschijnlijk verhaal, dus. De lagerwrijving verbruikt normaal slechts enkele procenten van de energie die door een windturbine wordt opgewekt. Daar is dus zeer weinig winst aan te behalen.
Wel interessant is de verticale as, waardoor deze molen ongevoelig is voor de windrichting, terwijl zeer grote constructies mogelijk zijn. De windenergie wordt daarbij over de gehele hoogte van de molen opgewekt. Dit soort constructies is overigens al vele jaren (eeuwen) bekend. De molen zou monstrueuze afmetingen hebben, (zoiets van 600 meter hoog, bij een diameter van 400 meter) en dan net zoveel energie kunnen opwekken als 1000 gewone windmolens.

Golfslagenergie
Golfslagenergie is energie die te winnen is uit de snel wisselende waterhoogte op zee door aanwezigheid van golven. Hoewel hieruit theoretisch (zeer veel) energie te winnen is, wordt dit tot op heden nog niet veel gedaan, omdat de kosten de baten meestal overstijgen. Voor de kust van Portugal wordt de eerste commerciële golfslagcentrale gebouwd, een centrale die energie uit zeegolven omzet in elektrische energie. Het systeem moet vanaf 2006 elektriciteit leveren voor (slechts) 1500 huishoudens.

Energie-instraling vanuit de ruimte
Om dit mogelijk te maken, moeten enorme zonnepanelen in een geostationaire baan om de aarde worden gebracht. De opgevangen zonne-energie wordt vervolgens door middel van microgolven naar de aarde gestraald en daar omgezet in elektriciteit. Een waanzinnig plan, dat uiteraard nooit zal worden gerealiseerd.
(leuk voor James Bond films)



Vrije energie

tesla2

Nikola Tesla

In deze opsomming van alternatieve energiebronnen, mag de vermelding van "vrije energie" niet ontbreken. Er is geen enkele wetenschappelijke onderbouwing voor het bestaan van "vrije energie". Toch kan men hierover vage twijfels hebben, omdat Tesla dit in 1889 zou hebben uitgevonden. Tesla (1856-1943) was een van de grootste uitvinders aller tijden. Hij bedacht onder meer de infrastructuur van de elektriciteitsnetten zoals wij die tegenwoordig overal gebruiken. Dus energietransport door middel van wisselstroom via hoogspanningsleidingen en transformatoren. Ook was hij de uitvinder van de wisselstroom inductiemotor, de fluorescentie buis (TL-buis), de radio en de afstandsbediening. In 1943, kort nadat hij was overleden, werd door het Amerikaanse Hooggerechtshof officieel vastgesteld dat Tesla de uitvinder van de radio was en dus niet Marconi.
Zijn grootste uitvinding zou zijn, de wereldwijde energievoorziening door "vrije energie", afgetapt uit de "ether". ("vrije energie" is de letterlijke vertaling van "free energy" = gratis energie). Experimenten hiermee vonden echter nooit plaats, omdat zijn geldschieters het lieten afweten. Die zagen helemaal niets in gratis energie

wardenclyff

De Warden Clyff Tower
Met 5 van deze torens wilde Tesla
een wereldwijde, draadloze energie-
voorziening mogelijk maken

Tesla was in staat om energie draadloos over grote afstanden te transporteren Vermeld wordt dat hij lampen op een afstand van enkele honderden meters draadloos liet branden. Ook zou hij een elektrische auto hebben omgebouwd, die daarna een week lang kon rondrijden zonder dat de accu werd opgeladen. Ook dit zou mogelijk gemaakt zijn, door het draadloos overbrengen van energie
zie ook:  patenten van Tesla

Op zichzelf is het draadloos overbrengen van energie niets bijzonders. Vrijwel alle energie die we op aarde gebruiken is draadloos overgebracht van de zon naar de aarde. Het is eigenlijk veel vreemder, dat men zeer grote hoeveelheden elektrische energie kan transporteren via een paar koper­draden. Bijvoorbeeld van een elek­trische centrale naar een grote stad.

Een elektrische 2-persoons sportauto kreeg de naam  "Tesla Roadster". Deze auto wordt aangedreven door een 3-fasen wisselstroom inductiemotor. Het prin­cipe van deze motor werd in 1888 door Tesla uitgevonden.
zie ook:  Who Killed the Electric Car

Interessant zijn onderstaande internetsites. De lezer moet zelf maar zijn (haar) conclusies trekken. Tesla was een genie, maar op latere leeftijd misschien ook wel een fantast. Het is fascinerend om zijn levensverhaal te lezen.
Nikola Tesla
The Autobiography of Nikola Tesla
Educate Yourself
Tesla Inside the Lab



Opslag van Energie

Enkele vormen van energie-opslag
 1. Elektrische energie in supercondensatoren
 2. Chemische energie in batterijen, accu's en waterstof
 3. Thermische energie in stoffen met een grote warmtecapaciteit  
 4. Kinetische energie in vliegwielen
 5. Potentiële energie door het verplaatsen van massa tegen
     de zwaartekracht in of het comprimeren van gassen

1. Elektrische energie
In een supercondensator (supercap) kan elektrische energie worden opgeslagen in de vorm van elektrische lading. Superconden­satoren kunnen zeer snel met hoge piekstromen worden geladen en ontladen. In hybride en elektrische auto’s kunnen supercondensatoren worden gebruikt voor het snel en effectief opslaan van de rem-energie, terwijl bij accelereren die energie dan even snel weer beschikbaar is. De energie-inhoud van een super­condensator is betrekkelijk klein, terwijl de spanning snel afneemt tijdens de ontlading. Recente ontwikkelingen zijn echter veelbelovend.
Een voorbeeld is de k2 supercondensator van Maxwell

~  de celspanning is 2,85 volt
~  de capaciteit van een cel is 3400 farad
~  de energie-inhoud van een cel is 4 watt-uur
~  de levensduur is meer dan 1 000 000 laadcycli  
~  het vermogen is 18 kilowatt per kilogram

  de energie-inhoud  (joule) van een condensator =  ½ CV2  
  C = de capaciteit  (farad)  en V = de spanning  (volt)

Er zijn al modules met supercondensatoren op de markt, met een energie-inhoud van 282 watt-uur, bij een capaciteit van 17,8 farad en een spanning van 390 volt Ook schijnt er een supercondensator in de maak te zijn, die een energie-inhoud heeft van 52 kilowatt-uur. Op termijn zal de super­conden­sator de batterij bij bepaalde toepassingen kunnen gaan vervangen. De levens­duur is vrijwel on­be­perkt, terwijl het rendement van de laadcyclus zeer hoog is, ongeveer 97%
Het ziet er naar uit, dat de aangekondigde supercondensator van 52 kilowatt-uur nooit op de markt zal verschijnen.

Onlangs is de grafeen supercondensator aangekondigd. Hierin zou 20 keer zoveel energie kunnen worden opgeslagen als in een gewone supercondensator
zie ook:  Electric double-layer capacitor

2. Chemische energie
In batterijen en accu’s, maar ook bij de produktie van waterstof, wordt elek­trische energie opgeslagen in de vorm van chemische energie

2.1. Batterijen en accu’s
Batterijen en accu’s zijn relatief goedkoop en betrouwbaar. Het rendement van de laadcyclus is vrij hoog, ongeveer 85%. Daar staat tegenover, dat batterijen en accu’s zwaar zijn en een grote ruimte innemen, terwijl de capaciteit beperkt is. Ook de lange laadtijden of de enorme laadstromen vormen vaak een probleem. Een interessante mogelijkheid, lijkt de toepassing van de vanadium redox accu

2.2. De thuisbatterij van Elon Musk
Elon Musk, de mede-oprichter van Tesla Motors, brengt in 2015 de thuisbatterij op de markt. Deze batterij heeft een energie-inhoud van 10 kilowatt-uur. Dat is gelijk aan het energieverbruik van een huishouden in 24 uur. In combinatie met een voldoend aantal zonnepanelen zou men in de zomer dan geen elektriciteit uit het lichtnet meer nodig hebben. Maar in de winter gaat dat niet lukken. Inmiddels is bekend gemaakt, dat de thuisbatterij niet op de markt zal verschijnen. De batterij is te duur en de levensduur is te kort.  (500 laadcycli).

2.3. Waterstof
De produktie van waterstof en terugwinning van elektriciteit in een brandstofcel gaat gepaard met een slecht (totaal)rendement. De energie-inhoud van waterstof per gewichtseenheid is weliswaar groot, maar het volume is ook (zeer) groot, zelfs als het gas sterk is samengeperst. Dat samenpersen kost veel energie. waterstof wordt pas vloeibaar bij 252 graden celsius onder nul. Vloeibaar maken is dus geen optie. Wel lijkt het mogelijk, om waterstof op een efficiënte manier op te slaan in metaalhydriden of gashydraten met behulp van nanotechnologie. Het gebruik van waterstof is potentieel gevaarlijk. (knalgas). Chemische verbindingen van waterstof met koolstof zijn probleemloos. Dat zijn de bekende kool­water­stoffen, zoals aardgas en (synthetische) benzine.


2.3.1. Seizoenopslag van zonne-energie in waterstof
(theoretisch en alles in kilowatt-uur)

opbrengst
zonne-energie

seizoen
opslag

verbruik
  huishouden
 

  maart
  t/m augustus  

  80% van de jaaropbrengst  
= (1825 + S)

in waterstof
S


1825

  september
  t/m februari  

20% van de jaaropbrengst
= (20 / 80) × (1825 + S)

  uit waterstof  
(0,40 × S)


1825

~  het elektriciteitsverbruik van een huishouden is 3650 kilowatt-uur  
    per jaar, dat is 1825 kilowatt-uur in een half jaar
~  in maart t/m augustus moet er S kilowatt-uur extra beschikbaar
    zijn voor seizoenopslag in waterstof
~  de opbrengst van de zonnepanelen in maart t/m augustus moet
    dan zijn: (1825 + S) kilowatt-uur
~  beschikbaar uit de zonnepanelen in september t/m februari:
    (20 / 80) × (1825 + S) kilowatt-uur
~  beschikbaar uit de seizoenopslag in september t/m februari:
    (0,40 × S) kilowatt-uur  (het cyclusrendement van de
    energie-opslag in waterstof = 40%)
~  totaal beschikbaar in september t/m februari:
    (20 / 80) × (1825 + S) + (0,40 × S) = 1825 kilowatt-uur
~  hieruit volgt: S = 2106 kilowatt-uur
~  de jaaropbrengst van de zonne-energie moet dus zijn:
    (100 / 80) × (1825 + 2106) = 4914 kilowatt-uur

2.3.2. Benodigde hoeveelheid waterstof voor seizoenopslag
~  de seizoenopslag S = 2106 kilowatt-uur
~  dat is 63 kilogram waterstof
~  de soortelijke massa van waterstof is
    0,09 kilogram per kubieke meter, bij een
    druk van 1 bar
~  dat is 9 kilogram bij een druk van 100 bar  
~  bij deze druk is 7 kubieke meter
    waterstof nodig

In bovenstaand rekenvoorbeeld is de energie-opbrengst in maart t/m augustus 80% en in september t/m februari 20% van de jaaropbrengst. Deze verhouding wordt bepaald door de seizoenen, maar ook door de stand van de zonnepanelen. Als de panelen meer vertikaal staan, dan wordt de verhouding tussen de opbrengst in de zomer en in de winter wat kleiner. Daardoor wordt zowel de benodigde seizoenopslag als ook de benodigde jaaropbrengst kleiner.
Een paar voorbeelden:

    verhouding    

        S        

        J        

80 / 20

2106

4914

75 / 25

1659

4645

70 / 30

1261

4408

S = de seizoenopslag in waterstof  (kilowatt-uur)
J = de jaaropbrengst van de zonnepanelen  (kilowatt-uur)

2.4. Seizoenopslag van zonne- en windenergie in ammoniak
De waterstofeconomie zou in de praktijk wel eens een
ammonia-economie kunnen worden

Teletekst 26 maart 2016
De Nuon-gascentrale in Eemshaven zal worden verbouwd tot een “superbatterij” waar overtollige (?) zonne- en windenergie in kan worden opgeslagen. De energie wordt opgeslagen met behulp van ammoniak, een vorm van energie-opslag die nog niet op grote schaal is toegepast. Met de overtollige energie wordt stikstof uit de lucht en waterstof uit water gehaald. Daar wordt ammoniak van gemaakt. De ammoniak kan worden verbrand in turbines en daarbij komt geen CO2 vrij. Rond 2025 moet de centrale in werking zijn

3. Thermische energie
Opslag van thermische energie (= warmte) kan plaats vinden in materiaal met een grote warmtecapaciteit, bijvoorbeeld in water (zonneboiler), of in waterhoudende zandlagen op enige diepte in de grond. (aquifers). Meestal gaat het daarbij om vrij lage temperatuurniveaus, die onbruikbaar zijn voor de produktie van elektriciteit. Wel kan de opgeslagen warmte met behulp van warmtepompen worden gebruikt voor verwarmingsdoeleinden.

