free hit counter javascript


Een relativerend verhaaltje over


voor reacties:
bijgewerkt
English version    
j.van.staveren@hetnet.nl
mei   2013
www.energy-facts.nl


Inhoud
Enkele definities en fundamentele wetten
- Vermogen
- Energie
- Wet van behoud van energie
- Wet van behoud van massa
- Rendement
- Produktiefactor
- Energie-opbrengst
- Enkele rendementen
- Eenheden en omrekenfactoren voor vermogen
- Eenheden en omrekenfactoren voor energie
- Primaire energie
- Energie-inhoud van enkele brandstoffen
- Mechanisch warmte-equivalent
- Energie-omzetting
- De formule van Carnot
- De wetten van Newton
Energieverbruik van een huishouden
Zonne-energie
Windenergie
Waterkracht
Geothermische energie
Getijdencentrale
Biomassa
Energie-opslag in de accu's van elektrische auto's
Energy Internet
Warmte-kracht koppeling
Warmtepomp
Batterijen en accu's
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
Energieverbruik in Nederland
Het rendement van de produktie van elektriciteit
Het rendement van de produktie van benzine
Het massa-energie equivalent
De Zon
De "Leopoldhove"
Brandstoffen en CO2
De CO2 uitstoot bij de verbranding van enkele brandstoffen
De CO2 uitstoot "well-to-plug" van elektriciteit
Vergelijking benzine-elektriciteit
Het broeikaseffect
Lichtbronnen
Vliegtuigen
De straalmotor
Elektrische trein
Fietsen
Wind bij fietsen is altijd nadelig
Elektrische fietsen
De Waterstof fiets
Elektrische centrales
De STEG centrale
Windenergie
Elektrische auto's
De "plug-in" hybride auto
Vergelijking elektrische auto, hybride auto en een benzine-auto
De elektrische race-auto
Vergelijking vervoermiddelen
Vergelijking energiecentrales
Enkele projecten van Wubbo Ockels
- De duurzame zeilboot
- De superbus
- De "World Solar Challenge"
- De waterstof race
Shell eco-marathon
Biobrandstof
Nog een paar wetenswaardigheden
Enkele eenheden
Tabellen en grafieken
Alternatieve energiebronnen
Tesla
Opslag van energie
Energiebesparing
De ineenstorting van de olie-economie
Hoe zal het nu verder met de energie gaan?
Energie-inhoud en watervoorbeeld
Energieverbruik van enkele huishoudelijke apparaten
Boeken over energie
Interessante internetsites
Een verzameling van enkele actuele persberichten


Enkele opmerkingen vooraf
  • Afkortingen zijn in dit verhaal zo veel mogelijk vermeden.
  • Eenheden zijn niet met een hoofdletter geschreven, maar wel steeds
        voluit. Bijvoorbeeld:  newtonmeter,  volt,  megawattuur  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, wind-
        molens, zonnepanelen, biobrandstoffen  etc. te produceren is niet
        in beschouwing genomen.
  • Er zijn zo weinig mogelijk verschillende eenheden gebruikt. Bijna
        alles is omgerekend in kilowatturen en megawatturen.
  • De meeste gegevens zijn 4 jaren oud, omdat ze niet meer (gratis)
        worden gepubliceerd door: EIA  (Energy Information Administration)  
        en  IEA  (International Energy Agency)
  • 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
  • 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)  3,4 keer zo groot is.
        Het moet daarom ook gaan over verwarming, industrie, vervoer en
        voedselproduktie.
  • 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

    Het energieverbruik en de daarmee gepaard gaande milieuvervuiling is evenredig
    met het aantal mensen op aarde. De meest effectieve maatregel om het energie-
    verbruik en de milieuvervuiling te beperken is dus:  geen verdere toename van
    de wereldbevolking.
    Dat wordt bereikt als de "reproduktiefactor" niet groter is
    dan 1.  Dus niet meer dan  2 kinderen per echtpaar.

    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"
    Een hevige bedreiging voor het leven op aarde is de tomeloos groeiende bevol-
    kingsomvang. Nog steeds is sprake van een explosieve groei van de wereld-
    bevolking. 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: geboortenbeperking is noodzaak.
    Gebeurt dat niet, dan eindigen wij allen als de bacteriën op een beperkte
    voedingsbodem. Na ongebreidelde groei volgt ongekende sterfte.

    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)  
        =  34000  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 401 inwoners
    per vierkante kilometer. Dat is per inwoner een oppervlakte van 50 bij 50 meter
    Zie ook:  Are Humans Smarter Than Yeast?

    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

    6909 miljoen

    - - -

    - - -

    2020

    7675 miljoen

    766 miljoen

    210.000

    2030

    8309 miljoen

    634 miljoen

    174.000

    2040

    8801 miljoen

    492 miljoen

    135.000

    2050

    9150 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







    Een relativerend verhaaltje over




    Enkele definities en fundamentele wetten

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

      vermogen = energie / tijd  

      eenheid:   1 watt = 1 joule / seconde  

    Enkele voorbeelden:
  • Een elektrische centrale heeft een vermogen van 1200 megawatt,  
        ook als de centrale tijdelijk buiten 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 x tijd  

      eenheid:   1 joule = 1 watt x seconde  

    Enkele voorbeelden:
  • Een elektrische centrale met een vermogen van 1200 megawatt,
        levert in 5 uur:   1200 megawatt × 5 uur =  6000 megawattuur
        elektrische energie.   (bij vol vermogen)
  • Een automotor met een vermogen van 70 kilowatt, levert in 2 uur:  
        70 kilowatt × 2 uur =  140 kilowattuur mechanische energie.
        (bij vol vermogen)
  • Een gloeilamp met een vermogen van 75 watt, gebruikt in 10 uur:
        75 watt × 10 uur =  750 wattuur en zet dit om in lichtenergie en
        warmte.
  • Energie  levert altijd iets op:  elektriciteit,  beweging,  licht,
    warmte,  geluid,  radiogolven,  een chemische reactie   etc.



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


    In het dagelijkse leven geldt:
  • de basiseenheid voor  vermogen  is  watt
  • de basiseenheid voor  energie  is  wattuur  


  • 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 bijvoorbeeld de tank van een auto leeg rijdt, dan is de benzine tijdens de
    rit "verbruikt". Maar daarbij gelden dan wel onderstaande wetten:
  • de  wet van behoud van energie
        De chemische energie in de benzine wordt bij de verbranding omgezet in
        mechanische energie (= arbeid) en thermische energie (= warmte).   Dus:
        de chemische energie =  de mechanische energie +  de thermische energie  
  • de  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
        Dus:  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 kilowattuur
        nuttige, mechanische energie.
  • Stel, de hoeveelheid toegevoerde energie is 200 kilowattuur.
        (dat is 22 liter benzine).
  • Het rendement is dan  (50 / 200) × 100% =  25%.
        Hierbij wordt 150 kilowattuur, 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 megawattuur  
  • De windmolen heeft een vermogen van 5 megawatt. De theoretische  
        jaaropbrengst is dus  5 megawatt × 8760 uur =  43800 megawattuur
        (1 jaar =  8760 uren)
  • De produktiefactor is dan  (10950 / 43800) × 100% =  25%


  • Rendement en produktiefactor zijn 2 geheel verschillende begrippen.
    Enkele voorbeelden:
  • De produktiefactor van zonne-energie in Nederland is 11%,
        in de Sahara 33%   Het rendement van een zonnepaneel is 12%
  • De produktiefactor van windenergie op land is 25%, op zee 40%  
        Het rendement van een windmolen is 50%
  • De produktiefactor van een elektrische centrale is 80%
        Het rendement van een elektrische centrale is 40%


  • Energie-opbrengst
      energie-opbrengst =  theoretische opbrengst  x  produktiefactor  x  rendement  
    Voorbeeld:
  • De energie-opbrengst van een zonnepaneel in Nederland
        is  8760 kilowattuur × 11,4% × 12% =  120 kilowattuur  
        per vierkante meter per jaar
  • 8760 kilowattuur  
    11,4%
    12%
    =  de theoretische opbrengst per vierkante meter per jaar
    =  de produktiefactor van zonne-energie in Nederland
    =  het rendement van een zonnepaneel


    Enkele rendementen   (bij benadering)
    - fotosynthese
    - gloeilamp
    - elektrisch zonnepaneel
    - concentrated solar power   (CSP)
    - LED-lamp   (Light Emitting Diode)
    - van voedsel naar mechanische energie
    - benzinemotor
    - spaarlamp
    - kerncentrale
    - Atkinson benzinemotor   (Prius)
    - dieselmotor
    - conventionele elektrische centrale
    - TL-buis   (Tube Luminiscent)
    - stoomturbine
    - brandstofcel
    - windmolen
    - STEG-centrale   (stoom en gas)
    - thermisch zonnepaneel   (zonneboiler)
    - elektrolyse van water
    - laadcyclus van een loodaccu
    - waterkrachtcentrale
    - elektromotor
    - warmte-kracht koppeling
    - generator in een elektrische centrale
    - laadcyclus van een supercondensator      
    =    1%
    =    5%
    =  12%
    =  15%
    =  25%
    =  25%
    =  25%
    =  29%
    =  33%
    =  34%
    =  35%
    =  40%
    =  41%
    =  45%
    =  45%
    =  50%
    =  58%
    =  65%
    =  66%
    =  75%
    =  80%
    =  90%
    =  90%
    =  95%
    =  97%


    Eenheden en omrekenfactoren voor  vermogen
    1 watt
    1 kilowatt    
    =   1 joule per seconde
    =   1 kilojoule per seconde  
    =   1 newtonmeter per seconde
    =   3600 kilojoule per uur

    Eenheden en omrekenfactoren voor  energie
    1 wattseconde    
    1 kilowattuur
    =   1 joule
    =   3600 kilojoule  
    =   1 newtonmeter
    =   367.100 kilogrammeter


    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 waterstofgas
    1 kilogram Uranium 235    
    =     5,3 kilowattuur
    =     8,1 kilowattuur
    =     8,8 kilowattuur
    =     9,1 kilowattuur
    =   10,0 kilowattuur
    =   33,6 kilowattuur
    =   22,2 miljoen kilowattuur    
    =     19,0 megajoule
    =     29,3 megajoule
    =     31,7 megajoule
    =     32,6 megajoule
    =     35,9 megajoule
    =   120,8 megajoule
    =     80,0 miljoen megajoule

    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 kilowattuur  
  • Hierop zou een motor van 91 kilowatt gedurende 0,1 uur (= 6 minuten) op
    vol vermogen kunnen draaien. Omdat het rendement van een benzinemotor
    slechts 25% is, draait zo'n motor maar 1,5 minuut op 1 liter benzine, waarbij
    dan 75% van de toegevoerde energie wordt omgezet in nutteloze warmte.
  • 1 liter benzine =  3.340.000 kilogrammeter  
  • 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 kilogrammeter  
    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 kilogrammeter.
  • Daarmee kan men een koe (of 2 piano's) een meter omhoog
        takelen.
  • Warmte is de meest compacte vorm van energie.


    Energie-omzetting
  • Omzetting van warmte 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 elektriciteitscentrale 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 elektriciteitscentrale 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
  • de traagheidswet
        een voorwerp waarop geen kracht werkt is in rust, of het  
        beweegt met een constante snelheid in een rechte lijn.
  • een kracht verandert een beweging
        een kracht versnelt of vertraagt de beweging van een
        voorwerp en kan ook de richting ervan veranderen  
  • 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 / seconde2 geeft
  • F = ma     (Force =  mass × acceleration)


    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, koelkast, TV, wassen, strijken, stofzuigen etc.
        werd 3560 kilowattuur elektriciteit verbruikt. Bij een rendement  
        van 40% van de elektrische centrale is dat een hoeveelheid
        primaire energie van 8900 kilowattuur.
  • Voor verwarming, warm water en koken was 1625 kubieke
        meter aardgas nodig.
  • Met de auto werd 17400 kilometer gereden. Bij een verbruik
        van 8,3 liter benzine per 100 kilometer, is dat 1444 liter benzine.  