3.1. Opslag van warmte in een reservoir
Bij opslag van warmte in een reservoir, is de verhouding tussen de oppervlakte en inhoud belangrijk. De warmteverliezen zijn evenredig met de oppervlakte (dus met de 2e macht). De warmtecapaciteit is evenredig is met de inhoud (dus met de 3e macht). De relatieve warmteverliezen nemen af naarmate het reservoir groter is.

Voorbeeld:
~  een kubus met een ribbe van 1 meter heeft een inhoud van  
    1 kubieke meter en een oppervlak van 6 vierkante meter
~  een kubus met een ribbe van 2 meter heeft een inhoud van
    8 kubieke meter en een oppervlak van 24 vierkante meter
~  dus bij een 8 keer zo grote inhoud is het oppervlak maar
    4 keer zo groot

3.2. Opslag van warmte in gesmolten zout
Bij een zon-thermische centrale wordt voor (kort durende) opslag van de zonne-energie, gebruik gemaakt van gesmolten zout. Met de opgeslagen warmte kan tijdens zonloze periodes elektriciteit worden geproduceerd. De opgeslagen warmte komt hierbij grotendeels vrij als stollingswarmte en dat is vele malen meer dan wat vrijkomt bij alleen maar afkoelen.
Vergelijk hiermee de eigenschappen van water.
Voor het laten smelten van ijs is 80 keer zoveel warmte nodig, als voor 1 graad verwarmen van water. Bij het bevriezen komt die warmte weer vrij.

3.3. Opslag van zonnewarmte in de vorm van chemische energie
Bij ECN  (Energieonderzoek Centrum Nederland) worden experimenten uit­ge­voerd met materialen, waarbij zonnewarmte in de vorm van chemische energie wordt opgeslagen. Bij langdurige opslag van deze chemische energie treden geen warmteverliezen op. Hierdoor wordt seizoenopslag van warmte mogelijk.
Goed bruikbaar lijken zouthydraten. In de zomer wordt de warmte van een zon­ne­boiler gebruikt om de watermoleculen van het zout te scheiden, waarna zout en water gescheiden worden opgeslagen. In de winter wordt dit proces om­ge­keerd en de binding van water aan het zout levert dan weer warmte op

4. Kinetische energie
Kinetische energie (= bewegingsenergie) kan worden opgeslagen in een vliegwiel. De opslagcapaciteit is vrij klein. Een vliegwiel kan worden gebruikt bij het afremmen van een voertuig. Er wordt dan bewegingsenergie in het vliegwiel opgeslagen. Bij het optrekken kan die energie weer worden gebruikt. Dit wordt bij sommige stadsbussen toegepast

5. Potentiële energie
Potentiële energie ontstaat bij het verplaatsen van massa tegen de zwaartekracht in, of bij het comprimeren van gassen. Potentiële energie kan bijvoorbeeld worden verkregen, door water op te pompen naar een hoger gelegen spaarbekken. Dit gebeurt vaak bij waterkrachtcentrales. Voor het oppompen wordt de overtollige energie gebruikt, die in de dal uren beschikbaar is. In tijden van droogte kan de potentiële energie, die is opgeslagen in het spaarbekken, door de water­kracht­centrale weer worden omgezet in elektrische energie. Het rendement van deze vorm van energie-opslag is vrij hoog, ongeveer 80%

5.1. Potentiële energie van perslucht
Potentiële energie ontstaat als men lucht samenperst. Het samenpersen van lucht gaat gepaard met een slecht rendement. Perslucht kan worden gebruikt voor de aandrijving van gereedschappen en zelfs van auto's

~  een cilinder met een diameter van 50 centimeter en een
    lengte van 2 meter, heeft een inhoud van 0,4 kubieke meter
~  als deze cilinder gevuld is met samengeperste lucht van
    200 atmosfeer, dan is de potentiële energie bijna net zoveel  
    als de energie-inhoud in 1 liter benzine. (= 9,1 kilowatt-uur)  
~  het gewicht van de samengeperste lucht is 100 kilogram
bron:  Opslag van Energie

5.2. Potentiële energie van gecomprimeerde lucht
Er zijn 2 mogelijkheden:
 1. Lucht comprimeren in een vast volume.
     Hierbij wordt de druk bepaald door de
     hoeveelheid lucht
 2. Lucht comprimeren in een variabel volume.  
     Hierbij kan de druk constant blijven

5.2.1. Lucht comprimeren in een vast volume
Voor het comprimeren van lucht in een vast volume maakt men vaak gebruik van ondergrondse ruimtes zoals zoutkoepels en grotten. Bij het comprimeren van lucht ontstaat warmte, terwijl bij expansie de lucht afkoelt. Daardoor is het rendement vaak slecht. Er zijn 2 vormen van compressie mogelijk:

 1. Adiabatische compressie
     Hierbij vindt geen warmte uitwisseling met de omgeving  
     plaats. De temperatuur stijgt bij compressie en daalt bij
     expansie.
 2. Isotherme compressie
     Hierbij vindt wel warmte uitwisseling met de omgeving
     plaats. De temperatuur blijft (min of meer) constant bij
     compressie en expansie

5.2.2. Lucht comprimeren in een variabel volume
Voor het comprimeren van lucht bij een constante druk maakt men gebruik van een ruimte met een variabel volume. Dat kan een opblaasbare ruimte zijn, die zich een paar honderd meter onder het wateroppervlak in zee bevindt. De waterdruk zorgt dan voor een constante druk in die ruimte. Door de constante druk kunnen de benodigde pompen en turbines met een hoog rendement werken.

5.3. Potentiële energie van een "Gravity Power Module"
Bij deze vorm van energie-opslag wordt gebruik gemaakt van de potentiële energie van een massa van 8000 ton in een hydraulisch systeem. Deze massa kan in verticale richting over een afstand van 500 meter op en neer worden bewogen. De massa is een stalen cilinder met een diameter van 6 meter en een hoogte van 36 meter. Dat is een volume van 1000 kubieke meter. Door de opwaartse druk in het systeem is de effectieve massa 7000 ton

~  de potentiële energie = 7000 ton × 500 meter  
    = 3,5 × 109 kilogram-meter
1 kilowatt-uur = 3,67 × 105 kilogram-meter
~  de potentiële energie is dus
    10 000 kilowatt-uur   (afgerond)

5.4. Potentiële energie van een "Ondergrondse Pomp Accumulatie Centrale"

In Limburg wordt misschien ooit een "ondergrondse pomp accumulatie centrale" gebouwd. Er moet dan een waterreservoir van 2,5 miljoen kubieke meter op het aardoppervlak worden aangelegd en een waterreservoir met dezelfde capaciteit op 1400 meter diepte. Daar bevinden zich dan ook de turbines, pompen en de generatoren. De werking is hetzelfde als bij een waterkrachtcentrale met een spaarbekken.

~  2,5 miljoen kubieke meter water
~  verval 1400 meter
~  dat is 2,5 × 106 × 103 kilogram × 1400 meter  
    = 3,5 × 1012 kilogram-meter
1 kilowatt-uur = 3,67 × 105 kilogram-meter
~  de potentiële energie is dus
    10 000 megawatt-uur   (afgerond)
Zo'n "ondergrondse pomp accumulatie centrale" zou bijna tweederde van
de dagproduktie van een centrale van 600 megawatt kunnen opslaan.
zie ook:  De Ingenieur  (1 okt. 2010)

Enkele mogelijkheden voor energie-opslag   (afgerond)

  watt-uur per  
kilogram

  watt-uur per  
liter

rendement
  opslagcyclus
 

  benzine   (ter vergelijking)

12 600

9 100

- -

  waterstof   200 atmosfeer

33 600

   600

40%

  lithium-ion-polymeer batterij  

     200

   300

  99%  

  vanadium redox accu

       20

     25

80%

  pomp accumulatie centrale  

         4

      4

80%

1 kilowatt-uur = 367 000 kilogram-meter
~  dus 1 watt-uur = 367 kilogram-meter
~  de potentiële energie van 1 kilogram water bij een  
    verval van 1400 meter = 1400 kilogram-meter
~  dat is 4 watt-uur  (afgerond)


Energiebesparing

De grootste winst valt te behalen bij de isolatie en verwarming van de woning en het gebruik van warm water. Daarna volgt de auto en tenslotte de verlichting.

Isolatie van de woning
Voor de verwarming van een slecht geïsoleerd huis is gemiddeld 2150 kubieke meter aardgas per jaar nodig. Voor een goed geïsoleerd huis is dit nog maar 700 kubieke meter. Isoleren helpt dus echt heel veel. Het ideale huis is natuurlijk energieneutraal

Verwarming van de woning
Het principe van "warmte-kracht koppeling" kan ook bij de verwarming van een woning worden toegepast. Een goed voorbeeld hiervan is de HRe-ketel. (hoog rendement elektrisch).
Deze verwarmingsketel bevat een heteluchtmotor waarmee elektriciteit wordt opgewekt. De overtollige elektriciteit wordt teruggeleverd aan het lichtnet. Het totale rendement is ruim 90%. Als alle huizen met zo’n ketel zouden worden uitgerust, dan waren er misschien minder elektrische centrales nodig. Omdat het rendement van een conventionele centrale slechts 40% is, kan bij grootschalige toepassing van de HRe-ketel een aanzienlijke energiebesparing en dus vermin­dering van de uitstoot van CO2 worden bereikt. Een probleem is echter, dat men dit systeem in de zomer niet intensief zal gebruiken, (alleen voor de verwarming van tapwater), omdat men dan meestal liever wil koelen dan verwarmen.
Het totaal geïnstalleerde vermogen van de elektrische centrales zal daarom waarschijnlijk toch niet veel kleiner kunnen worden. De energielevering van de centrales, gerekend over het gehele jaar, kan wel minder zijn.

Warm water
Het (voor)verwarmen van tapwater kan met een hoog rendement (65%) plaatsvinden met behulp van zonnecollectoren. Bij het douchen kan men het verbruik van warm water enigszins beperken door gebruik te maken van een waterbesparende douchekop. Eén keer een bad nemen kost 120 liter water. Eén keer douchen de helft (7,5 liter water per minuut, gedurende 8 minuten). Een waterbesparende douchekop verbruikt 7,5 liter water per minuut, een gewone douchekop 8,2. Veel besparing kan worden bereikt, door de warmwaterboiler vlak bij de kraan te monteren, zowel in de keuken als bij de douche. In veel huizen bevindt zich een combiketel op zolder.
Dat is wel de slechtst denkbare plaats. Als men warm water nodig heeft, moet eerst de lange leiding naar de keuken of badkamer worden opgewarmd voordat het water op de verbruiks­plaats de gewenste temperatuur heeft. Na dichtdraaien van de kraan koelt het water in de leiding weer af, wat puur energieverlies betekent. Bovendien kost dit ook nog eens extra veel water.