  • Omgerekend naar liters benzine-equivalent  per dag, komt men op:
    - verlichting
    - koelkast, TV, wassen, strijken,  etc.  
    - verwarming, warm water, koken
    - de auto

      0,4
      2,3
      4,3
      4,0
    11,0   liters benzine-equivalent

    Energieverbruik van een huishouden

    Een auto verbruikt in 20 minuten evenveel primaire energie, als een
    gemiddeld Nederlands huishouden in een etmaal voor verlichting,
    koelkast, TV, wassen, strijken, stofzuigen  etc.

    ("even" naar de brievenbus met de auto)

    Alleen bezuinigen op de verlichting, (dat is slechts 4% van het totale energie-
    verbruik), 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 heeft de zonnestraling een intensiteit van
        1,36 kilowatt per vierkante meter. Dat is de zonneconstante.
  • Ter hoogte van het aardoppervlak, bij een geheel onbewolkte
        hemel en bij loodrechte instraling, heeft de zonnestraling een
        intensiteit van 1 kilowatt per vierkante meter. De theoretische
        opbrengst is dan  8760 kilowattuur per vierkante meter per
        jaar   (1 jaar =  8760 uren)
  • De instraling van zonne-energie in Nederland, op een horizon-
        taal vlak van 1 vierkante meter, is  1000 kilowattuur  per jaar.  
        (seizoenen, bewolkte hemel, dag en nacht meegerekend)
  • De produktiefactor komt hiermee op:
        (1000 / 8760) × 100% =  11,4%
  • 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
  • Een zonnepaneel gemonteerd onder een hoek van 36 graden
        heeft een meeropbrengst van 15% ten opzichte van een
        horizontaal opgesteld zonnepaneel.
  • Een zonnepaneel dat meedraait met de stand van de zon, (een
        zonvolgend systeem) levert nog eens 30% extra energie op.
  • 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  8000 keer  zoveel als het
        wereldenergieverbruik.


  • Zonne-energie in Nederland
  • in 2009 werd in Nederland  0,05  miljard kilowattuur
        zonne-energie opgewekt
  • het elektriciteitsverbruik was toen  113,5  miljard kilowattuur  
  • het aandeel zonne-energie was dus  0,04%

  • Zonne-energie in Duitsland
  • in 2012 werd in Duitsland  28  miljard kilowattuur
        zonne-energie opgewekt
  • het elektriciteitsverbruik was toen  600  miljard kilowattuur  
  • het aandeel zonne-energie was dus  4,7%
  • zie ook:  "Das leistet Photovoltaik in Deutschland"

    ECN  (Energieonderzoek Centrum Nederland)  verwacht dat in 2020 het
    geïnstalleerde vermogen van zonne-energie in Nederland  4000 megawatt
    zal bedragen. Bij een produktiefactor van 11,4% komt men dan op een
    jaaropbrengst van 4 miljard kilowattuur. Dat is  3,5% van het elektriciteits-
    verbruik in Nederland.


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


  • Rendementen en opbrengsten van zonne-energie bij een instraling
    van  1000 kilowattuur  per vierkante meter per jaar
      (afgerond)


      rendement  

      kilowattuur  

      energiesoort  

     biobrandstof

    < 1%

        3

      chemisch

     elektrisch zonnepaneel

    12%

    120

      elektriciteit

     concentrated solar power  

    15%

    150

      elektriciteit

     zonneboiler

    65%

    650

      warmte


    Het elektriciteitsverbruik van een gemiddeld  huishouden  in Nederland is 3650
    kilowattuur per jaar. Hiervoor zijn dus 30 vierkante meters zonnepaneel nodig.
    Het ziet er naar uit, dat het rendement van een elektrisch zonnepaneel nog kan
    worden opgevoerd tot 24%. Dan zouden 15 vierkante meters voldoende zijn.
    Het lijkt zelfs mogelijk ooit een rendement te behalen van 80% met behulp van
    "nano-antennes"


    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

  • 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

  • Een zonnetrog is een trogvormige spiegel, waarbij de dwarsdoor-
        snede 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 weinig hoger dan bij 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
               
  • 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 heliostaat gereflecteerde zonlicht, wordt gefixeerd op  
        de top van een "zonnetoren". De top van deze zonnetoren, die
        ongeveer 100 meter hoog is, wordt 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. Er
        kunnen in de top van de toren zeer hoge temperaturen worden
        bereikt, tot 1000 graden celsius.
  • De opgevangen warmte 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 zonnecel-
    len, 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% ge-
    haald.

    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 kilowattuur per jaar
  • dat is gemiddeld  220 wattuur per dag.
  • dat is voldoende om 2 uur per dag naar een flatscreen TV te kijken
  • op jaarbasis bespaart dit paneel  80 ×  € 0,20 =  € 16,-
  • het paneel kostte bij Greenpeace (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 kilowattuur per vierkante meter × 25.000.000 vierkante meter  
        =  25 miljard kilowattuur.
  • dat is de hoeveelheid energie, die equivalent is aan 1 kilogrammassa  
  • 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

    Het  Waldpolenz Solar Park  is een grote zon-voltaïsche
    centrale in Duitsland en bevindt zich in de buurt van Leipzig.
  • de elektriciteit wordt opgewekt door 550.000 elektrische  
        zonnepanelen
  • de totale oppervlakte is 1 vierkante kilometer
  • de jaarproduktie is  40.000 megawattuur
  • voor de volledige elektriciteitsvoorziening van Nederland  
        zouden er  2500  van deze centrales nodig zijn
  • Een conventionele centrale van 1200 megawatt levert per jaar ruim 200 keer
    meer energie, dan het  "Waldpolenz Solar Park". Vergelijk ook de grootste
    windmolen ter wereld. Die levert  
    21.000  megawattuur per jaar.

    De grootste zon-voltaïsche centrale ter wereld
    De grootste zon-voltaïsche centrale ter wereld zal worden gebouwd bij Ordos
    City
    in Mongolië. Het vermogen wordt 2000 megawatt. Bij een produktiefactor
    van 20% is de energie-opbrengst ongeveer een derde van wat een grote
    conventionele centrale van 1200 megawatt levert.

    Zon-thermische centrales
    Begin 2009 werd in Spanje, bij Sevilla een grote commerciële
    zon-thermische centrale, de PS20 in bedrijf gesteld.
  • het vermogen van deze centrale is 20 megawatt
  • de energie-opbrengst is voldoende voor 12.000 huishoudens
  • het zonlicht wordt opgevangen door 1255 heliostaten
  • elke heliostaat heeft een oppervlakte van 120 vierkante meter  
  • de heliostaten draaien met de stand van de zon mee
  • Het geconcentreerde zonlicht verhit een vat met water, dat zich bovenop een
    toren van 160 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 megawattuur. De produktiefactor wordt
    hierdoor aanzienlijk verhoogd.

    Bij Andasol, ook in Spanje, wordt een ander type zon-thermische centrale
    gebouwd. Hier wordt de zonnestraling opgevangen in  zonnetroggen.
  • het vermogen van deze centrale is 50 megawatt.
  • de jaarproduktie is 170.000 megawattuur,
        voldoende voor 50.000 huishoudens
  • zonnetroggen zijn trogvormige spiegels, waarbij de
        dwarsdoorsnede de vorm van een parabool heeft.
  • 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.
  • in de "brandlijn" 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.

  • Een deel van de opgevangen warmte wordt overdag opgeslagen in een enorme
    tank met 25000 ton gesmolten zout. De warmtecapaciteit hiervan is voldoende
    om, als de zon niet schijnt, gedurende 7 uur elektriciteit op te wekken. In Spanje
    is de hoeveelheid ingestraalde zonne-energie 2000 kilowattuur per vierkante
    meter per jaar, dus 2 keer zo veel als in Nederland.
    www.gezen.nl/wordpress/?m=200705

    In Californië is een zon-thermisch project gerealiseerd met een vermogen
    van 354 megawatt.


    Windenergie

    Bij Siemens, aan de A12 bij Zoetermeer, staat een windmolen met een ver-
    mogen van 1,5 megawatt. (= 1500 kilowatt). Dat is gelijk aan het vermogen
    van 20 auto’s. (de Opel "Astra", heeft een motor van 74 kilowatt). Een paar
    jaar geleden was dit nog de grootste windmolen van Nederland.
  • de ashoogte van deze molen is 85 meter en de wiekdiameter is 70 meter  
  • het hoogste punt, dat door de wieken wordt bereikt is dus 120 meter
  • het vermogen is 1,5 megawatt
  • de theoretische jaaropbrengst is  1,5 megawatt × 8760 uur =
        13140 megawattuur   (1 jaar =  8760 uren)
  • de werkelijke jaaropbrengst is  3000 megawattuur.
        (dat is voldoende voor 820 huishoudens).
  • de produktiefactor is dus  (3000 / 13140) × 100% =  23%

  • De opgewekte energie van een windmolen is evenredig met de 3e macht van
    de windsnelheid. Als het "halve" kracht waait, is de energie-opbrengst nog maar
    1/8 deel van de opbrengst bij "volle" kracht. De produktiefactor van een wind-
    molen op land is 25%. Op open zee kan een produktiefactor van 40% worden
    gehaald. De produktiefactor (op land) neemt toe, naarmate de windmolen hoger
    en groter is


    Windenergie in Nederland
  • in 2009 werd in Nederland  4,6  miljard kilowattuur  
        windenergie opgewekt.
  • het verbruik was toen  113,5 miljard kilowattuur.
  • het aandeel windenergie was dus  4,1%

  • Windenergie in Duitsland
  • in 2012 werd in Duitsland  46  miljard kilowattuur  
        windenergie opgewekt.
  • het verbruik was toen  600 miljard kilowattuur.
  • het aandeel windenergie was dus  8,7%

  • Enkele Nederlandse windmolenparken
  • Begin 2007 ging het windmolenpark bij Egmond aan Zee in bedrijf.  
        (10 kilometer uit de kust, 100.000 huishoudens)
  • Medio 2008 ging het windmolenpark bij IJmuiden in bedrijf.
        (23 kilometer uit de kust, 125.000 huishoudens)
  • Begin 2009 ging het windmolenpark "Westereems" in bedrijf.
        (op land, bij de Eemshaven, 135.000 huishoudens)


  • 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 levert voor 400.000
    huishoudens.   (De subsidie bedraagt dus 2500 euro per huishouden.!)

    Persbericht op 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.

    Persbericht op 19 maart 2008:
    "Het Wereld Natuurfonds gaat campagne voeren voor een groot windenergie-
    park in de Noordzee. Het moet vanaf de kust niet te zien zijn en een capaciteit
    krijgen van  6000 megawatt. Dat komt neer op 6 energiecentrales".

    Het vermogen van het geplande windenergiepark is dan misschien wel 6 keer zo
    groot als van een gewone energiecentrale, maar de energie-opbrengst is maar
    3 keer zo groot. Dat komt omdat de produktiefactor van windenergie (op zee)
    slechts 40% is. Bij een gewone centrale is de produktiefactor ruim 80%. Het
    geplande windmolenpark zal  1200 windmolens van 5 megawatt gaan omvatten.
    De energie-opbrengst zou dus net zoveel zijn als van 3 gewone elektriciteits-
    centrales
    . Het windmolenpark zou in 2020 gereed moeten zijn. Dat betekent,
    dat er 3 molens per week moeten worden geplaatst. Dat lijkt wel een wat erg
    optimistische planning.

    Teletekst 4 november 2011
    Het energiebedrijf Eneco begint eind 2013 met de bouw van een windmolen-
    park in de Noordzee. Het park komt op 23 kilometer uit de kust van Noord-
    wijk te liggen. Het wordt het derde en voorlopig laatste windmolenpark op zee.
    Het park, dat bestaat uit 43 windmolens, zal genoeg stroom opwekken voor
    135.000 huishoudens. De aanleg moet in 2014 klaar zijn. Het windmolenpark
    wordt gebouwd met behulp van subsidiegeld dat het vorige kabinet heeft
    gereserveerd. De subsidie kan oplopen tot een miljard euro.

    De grootste windmolen ter wereld
    De grootste windmolen ter wereld is de  Enercon E-126.
  • de ashoogte is 135 meter
  • de wieklengte is 63 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  (100 auto's)
  • bij een produktiefactor van 32% (op land) is de jaarproduktie  
        21.000  megawattuur

  • Er zijn dus  400 windmolens van het type "grootste ter wereld"  nodig, om
    evenveel energie op te wekken als  1  conventionele kolen- of gascentrale
    van 1200 megawatt. Het is overigens de vraag, of windenergie wel leidt
    tot reductie van CO2-uitstoot.
    www.groenerekenkamer.com/node/946

    Bij Estinnes (België) is een windmolenpark in aanbouw, waar 11 van deze
    molens komen te staan.


    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 kern-
    centrales. Alleen in Noorwegen wordt vrijwel alle elektrische energie met behulp
    van waterkracht opgewekt.
    Wereldwijd wordt  16,5% van alle elektrische energie door waterkracht
    opgewekt.  Dat is iets meer dan door kernenergie.


    De grootste waterkrachtcentrales ter wereld
    De grootste waterkrachtcentrale ter wereld, de  Itaipudam  staat op de grens
    tussen Brazilië en Paraguay. Het bijbehorende stuwmeer is 170 kilometer lang.
  • het vermogen van deze centrale is 12600 megawatt
  • de energie-opbrengst is  75 miljard kilowattuur per jaar  
  • In China wordt momenteel een nog grotere waterkrachtcentrale gebouwd,
    de  Drieklovendam
  • de energie-opbrengst is  84 miljard kilowattuur per jaar  
  • dat is 3% van het elektriciteitsverbruik van China
  • Ter vergelijking:
    In 2008 was het elektriciteitsverbruik in Nederland  109 miljard kilowattuur.

    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 aard-
    oppervlak neemt de temperatuur bij toenemende diepte met globaal 30 graden
    celsius per 1000 meter toe. Dat is een gemiddelde waarde. 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 aard-
    olie 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
  • er is geen CO2 uitstoot
  • de energie is constant voorradig, er is dus
        geen opslagprobleem

  • Geothermische energie in enkele landen

     

      vermogen  
    (megawatt)

      jaaropbrengst  
    (megawattuur)

     China

    1440

    12.600.000

     Zweden

    1140

    10.000.000

     USA

      990

      8.680.000

     IJsland

      760

      6.610.000

     Nieuw Zeeland  

      220

      1.970.000

     Japan

      160

      1.430.000

    Ter vergelijking:   een conventionele centrale met een vermogen van
    1200 megawatt, heeft een jaaropbrengst van  8.400.000 megawattuur.

    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 2.000 meter onder de
    grond genoeg water met een hoge temperatuur aanwezig is om de beoogde
    4.000 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 bij La Rance.
  • het verschil tussen eb en vloed is daar zeer
        groot, maximaal 13 meter.
  • het vermogen van de centrale is 320 megawatt  
  • de hoeveelheid energie die jaarlijks wordt
        geproduceerd is 540.000 megawattuur
  • dat is 0,54% van het elektriciteitsverbruik in
        Nederland.
  • de produktiefactor is ongeveer 20%
  • Tijdens de "kentering", dat is de periode waarin de vloedstroom overgaat in
    de ebstroom of omgekeerd, wordt er vrijwel geen energie opgewekt. Bij
    een gewone waterkrachtcentrale met een stuwmeer, kan de produktiefactor
    oplopen tot 100%.


    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".

    Biomassa in Nederland
  • in 2009 werd in Nederland  7,8  miljard kilowattuur
        elektriciteit opgewekt door het verbranden van biomassa  
  • het verbruik was toen  113,5  miljard kilowattuur
  • 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.


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

    Windenergie zal misschien ooit een belangrijke rol bij de elektriciteitsopwekking
    voor het openbare net kunnen gaan spelen. De levering van 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 elektriciteitsopwek-
    king 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 waterstofgas, 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 (er rijden in Neder-
    land ruim 7 miljoen auto's rond) en een accucapaciteit van 50 kilowattuur per
    auto, dan komt men op een totale opslagcapaciteit van 50 miljoen kilowattuur.
    Ter vergelijking:  een elektriciteitscentrale van 1200 megawatt levert in 24 uur
    ongeveer  1200 × 24 × 0,8 =  23000 megawattuur =  23 miljoen kilowattuur
    (0,8 = de produktiefactor).
    Deze vorm van energie-opslag vereist een intelligent, geautomatiseerd energie-
    management systeem.   (Energy Internet)


    Energy Internet

    Energy Internet  (smart grid)  is een energiemanagement systeem, dat de
    verdeling regelt tussen de energie die wordt opgewekt door duurzame energie-
    bronnen (wind- en zonne-energie) en conventionele elektriciteitscentrales.
    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 energie-
    management 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 elektriciteitscentrales.


  • Warmte-kracht koppeling

    Bij de produktie van elektriciteit in een elektriciteitscentrale 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 elektriciteitscentrale 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.

    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 vergelijk-
    bare 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.  
  • zie:  "Sustainable Energy - without the hot air"


    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 wattuur.  
  • zo’n batterij kost ongeveer  € 0,40
  • dus 1 kilowattuur uit een batterij kost   € 178,00

  • Oplaadbare nikkel-metaalhydride batterij   (AA-cel):
  • bevat 2,7 ampère-uur bij 1,2 volt, dat is 3,24 wattuur.
  • 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 maat-
    voering 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, celspanning en rendement van oplaadbare batterijen
    en accu’s

      wattuur per  
    kilogram

      celspanning  
    volt

      rendement  
    laadcyclus

      loodaccu

        30 - 40

    2,1

    50 - 92%

      nikkel-cadmium accu

        40 - 60

    1,2

    70 - 90%

      Super Charge ion Battery

               50

    2,4

    - - -

      nikkel-metaalhydride accu    

        30 - 80

    1,2

    70 - 90%

      lithium-ion accu

              160

    3,6

            96%

      lithium-ion polymeer accu

    130 - 200

    3,7

            96%

      zink-lucht batterij

              210

    1,4

    40 - 50%

      vanadium redox accu

        10 - 20

    1,2

    75 - 80%


    Navraag bij  Battery University omtrent het rendement van de laadcyclus van
    verschillende soorten batterijen leverde het volgende antwoord op: Als een
    batterij tot 80% wordt geladen, is het laadrendement hoog. Bij een lithium-ion
    batterij ligt het laadrendement dan ver boven de 90%. Bij een nikkel-metaal-
    hydride batterij is het laadrendement tijdens snel laden 90% en bij langzaam
    laden 70%. Bij verder laden wordt het laadrendement lager.

    De zink-lucht batterij
    De zink-lucht batterij ("electric fuel") is niet oplaadbaar, in de gebruikelijke be-
    tekenis 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 opgeladen is.
    In plaats daarvan moet de batterij worden uitgewisseld met een geregenereerd
    exemplaar. De zink-lucht batterij voor toepassing in elektrische auto’s is overi-
    gens nog in het experimentele stadium. De energiedichtheid is 6 keer zo groot
    als van een loodaccu, maar toch nog 60 keer zo klein als van benzine.
    (bij hetzelfde gewicht). Er wordt ook gewerkt aan de  nucleaire batterij

    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.

    Tijdens het laden vindt er een  redox-reactie  in de accu plaats. Daarbij ver-
    andert de ionisatiegraad van de atomen. In de ene helft wordt het elektrolyt
    gereduceerd en in de andere helft geoxideerd. Hierdoor ontstaan tegenover-
    gestelde ladingen. Bij het ontladen vindt de omgekeerde reactie plaats. Beide
    helften zijn aangesloten op hun eigen voorraadtank met elektrolyt. De hoeveel-
    heid elektrolyt (en daarmee de capaciteit van de accu) kan hierdoor zeer groot
    worden gemaakt. Het elektrolyt wordt vanuit de voorraadtank langs de bijbe-
    horende 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 weers-
    zijden 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 opgeladen 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 wattuur 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 megawattuur.
  • Een elektrische trein zou hier  2000 kilometer op kunnen rijden
        (een 4-wagons Dubbeldekker verbruikt 6 kilowattuur 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 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 verschil-
    lende lading van elkaar gescheiden houdt. De "elektrolyten" zijn hierbij zout
    en zoet water.

    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.

    Levensduur van lithium-ion batterijen

    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
  • www.xs4all.nl/~janfreak/peukert.html

    Laadcyclus van een accu
    De laadcyclus van een accu  (voor een elektrische auto)
    bestaat uit 4 deelprocessen:
  • het omzetten van de netspanning naar de
        gewenste gelijkspanning van de acculader
  • het opladen van de accu
  • het ontladen van de accu
  • het omzetten van de accuspanning naar 3-fasen  
        wisselspanning met de gewenste frequentie
        voor de aandrijving van de elektromotor

  • 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
    lithium-batterij. Theoretisch is de energiedichtheid 8,5 kilowattuur per kilogram
    (dat is bijna net zoveel als van benzine) of  21,1 kilowattuur per liter. Een indu-
    striële 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 probleem van de elektrische auto zijn
    opgelost
    .  Bij een gewicht van de accu, gelijk aan dat van een volle benzinetank,
    (en bij het halve volume), zou de actieradius van een elektrische auto dan zo'n
    2000 kilometer kunnen zijn. Als de accu steeds wordt geladen, als de auto niet
    rijdt, dan zou de gemiddelde energievoorraad ruim voldoende zijn voor het
    dagelijks gebruik. Blijft natuurlijk de vraag: "Hoe verwarm je zo'n auto". Als de
    energie voor het verwarmen uit de accu moet komen, dan gaat dat ten koste
    van de actieradius.

    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 wattuur)
  • 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 (100 wattuur bij een gewicht van 2 kilogram  
        en een volume van 1,35 kubieke decimeter)
  • de levensduur is zeer groot, 10 jaar of  6000 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 ontlaad-
        stromen 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.