Auto
Een aanzienlijke besparing in brandstof kan men bereiken met hybride auto's. Men moet dan denken aan (maximaal) 25%. De enige echte besparing is natuurlijk het afschaffen van de auto. Helaas is het openbaar (streek)vervoer van een dermate slechte kwaliteit, dat men deze stap moeilijk zal zetten. Alleen een extreme verhoging van de benzineprijs, tot bijvoorbeeld  € 5,- per liter, zal op termijn enig effect sorteren, maar de meeste mensen zijn niet uit hun auto te slaan

De zuinigste 4-persoons auto met een benzinemotor, zal bij een snelheid van 100 km per uur nooit veel zuiniger kunnen worden dan 1 liter per 40 km. Dit kan men berekenen aan de hand van de laagst denkbare lucht- en rolweerstand, gecom­bineerd met het hoogst denkbare rendement van een benzinemotor.
Dat verbruik van 1 liter per 40 km is overigens aangekondigd voor de nieuwe plug-in Prius, die in 2012 op de markt komt. Daarbij wordt dan wel "vergeten" dat deze auto een deel van de tijd op elektriciteit rijdt
Ter vergelijking:
Het voertuig dat in 2007 op zonne-energie de "World Solar Challenge" won, had een verbruik (omgerekend naar benzine-equivalent) van 1 liter per 70 km. Dit voertuig kon slechts 1 persoon in half liggende houding vervoeren.

Verlichting
Hoewel verlichting relatief weinig energie verbruikt, kan men daar toch wel wat op bezuinigen door het consequent gebruik van spaarlampen en led-lampen.



Het energie-neutrale huis

~  over een heel jaar gezien, moet de hoeveelheid opgewekte
    energie gelijk zijn aan de hoeveelheid verbruikte energie
~  de elektriciteit wordt meestal opgewekt met zonnepanelen
~  water wordt verwarmd door zonnecollectoren
~  zolang er niets beters is bedacht, functioneert het lichtnet als
    buffer voor de (tijdelijk) overtollige elektrische energie
~  in de zomer wordt het overschot aan elektriciteit teruggeleverd  
    aan het net en in de winter wordt het tekort aan energie weer
    opgenomen uit het net
~  belangrijkste voorwaarde voor een energie-neutraal huis is een  
    goede isolatie van het dak, muren, ramen, deuren en vloeren
~  grote ramen op het zuiden, met 3-laags glas, voor maximale
    instraling van zonnewarmte in de winter
~  boven de ramen een luifel waardoor in de zomer, als de zon
    hoger staat, weinig zonnewarmte naar binnen straalt.
~  door de goede warmte-isolatie is er dan geen koeling nodig
~  energiezuinige apparaten en verlichting
~  warmte terugwinning bij ventilatie en bij het gebruik van warm
    water
~  vloerverwarming met een warmtepomp of met water afkomstig  
    van zonneboilers
~  lage temperaturen, dan zijn de warmteverliezen klein en het
    rendement dus hoog
~  men moet met meetapparatuur kunnen controleren of de
    energie-opwekking in balans is met het verbruik
~  alles valt en staat met de motivatie om energie te besparen
zie ook:  milieucentraal

De energiezuinige douche
Je gaat je eerst wassen met zeep. Het spoelwater loopt dan gewoon weg in de afvoer. De besparing begint pas, als je daarna nog (lang) wilt nadouchen. Dan wordt het relatief schone en nog warme douchewater in de verdiepte vloer van de doucheruimte opgevangen en via een filter naar de douche terug gepompt. Het water wordt weer op temperatuur gebracht door bijmenging van vers heet water, of door extra verwarming. Hiermee wordt veel energie en water bespaard, maar het systeem is ingewikkeld (pomp en filter).en het vraagt veel onderhoud.
zie ook:  upfall-shower-het-nieuwe-douchen

Een andere mogelijkheid is om warmte terug te winnen uit het afvalwater met een warmtewisselaar. Die werkt zowel tijdens het wassen als tijdens het nadouchen. Hierbij wordt geen water bespaard, maar wel energie. De constructie is eenvoudig en vraagt vrijwel geen onderhoud.
zie ook:  passiefhuisbouwer.nl



De ineenstorting van de olie-economie

peakoil

De beschaving, zoals wij die nu kennen, zal spoedig eindigen, omdat de olie opraakt. Dat is een wetenschappelijk onderbouwde conclusie. De olie zal niet plotseling op zijn, want de produktie verloopt volgens een klokvormige curve. Aan de opgaande kant van de curve is er in toenemende mate goedkope olie beschikbaar. Aan de neergaande kant is er steeds minder olie, die steeds duurder wordt. De top van de produktie valt samen met het punt, waarbij de helft van de olie verbruikt is. Na de top, neemt de produktie af en nemen de kosten toe omdat de olie steeds moeilijker winbaar wordt. Bovendien heeft de schaarste een zeer sterk prijsopdrijvend effect. Nog dit jaar (2007) zal het wereldolieverbruik de 86 miljoen vaten per dag overschrijden.
Dat zijn 1000 vaten per seconde.  (1 vat = 159 liter).

Stel, dat in het jaar 2000 de top van de produktie was bereikt, dan zal er in 2020 evenveel olie worden geproduceerd als in 1980. De wereldbevolking is intussen verdubbeld en bovendien is men steeds afhankelijker van olie geworden. Het gevolg hiervan is, dat wereldwijd de vraag naar olie in 2020 zeer veel groter zal zijn dan de produktie. De olieprijs zal dan exploderen tot zo’n 400 dollar per vat. Olie-afhankelijke economieën zullen ineenstorten en waarschijnlijk zullen er oorlogen om de olie uitbreken.


De prijsontwikkeling van de ruwe olie

        jaar        

    dollars per vat    

1973

  3 -   12

1998

10 -   15

2000

24 -   37

2002

20 -   28

2004

30 -   51

2006

58 -   80

2007

53 -   99

2008

32 - 146

2009

32 -   81

2010

67 -   92

2011

75 - 115

2012

77 - 110

2013

86 - 108

2014

53 - 107

2015

34 -   62

2016

26 -   54

2017

47 -   54






Inmiddels (2014) is de situatie op de olie- en gasmarkt totaal veranderd
De prijs van de ruwe olie daalt

~  in Amerika worden grote voorraden schaliegas en olie ontdekt  
~  in 2005 importeerde Amerika 60% van de behoefte aan olie.
    Dat is nu gedaald tot 30% en omstreeks 2020 zal Amerika
    zelfs olie gaan exporteren
~  ook in Rusland, Europa en Azië blijkt zeer veel schaliegas
    en olie in de grond te zitten
~  door de wereldwijde recessie vermindert de behoefte aan olie  

Schaliegas en olie
Schaliegas en olie wordt gewonnen uit leisteenformaties. Het winnen ervan gaat gepaard met grote vervuiling van het milieu. Men gaat als volgt te werk:
Er wordt in leisteen, horizontaal geboord. Daarna wordt een mengsel van water, zand en chemicaliën onder extreme druk in de horizontale put gepompt. Dit mengsel veroorzaakt mechanische spanningen in het gesteente, waardoor kleine scheurtjes ontstaan, de zogenaamde "fracs". Via deze scheurtjes komt het gas of de olie, die zich in het gesteente bevindt, te voorschijn.

Volgens IEA  (International Energy Agency) zijn de wereldwijde voorraden schaliegas voldoende voor 60 jaar wereldverbruik. De voorraden van schalie olie zijn bijna even groot als de bewezen voorraden van conventionele olie. Er blijkt geen energiecrisis meer te zijn, maar wel een klimaatcrisis.

Nog geen 10 jaar geleden waren experts er van overtuigd dat de olieproduktie een definitieve daling had ingezet. Deskundigen gebruiken de term "peak oil" nu niet meer.
Het tijdperk van de fossiele brandstoffen is nog lang niet voorbij
De toename van CO2 in de atmosfeer gaat dus gewoon door
zie ook:  De Ingenieur  (8 febr. 2013)



Hoe zal het nu verder met de energie gaan?

Olie
De gemakkelijk winbare olie begint op te raken. Men gaat daarom in Canada en Venezuela de moeilijk winbare olie uit teerzand halen. Ook gaat men naar olie boren bij de Noordpool en op 5 kilometer diepte in de Golf van Mexico. In Amerika, West Europa en Rusland zijn grote voorraden schaliegas en olie gevonden. Het winnen hiervan gaat gepaard met een grote vervuiling van het milieu, maar daar zit natuurlijk niemand mee. "Als het autootje maar rijdt".

Gas
Er is voorlopig nog voldoende gas, waarschijnlijk nog voor de komende 60 jaar. De top van de aardgasproduktie wordt over 20 jaar bereikt. Daarna zal de prijs sterk gaan stijgen. West Europa is daarbij vooral afhankelijk van Noorwegen, Rusland, Noord Afrika en het Midden Oosten.

NRC-Handelsblad 14 Juli 2010:
"Na dreigend tekort nu overschot aardgas". Nieuwe technologie heeft een revolutie ontketend in de wereld van het aardgas. Reusachtige voorraden gas uit compacte lagen leisteen en steenkool komen binnen bereik, onder andere in Amerika. Met overproduktie tot gevolg.

Shell is wereldwijd bezig met projecten om gas te gebruiken voor de fabricage van een soort dieselolie.
GTL (gas to liquid), een variant op het Fischer-Tropsch procédé.

Steenkool
Er is wereldwijd zeer veel steenkool. Voldoende voor minstens 200 jaar. Steenkool is overal goed voor. Er kan stadsgas, waterstof, synthetische benzine en dieselolie mee worden geproduceerd. De techniek voor de produktie van synthetische benzine uit steenkool is al sinds 1923 bekend en werd in de 2e wereldoorlog door Duitsland op grote schaal toegepast.
(Fischer-Tropsch synthese)

Waterkracht
Hoewel de meest rendabele projecten al zijn gerealiseerd, liggen er nog grote mogelijkheden in Afrika en Zuid-Amerika. Waterkrachtcentrales ver­oor­zaken veel schade aan het milieu.

Teletekst 4 maart 2011:
In Brazilië mogen de voorbereidingen voor de bouw van de grootste water­kracht­centrale ter wereld toch doorgaan. De centrale komt in het noorden in het Amazonegebied. De lokale bevolking en de natuurorganisaties zijn fel tegen. Er zouden tienduizenden mensen dakloos worden door de bouw. De regering benadrukt dat de dam aan 23 miljoen huishoudens energie kan leveren en dat veel banen worden gecreëerd

Groene energie
Groene energie verkregen uit wind, zon, biomassa etc. is voorlopig van weinig betekenis. Men denkt hiermee (in Nederland) maximaal 14% van (alleen) de elektriciteit in 2020 te kunnen opwekken. Windenergie komt in enkele landen uit de "startblokken". Zonne-energie is vooralsnog te verwaarlozen. Men moet hierbij denken aan hooguit enkele promillen van de totale elektriciteitsproduktie. In 2009 was de wereldproduktie van zonne-energie slechts 0,1 procent van de totale hoeveelheid opgewekte elektrische energie

Biobrandstof
Grootschalige produktie van biodiesel etc. gaat ten koste van de voedsel­produktie en het kost bovendien veel gewone brandstof. Dat is dus geen reële optie. De omzetting van zonne-energie naar biobrandstof gaat gepaard met een extreem laag rendement, in de orde van 1%

Kernenergie
Kernenergie is, bij het huidige verbruik, nog zo’n 75 jaar mogelijk. Daarna is het Uranium op. Een oplossing zou kunnen zijn, het toepassen van kweekreactoren. Dan zou men met het Uranium nog 5000 jaar vooruit kunnen. (alleen voor de elektriciteitsproduktie).
Als het Uranium op raakt, kan men waarschijnlijk met Thorium verder. Thorium kan volledig worden "verbrand" in eenvoudige reactoren. Dit in tegenstelling tot Uranium, waarvan slechts 0,7% kan worden gebruikt. (de isotoop U235).
In India zijn al enkele Thoriumreactoren in bedrijf. Thorium zal op termijn waarschijnlijk de belangrijkste nucleaire brandstof worden.
De hoeveelheid Thorium op aarde is 3 keer zo groot als de hoeveelheid Uranium.