    Ook  Sony  heeft een nieuwe lithium-ion batterij ontwikkeld
    De nieuwe batterij van Sony valt op door de grote ontlaadstroom,
    die mogelijk is.   Enkele eigenschappen:
  • een cel, type 18650, levert 1,1 ampère-uur bij
        3,2 volt, dat is dus 3,5 wattuur
  • de energiedichtheid is 95 wattuur 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

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

    Het betreft het type lithium-ion cel, dat vaak in laptops en ook in de
    Tesla Roadster wordt gebruikt.  Dat is de 18650.  Deze cel heeft
    een diameter van 18 millimeter en een lengte van 65 millimeter.
    Enkele eigenschappen:
  • de cel levert 3,2 ampère-uur bij 3,6 volt, dat is
        dus 11,5 wattuur   (vergelijk hiermee de cellen
        in de Tesla Roadster, die leveren  8,2 wattuur)
  • de energiedichtheid is 275 wattuur per kilogram  
  • op termijn verwacht men zelfs 4 ampère-uur te
        kunnen halen, dus 14,4 wattuur per cel
  • de levensduur is 300 laadcycli
  • Dit lijkt een interessante doorbraak te worden, bijvoorbeeld voor een
    elektrische fiets.   zie ook:  Vergelijking van  lithium-ion batterijen

    Ook ENVIA schijnt iets nieuws te hebben. Een accu met een
    energiedichtheid van 400 wattuur per kilogram

    Nog een bericht over een nieuw type batterij, met een 10 keer zo hoge
    energie-inhoud als een gewone lithium-ion batterij. Misschien wordt het
    ooit toch nog wat met elektrische auto's  etc.
    www.kit.edu/visit/pi_2011_8281.php

    De grafeen super supercondensator
    Het laatste nieuws op het gebied van batterijen en supercondensatoren,
    is de grafeen super supercondensator.
    www.grafeen.be/tag/batterij/

    Snel laden van een batterij
    Bij het snel laden van een batterij vanuit het lichtnet krijgt men te maken met
    enorme laadstromen. Voor het laden van 9,1 kilowattuur (= 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 5 minuten in een batterij wil stoppen, dan moet de stroom vanuit het
    lichtnet 12 keer zo groot zijn, dus 480 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 waterstofgas tankt. Het (totaal)rendement daarbij
    is echter wel aanzienlijk slechter en de vraag blijft natuurlijk: "waar haalt men het
    waterstofgas vandaan".

    Teletekst 19 januari 2013
    Boeing levert geen Dreamliners meer aan klanten totdat de problemen met de
    accu's zijn opgelost. De afgelopen twee weken ontstond brand in twee toestellen
    doordat de lithium-ion accu's oververhit waren geraakt. Vermoedelijk werden
    de accu's te sterk opgeladen. Onderzocht wordt hoe dat kan


    Lopen en fietsen

    Voor een persoon van 75 kilogram is het  basaal metabolisme  (de grond-
    stofwisseling) ongeveer 300 kilojoule per uur, dat is 2 kilowattuur 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.
  • voor 1 kilometer lopen  is ongeveer 300 kilojoule extra nodig.  
  • voor 1 kilometer fietsen is ongeveer   60 kilojoule extra nodig.  
  • 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. Die energie wordt met een rendement van
    maximaal 25% omgezet in mechanische energie. De energie-inhoud van 1 liter
    benzine is  32,6 megajoule.  Omrekening naar benzine-equivalent levert de
    volgende (bruto) waarden op:
    lopen  1 liter per 108 km           Fietsen  1 liter per 540 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   (het gewicht van de
        fietser is daarbij niet van belang)
  • accelereren en oprijden van een helling kost extra energie.  
        (de daarvoor benodigde energie is evenredig met 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
        van ongeveer 75 watt leveren.
  • 100 kilometer  fietsen kost dus een hoeveelheid energie van
        75 watt × 5 uur =   375 wattuur.
  • dat is 1350 kilojoule. Bij een rendement van 25% is hiervoor de
        energie-inhoud van 2 liter volle melk =  5400 kilojoule nodig.
  • 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 standen "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 toege-
    stane maximale vermogen van de motor is 250 watt.

    Een goed voorbeeld van een elektrische fiets is de "Vela" van het merk "Antec"
    Enkele kenmerken van deze fiets zijn:
  • de lithium-ion accu is uitneembaar
  • de accu levert 36 volt bij 10,5 ampère-uur
  • de energie-inhoud van de accu is dus 378 wattuur  
  • dat is equivalent aan 0,04 liter benzine.
        (een borrelglaasje vol)
  • 1 acculading kost minder dan  € 0,10
  • Elektrische fietsen zijn zo geconstrueerd, dat de elektromotor alleen ingeschakeld
    kan worden, als men meetrapt. In de letterlijke betekenis van het woord een
    rijwiel met hulpmotor. De "Vela" heeft een pulsgestuurde 3-fasen motor in het
    voorwiel. Met behulp van een microprocessorschakeling, die de omvormer
    tussen accu en motor bestuurt, is het mogelijk om met zeer weinig verliezen de
    motorondersteuning binnen ruime grenzen in te stellen. De motorondersteuning is
    instelbaar tussen 10% en 90%.

    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
    6 wattuur per kilometer
  • het totaalrendement van de laadcyclus van de
        accu en de opwekking van elektriciteit is 30%  
  • het primaire energieverbruik is dan:
        6 / 0,30 =  20 wattuur per kilometer
  • omgerekend naar benzine-equivalent komt
        men op  1 liter per 455 km


  • Elektrische treinen

    De 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 kilowattuur verbruikt  
  • gedurende de volgende 9360 meter wordt 1/3 van het
        vermogen gebruikt
  • er wordt dan in 4 minuten, bij een constante snelheid,
        30 kilowattuur verbruikt  (voor het overwinnen van de
        rolweerstand, wrijvingverliezen en de luchtweerstand)
  • voor snelheidsvermindering en remmen wordt de
        resterende 1640 meter gebruikt.
  • de netto hoeveelheid verbruikte energie is dus:
        54 + 30 =  84 kilowattuur   (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 kilowattuur
  • 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 ver-
    warming verzorgd door de ”afvalwarmte”. Bij de trein wordt de warmte-
    energie opgewekt met een rendement van ongeveer 33%

    De 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 voedingsspannigen:
  • 25000 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 voor-
    zien 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 kilowattuur 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 kilowattuur verbruikt   (voor het overwinnen van de
        rolweerstand, wrijvingsverliezen en de luchtweerstand)
  • de netto hoeveelheid verbruikte energie is dus
        396 + 1538 =  1934 kilowattuur
  • 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 kilowattuur
  • 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 kilowattuur
  • 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 69000 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
        69000 / 75 =  920 kilowattuur per kilometer
  • bij een rendement van 40% van de gasturbines komt men  
        op 253 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 23 km  
  • Inmiddels is deze veerboot uit de vaart genomen, omdat er te weinig
    belangstelling voor was.


    Vliegtuig

    De Boeing 747   "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
        =  3.333 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 kilowattuur per 15 uur.  (1 liter kerosine = 10 kilowattuur)
  • Bij een rendement van 30% komt men op  40.000 kilowattuur per uur
        nuttige energie.  Dat is een vermogen van  40.000 kilowatt =  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 / sec2   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


    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.
    http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_production_battery_electric_vehicles_(table)

    Een auto-accu van 12 volt, 36 ampère-uur, kan 12 × 36 =  432 wattuur aan
    energie leveren. De normale tankinhoud van een auto is 48 liter benzine. Dat
    komt overeen met 437 kilowattuur. 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, snelheidsvermindering  
        en het afdalen van een helling

  • Enkele kenmerken van de elektrische auto zijn:
  • de elektrische auto is vrijwel geruisloos
  • de elektrische auto produceert geen uitlaatgassen
        (maar de elektriciteitscentrale 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
  • het primaire energieverbruik is (iets) lager dan bij een
        gelijkwaardige auto met een benzinemotor
  • 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 batterij is zwaar, zeer duur en neemt veel ruimte in
  • het opladen van de batterij 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 elektriciteitscentrale
    www.energybulletin.net/node/52736


    De EV1 van General Motors

    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 batterij 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
  • 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 batterij was
        26 kilowattuur  (=  2,9 liter benzine-equivalent)
  • de actieradius was 200 kilometer
  • het gemiddelde energieverbruik was 130 wattuur per kilometer  
  • de laadtijd van de batterij was 8 uur
  • Over deze auto is in 2006 een film gemaakt:  "Who killed the electric car?"


    De Toyota RAV4-EV
    In Californië rijden 1000 elektrische auto’s in proefbedrijf rond.
    Het betreft een 5-persoons auto, de  Toyota RAV4-EV
    Enkele gegevens:
  • het vermogen van de elektromotor is 57 kilowatt
  • de auto accelereert in 15 seconden van 0 naar 100 kilometer  
        per uur
  • de topsnelheid is 125 kilometer per uur
  • de energie-inhoud van de batterij is 27 kilowattuur
        (= 3 liter benzine-equivalent)
  • de actieradius is 150 kilometer
  • het gemiddelde energieverbruik is 180 wattuur per kilometer  
  • de nikkel-metaalhydride batterij weegt 460 kilogram
  • bij 230 volt is de benodigde laadstroom uit het lichtnet
        24 ampère  (bij 110 volt dus 50 ampère)
  • de laadtijd van de batterij is 7 uren
  • Het hoge gewicht van de batterij wordt grotendeels gecompenseerd door de
    afwezigheid van een zware benzinemotor en versnellingsbak. Inmiddels heeft
    Toyota de produktie van deze elektrische auto gestaakt, omdat de verkoop-
    cijfers tegenvielen. De grootste problemen voor de gebruiker zullen wel zijn:
    de grote laadstroom, de lange oplaadtijd en de betrekkelijk kleine capaciteit
    van de batterij. Batterijen met een grotere capaciteit, die bovendien sneller
    oplaadbaar zijn, maken het probleem van de grote laadstroom alleen maar
    groter. Dit staat een algemene toepassing van de elektrische auto, in de huidige
    vorm, principieel in de weg.


    De Tesla 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 wisselstroom 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 batterij is  56 kilowattuur
        (=  6,1 liter benzine-equivalent)
  • de batterij weegt 450 kilogram
  • de batterij bevat 6831  "laptop" cellen  (type 18650), die vloeistof
        gekoeld zijn  
  • de energie-inhoud van 1 cel is  8,2 wattuur
  • de energiedichtheid van de batterij is 121 wattuur per kilogram
        (inclusief behuizing)
  • de actieradius is 340 kilometer   (bij een constante snelheid van
        100 kilometer per uur)
  • bij deze snelheid is het energieverbruik  150 wattuur  per kilometer
  • het primaire energieverbruik is dan  516 wattuur  per kilometer
  • omgerekend naar benzine-equivalent komt men op  1 liter per 18 km
  • het gewicht van de auto is 1240 kilogram
  • het totaal rendement  ("plug-to-wheel")  van de auto is  88%
  • een volledige acculading van 56 kilowattuur kost:
        56 × 20 eurocent =  12 euro
  • de minimale laadtijd van de batterij is 4 uur
  • bij die laadtijd en bij een netspanning van 230 volt, is de netstroom
        70 ampère  
  • 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 Opel 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 batterij en de beperkte actieradius.
    De "Ampera" komt omstreeks 2012 op de markt en is voorzien is van een
    "oplaadmotor". De energie-inhoud van de batterij is voldoende voor een actie-
    radius van 60 kilometer. De oplaadmotor is uitsluitend bedoeld om de batterij
    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 batterij 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 batterij,
    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 batterij is 16 kilowattuur
        (= 1,8 liter benzine-equivalent)
  • 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 hybride auto

    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
    (2010) al meer dan 2 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 batterij van 1,3 kilowattuur.
        (= 0,14 liter benzine-equivalent)
  • bij (regeneratief) remmen en snelheidsvermindering werkt de
        elektromotor als dynamo en levert energie terug aan de batterij  
  • bovendien wordt de batterij 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.
  • www.john2211.nl/Hybride_planetary_gear_set.htm
    http://auto.howstuffworks.com/fuel-efficiency/vehicles/hybrid-car7.htm

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

    Alle energie is immers uiteindelijk 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 en bij lage snelheden.
  • de benzinemotor is ontworpen voor het gemiddelde  
        vermogen en daardoor extra zuinig.
  • de elektromotor assisteert de benzinemotor tijdens
        accelereren en kortdurend bij hoge snelheden.
  • bij snelheidsvermindering en remmen wordt energie  
        teruggeleverd aan de batterij.
  • 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.  Zie:   gebruikerservaringen


    De brandstofcel auto

    De energiebron voor een brandstofcel auto is waterstofgas. In een brandstof-
    cel "verbrandt" het waterstofgas, waardoor elektriciteit wordt opgewekt. De
    opgewekte elektriciteit zorgt voor de voortbeweging van de auto.
  • het rendement van een brandstofcel is  45%
  • de opgewekte elektriciteit wordt via een accu toegevoerd
        aan een elektromotor, die de auto voortbeweegt
  • het rendement van de elektromotor is  90%
  • bij remmen en snelheidsvermindering wordt energie
        teruggeleverd aan de accu
  • bij de verbranding van waterstofgas ontstaan geen
        schadelijke gassen, alleen maar water
  • het rendement van de ontleding (elektrolyse) van water is  66%
  • de elektrische energie die nodig is voor de ontleding van het
        water moet worden opgewekt via verbranding van fossiele
        brandstoffen  (waarbij wel schadelijke gassen ontstaan),
        kernenergie, windenergie of andere vormen van "groene" energie.  
  • het rendement van de opwekking van elektriciteit is  33%
  • De vraag blijft alleen,  waar haalt men het waterstofgas vandaan.
    Waterstofgas kan worden verkregen door ontleding van water. Hiervoor is
    netto evenveel energie nodig, als bij de "verbranding" in de brandstofcel vrij
    komt. (wet van behoud van energie).  Waterstofgas kan ook worden gewon-
    nen uit aardolie of aardgas. Shell schijnt zich daar in de nabije toekomst mee
    bezig te gaan houden. Maar dat kost fossiele brandstof.
    De auto die op waterstofgas rijdt, is dus geen oplossing van het energie-
    probleem. Integendeel. Het totaalrendement is slechts 9%.

    (45% × 90% × 66% × 33% =  9%). Het energieverbruik van de brandstof-
    cel auto is, omgerekend naar benzine-equivalent, ongeveer  1 liter per 6 km

    Toyota verwacht, dat hybride brandstofcel auto’s op zijn vroegst in 2015
    grootschalig op de markt kunnen worden gebracht. Er rijden van dit merk
    al enige prototypes rond. Het betreft een 5-persoons auto, type FCHV-4
    (Fuel  Cell  Hybrid  Vehicle) met een maximale snelheid van 150 km/uur. De
    brandstof is pure waterstof in een hogedruktank, bij een druk van 35 atmosfeer.
    Voorwaarde voor de introductie van de brandstofcel auto, is een infrastructuur,
    die het mogelijk maakt, dat op veel plaatsen (het zeer explosieve en dus gevaar-
    lijke) waterstofgas onder hoge druk, getankt kan worden. De toegepaste
    brandstofcel heeft een vermogen van 90 kilowatt. De energie wordt via een
    nikkel-metaalhydride batterij, aan een elektromotor van 80 kilowatt geleverd.

    Het laatste nieuws op het gebied van brandstofcel auto's is de ontwikkeling van
    de  FINE-N  Bij deze auto worden de 4 wielen elk afzonderlijk aangedreven
    door een elektromotor. Hierdoor is er geen differentieel meer nodig, wat een
    beter voertuigrendement tot gevolg heeft. De modulaire opbouw van het voer-
    tuig biedt nieuwe mogelijkheden voor de vormgeving, mede omdat er zich geen
    motor in de neus bevindt. Bovendien kan de brandstofcel in principe op elke
    willekeurige plaats in het voertuig worden geplaatst. Een uitgebreid verhaal over
    de voor- en nadelen van brandstofcel auto's  etc. is te vinden op:
    www.toyota.co.jp/en/tech/environment/fchv

    Teletekst 27 september 2012
    Hyundai gaat in december duizend waterstofauto's voor de Europese markt
    produceren. Het al bestaande ix35-model krijgt een speciale waterstof uitvoering,
    met een tankinhoud van 5,6 kilo waterstof. De SUV kan daarmee 588 kilometer
    rijden. Voor de produktie van waterstof is veel elektriciteit nodig. In Europa
    bestaat een handvol waterstof-tankstations, onder meer in Arnhem en langs de
    snelweg bij Brussel.

    Zoals de zaken er nu voor staan, is het zeer onwaarschijnlijk dat de brandstofcel-
    auto ooit 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.

    Leerzaam speelgoed
    Een werkend systeem van een brandstofcel auto in de vorm van  leerzaam
    speelgoed
     is te koop voor  € 99,-   Het omvat een zonnecel, een reactor
    voor de produktie van waterstof door middel van elektrolyse van water en
    een brandstofcel auto.

    Het valt op, dat vooral Toyota op alle fronten zeer actief is met de ontwikkeling
    van "groene" auto’s. Het zijn allemaal volwaardige 5-persoons 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
  • Andere autofabrikanten beperken zich tot wat vrijblijvende experimenten,
    opgeklopte verhalen in hun folders, hebben plannen, of ze doen (nog) niets op
    het gebied van "milieuvriendelijke" auto’s. Toyota heeft aangekondigd, dat ze
    in 2012 een assortiment van 4 hybride auto's, 1 plug-in hybride auto en
    1 volledig elektrische auto op de markt zullen zetten

    Bericht in NRC-Handelsblad van 11 augustus 2006:
    "General Motors, DaimlerChrysler en BMW gaan samen 1 miljard dollar
    investeren in de ontwikkeling van een hybride motor. De drie fabrikanten werken
    samen om tegenwicht te bieden aan Toyota, dat op het gebied van hybride
    motoren een beslissende voorsprong dreigt (?) te nemen. General Motors wil
    de nieuwe motor in 2007 gaan gebruiken, DaimlerChrysler heeft vergelijkbare
    plannen. BMW wil pas enkele jaren later een hybride auto op de markt brengen".

    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 batterij 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 batterij in.
    www.technischweekblad.nl/hybride-auto-is-een-ecologische-ramp.74323.lynkx

    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 is uitgesteld
    wegens problemen met de lithium-ion batterij.   (zelfontbranding).
    http://www.autointernationaal.nl/artikel.php?id=20106>/A>


    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 en ook zeer veel
    energie afkomstig van (schone) 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. Het is mogelijk, elektriciteit te gebruiken voor de
    produktie van waterstofgas, door elektrolyse (ontleding) van water.
    In tegenstelling tot elektriciteit, kan waterstofgas (onder zeer hoge druk) wèl op-
    geslagen worden, zowel in ongelimiteerde hoeveelheden als gedurende langere
    tijd. Vervoer zou kunnen plaatsvinden via een net van pijpleidingen naar tank-
    stations, hoewel dit enorme praktische problemen oplevert. Het lijkt meer voor
    de hand te liggen, om waterstof ter plaatse, bij tankstations te produceren. Het
    waterstofgas kan via brandstofcellen weer elektriciteit leveren, waarbij het enige
    "verbrandings" produkt water is. Waterstofgas is in dit scenario een energiedrager.
    Waterstofgas is dus niet een onuitputtelijke bron van energie, zoals
    sommigen denken. Integendeel.  Het produceren van waterstofgas door
    elektrolyse van water kost 1,5 keer meer energie dan het oplevert.


    Bij TV programma’s over dit onderwerp, wordt meestal als "bewijs" van de
    onuitputtelijkheid van waterstofgas, de zee op de achtergrond getoond. Dat is
    natuurlijk onzin, want water bevat geen energie. Het moet eerst worden ontleed
    in waterstofgas en zuurstof. De waterstof economie levert het volgende beeld op:
    "groene" energie >  elektrolyse van water >  waterstofgas >
      brandstofcel >  elektriciteit


    Het opslaan van elektrische energie in een accu, gaat gepaard met een rende-
    ment van 75% - 90%  (laadcyclus)  Het opslaan van elektrische energie in
    waterstofgas is veel minder efficiënt. Het rendement van elektrolyse van water
    is 66% en van de brandstofcel 45%. Dit levert een totaal rendement op van
    30%. Waterstofgas 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 de nucleaire batterij ooit een oplossing biedt.

    Aardgas en aardolieprodukten, zoals dieselolie en benzine, zijn chemische ver-
    bindingen 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 heel weinig van terecht komen, want het potentieel aan econo-
    misch winbare "groene" energie is (zeer) gering en de conversie naar waterstof
    is bijzonder inefficiënt. Waterstof produceren uit fossiele brandstof is uiteraard
    mogelijk, maar dat was nou net  niet  de bedoeling, omdat de fossiele brand-
    stoffen opraken.   Zie ook:  Waterstof gaat ons redden."

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

    Water
    Water is het verbrandingsprodukt van waterstofgas 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.

    Waterstofgas
    Water kan door elektrolyse worden ontleed in waterstofgas en zuurstof. De
    energie in het waterstofgas komt weer vrij bij de "verbranding" in een brand-
    stofcel. De energie voor de ontleding van water moet in eerste instantie worden
    geleverd door fossiele brandstoffen, kernenergie, kernfusie, windenergie, water-
    kracht, geothermische energie of zonne-energie. (dus door energiebronnen).
    Waterstof is dus geen energiebron, maar een energiedrager. Het produ-
    ceren van waterstofgas kost  1,5 keer  meer energie dan het oplevert

    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 kinder-
    schoenen en het zal nog minstens 50 jaar duren voordat er (misschien) prak-
    tische 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 energie-
    voorziening 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 het
    waterstofgas 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 > voortbewegings-
    energie

    Men zou zowaar op het idee komen om auto’s op aardgas te laten rijden en
    waterstof maar te vergeten.


    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 be-
    wegen 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 fusie-reactie die op aarde het gemakkelijkst tot stand kan worden gebracht,
    is de fusie van de waterstof-isotopen deuterium en tritium. Hierbij ontstaan
    helium-atomen, 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 elektrici-
    teitscentrale 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 Tokamak Experimental Reactor)  zal de eerste (experi-
    mentele) 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 opwek-
    ken. 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".


    Kernenergie

    Met de formule van Einstein kan de relatie tussen massa en energie worden
    berekend.
      1  kilogrammassa  is equivalent aan  25 miljard kilowattuur  
    E = mc2
    E = energie    m = massa    c = de lichtsnelheid

    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" 1,2 miljoen kilowattuur.