Kernfusie
Omstreeks 2050 mogen we de eerste praktische resultaten verwachten van kernfusie. Dan kan de mensheid beschikken over een oneindige hoeveelheid "schone" energie. De totale ontwikkelingstijd heeft dan ongeveer 100 jaar in beslag genomen. Men kan zich afvragen of het ooit wel zal lukken om zeer grote hoeveelheden energie op te wekken door middel van gecontroleerde kernfusie. Nog nooit heeft een technische ontwikkeling zo lang geduurd. Denk bijvoorbeeld aan elektriciteit, radio, (satelliet)televisie, vliegtuig, computer, ruimtevaart, de laser, kernenergie, waterstofbom etc. Die uit­vin­dingen werden allen gerealiseerd in een tijdsbestek van enkele 10-tallen jaren, van idee naar een bruikbaar produkt.

Waterstof
Waterstof kan worden geproduceerd met behulp van kernenergie via een thermo-chemisch proces of door elektrolyse van water.
De benodigde elektriciteit voor de elektrolyse van water zal door kernfusie geleverd moeten worden, of door "groene" energie. Maar daarvoor is nog een lange weg te gaan. Waterstof is een "onhandelbare" brandstof, waarvoor nog geen infrastructuur bestaat. De brand­stofcel is voorlopig nog veel te duur en vraagt nog veel ontwikkeling. Waterstof is geen energiebron, maar een energiedrager. Het produceren van waterstof door elektrolyse van water kost 1,25 keer meer energie dan het oplevert.
Waterstof is dus geen oplossing voor het energieprobleem

Er dreigt een wanverhouding te ontstaan tussen de produktie en consumptie van energie. Er zouden vrijwel geen problemen zijn, als er een paar miljard mensen minder op deze aarde zouden rondlopen. (rondrijden).
De werkelijkheid is, dat er voor het jaar 2050 nog een paar miljard mensen bij zullen komen. Dat zijn gemiddeld 1 miljoen per week erbij.

De enige oplossing lijkt: (sterk) bezuinigen op energie en (veel) minder mensen. Bezuinigen op het energieverbruik, terwijl tegelijkertijd het aantal aardbewoners toeneemt, levert per saldo niets op. Dat is "dweilen met de kraan open".

Veel mensen denken: "Crises zijn van alle tijden en men heeft altijd een oplossing gevonden, dus dat zal nu ook wel weer gebeuren".

~  de mensheid wordt, voor het eerst in de wereldgeschiedenis,  
    bedreigd door een extreme overbevolking.
~  alle energievoorraden raken vroeg of laat op.
~  de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer neemt voortdurend toe  
~  deze situatie heeft zich nog nooit eerder voorgedaan.

  Het worden interessante tijden  



Het Energieakkoord

bron: NRC-Handelsblad en Trouw 13 juli 2013
Veertig partijen en meer dan zeven maanden onderhandelen hebben
het onderstaande (voorlopige) Energieakkoord opgeleverd
~  het energieverbruik in Nederland moet 1,5% per jaar omlaag
~  16% duurzame energie in 2023, in plaats van in 2020
~  er wordt 400 miljoen euro vrijgemaakt voor woningisolatie
~  er worden 5 kolencentrales gesloten, 3 in 2015 in Borssele
    Geertruidenberg en Nijmegen en 2 op de Maasvlakte in 2017  
~  in 2023 moet windenergie de helft van alle huishoudens
    van stroom voorzien. 4400 megawatt aan turbines in zee
    en 6000 megawatt op land
Hiervoor zijn 2600 windturbines van 4 megawatt nodig. Dan
moeten er gedurende 10 jaar elke week 5 stuks worden geplaatst.
Ik geloof er helemaal niets van.
zie ook:  recordaantal windmolens gebouwd

Teletekst 26 september 2013
Nog geen 3 maanden na het sluiten van het energieakkoord, wordt het sluiten van de 5 kolencentrales ter discussie gesteld, door het ACM (Autoriteit Consument en Markt). Met de gemaakte afspraken verdwijnt 10% van de produktiecapaciteit en dat zal leiden tot hogere prijzen voor de consument. Daar wegen de milieu­voordelen niet tegen op. De partijen die het energieakkoord hebben gesloten gaan op zoek naar een manier waarop de vervroegde sluiting toch kan doorgaan.

Alle kolencentrales sluiten en geen kernenergie?
Het lijkt niet erg verstandig, om onder druk van de milieubeweging alle kolencentrales te sluiten. Hierdoor wordt de energievoorziening wel heel erg afhankelijk van Rusland, dat op elk moment de gaskraan kan dicht draaien. Kernenergie mag ook al niet. Dan blijven alleen een paar windmolens over, die driekwart van de tijd stilstaan.
(de produktiefactor van windenergie op land is 25%).

Teletekst 3 juli 2014
De kolencentrales in Nederland mogen openblijven als ze aan strenge eisen voldoen, meldt minister Kamp aan de Tweede Kamer. Door aanvullende eisen te stellen, wordt een vergelijkbare milieuwinst geboekt als met de sluiting van de vijf kolencentrales. (?)
(Wie het snapt mag het zeggen. Ontstaat er dan opeens minder CO2 bij de verbranding van steenkool ? Of gaat het weer eens over "groene" CO2 of onder­grondse opslag van CO2 ?)

Teletekst 15 september 2014
De plannen voor windmolenparken op zee dreigen op een fiasco uit te lopen. Energiebedrijf Eneco en andere grote partijen zeggen dat ze overwegen te stoppen met investeren in de windparken omdat minister Kamp zich volgens hen niet aan zijn beloften houdt.
De windmolenparken zijn een van de pijlers van het energieakkoord dat in 2013 werd gesloten. De komende jaren zou er drie keer zoveel energie door molens moeten worden opgewekt, onder meer door acht parken op zee

Teletekst 26 september 2014
Het kabinet heeft drie locaties voor de bouw van windmolens op zee gekozen. De bouw van het eerste bij Borssele begint volgend jaar. In 2017 gaat de bouw van windmolenparken voor de Noord- en Zuid-Hollandse kust van start. Eerst werd gedacht aan negen parken. Door op drie locaties te bouwen wordt volgens minister Kamp de afspraak uit het Energieakkoord om meer windenergie op te wekken zo snel en goedkoop mogelijk gehaald. Ook wordt de horizonvervuiling beperkt.

Teletekst 3 oktober 2014
De doelen die Nederland heeft gesteld voor het opwekken van duurzame energie, zijn volstrekt onhaalbaar, zelfs in het gunstigste scenario. In het Energieakkoord uit 2013 staat dat in 2020 minstens 14 procent van de energie duurzaam moet worden opgewekt. Maar dat blijft steken op 10,6 procent. Als alles meezit en als nieuw beleid volledig slaagt, wordt dat 12,6 procent.

Teletekst 5 oktober 2014
Het bouwen van grote windmolenparken op zee kost de maatschappij meer dan het oplevert, ook als je de effecten op milieu en gezondheid meerekent. Een studie in opdracht van het ministerie van Economische Zaken stelt de schade vast op ruim 5 miljard euro

Teletekst 3 maart 2015
Minister Kamp denkt dat Nederland mogelijk Russisch gas moet importeren vanwege het beperken van de gaswinning in Groningen en het sluiten van oude kolencentrales.

Teletekst 25 maart 2015
De Tweede Kamer stemt in met de bouw van 3 grote windmolenparken op de Noordzee. Nog dit jaar start bij Borssele de bouw van het eerste park. De andere 2 parken volgen over een paar jaar.

Teletekst 16 april 2015
Nederland dreigt de afspraken in het Energieakkoord niet te halen. Volgens de Algemene Rekenkamer valt het resultaat van sommige energieprojecten tegen. Een oplossing is om 12,8 miljard extra te besteden aan subsidies voor windmolens op zee. In een reactie zegt minister Kamp dat hij het te vroeg vindt om in te grijpen

Teletekst 1 juli 2015
Energiebedrijf Eneco werkt niet meer mee met de doelstellingen van het energieakkoord. Topman Jeroen de Haas zegt dat het "simpelweg niet meer mogelijk is". De investeringen moeten de komende jaren teruggeschroefd worden met 400 miljoen. "Er is geen geld meer voor de bouw van windparken en biomassa-installaties en de aanleg van warmteleidingen. Die groei is wel nodig om de doelstellingen van het energieakkoord te halen"

Teletekst 10 juli 2015
Tot 2018 wordt in Nederland niet naar schaliegas geboord. De komende vijf jaar wordt er ook geen schaliegas voor commerciële winning opgespoord. Aan het eind van dit jaar besluit het kabinet of schaliegaswinning in de verre toekomst toch een optie blijft. Minister Kamp zegt dat het kabinet ook goed kijkt naar de alternatieven, zoals windmolens, biomassa, gas uit Rusland en schone (?) kolen.

Teletekst 12 augustus 2015
Minister Kamp wil meer gas winnen uit de Noordzee, om minder afhankelijk te worden van het Russisch aardgas. In de bekende velden in de bodem van de Noordzee zit 116 miljard kubieke meter aardgas en in onontdekte gasvelden mogelijk 165 miljard kuub. Die voorraad is maar toereikend voor tien jaar. Kamp wijst erop dat aardgas voorlopig nog onmisbaar is, omdat de energievoorziening pas in 2050 helemaal duurzaam is.
(De PvdA is tegen gaswinning uit de Noordzee)

Teletekst 27 augustus 2015
De Nederlandse energiecentrales hebben in de eerste vijf maanden van dit jaar veel meer kolen verstookt. Ondanks pogingen om de energievoorziening groener te maken, was het kolenverbruik bijna een derde hoger dan in de laatste drie jaar, meldt het CBS. De toename wordt veroorzaakt door de opening van kolen­centrales aan de Eemshaven en op de Maasvlakte. Ook de economische groei is van belang.

Teletekst 8 oktober 2015
Het kabinet heeft grote moeite om de afspraken over duurzaamheid na te komen. Dat blijkt uit de Nationale Energieverkenning 2015. In het Energieakkoord staat dat het aandeel duurzame energie op 14 procent moet uitkomen. (dat was 16%) De jongste ramingen laten zien dat het blijft steken op 11,9 procent, Het probleem zou vooral de lange en ingewikkelde procedure zijn voor de bouw van wind­molens op land. Ook valt de energiebesparing door de transportsector en huis­houdens tegen.
(tot nu toe is er geen enkele campagne voor energiebesparing geweest)

zie ook:  evaluatie Energieakkoord


Urgenda

Urgenda is een organisatie die zich ten doel stelt om Nederland sneller duurzaam te maken. Op 24 juni 2015 won Urgenda een rechtszaak tegen de Nederlandse Staat over het landelijke klimaatbeleid. Via de rechtbank werd afgedwongen dat de Nederlandse Staat de uitstoot van broeikasgassen eind 2020 met minimaal 25% moet hebben teruggedrongen in vergelijking met 1990.

zie ook:  Nederland 100% duurzame energie in 2030


Energie-inhoud van een accu

Bij een accu wordt altijd de spanning en het aantal ampère-uren vermeld. De energie-inhoud kan men berekenen, door de spanning (volt) te vermenigvuldigen met het aantal ampère-uren. Dit levert de hoeveelheid watt-uren (= energie) op, die in de accu kan worden opgeslagen.
Twee voorbeelden

~  een accu van 24 volt en 15 ampère-uur heeft
    een energie-inhoud van 24 × 15 = 360 watt-uur  
~  een accu van 36 volt en 10 ampère-uur heeft
    een energie-inhoud van 36 × 10 = 360 watt-uur

Beide accu’s hebben dus dezelfde energie-inhoud. Vermelding van alleen de spanning of alleen het aantal ampère-uren geeft geen informatie over de energie-inhoud.