    In 2008 was het elektriciteitsverbruik in Nederland 109 miljard
    kilowattuur

    Hiervoor zou nodig zijn:   (afgerond)
    of
    of

    250 ton
        31.000.000 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 12 meter, dan levert dit het volgende beeld op:
  • voor het aanvoeren van verrijkt Uranium:   5 goederenwagens =  60 meter
  • voor het aanvoeren van steenkool:  620.000 goederenwagens =  7440 kilometer  
  • Bij de verbranding van al die steenkool ontstaat  81 miljoen ton  CO2
    Dat is dus alleen in Nederland en alleen bij de produktie van elektriciteit

    In 2008 was het totale primaire energieverbruik in Nederland
     927 miljard kilowattuur

    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 50 jaar zijn  
        alle economisch winbare fossiele brandstoffen op, behalve steenkool)
  • de milieuvervuiling bij verbranding van fossiele brandstoffen is zeer hoog.  
  • duurzame energie zal nooit voldoende zijn, want er komen steeds meer
        mensen, met steeds meer energiebehoefte.  (in  China  met 1314 miljoen  
        inwoners, is in de periode van 1990 tot 2008 het elektriciteitsverbruik
        met  537%  toegenomen)

  • Van 1990 t/m 2006 was de toename van de wereldbevolking  24%
    www.eia.doe.gov/pub/international/iealf/tableb1.xls
    Van 1990 t/m 2006 was de toename van het wereldenergieverbruik  36%
    www.eia.doe.gov/pub/international/iealf/tablee1.xls

    Conclusie:
    Omdat de wereldbevolking en dus ook het energieverbruik  exponentieel
    toeneemt, zijn kolencentrales en kernenergie 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  8000 keer  zoveel als het jaarlijks wereldenergieverbruik  
  • De hoeveelheid zonne-energie die in 2009 werd "geoogst", was slechts
       
    0,10 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 milieuactivisten 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:
    Frankrijk
    België
        77%      
        54%      
            Duitsland
            Zwitserland
        23%      
        41%      
            Engeland
            Zweden
        14%      
        43%      

    In Nederland beperkt men zich schijnheilig tot 4% en importeert vervolgens
    het ontbrekende uit Frankrijk, België en Duitsland.
    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 belang-
    rijke 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 be-
    doeling 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 afhan-
    kelijker wordt van onder meer gas uit Rusland. De kerncentrale leverde bijna
    driekwart van de Litouwse energiebehoefte.

    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 bio-
    massa. Wanneer hij dat gerealiseerd wil hebben, zei Kan er niet bij.

    Teletekst 8 juni 2012
    Japan gaat weer gebruikmaken van kernenergie. Premier Noda zei op een pers-
    conferentie dat twee reactoren in het westen van het land weer worden opgestart
    "om de samenleving te laten overleven" en de werkgelegenheid te beschermen.
    Na de tsunamie in maart 2011 werden alle 50 Japanse reactoren stilgelegd.
    Experts waarschuwen nu voor energietekorten. Voor de tsunamie werd een
    derde van de Japanse energievoorziening geleverd door kernenergie.

    Nederland importeert steeds meer kernenergie uit het buitenland. Dat is goed-
    koper dan het opwekken van energie met conventionele centrales. Bovendien
    kan men zo gemakkelijker voldoen aan de eisen van Kyoto. De hoeveelheid
    geïmporteerde kernenergie is 2 keer zoveel als in de kerncentrale in Borssele
    wordt opgewekt.

    Wat kernenergie betreft:  iedere oplossing heeft voor- en nadelen.
    ("wet van behoud van ellende")  De vraag is maar wat je liever hebt:
  • onomkeerbare klimaatverandering
  • 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
  • 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 strate-
    gische kernwapens. Of de senaat dat verdrag zal ratificeren is allerminst zeker.
    Onder het verdrag moeten de VS en Rusland hun voorraad strategische kern-
    koppen binnen zeven jaar inkrimpen tot elk 1550 stuks, zo'n 30 procent minder
    dan nu is toegestaan

    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 kernwa-
    pens.

    Teletekst 16 februari 2012
    De Amerikaanse regering overweegt een drastische reductie van het aantal kern-
    wapens, 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 25 januari 2013
    De Nederlandse Aardolie Maatschappij vindt de risico's van gaswinning nog
    altijd "aanvaardbaar en beheersbaar". De NAM reageert op een onderzoek
    waaruit blijkt dat de gaswinning in Groningen tot zwaardere aardbevingen kan
    leiden van  4 of  5 op de schaal van Richter. De NAM neemt een pakket van
    maatregelen om de extra schade te beperken. Zo wordt er 100 miljoen euro
    beschikbaar gesteld om woningen te verstevigen.

    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 beper-
    king 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, magnetron
    centrale verwarming
    airconditioning






    Enkele feiten, berekeningen en wetenswaardigheden

    Het energieverbruik in Nederland  in het jaar 2008
  • In 2008 was het gemiddelde elektriciteitsverbruik van een
        huishouden  3560 kilowattuur
  • Er zijn in Nederland  7 miljoen huishoudens. Het totale
        elektriciteitsverbruik was dus  25 miljard kilowattuur
  • Het elektriciteitsverbruik, met inbegrip van de industrie,
        diensten en landbouw, was  109 miljard kilowattuur
  • Bij een rendement van  40% was voor de opwekking
        hiervan  273 miljard kilowattuur  primaire energie  nodig
  • Het totale primaire energieverbruik, nodig voor verwarming,  
        de industrie, auto's en de opwekking van elektriciteit, was
        927 miljard kilowattuur.
  • Dat is  3,4  keer zoveel primaire energie als nodig is voor
        de opwekking van elektriciteit

  • Het rendement van de produktie en het transport van
    elektriciteit tot aan het stopcontact

  • de elektrische centrale  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 en het transport 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

  • 1 kilogrammassa  is de hoeveelheid massa die
        op aarde 1 kilogram weegt.
        (voor de massa wordt het symbool  m  gebruikt)
  • 1 newton  is de kracht die aan 1 kilogrammassa
        een versnelling van 1 meter / seconde2 geeft.
  • dus:  1 newton =  m × 1 meter / seconde2
  • hieruit volgt:  m =  1 newton × seconde2 / meter
  • 1 newtonmeter =  1 joule
  • hieruit volgt:  m =  1 joule × seconde2 / meter2
  • c  =  de lichtsnelheid  =  3 × 108 meter / seconde
  • c2 =  9 × 1016 meter2 / seconde2
  • E =  mc2       (Einstein)
  • E =  9 × 1016 joule  =  90000 × 109 kilojoule
  • 1 kilowattuur =  3600 kilojoule
  • E =  (90000 × 109) / 3600  =  25 miljard kilowattuur  
  • dus:
      1  kilogrammassa  is equivalent aan  25 miljard kilowattuur  


    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 kilogrammassa  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
  • het stralingsvermogen van de zon op aarde bedraagt:
        1,36 kilowatt per vierkante meter
        (dat is de zonneconstante, gemeten buiten de dampkring)
  • het totale stralingsvermogen van de zon is dus:
        de zonneconstante vermenigvuldigd met de oppervlakte
        van een bol met een straal van 150 miljoen kilometer
  • de straal van de bol  r = 150 × 109 meter
  • de oppervlakte van de bol  =  4 π r2
        =  4 π × 150 2 × 1018 vierkante meter
  • de totale hoeveelheid energie die de zon in 1 seconde
        uitstraalt  =  1,36 × 4 π × 1502 × 1018 × 1  kilowattseconde  
  • 1 kilogrammassa  =  25 × 109 × 3600 kilowattseconde
  • de energie die de zon in 1 seconde uitstraalt is dus equivalent  
        aan:  (1,36 × 4 π × 1502 × 1018 × 1) / (25 × 109 × 3600)
        =  4,27 miljard kilogrammassa

  • In 2008 was het elektriciteitsverbruik in Nederland  109 miljard kilowattuur.
    Dat is equivalent aan  4,36 kilogrammassa. De hoeveelheid energie die
    de zon in  1 seconde uitstraalt is dus  1 miljard keer zoveel als het totale
    elektriciteitsverbruik 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.
  • de zon schijnt per jaar  8760 uur op dit denkbeeldige vlak,
        met een intensiteit van 1 kilowatt per vierkante meter.
  • de totale hoeveelheid jaarlijks  ingestraalde energie  is dus:
        3,14 × 40 × 1012 × 8760 × 1 =  11.000 × 1014 kilowattuur
  • het jaarlijkse  wereldenergieverbruik  =  1,42 × 1014 kilowattuur  

  • De hoeveelheid jaarlijks ingestraalde energie is dus  8000 keer zoveel als het
    jaarlijkse wereldenergieverbruik  en equivalent aan een hoeveelheid benzine,
    die een kubus met een ribbe van 50 kilometer vult.  Men kan het ook anders
    zeggen: De hoeveelheid zonne-energie, die in 1 uur op de aarde wordt inge-
    straald, is ongeveer gelijk aan het jaarlijkse wereldenergieverbruik.

    Door sommige mensen wordt de conclusie getrokken, dat er  dus  geen
    energieprobleem is. Men moet daarbij wel het volgende bedenken:
  • het aardoppervlak bestaat voor 71% uit water  
  • voor de resterende 29% is de verdeling, zoals  
        aangegeven in onderstaand taartdiagram

  • Verdeling van het vaste aardoppervlak


    Enkele eigenschappen van licht
  • Licht plant zich (rechtlijnig) voort door middel van elektro-
        magnetische 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 onderlinge snelheid
        tussen de lichtbron en de waarnemer is niet van invloed.
  • De lichtsnelheid (in vacuüm) ten opzichte van een 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 relativiteitstheorie van Einstein
  • de moderne sterrenkunde
  • GPS  (= global positioning system)  
  • http://nl.wikipedia.org/wiki/Michelson-Morley-experiment
    http://nl.wikipedia.org/wiki/Michelson-interferometer
    http://nl.wikipedia.org/wiki/Dopplereffect
    http://nl.wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System
    http://nl.wikipedia.org/wiki/Ether_(medium)

    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 kilowattuur 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 kilowattuur 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 op een horizontaal geplaatst zonne-
    paneel, bij een volkomen wolkenloze hemel valt, is gemakkelijk te bere-
    kenen. Die hoeveelheid blijkt 8 keer zoveel te zijn, 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, de hoe-
    veelheid ingestraalde energie is dan nog maar 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 maar  3 keer  zo groot als in
    Nederland. Bij de toepassing van  "concentrated solar power" is de pro-
    duktiefactor groter, want daarbij wordt gebruik gemaakt van zonvol-
    gende systemen. Men komt dan op een produktiefactor van ongeveer
    45%. 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.

    Zonne-energie in Nederland   (per vierkante meter per jaar)
  • theoretische energie-instraling
  • produktiefactor =  11,4%, dus werkelijke instraling
  • rendement zonnepaneel =  12%, dus energie-opbrengst
  •   =   8760 kilowattuur  
      =   1000 kilowattuur  
      =     120 kilowattuur  

    Zonne-energie in de Sahara   (per vierkante meter per jaar)
  • theoretische energie-instraling
  • produktiefactor CSP =  45%, dus werkelijke instraling
  • rendement CSP =  15%, dus energie-opbrengst
  •   =   8760 kilowattuur  
      =   3942 kilowattuur  
      =     600 kilowattuur  
    CSP  =  concentrated solar power


    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 3620000 kilojoule per vierkante meter per jaar  
  • 1 kilowattuur =  3600 kilojoule
  • in 1999 was de hoeveelheid ingestraalde energie dus:  
        1006 kilowattuur per vierkante meter
  • In dit verhaal wordt gerekend met een energie-instraling van
    1000 kilowattuur per vierkante meter per jaar.
    Dat is gemiddeld  2,7 kilowattuur 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 kilowattuur   (18 huishoudens)
  • de jaaropbrengst per vierkante meter is 83 kilowattuur
  • de gemiddelde dagopbrengst is 175 kilowattuur


  • Overzicht van de maandelijkse opbrengst van de "Leopoldhove"   (2010)


      kilowattuur  

      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 de maanden mei, juni en juli was de opbrengst  13 keer zoveel  
        als in november, december en januari.


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

    bewolkt

    onbewolkt

        11 juni             63 kilowattuur    

      3 juni             520 kilowattuur

    27 november     3 kilowattuur

        16 november   101 kilowattuur    

    Van 16 tot 29 december was de totale opbrengst  0 kilowattuur, door
    sneeuw op de zonnepanelen


    Dagopbrengst van de "Leopoldhove"   (kilowattuur in 2010)


    Weekopbrengst van de "Leopoldhove"   (kilowattuur in 2010)


    Daglicht in Nederland   (uren per dag, van zonsopgang tot zonsondergang)


    Daglicht in Nederland   (lente, zomer, herfst en winter)


    20 maart
    H = 37,8 graden    
      D = 12 uur 11 min.  