In winkels die elektrische fietsen verkopen, heeft men het vaak over "een accu van 10 ampère". Dat zegt dus niets over de energie-inhoud, zolang de spanning en de tijd er niet bij worden vermeld. Er zijn zelfs fabrikanten van elektrische fietsen, die alleen maar het aantal ampère-uren van de accu in hun folders vermelden en dus niet de energie-inhoud.



Watervoorbeeld

Om de eigenschappen van elektriciteit duidelijk te maken, gebruikt men vaak het watervoorbeeld. Stel, de waterleiding is in staat om (maximaal) 10 liter water per minuut via een kraan in een emmer te laten lopen.
Het "vermogen" van de waterleiding is dan 10 liter water per minuut
Dit vermogen is dus ook aanwezig als de kraan dicht is.
Vermogen is een eigenschap
Zodra men de kraan helemaal open draait, stroomt er elke minuut 10 liter water in de emmer. Na bijvoorbeeld 5 minuten is er 50 liter water uit de kraan gekomen. De geleverde "energie" is dan 50 liter water
Energie levert altijd iets op, in dit geval water.
Energie = vermogen × tijd
Hoe langer de kraan open staat, hoe meer "energie" er uit stroomt. Draait men de kraan weer dicht, dan houdt de "energielevering" op, maar  het vermogen om energie te leveren blijft aanwezig. Er kan niet méér water in de emmer, dan de inhoud toelaat. De vorm van de emmer is daarbij niet van belang. Een lage emmer met een grote diameter kan net zoveel water bevatten als een hoge emmer met een kleine diameter. Een accu kan men vergelijken met de emmer. Er kan niet méér energie in, dan de energie-inhoud toelaat. Het type is daarbij niet van belang. Een accu met een lage spanning en veel ampère-uren kan net zoveel energie bevatten als een accu met een hoge spanning en weinig ampère-uren


Vergelijking  water - elektriciteit

vermogen

    energie    

  water

liters per minuut

liters

  elektriciteit    

    joule per seconde    

joule



Energie en arbeid

~  energie kan worden omgezet in arbeid
    voorbeeld: elektriciteit kan een motor laten draaien  
~  arbeid kan worden omgezet in energie
    voorbeeld: een dynamo kan elektriciteit opwekken

Stel, we maken een tocht met een auto en we komen weer terug op het punt van vertrek. De auto heeft dan een aantal liters benzine verbruikt.
De benzine bevat energie. (9,1 kilowatt-uur per liter). Het rendement van een benzinemotor is ongeveer 25%. Dat betekent dat 25% van de energie in de benzine wordt omgezet in nuttige mechanische arbeid. Hierdoor wordt de auto gedurende de tocht voortbewogen. Via de koeling van de motor en de hete uit­laat­gassen verdwijnt 75% van de energie in de vorm van nutteloze warmte. Na afloop van de rit is de nuttige mechanische arbeid ook volledig omgezet in warmte. Die warmte ontstaat bij het overwinnen van de luchtweerstand, door wrijving in de banden, in de versnellingsbak, in de lagers etc. Na afloop van de rit is alle energie in de vorm van warmte "vervlogen" in de ruimte. De mechanische arbeid was daarbij een tussenvorm



Energieverbruik van enkele huishoudelijke apparaten

apparaat

  vermogen  

  gebruik per dag  

  energie per dag  

  kosten per dag  

  led-lamp

      10 watt

        5 uur

       50 watt-uur

€ 0,01

  koffiezetter

    750 watt

      12 minuten

     150 watt-uur

€ 0,03

  waterketel

 2 000 watt

        6 minuten

     200 watt-uur

€ 0,04

  elektrische deken    

      25 watt

        8 uur

     200 watt-uur

€ 0,04

  gloeilamp

      50 watt

        5 uur

     250 watt-uur

€ 0,05

  stofzuiger

 1 500 watt

      10 minuten

     250 watt-uur

€ 0,05

  internet router

      12 watt

      24 uur

     288 watt-uur

€ 0,06

  elektrische fiets

    100 watt

        3 uur

     300 watt-uur

€ 0,06

  flatscreen TV

    100 watt

        3 uur

     300 watt-uur

€ 0,06

  computer

    100 watt

        4 uur

     400 watt-uur

€ 0,08

  stoomstrijkijzer  

 1 000 watt

      30 minuten

     500 watt-uur

€ 0,10

  sluipverbruik  

      25 watt

      24 uur

     600 watt-uur

€ 0,12

  koelkast

    180 watt

        5 uur

     900 watt-uur

€ 0,18

  wasmachine

 1 000 watt

        1 uur

  1 000 watt-uur

€ 0,20

  wasdroger

 2 000 watt

      90 minuten

  3 000 watt-uur

€ 0,60

  120 liter boiler

 3 000 watt

      90 minuten

  4 500 watt-uur

€ 0,90

  airco

 1 000 watt

      12 uur

12 000 watt-uur

€ 2,40


~  een internet router verbruikt per etmaal bijna evenveel energie
    als het volledig opladen van een elektrische fiets, of 3 uur naar
    de TV kijken.
~  de koelkast wordt door de thermostaat zo nu en dan even
    ingeschakeld. De "aan"-tijd is ongeveer 5 uur per etmaal.
~  het vermogen van 1000 watt voor een wasmachine is een
    gemiddelde waarde. Het wasproces kan worden opgedeeld
    in 3 fasen met een verschillend energieverbruik:
    1. het opwarmen van het water, dit verbruikt de meeste energie
    2. het wassen, hierbij verbruikt de motor die de wastrommel
        ronddraait weinig energie
    3. het centrifugeren, hierbij verbruikt de motor veel energie
~  een (thermische) wasdroger verbruikt per wasbeurt 3 keer
    zoveel energie als een wasmachine.
~  de boiler is meestal ‘s nachts ingeschakeld. Met 4500 watt-uur
    wordt dan 50 liter water verhit van 10 naar 85 graden celsius
~  een sluipverbruik van 600 watt-uur per etmaal is voor de meeste  
    huishoudens wel een minimumwaarde. Dat is ongeveer 6% van
    het totale elektriciteitsverbruik.

Het elektriciteitsverbruik van een huishouden in Nederland
~  het elektriciteitsverbruik van een huishouden is
    ongeveer 10 kilowatt-uur per dag
~  dat is een continu vermogen van 417 watt
~  bij een kilowatt-uur prijs van 20 eurocent, kost
    de elektriciteit dus € 2 per dag =  € 730 per jaar  

Het energieverbruik (en ook het "sluipverbruik") van huishoudelijke apparaten kan men gemakkelijk meten met een energiemeter. Die kan worden geplaatst tussen de wandcontactdoos en het apparaat waarvan men het verbruik wil meten.

Anekdote
Tijdens een verjaarsvisite kwam ik in gesprek met een mevrouw van middelbare leeftijd. Het gesprek kwam al gauw op treinen en auto's. "Wàt, bent u met de trein ?" vroeg ze met een uitdrukking van ongeloof en afgrijzen op haar gezicht. Toen ik zei, dat op termijn de benzine op zal raken, werd mevrouw plotseling heel agressief. Haar reactie was: "Als je maar niet denkt, dat ik dan zal ophouden met autorijden"  (dus ook niet als de benzine op is !?)

De gruwelijkste verhalen over het openbaar vervoer worden meestal verteld door mensen, die er nooit gebruik van maken.



Boeken over energie

energie survival gids
Wilt u letterlijk alles weten over energie, lees dan dit populair wetenschap-
pelijke boek.  ISBN 978­907­5541­113
auteur: Jo Hermans, oud-hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit Leiden.


Sustainably Energy - without the hot air
Dit boek geeft een volledig overzicht van de (on)mogelijkheden van
duurzame energie.  Lees vooral hoofdstuk 19:   "Every BIG helps"
auteur: David MacKay, professor aan de Universiteit Cambridge.

Enkele citaten uit het boek:
~  if everyone does a little, we’ll achieve only a little
    als iedereen een beetje doet, dan zullen we maar een beetje bereiken
~  is the population of the earth six times too big?
    is de wereldbevolking misschien 6 keer te groot?   (inmiddels 7 keer)
~  any sane discussion of sustainable energy requires numbers
    voor iedere zinvolle discussie over duurzame energie zijn getallen nodig  

Ook vermeldt dit boek een interview met Tony Blair (4 kinderen) naar
aanleiding van zijn stellingname in 2006 over de energieproblematiek.
Tony Blair:
Unless we act now, not some time distant but now, these consequences,
disastrous as they are, will be irreversible. So there is nothing more
serious, more urgent or more demanding of leadership.
Tenzij we nu handelen, niet over enige tijd maar nu, zullen de rampzalige
gevolgen onomkeerbaar zijn. Dus niets is belangrijker, dringender of
vereist meer leider­schap

Interviewer:
Have you thought of perhaps not flying to Barbados for a holiday and not using
all those air miles?
Hebt u misschien overwogen niet naar Barbados te vliegen om daar vakantie
te houden en om niet al die kilometers door de lucht af te leggen?

Tony Blair:
I would, frankly, be reluctant to give up my holidays abroad.
Eerlijk gezegd voel ik er niets voor mijn vakanties in het buitenland op te geven
Interviewer:
It would send out a clear message though wouldn’t it, if we didn’t see that great
big air journey off to the sunshine? – a holiday closer to home?
Maar u zou toch een duidelijk signaal afgeven als u zou afzien van die lange
luchtreis naar een zonnig oord? - misschien een vakantie wat dichter bij huis?

Tony Blair:
Yeah – but I personally think these things are a bit impractical actually to expect
people to do that. I think that what we need to do is to look at how you make air
travel more energy efficient, how you develop the new fuels that will allow us to
burn less energy and emit less. How – for example – in the new frames for the
aircraft, they are far more energy efficient.
Eh, ja - maar persoonlijk denk ik dat het eigenlijk niet erg praktisch is om dit
soort dingen van de mensen te verwachten. Wat we moeten doen is, denk ik,
onderzoeken hoe we het vliegverkeer efficiënter kunnen maken, hoe we nieuwe
brandstoffen kunnen ontwikkelen die het mogelijk maken om minder energie te
verbranden en die minder uitstoot opleveren. Hoe - bijvoorbeeld - de nieuwe
vliegtuigen veel efficiënter met de energie kunnen omgaan.

I know everyone always – people probably think the Prime Minister shouldn’t
go on holiday at all, but I think if what we do in this area is set people unrealistic
targets, you know if we say to people we’re going to cancel all the cheap air
travel - You know, I’m still waiting for the first politician who’s actually running
for office who’s going to come out and say it – and they’re not.
Ik weet dat iedereen altijd - de mensen denken waarschijnlijk dat de Minister
President helemaal niet op vakantie zou moeten gaan, maar ik denk, dat als we
op dit gebied onrealistische doelen stellen, weet u, als we tegen de mensen
zeggen dat we alle goedkope vliegreizen gaan afschaffen - weet u, ik moet de
eerste politicus nog zien, die op dit moment in functie is, die naar voren treedt
en dat zegt - die is er niet


Zes graden
In zes hoofdstukken wordt beschreven wat de wereld te wachten staat bij een opwarming van zes graden. Zes graden is de voorspelde opwarming aan het einde van deze eeuw, als we niet snel tot een wereldwijde reductie van de CO2-uitstoot komen.
auteur: Mark Lynas, wetenschapsjournalist en milieubeschermer

Enkele citaten uit een interview met Mark Lynas:
Interviewer:
Waarom ben je ten aanzien van kernenergie zo radicaal van mening veranderd?
Mark Lynas:
De wetenschap brengt geen overtuigende bezwaren meer naar voren. Moderne kerncentrales kunnen eigenlijk niet meer ontploffen, Ze verbruiken inmiddels het radioactieve afval waar we toch vanaf moesten. Gezondheidsrisico’s vallen in het niet bij andere gebruikte technieken. Het levert enorme hoeveelheden stroom uit een minuscule hoeveelheid brandstof. De hoeveelheid afval is heel erg klein en het is niet zo schadelijk voor de natuur als sommige mensen denken. Ik durf zelfs te beweren dat het principieel afwijzen van kernenergie de grootste fout is die de milieubeweging ooit heeft gemaakt. Dat is omdat het de deur heeft opengezet naar kolencentrales. We hebben het aan de antikernenergie-beweging te danken dat er miljarden tonnen CO2 de atmosfeer in zijn geblazen. Achteraf was dat een slecht idee.
Interviewer:
Maar uiteindelijk is de brandstof voor kerncentrales toch ook op?
Mark Lynas:
Dat klopt, maar dat duurt nog een eeuw of twee. Ik wil er graag even aan herinneren dat we nog maar een paar jaar hebben om het zelfregulerend vermogen van onze planeet te redden. Dat is de keus waar we voor staan. Het probleem is dat milieu-organisaties het niet echt kunnen maken om nu opeens toe te geven dat ze fout zaten met kernenergie.



Enkele persberichten

NRC-Handelsblad 13 november 2009
Het klimaatprobleem is op te lossen, zegt het Internationaal Energie Agentschap (IEA). Als we zuiniger worden, meer kernenergie gebruiken en massaal elektrisch gaan rijden. Kernenergie speelt een veel grotere rol dan in eerdere scenario's. Aardgas eveneens. Maar het opvallendste is de enorme omslag die het IEA nodig acht in de transportsector. Die zal massaal over moeten op elektrisch vervoer, vertelde chef-econoom Fatih Birol van het IEA gisteren. "Dit is de achilleshiel", onderstreepte Birol. De omslag is nodig, niet alleen vanwege het klimaat. Het vermindert tevens de kans op internationale conflicten. Zonder beleidswijzigingen zal de vraag naar olie toenemen van 84 miljoen vaten per dag nu, naar 105 miljoen vaten in 2030. De prijs zal volgens de prognose van het IEA stijgen naar bijna 200 dollar. Het zal de wereldeconomie ontwrichten. Bovendien kan de krapte makkelijk leiden tot conflicten. Wellicht gewapende. Het IEA heeft in zijn analyse één toverwoord: zuiniger.

Teletekst 18 november 2009
De temperatuur kan wereldwijd met 6 graden stijgen als de klimaattop in Kopenhagen mislukt. Dat zegt het Global Carbon Project, een groep weten­schappers en universiteiten die zoveel mogelijk gegevens over de uitstoot van CO2 hebben verzameld en geanalyseerd. Volgens het GCP is de uit stoot van CO2 tussen 2000 en 2008 met 29% gestegen. De klimaattop van volgende maand is "de laatste kans" om de schade te beperken tot een stijging van 2 gra­den.

Teletekst 19 december 2009
In Kopenhagen is geen formeel akkoord gesloten om de opwarming van de aarde tegen te gaan. Het was de bedoeling dat alle 192 landen die aan de klimaattop deelnamen het akkoord zouden tekenen, maar Sudan, Bolivia, Venezuela, Tuvalu en Cuba stemden er niet mee in. Veel milieu-organisaties en arme landen spreken van een flop.

Teletekst 24 december 2009
De Amerikaanse president Obama vindt dat de teleurstelling over de uitkomst van de Klimaattop in Kopenhagen terecht is. "Volgens de wetenschap moeten we de uitstoot van broeikasgassen de komende 40 jaar aanzienlijk verminderen. Niets in het Kopenhagen-akkoord verzekert dat dat gebeurt". De top in Kopenhagen leverde niets meer op dan een intentieverklaring van de deelnemers om de komende jaren iets te doen aan de uitstoot van CO2.

NOS 23 april 2010
Op het booreiland Deep Horizon, op ruim 80 kilometer uit de kust van Louisiana, was dinsdagavond 20 april, een zware explosie. Het platform kapseisde en zonk. Op zee drijft nu een olievlek van meer dan tien vierkante kilometer. Het booreiland, ongeveer zo groot als een voetbalveld, was in gebruik door de oliemaatschappij BP. Het platform produceerde een miljoen liter olie per dag. Op het moment van de explosie was er 2,5 miljoen liter olie opgeslagen. De oorzaak van de explosie is vooralsnog onbekend. De Amerikaanse overheid doet er alles aan om de milieuschade na het ongeluk te beperken. Dat heeft de hoogste prioriteit, heeft president Obama gezegd. De Amerikaanse autoriteiten, oliemaatschappij BP en het bedrijf Transocean hebben een grootscheepse operatie opgezet om de oliemassa te isoleren. Daarmee moet worden voorkomen dat de olie de kusten van Louisiana, Alabama en Mississippi bereikt en vervuilt. Deskundigen waren bang dat het ongeluk zou uitgroeien tot de ergste olieramp sinds 1989, toen zich in de wateren bij Alaska een ramp voordeed met de olietanker Exxon Valdez.

Teletekst 3 augustus 2010
BP hoopt vandaag te beginnen met het definitief dichten van het olielek in de Golf van Mexico. Dat gebeurt door cement en boorvloeistof in de bron te spuiten. Half juli lukte het om een kap over de oliebron te zetten, maar het lek is nog niet helemaal gedicht Volgens de laatste berekeningen is zo'n 780 miljoen liter olie weggelekt. Dat is meer dan bij enige andere olieramp in het verleden. (er kwam dus bijna 20 keer zoveel olie in zee terecht als bij de ramp met de tanker Exxon Valdez bij Alaska in 1989. De lekkage in de Golf van Mexico duurde ruim 3 maanden)

Teletekst 15 augustus 2010
President Obama is het weekeinde met zijn gezin in Florida om de regio een hart onder de riem te steken na de olieramp in de Golf van Mexico. Hij riep de Amerikanen op naar Florida te komen en daar weer geld uit te geven. Hij zei dat de stranden weer schoon en veilig zijn en verklaarde ze voor "heropend". (dàt is snel, nog geen 2 weken na het sluiten van het olielek dat de grootste olieramp uit de geschiedenis veroorzaakte, is de olie al weer verdwenen (?)

Teletekst 19 september 2010
Olieconcern BP heeft de oliebron in de Golf van Mexico na een laatste test definitief voor gesloten verklaard. In de test van vannacht werd gekeken of de oliebron, waarin cement is gestort, het ook onder grote druk zou houden. Dat bleek het geval.

Teletekst 12 oktober 2010
De Amerikaanse regering heeft het verbod op het boren naar olie in diep water opgeheven. Het boorverbod zou tussen de 8000 en 12000 banen hebben gekost en veel schade hebben berokkend aan de economie in de zuidelijke kustregio.

Teletekst 14 mei 2011
President Obama neemt maatregelen om de olieproduktie in Alaska en in de golf van Mexico op te voeren. Hij komt daarmee tegemoet aan de Republikeinen. Door de huidige hoge benzineprijs is er ook druk vanuit de bevolking om meer olie in eigen land te winnen. Na de ramp in de golf van Mexico mocht daar een half jaar niet worden geboord en werden de regels strenger

Teletekst 18 augustus 2011
Nog dit jaar wordt de 7 miljardste aardbewoner geboren. De bevol­kings­toename komt vooral voor rekening van Afrika, waar vrouwen gemiddeld vijf kinderen krijgen. De groei van de wereldbevolking neemt wel af. Pas (?) over 14 jaar wordt het volgende miljard bereikt, terwijl dat nu 12 jaar heeft geduurd. Voor 2050 lost India China af als land met de meeste inwoners (die 14 jaar zijn inmiddels bijgesteld naar 12 jaar)

NRC-Handelsblad 23 september 2011
De zeven miljardste is een ongewenst kind. Waarschijnlijk krijgt het een rotleven. Op 31 oktober 2011 wordt de zeven miljardste mens geboren. Verwacht geen beschuit met muisjes op het hoofdkantoor van de Verenigde Naties. De orga­ni­satie is een campagne begonnen om alle aardbewoners op hun verant­woor­de­lijkheid te wijzen.

Teletekst 10 december 2011
Laatste poging tot klimaatakkoord. De klimaattop in Durban is met een dag verlengd. Er bleek grote onenigheid te bestaan. Gastland Zuid Afrika komt nu met een nieuwe ontwerptekst. In het vorige concept-akkoord stond dat afspraken over CO2 reductie pas na 2020 van kracht zouden worden en niet wettelijk bindend. Een coalitie van de EU en meer dan 70 ontwik­kelings­landen eisen dat er uiterlijk 2015 bindende afspraken worden gemaakt, die uiterlijk 2020 ingaan. Liever geen akkoord dan een slap akkoord.

Teletekst 13 december 2011
Canada stapt uit het Kyoto-verdrag. Daarmee is het het eerste land dat zich terugtrekt uit de overeenkomst die in 1997 werd gesloten om de uitstoot van broeikasgassen te beperken. Volgens Canada heeft het verdrag geen zin zolang grote vervuilers als China en de VS het niet ondertekenen. Van "Kyoto" moet de uitstoot eind 2012 6% lager zijn dan in 1990, maar dat gaat Canada niet halen. De bekendmaking komt een dag na het eind van de top in Durban. Daar lieten ook Japan en Rusland weten weinig meer in het Kyoto-protocol te zien.

Teletekst 26 november 2012
In Doha, de hoofdstad van het emiraat Qatar, begint de jaarlijkse klimaattop van de UN. De belangrijkste vraag die op tafel ligt is hoe het verder moet met de klimaatafspraken vanaf 2013. Het Kyoto Protocol loopt ten einde. De EU en tien andere landen willen afspraken maken over een tweede fase van "Kyoto" tot aan het jaar 2020.

Teletekst 21 mei 2013
De overheid, de milieubeweging en de energiesector willen in 2014 met een grote campagne burgers stimuleren om energie te besparen en duurzame energie te gebruiken. Dat meldt Trouw op basis van een nog geheim conceptrapport. In 2020 moeten een miljoen huishoudens en bedrijven hun energie voor de helft uit duurzame bronnen krijgen. In 2050 moeten alle gebouwen energieneutraal zijn. Ook liggen er plannen voor de vervanging van energieverslindende apparaten als koelkasten en geisers.

Teletekst 27 september 2013
De opwarming van de aarde leidt tot een forsere stijging van de zeespiegel dan tot dusver was aangenomen. In 2100 ligt de zeespiegel 26 tot 82 centimeter hoger dan nu, zegt het VN-klimaatpanel in zijn nieuwe zevenjaarlijkse rapport. De gemiddelde temperatuur stijgt in deze periode met 0,3 tot 4,8 graden

Teletekst 23 november 2013
Op de VN-klimaattop in Warschau is op de laatste dag overeenstemming bereikt over een tekst over het tegengaan van klimaatverandering. In het compromis worden alle landen opgeroepen om minder broeikasgassen uit te stoten. Harde beloften ontbreken. Het Westen weigerde meer bij te dragen aan de strijd tegen broeikasgassen dan de groeilanden. Over twee jaar komen de 190 deelnemende landen bijeen in Parijs om een groot klimaatakkoord te sluiten.

Teletekst 24 september 2014
Op de klimaattop in New York heeft China opnieuw beloofd om de uitstoot van broeikasgassen met bijna de helft te verlagen, Vice-premier Zhang zegt dat de CO2-uitstoot in 2020 ten opzichte van 2005 met 45% moet zijn gedaald. (?)