    21 juni
    H = 61,4 graden    
      D = 16 uur 45 min.  


    22 september
    H = 38,2 graden    
      D = 12 uur 11 min.  


    21 december
    H = 14,5 graden    
      D = 07 uur 44 min.  

    H = de hoogste stand van de zon, midden op de dag
    D = de daglengte, gemeten van zonsopgang tot zonsondergang


    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  
    (kilowattuur)

    kilogram CO2
      per kilowattuur
     

      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 0,70 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  
    (kilowattuur)

    kilogram CO2
     per kilowattuur
     

      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 kilowattuur, 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 2005 bedroeg het aantal auto's in Nederland 7 miljoen stuks. Per auto werd
    gemiddeld 17400 kilometer per jaar gereden, bij een verbruik van 8,3 liter ben-
    zine per 100 kilometer. De totale hoeveelheid verbruikte benzine hiervoor was
    dus ruim 10 miljard liter.
    Bij de verbranding hiervan werd  24 miljard kilogram CO2 geproduceerd.

    CO2 uitstoot, veroorzaakt door het huishoudelijk elektriciteitsverbruik
    in Nederland

    Het jaarlijks elektriciteitsverbruik van alle huishoudens in Nederland
    is  62 miljard kilowattuur primaire energie.
    Bij uitsluitend kolengestookte centrales ontstaat  20 miljard kilogram CO2.
    Bij uitsluitend gasgestookte centrales ontstaat  12 miljard kilogram CO2

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

    De CO2-uitstoot  "well-to-plug" van elektriciteit, opgewekt door een
    gasgestookte centrale

  • bij verbranding van 1 kubieke meter aardgas ontstaat  2,2 kilogram CO2  
        (inclusief de CO2-uitstoot bij de produktie en distributie van het aardgas)  
  • de energie-inhoud van 1 kubieke meter aardgas =  8,8 kilowattuur
  • het rendement van de opwekking van elektriciteit is  33%  
  • de energie uit het stopcontact is dus  0,33 × 8,8 =  2,9 kilowattuur per
        kubieke meter aardgas
  • 1 kilowattuur  uit het stopcontact veroorzaakt  "well-to-plug" dus:
        2,2 / 2,9 =  0,760 kilogram CO2 =  760 gram CO2
        (4 kilowattuur veroorzaakt bijna  3,1 kilogram CO2,  zie tabel hieronder)

  • Vergelijking   benzine - elektriciteit

    energie

        CO2-uitstoot    

    rendement

      nuttige arbeid  

        1 liter benzine =  
        9 kilowattuur  

    3,1 kilogram
    "well-to-pump"

      benzinemotor =  25%  

    2,3 kilowattuur

        elektriciteit  
        4 kilowattuur    

    3,1 kilogram
    "well-to-plug"

     elektromotor =  90%

    3,6 kilowattuur

    Bij een gasgestookte centrale en bij dezelfde CO2-uitstoot levert een
    elektromotor 1,6 keer zoveel nuttige arbeid als een benzinemotor.
    Bij een kolengestookte centrale is er vrijwel geen verschil.

    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 aarde wordt ingestraald. De zon
    straalt per tijdseenheid  8000 keer meer energie in, dan door menselijke activi-
    teiten wordt opgewekt. Het broeikaseffect wordt veroorzaakt door de kool-
    dioxide (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 uit-
    straling 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.
    http://nl.wikipedia.org/wiki/Broeikaseffect

    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.

    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 zee-niveau 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%

      LED-lamp    

      7

      400

    57

    25%

      spaarlamp

    23

    1550

    67

    29%

      TL-buis

    51

    4800

    94

    41%

  • de lichtstroom van een lichtbron wordt gemeten in lumen
  • het aantal lumen per watt is een maat voor de specifieke licht-
        opbrengst en hiermee 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 werkelijke aantal lumen per watt / 228 lumen per watt) × 100%  

  • Enkele overwegingen bij LED-lampen
  • Een LED-lamp geeft meestal gebundeld licht. Het rendement lijkt  
        daardoor hoger dan het is. Dat kan dan ook niet rechtstreeks
        vergeleken worden 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 afmetingen, de schok-
        bestendigheid en de levensduur. Bovendien is na inschakelen
        van de LED-lamp het licht onmiddellijk op volle sterkte.
         (veel sneller dan bij een gloeilamp).
  • Voor ruimteverlichting lijken LED-lampen vooralsnog totaal
        ongeschikt. Wel zijn ze geschikt voor straatverlichting, decor-
        verlichting, 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-lampen
    De nieuwste LED-lamp van Philips is de “Master LED” type A55 van 7 watt.
    Op de verpakking wordt vermeld dat, als de lamp in een armatuur zit, de hoe-
    veelheid naar beneden uitgestraald licht even veel is als bij een 40 watt gloei-
    lamp. Naar de zijkanten wordt veel minder licht uitgestraald en naar boven bij-
    na niets. Dit in tegenstelling tot een gewone spaarlamp.
    Deze LED-lamp bestaat voor de helft uit een koellichaam. Dat blijkt zo warm
    te worden, dat men het niet langdurig kan vastpakken. Het lijkt daarom zeer
    onwaarschijnlijk, dat de lamp slechts 7 watt uit het lichtnet opneemt. Deze lamp
    bespaart per uur  40 - 7 =  33 wattuur. Bij een gebruik van 3 uur per dag geeft
    dat een besparing van ongeveer  € 7  per jaar.

    Bij de toepassing van LED’s als backlight voor LCD-schermen, wordt gebruik
    gemaakt van de eigenschap, dat LED’s traagheidsloos kunnen worden gescha-
    keld. Het backlight kan daardoor worden meegemoduleerd met de beeldin-
    houd. 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 back-
    light 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 energie-
    verbruik van de verlichting is slechts 4% van het totale energieverbruik. Deze
    maatregel zal dus weinig helpen, maar maakt de mensen misschien wel wat
    meer milieu-bewust. 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 licht-
    rendement van ongeveer 60%.
    http://www.lighting.philips.com/main/lightcommunity/trends/oled/index.wpd

    De nieuwste ontwikkeling op het gebied van LED-lampen is een "bolstraler"
    die een vermogen van 12 watt heeft en evenveel licht uitstraalt als een gloeilamp
    van 100 watt. Het rendement zou 133 lumen per watt zijn. Dat is 1,4 keer zo-
    veel als een TL-buis. Nadere berichten volgen binnenkort

    Nieuwe TL-buis halveert energieverbruik
    Philips noemt het zelf een doorbraak in ledverlichting, de ontwikkeling van de
    buisledlamp die door de barrière van 200 lumen per watt breekt. Daarmee
    gebruikt de buisledlamp - TLED genaamd - de helft van de energie van reguliere
    ledverlichting bij dezelfde helderheid, zonder negatieve effecten voor de kwaliteit
    van het licht, dat Philips als warmwit classificeert.
    Eerst zien, dan geloven. Het lichtrendement zou dus bijna 90% zijn.
    De 200 lumen per watt TLED zou pas in 2015 op de markt beschikbaar zijn
    Dan is iedereen dit (onwaarschijnlijke) bericht natuurlijk al lang weer vergeten


    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 / 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
  • 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 onderstaand rekenvoorbeeld 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 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 / 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 kilowattuur   (E = ½ mv2)

  • De 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 lucht die om de verbrandingsruimte heen 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 kilogrammeter per seconde2 =  30.000 newton
  • voor de versnelling van 1,5 meter / seconde2 van een Jumbo
        met een massa van  300.000 kilogram is een stuwkracht nodig
        van  450.000 newton   (F = ma)
  • dat kost dus  450.000 / 30.000 =  15 kilogram kerosine per seconde  

  • Energie bij de kruissnelheid en tijdens het opstijgen van een Jumbo
  • het verbruik van de 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 zijn er de laatste jaren veel voedingsstations bij gekomen.
    Hierdoor is de gemiddelde afstand tussen de trein en een voedingsstation veel
    kleiner geworden. 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 versterkings-
    leiding, 1 draagkabel en 2 rijdraden)
    www.nicospilt.com/bovenleiding.htm
    http://nl.wikipedia.org/wiki/Bovenleiding

    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, bij voorbeeld, 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.
    www.nieuwsbank.nl/inp/2005/10/18/R203.htm


    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 wattuur

    20 km/uur

    18 watt

      56 watt

      74 watt

      3,7 wattuur

    30 km/uur

    32 watt

    189 watt

    221 watt

      7,4 wattuur

        40 km/uur    

        52 watt    

        448 watt    

        500 watt    

        12,5 wattuur    

    www.xs4all.nl/~janver/hoesterk_theorie.html
  • 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.
  • In 2012 won Bradley Higgins de tijdrit over 53 kilometer met een
        gemiddelde snelheid van 50 kilometer per uur. Bij een vermogen
        van 450 watt is dat 9 wattuur per kilometer

  • 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:  1,5 3 =  3,38  keer zoveel energie (inspanning),
    als wanneer je in 1 uur 20 kilometer fietst. (denk in dit verband
    aan het winnen van een wielerwedstrijd, of het verbeteren van het
    wereld uur-record op de fiets)

    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  1,5 2 =  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  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 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 1,41 keer zoveel energie om dezelfde afstand
        af te leggen als bij windstil weer.

  • 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

    www.xs4all.nl/~janver/hoesterk_theorie.html


    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 wattuur per kilometer
  • voor 50% ondersteuning door een elektrische fiets, is dan
        4,5 wattuur mechanische energie per kilometer nodig.
  • het rendement van de elektromotor met bijbehorende
        energieregeling is ongeveer 75%.
  • bij  50% ondersteuning  moet de accu van een elektrische  
        fiets dan  4,5 / 0,75 =  6 wattuur 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 (kilometer) =
     energie-inhoud van de accu (wattuur) /  6 (wattuur per kilometer)  

    Een voorbeeld laat zien, dat dit aardig klopt. De Sparta Ion M-Gear heeft een
    accu met een energie-inhoud van 240 wattuur.
    De actieradius is dus 240 / 6 = 40 kilometer. Dit komt goed overeen met de
    gegevens van de fabrikant. 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. De laatste tijd komen er steeds meer elektrische fietsen op de
    markt, die voorzien zijn van een lithium-ion accu van 36 volt, 10 ampère-uur.
    Dus met een energie-inhoud van 360 wattuur. De actieradius wordt daardoor
    dus vergroot tot zo'n 60 kilometer.
    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:

    De  Antec Vela
  • een lithium-ion accu (afneembaar)  36 volt bij 10,5 ampère-uur.  
  • de energie-inhoud is dus 378 wattuur en de oplaadtijd is 6 uur.
  • de ondersteuning is continu regelbaar tussen 10% en 90%.
  • voorzien van een versnellingsnaaf met 7 versnellingen,
  • de motor zit in het voorwiel.
  • bij 50% ondersteuning is de actieradius 60 kilometer.