Teletekst 2 november 2014
Landen moeten op den duur volledig stoppen met het gebruik van fossiele brandstoffen, om verdere opwarming van de aarde tegen te gaan. Onderzoekers zeggen dat in een VN-rapport. Rond het jaar 2100 zouden fossiele brandstoffen moeten zijn uitgebannen, anders ontstaat onherstelbare schade aan het milieu. Het advies betekent dat er volledig moet worden overgeschakeld op onder meer zonne-energie en kernenergie.

Teletekst 8 juni 2015
Op de G7, de bijeenkomst van 7 grote industrielanden in Duitsland, zijn afspraken gemaakt over de strijd tegen de klimaatverandering. Alle 7 leiders zijn bereid afspraken te maken, waarin staat dat de opwarming van de aarde in vergelijking met 1990 maximaal 2 graden Celsius mag zijn. Daarvoor moet de uitstoot van CO2 worden beperkt. Verder willen ze binnen 10 jaar het gebruik van kolen en olie substantieel hebben teruggedrongen.  (kan het nog vager?)

Teletekst 24 juni 2015
De Nederlandse Staat moet in 2020 de uitstoot van CO2 met zeker 25 procent hebben teruggebracht ten opzichte van 1990. Dat heeft de rechter bepaald in een zaak die aangespannen was door klimaatorganisatie Urgenda. De organisatie eiste een vermindering van 40%. De rechter hield het op 25%

Teletekst 2 juli 2015
Oliebedrijf BP heeft een schikking getroffen met de Amerikaanse overheid voor de olieramp in de Golf van Mexico in 2010. In totaal zal BP 18,7 miljard dollar betalen. Het gaat om een boete van 5,5 miljard dollar, 7 miljard voor herstel van de natuurschade en ruim 6 miljard voor schadeclaims,

Teletekst 23 juli 2015
Shell heeft de twee laatste vergunningen gekregen die nodig zijn om bij Alaska te mogen boren naar olie. De Amerikaanse overheid stelde wel als voorwaarde dat Shell een nooduitrusting aan boord heeft, zodat eventuele lekkage snel kan worden verholpen.

Teletekst 30 juli 2015
In 2050 wonen er 9,7 miljard mensen op aarde en in 2100 zal dat aantal zijn gegroeid naar 11,2 miljard. De groei zal vooral plaatsvinden in Afrika. Van 28 Afrikaanse landen zal de bevolking in 2050 zijn verdubbeld. Europa is de enige regio waar de bevolking deze eeuw zal afnemen,

Teletekst 3 augustus 2015
Obama heeft gezegd dat de VS een leidende rol op zich neemt bij de aanpak van de klimaatverandering. Het "Clean Power Plan" dat hij gisteren ontvouwde is de belangrijkste stap die we op dit gebied gezet hebben. Het beoogt de uitstoot van broeikasgassen in 15 jaar met 30% te verminderen, vooral door de sluiting van kolencentrales. Critici vrezen gevolgen voor de economie en willen het plan voor de rechter aanvechten

Teletekst 25 augustus 2015
De overheid gaat fors meer belasting heffen op plug-in hybrides, auto's die zowel op brandstof als op elektriciteit rijden. De bpm voor een Mitsubishi Outlander stijgt van 439 euro in 2016 naar 2306 euro in 2020 en die voor Volvo V60 dieselhybride van 565 naar 6873 euro. De maatregel moet het gebruik van volledig elektrische auto's stimuleren. De aanschafbelasting voor volledig elektrische auto's, zoals de Tesla Model S en de Nissan Leaf, blijft nul.
(zodra een subsidieregeling succesvol blijkt te zijn, wordt die onmiddellijk af­ge­schaft. Zo ook bij zonnepanelen, daarom wordt het niets in Nederland)

Teletekst 29 augustus 2015
Door de opwarming van de aarde is de hoeveelheid ijs op de Noordpool in de afgelopen dertig jaar al met 65% afgenomen. Op de Noordpool gaat de opwarming sneller dan in de rest van de wereld. Wereldwijd is de temperatuur sinds eind 19e eeuw met 0,9 graad gestegen. Op de Noordpool is de stijging ruim 2 graden.

Teletekst 1 september 2015
Het kabinet gaat in beroep tegen de uitspraak van de rechter in juni, dat Nederland meer moet doen om uitstoot van CO2 te beperken. Regeringspartij VVD heeft principiële bezwaren tegen het vonnis en vindt dat de rechter niet op de stoel van de politiek moet gaan zitten. De PvdA kan zich er inhoudelijk wel in vinden

Teletekst 1 september 2015
President Obama vindt dat landen veel meer moeten doen om klimaatverandering tegen te gaan. Op een klimaattop in Alaska zei hij dat de veranderingen sneller gaan dan de maatregelen die ertegen worden genomen. Obama zei dat zonder maatregelen "onze kinderen tot een planeet veroordeeld zijn die niet meer te repareren valt"

Teletekst 22 november 2015
De PvdA wil dat alle kolencentrales in Nederland binnen 10 jaar worden gesloten. Nederland zou op de klimaattop in Parijs andere landen moeten oproepen hetzelfde te doen. Coalitiepartner VVD is geen voorstander van sluiting. De VVD vindt dat Nederland "goed bezig is en niet moet doorslaan".

Teletekst 22 november 2015
Over 10 jaar zullen er tien procent meer auto's in Nederland rijden. Dat zijn er dan 8,8 miljoen. Dit komt ondermeer door de vergrijzing.

Teletekst 12 december 2015
Op de klimaattop in Parijs is voor het eerst een akkoord over de uitstoot van broeikasgassen gesloten, dat voor alle landen juridisch bindend is. Alle landen beloven de uitstoot te beperken en hebben ingestemd met de slotverklaring. Er is overeengekomen dat de stijging van de temperatuur op aarde ruim onder de 2 graden moet blijven, bij voorkeur zelfs 1,5 graden. Verder moet er een einde komen aan de stijging van de uitstoot van broeikasgassen. Elke 5 jaar zullen de afspraken opnieuw worden geëvalueerd en mogelijk verscherpt. (geen woord over het autogebruik, kernenergie en de overbevolking)

Teletekst 13 december 2015
Het onderhandelingsakkoord in Parijs is met instemming begroet door milieu-organisaties, maar er is ook bezorgdheid bij onder meer Greenpeace. “De ambities gaan bij lange na niet ver genoeg, maar het is hoopvol dat er expliciet een nieuwe grens wordt genoemd”. Staatssecretaris Dijksma noemt het akkoord evenwichtig, met een helder en ambitieus doel.
“We hebben onze kinderen een grote dienst bewezen”

Teletekst 26 december 2015
Op zowel Eerste als Tweede Kerstdag zijn nog nooit zulke hoge temperaturen gemeten. Gisteravond steeg het kwik in De Bilt tot bijna 14 graden.

De Telegraaf 18 januari 2016
Het kabinet wil “onomkeerbare” stappen zetten richting duurzame energie. Op de oude voet doorgaan met fossiele energie leidt volgens minister Kamp tot een “onbeheersbaar klimaatprobleem”. Hij benadrukt dat de overgang naar 100 procent duurzaam tijd zal vergen en dat fossiele energie daarom nog lang nodig zal zijn. Het kabinet neemt nu een klein jaar de tijd om te bepalen op welke vormen van duurzame energie er straks moet worden ingezet, “Er is geen alternatief. Nederland moet duurzaam worden”

Teletekst 4 februari 2016
Benzine en diesel worden de komende 30 jaar alleen maar belangrijker. Dat zegt Shell-topman Ben van Beurden. Hij wijst op de groeiende wereldbevolking. Volgens de klimaatafspraken in Parijs moet de wereld nog deze eeuw afscheid nemen van olie en gas. Van Beurden zegt dat dat alleen kan “als we collectief armoede omarmen”. Hij verwacht ook over 60 jaar nog in gas te investeren, omdat de voorraden van Shell anders opraken. Om de opwarming van de aarde tegen te gaan pleit Van Beurden voor “meer gas, minder kolen, meer efficiency en uiteindelijk meer opvang en opslag van CO2”

Teletekst 10 februari 2016
Het Amerikaanse Hooggerechtshof heeft het klimaatbeleid van president Obama een grote slag toegebracht. Het heeft een streep gezet door het plan van Obama om de uitstoot van CO2 door energiecentrales aan banden te leggen. Obama wilde met het Clean Power Plan een ommezwaai maken in de houding van de VS tegenover klimaatverandering en het land een leidende rol in de wereld geven bij de aanpak van de CO2-uitstoot

Teletekst 29 maart 2016
De 2e kamer wil dat vanaf 2025 alle auto’s duurzaam zijn. Er mogen dan geen nieuwe benzine- of dieselauto’s meer worden verkocht. De VVD is fel tegen. Fractievoorzitter Zijlstra noemt het plan onrealistisch. Volgens hem doorkruist dit de afspraken uit hef Energieakkoord. PvdA leider Samson vindt het voorstel wel haalbaar, omdat de technologie snel beter wordt (?) en andere landen Nederland al voor gaan (?). Hij wijst er op, dat het Energieakkoord maar tot 2023 loopt.

Teletekst 31 maart 2016
Nederland is ver verwijderd van de Europese doelstelling voor hernieuwbare energie voor 2020. Alleen Frankrijk doet het slechter, zegt het CBS, dat zich op de cijfers van de Europese Unie baseert. Nederland streeft naar 14% her­nieuw­bare energie in 2020. In 2015 was dat 5,5%

Teletekst 2 april 2016
De CO2-uitstoot door energiebedrijven in Nederland is vorig jaar gestegen met 12%. Dat komt door het toegenomen gebruik van kolen. In 2015 kwamen er 3 kolencentrales bij, 2 op de Maasvlakte en 1 bij de Eemshaven.

Teletekst 9 april 2016
Het kabinet overweegt de sluiting van 2 kolencentrales. Dat moet bijdragen aan het halen van de CO2-doelen, zegt staatssecretaris Dijksma. Het betreft de Hemwegcentrale en de Amercentrale. Met de sluiting hoopt het kabinet de CO2-reductie te halen die nodig is door de “Urgenda”-uitspraak van de Haagse rechtbank. (weer geen woord over terugdringen van het auto­ge­bruik)

Teletekst 15 april 2016
Het kabinet wil zich niet vastleggen op de wens dat vanaf 2025 alle nieuwe auto’s duurzaam moeten zijn. Minister Kamp is niet van plan een motie van de Tweede Kamer daarover uit te voeren. In het Energieakkoord staat dat in 2035 alle nieuwe auto’s in staat moeten zijn emissieloos te rijden

Teletekst 15 april 2016
Op Groenland is het deze week extreem zacht geweest. Het dooide op 12 procent van het landoppervlak. Deense meteorologen wilden het pas geloven toen ze hadden gecheckt of de metingen wel goed waren gedaan

Teletekst 20 mei 2016
De Verenigde Naties maken zich grote zorgen over de temperatuurstijging op aarde. Het temperatuurrecord wordt al een jaar lang elke maand gebroken, wat sinds het begin van de metingen in 1880 niet eerder is voorgekomen. In India werd vandaag een temperatuur van 51 graden gemeten

Teletekst 26 mei 2016
Het gebruik van duurzame energie is vorig jaar gestegen naar 5,8 procent, een stijging van 0,3 procent. Het Energieakkoord schrijft voor dat in 2020 14 procent afkomstig moet zijn uit duurzame bronnen, waaronder wind, zon en biomassa.

Teletekst 8 juli 2016
Voor het eerst in de geschiedenis van de Europese Unie was er het afgelopen jaar geen natuurlijke bevolkingsgroei. Door immigratie groeide de bevolking toch met bijna 2 miljoen tot boven de 510 miljoen. Nederland kende iets meer geboortes dan sterfgevallen. Daardoor zijn er in 2015 bijna 80 000 mensen bijgekomen

Teletekst 13 juli 2016
Het sluiten van alle kolencentrales in 2020 kost 7 miljard euro. Dat staat in een rapport van minister Kamp. Hij moet na de zomer een beslissing nemen over de toekomst van de vijf centrales. In het klimaatakkoord staat dat de CO2-uitstoot met 31% afneemt als de centrales dicht zijn. (maar de uitstoot door auto’s gaat gewoon door en dat is veel meer dan van alle centrales in Nederland)

Teletekst 3 september 2016
Het Chinese parlement heeft het klimaatakkoord bekrachtigd dat vorig jaar in Parijs werd gesloten. Het land had beloofd te ratificeren voor de G20-top in Hangzhou, die morgen begint. Ook de Amerikanen ratificeren een dezer dagen waarschijnlijk het akkoord. Samen met China zijn zij goed voor bijna 40% van de CO2-uitstoot. De verwachting is dat andere landen volgen en het akkoord volgend jaar kan ingaan.

Teletekst 3 september 2016
De Amerikaanse staat Oklahoma sluit na de aardbeving van vanochtend per direct 35 schalieputten in de wijde omgeving van het epicentrum. Volgens deskundigen is bewezen dat de opslag van afvalwater bij de winning van schaliegas en -olie leidt tot bevingen. In 2012, toen werd begonnen met de winning van schaliegas, waren er tientallen bevingen met een kracht van 3 of meer. In 2015 waren het er al meer dan 900

Teletekst 5 september 2016
De uitstoot van broeikasgassen is in Nederland afgelopen jaar met 5% gestegen. Dat komt omdat er meer steenkool en minder aardgas is verstookt door elek­tri­ci­teits­centrales.

Teletekst 5 september 2016
Nuon sloopt het windmolenpark in het IJsselmeer, waar op 2e Kerstdag 2014 bij windstil weer een rotorkop met 2 bladen afbrak door metaalmoeheid. Het park werd in 1992 opgeleverd. De turbines hebben een vermogen van 0,5 megawatt, terwijl 3 megawatt of meer nu de standaard is.  (40 auto's)

Teletekst 15 september 2016
Het kabinet moet drastische keuzes maken om de milieudoelen te halen die zijn vastgelegd in het klimaatakkoord van Parijs. Volgens het Planbureau voor de Leefomgeving moet er vooral meer gebeuren om de CO2-uitstoot terug te brengen. Sluiting van kolencentrales en het overgaan op duurzame energie is niet genoeg. De uitstoot van broeikasgassen in de landbouw daalt niet en die in de lucht- en scheepvaart stijgt. Als dat niet snel verandert, zijn andere maatregelen nodig, zoals ondergrondse CO2-opslag
(van wat, de CO2-uitstoot van auto’s?)

Teletekst 16 september 2016
Het kabinet heeft het klimaatakkoord van Parijs goedgekeurd. Hiermee is het nog niet geratificeerd. De 2e en 1e kamer moeten ook nog instemmen. Volgens staatssecretaris Dijksma betekent het akkoord een gigantische aanslag op de wijze waarop de economie is georganiseerd. Alleen zo kunnen de doelstellingen, minder CO2-uitstoot en de opwarming van de aarde ruim onder de 2 graden houden, worden gehaald

Persbericht 8 oktober 2016
Op de klimaattop in Parijs zijn zaterdag 195 landen akkoord gegaan met een nieuw klimaatverdrag dat de uitstoot van broeikasgassen moet terugdringen. Hieronder de belangrijkste punten uit het akkoord
- de gemiddelde temperatuur op aarde mag niet meer dan 2 graden stijgen
- de partijen zullen zo snel mogelijk hun best doen (?) om de uitstoot van
   broeikasgassen en schadelijke stoffen te verminderen in combinatie met
   de beschikbare techniek van dat moment
- er is extra inzet nodig om negatieve gevolgen van klimaatverandering aan
   te pakken zonder dat dit de voedselproduktie in gevaar brengt

Teletekst 10 oktober 2016
Essent sluit per 1 februari 2018 zijn gasgestookte warmtekrachtcentrale in Moerdijk. De kleinere gasgestookte centrales in Den Bosch, Erica, Klazienaveen en Bergen op Zoom liggen al stil sinds 2012. Vorige week maakte Engie bekend 2 van de 5 eenheden van de gascentrale in Delfzijl te sluiten. Grootste reden is de toenemende vraag naar zonne- en windenergie

Teletekst 10 oktober 2016
De reductie van de uitstoot van broeikasgassen in Nederland gaat sneller dan verwacht. Nederland stevent af op een vermindering van zo’n 23% in 2020 ten opzichte van 1990.

Teletekst 24 oktober 2016
Staatsbosbeheer heeft met de bos- en houtsector een plan ontwikkeld voor de aanleg van 100.000 hectare (= 1000 vierkante kilometer) nieuw bos.
De bedoeling is hiermee broeikasgassen terug te dringen. De kosten bedragen 3 miljard euro over dertig jaar, maar op termijn levert elke boom winst op.

Teletekst 26 oktober 2016
Het bedrijfsleven, maatschappelijke organisaties en overheden hebben op de Nationale Klimaattop afspraken gemaakt over vermindering van de CO2-uitstoot. Een grote bijdrage moet komen van een “CO2 Smart Grid”, een netwerk waarin vervuilers en gebruikers van CO2 aan elkaar zijn gekoppeld. Het broeikasgas van fabrieken kan bijvoorbeeld worden gebruikt in de tuinbouw.
Staatssecretaris Dijksma is tevreden.

Teletekst 6 november 2016
Het aantal elektrische auto’s zal de komende jaren in Nederland nauwelijks groeien. Veel elektrische lease-auto’s zullen de komende jaren verdwijnen naar de 2e handsmarkt in het buitenland. Miljoenen euro’s subsidie op die auto’s zijn dus weggegooid geld. De ANWB, Stichting Natuur en Milieu, enkele universiteiten en bedrijven wilden naar 200.000 elektrische auto’s in 2020. Ze vrezen dat het nu blijft bij 100 000. Ze nemen het minister Kamp kwalijk, dat hij geen aan­schaf­sub­sidie op deze auto’s wil geven.

Trouw 7 november 2016
In Marrakesh begint vandaag de volgende top om de afspraken, die gemaakt zijn bij het akkoord van Parijs verder uit te werken. Dat gebeurt in het jaarlijkse overleg van de landen die het klimaatverdrag van de Verenigde Naties uit 1994 ondertekenden, in jargon de COP22, de 22e Conference of the Parties. In Marokko zullen echter geen harde besluiten worden genomen.

Teletekst 13 november 2016
Trump wil de VS binnen een jaar terugtrekken uit het klimaatakkoord van Parijs Volgens Trump is klimaatverandering een leugen en wordt de VS te veel bena­deeld in het klimaatverdrag

Teletekst 14 november 2016
De wereldwijde uitstoot van CO2 is voor het 3e jaar op rij nauwelijks toe­ge­no­men, terwijl de wereldeconomie wel groeit. De stagnatie zou vooral ko­men om­dat er in China minder steenkool wordt gebruikt. Dat land is ver­ant­woor­delijk voor bijna een derde van de wereldwijde uitstoot.

Algemeen Dagblad 19 november 2016
Op de Noordpool is het vandaag 20 graden warmer dan normaal. Een bizarre situatie. Wetenschappers slaan alarm. De poolnacht is ingetreden op de Noord­pool, de periode tijdens de winter waarin de zon niet opkomt. Het is tijdens deze periode waarin de extreme kou inzet en de Noordpool wordt bedekt met ijs. Maar de kou blijft uit dit jaar en het water is te warm om te bevriezen.

Teletekst 8 december 2016
Een kamermeerderheid wil dat minister Kamp geen nieuwe subsidies verstrekt aan energiebedrijven voor het stoken van biomassa. Kamp wil de subsidies hand­ha­ven, anders haalt Nederland de doelstellingen uit het Energieakkoord niet. Kamp betreurt het dat de PvdA, die jarenlang zijn beleid steunde, nu afhaakt.

Teletekst 12 december 2016
Shell gaat samen met Eneco, Van Oord en Mitsubishi zo’n 100 windmolens bouwen en exploiteren voor de Zeeuwse kust. Het windmolenpark kan 1 miljoen huishoudens van energie voorzien. Het maakt deel uit van het windmolenpark Borssele, dat tot het grootste van Europa behoort. In 2023 moet het gehele park gebouwd zijn. Totaal levert het dan stroom voor zo’n 5 miljoen huishoudens

Teletekst 22 december 2016
Zeeland krijgt het grootste zonnepark van Nederland. Vanaf het voorjaar worden tussen Vlissingen en Borssele 140 000 zonnepanelen geplaatst. Die gaan energie opwekken voor 20 000 huishoudens. Het park moet over een jaar klaar zijn.

Teletekst 30 december 2016
Slechts 2% van de Nederlanders vindt de omschakeling van fossiele brandstoffen naar her­nieuw­bare energie een urgent probleem. Nederland scoort met 6% her­nieuw­bare energie ver onder het Europees gemiddelde van 16%. Men is vooral bezig met immigratie en integratie.

Teletekst 19 januari 2017
Het kabinet laat het besluit over sluiting van extra kolencentrales over aan het volgende kabinet. Minister Kamp zegt dat sluiting van de 5 resterende kolen­centrales niet nodig is om de beoogde CO2-reductie te halen. Als later blijkt dat het doel niet wordt gehaald, komt alleen de sluiting van de Hemwegcentrale in beeld. In Delfzijl is vandaag het grootste zonnepark van Nederland in gebruik genomen. De 120 000 zonnepanelen leveren groene energie aan 7500 huis­hou­dens

Teletekst 15 februari 2017
Er komen geen proefboringen meer op de Wadenzee. Nu het Franse gasbedrijf Engie ervan afziet, zijn nieuwe vergunningen voor proefboringen van de baan, zegt minister Kamp. Engie trok zijn plannen vandaag in, ondanks groen licht van de Raad van State. Kamp zegt nu dat in het hele gebied geen nieuwe mijnbouw­installaties komen. Wel mag er vanaf de wal schuin in zee worden geboord. Volgens Kamp blijven fossiele brandstoffen nog tientallen jaren nodig

Teletekst 4 maart 2017
Trump wil stevig bezuinigen op het Environmental Protection Agency. In een voorstel wordt het budget met 25 procent verminderd. Vooral het programma om grote meren te beschermen wordt getroffen. Van de 300 miljoen die er was om het water schoner te maken blijft maar 10 miljoen dollar over. Het project om dieseluitstoot terug te dringen wordt helemaal geschrapt

NRC.nl  8 maart 2017
Tennet wil een energie-eiland in de Noordzee bouwen. Het plan hiervoor werd vorige zomer voor het eerst gelanceerd. Inmiddels blijkt het project, dat rond 2050 klaar kan zijn, al vorm te hebben gekregen.
Deze zogeheten "North Sea Wind Power Hub" zal, aldus Tennet, een aanzienlijke bijdrage leveren aan het halen van de klimaatdoelstellingen van Parijs.
Het eiland krijgt als eerste functie de opvang van elektriciteit door tientallen, nog aan te leggen, windparken op de Doggersbank. Die parken zullen een totaal ver­mo­gen hebben van 70.000 tot 100.000 megawatt
Verbindingen vanaf het eiland naar de betrokken landen moeten niet alleen de op­ge­wekte elektriciteit vervoeren, maar ook de elektriciteitsmarkten in die landen aan elkaar koppelen.
(100 000 megawatt bij een produktiefactor van 40% is equivalent aan 83 cen­tra­les van 600 megawatt met een produktiefactor van 80%)
zie ook:  onze-kerntaken/innovaties/north-sea-infrastructure




Valid HTML 4.01 Transitional