  • De  Flyer
  • een lithium-ion accu (afneembaar)  26 volt bij 12 ampère-uur.  
  • de energie-inhoud is dus 312 wattuur.
  • de actieradius is ruim 60 kilometer.   (volgens de fabrikant)
  • voorzien van trapbekrachtiging, dus de elektromotor is
        gekoppeld aan de trapas.
  • door de plaatsing van de motor en de accu heeft de fiets een  
        laag zwaartepunt
  • de bedrading tussen de accu en de motor is kort, hierdoor
        zijn er weinig elektrische verliezen.
  • Het voordeel van deze constructie is, dat men de wielen gemakkelijk kan ver-
    wijderen bij het vervangen van een band. Bovendien kan elk gewenst type
    versnellingsnaaf en een dichte kettingkast worden toegepast. Merkwaardig is,
    dat deze fiets desondanks een open kettingkast heeft, maar de Flyer is van
    Zwitserse makelij. Een kettingkast is een typisch Nederlandse uitvinding.

    De  Sparta Ion M-Gear
  • een nikkel-metaalhydride accu (niet afneembaar)  24 volt bij
        10 ampère-uur.
  • de energie-inhoud is dus 240 wattuur en de oplaadtijd is 3 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.
     (in stapjes van 3%).
    Hierdoor kan men de ondersteuning bij een lange fietstocht goed plannen.
    Het principe van de motor met trapsensor wordt op ingenieuze wijze ook
    toegepast bij een  "hulpmotor voor een handmatig voortbewogen rolstoel".

    Multifunctioneel display
    De nieuwste ION-fietsen van Sparta zijn voorzien van een multifunctioneel
    display. Hierop is onder meer de actuele, dynamische actieradius te zien.
    Het zou interessant zijn, als ook het momentele energieverbruik zou worden
    getoond. Dus het aantal watturen per kilometer. Men zou dan zijn eigen
    "rijstijl", afhankelijk van de omstandigheden, al fietsend kunnen aanpassen.
    Bijvoorbeeld door het kiezen van een andere versnelling of een lagere snelheid.
    Ook zou men dan het effect van de bandenspanning op het energieverbruik,
    direct kunnen zien. Vergelijk dit met de verbruiksmeter, zoals die in de meeste
    moderne auto's wordt toegepast. Meestal wordt het een "sport" om aan de
    hand van de gegevens van die verbruiksmeter, zo zuinig mogelijk te gaan rijden.
    Bij de elektrische fiets zou men dat ook kunnen doen, met als gevolg een
    grotere actieradius. Helaas heeft Sparta voor dit idee (nog) geen interesse
    getoond

    Trapsensor of bewegingssensor?
    De laatste tijd verschijnen er steeds meer elektrische fietsen op de markt, die
    voorzien zijn van een bewegingssensor in plaats van een trapsensor. Het voor-
    deel van de bewegingssensor is de lagere prijs en de eenvoudige constructie.
    Het nadeel is de kleinere actieradius en de onveiligheid.
    Bij de toepassing van een bewegingssensor, 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, want de berijder moet de extra energie dan geheel zelf 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 rem-
    handel. Als men remt, wordt het circuit naar de motor onmiddellijk verbroken.
    Elektrische fietsen met een bewegingssensor 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. 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 wattuur    

        3,64 wattuur    

        9,17 wattuur    

    www.xs4all.nl/~janver/hoesterk_theorie.html

    De actieradius van een elektrische fiets wordt gedeeltelijk 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 reali-
    seerde 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 geen rol.  (afgezien van een ver-
    waarloosbaar verschil in rolweerstand). Het verschil in de actieradius wordt ver-
    oorzaakt 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:
  • het energieverbruik van een elektrische fiets is 10 keer
        minder dan van een bromfiets
  • de ondersteuning voor 40 kilometer kost minder dan
        10 eurocent  (= 0,5 kilowattuur)
  • 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.
  • een elektrische fiets vraagt vrijwel geen onderhoud
  • voor een elektrische fiets geldt geen helmplicht
  • voor een elektrische fiets geldt geen verzekeringsplicht
  • een elektrische fiets is veel sportiever en gezonder dan
        een bromfiets, omdat men altijd meetrapt
  • een elektrische fiets stinkt niet, maakt geen lawaai en
        lekt geen olie
  • men kan met een elektrische fiets ook gewoon fietsen  
  • 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.
  • 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
  • www.valeswood.com

    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 elektrische centrales in Nederland

    locatie en naam

    brandstof

        vermogen    

     Borssele,  kerncentrale

    Uranium

      449 megawatt

     Amsterdam,  Centrale Hemweg

        kolen en gas    

    1200 megawatt

     Geertruidenberg,  Amercentrale    

    kolen

    1245 megawatt

     Maasbracht,  Clauscentrale

    aardgas

    1280 megawatt

     Eemscentrale

    aardgas

        2400 megawatt    

  • Het totale elektriciteitsverbruik in Nederland is ruim 100 miljard
        kilowattuur per jaar
  • Een elektrische centrale van 1200 megawatt kan, bij vol vermogen en
        continu bedrijf, een hoeveelheid energie van 10 miljard kilowattuur per  
        jaar leveren.   (1200 megawatt × 8760 uren = 10 miljard kilowattuur).
  • In de praktijk is een conventionele centrale gedurende ongeveer 80%
        van de tijd operationeel. Voor het totale elektriciteitsverbruik van
        Nederland zijn er dus minstens 12 grote centrales nodig.

  • 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. Deze wordt aangedreven
        door het verbranden van aardgas of synthesegas.
        Synthesegas ontstaat bij vergassing van steenkool of biomassa  
  • De tweede turbine is een stoomturbine
        Deze wordt aangedreven door stoom, 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 maximaal 58%.
  • De meeste elektriciteitscentrales die nu in West-Europa worden gebouwd,
    zijn STEG-centrales.
    http://nl.wikipedia.org/wiki/Stoom-_en_gascentrale

    Bij een STEG-centrale is de verhouding tussen de inlaattemperatuur van de gas-
    turbine 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%.

    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 kilowattuur. 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 7 keer zoveel als
    een grote conventionele centrale in Nederland.
    http://en.wikipedia.org/wiki/Kashiwazaki-Kariwa_Nuclear_Power_Plant

    In 2008 was het elektriciteitsverbruik in Nederland  109 miljard
    kilowattuur

    Dit zou opgewekt kunnen worden met (afgerond):

      of   1.000.000.000  zonnepanelen van 1 vierkante meter
      of                 5.000  windmolens van 6 megawatt (op zee)    
      of        47.000.000  ton hout (of biomassa)
      of        31.000.000  ton steenkool
      of        29.000.000  kubieke meter aardgas
      of                    250  ton verrijkt uranium

    geen CO2  
    geen CO2  
    "CO2 neutraal"  
        81.000.000 ton CO2  
    52.000.000 ton CO2  
    geen CO2  

    Bij dezelfde hoeveelheid geproduceerde elektriciteit, ontstaat bij een kolengestookte
    centrale 1,56 keer zoveel kooldioxide (CO2) als bij een gasgestookte centrale

    In 2008 was het totale primaire energieverbruik in Nederland  927 miljard
    kilowattuur

    In onderstaande tabel is voor enkele "groene" energiebronnen de benodigde
    oppervlakte vermeld als percentage van het totale landoppervlak van Nederland.
      alleen zonnepanelen    
      alleen windmolens
      alleen biomassa
            31%      
          110%      
          540%      
    zie: "De Ingenieur", 4 februari 2005.

    Energieprijzen  (afgerond)

    energiebron

      prijs per eenheid  

      prijs per kilowattuur  

     1 liter benzine =  9,1 kilowattuur

    €   1,65

    €   0,18

     1 kubieke meter aardgas =  8,8 kilowattuur  

    €   0,65

    €   0,07

     1 kilowattuur elektriciteit uit het lichtnet

    €   0,20

    €   0,20



    Windenergie

    Iedereen is er voorstander van, totdat er een windmolen in de buurt komt te
    staan.  NIMBY ofwel Not In My BackYard.  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 (bijvoorbeeld 1000 molens) gaat het boven  
        land minder regenen en waaien, terwijl ook de golfslag vermindert.

  • De windmolenparken bij Egmond aan Zee, IJmuiden en de Eemshaven

    aantal
      molens
     

    vermogen
    per molen

    totaal
    vermogen

      jaaropbrengst  
    (megawattuur)

     Egmond aan Zee  

    36

      3,0 megawatt  

      108 megawatt  

    378.000

     IJmuiden

    60

    2,0 megawatt

    120 megawatt

    435.000

     Westereems

    52

    3,0 megawatt

    156 megawatt

    470.000



    Elektrische auto's

  • in 2005 waren er in Nederland 7 miljoen auto’s.
  • per auto werd gemiddeld 17400 kilometer per jaar gereden.
  • dat levert een totaalafstand op van  120 miljard kilometer per jaar.
        (dat is 800 keer de afstand aarde - zon ).
  • een elektrische auto verbruikt gemiddeld  200 wattuur per kilometer.  
  • Als alle auto’s in Nederland elektrisch zouden gaan rijden, dan is hiervoor
    per jaar nodig:  120 × 200 =  24000 miljard wattuur =  24 miljard kilowattuur.
    Voor de opwekking van deze hoeveelheid energie zijn 3 grote elektriciteits-
    centrales extra nodig. Het elektriciteitsverbruik van alle huishoudens in Neder-
    land is  25 miljard kilowattuur per jaar.  (7 miljoen huishoudens verbruiken elk
    3560 kilowattuur per jaar).  De capaciteit van de gehele infrastructuur van het
    elektriciteitsnet  (hoogspanningsleidingen, kabels, transformatoren  etc.)  zou
    dus aanzienlijk moeten worden vergroot.

    De laatste tijd verschijnen er steeds meer berichten in de pers over zeer snel
    oplaadbare accu's en supercaps. Leveren deze een reële oplossing voor de
    energievoorziening in elektrische auto's?  Nou nee, niet echt.
    Een elektrische auto met een actieradius van 400 kilometer, zal bij een verbruik
    van 175 wattuur per kilometer, een accu moeten hebben met een capaciteit
    van 70 kilowattuur. Bij een oplaadtijd van 6 minuten  (=  0,1 uur) komt men
    dan op een vermogen van 700 kilowatt. Dat vereist een stroom uit het lichtnet
    van 3000 ampère. Dat is 3 keer zo veel als wat een elektrische trein opneemt
    tijdens het optrekken. Dat lijkt geen realistische oplossing.

    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 elek-
    trische auto's overdreven euforisch. Auto's met een verbrandingsmotor zullen
    nog zeker twintig jaar het straatbeeld domineren"

    Vergelijking van enkele elektrische auto's en de Prius
    A = het energieverbruik van de motor, in wattuur per kilometer,
           bij 100 kilometer per uur
    B = de actieradius in kilometers, bij een constante snelheid
           van 100 kilometer per uur
    C = de energie-inhoud van de batterij in kilowattuur
    D = het vermogen van de elektromotor in kilowatt
    E = de acceleratie van 0 - 100 kilometer per uur, in seconden
    F = de topsnelheid in kilometer per uur
    G = het primaire energieverbruik in wattuur per kilometer
    H = het aantal kilometers per liter benzine-equivalent, bij
           een snelheid van 100 kilometer per uur

    A

    B

    C

    D

    E

    F

    G

    H

     General Motors EV1    

      130  

        200  

      26  

        100    

        8  

      130  

      450  

      20  

     Toyota  RAV-4

    190

      140

    27

      57

    20

    120

    630

    14

     Tesla Roadster

    150

      360

    54

    215

      4

    200

    500

    18

     Tesla model S

    175

      480

    85

    120

      6

    200

    583

    16

     Nissan Leaf

    137

      175

    24

      80

    ----

    145

    450

    20

     Toyota FT-EV

    ----

        90

    ----

      45

    ----

    100

    ----

    ----

     Toyota Prius

    120

    1000

    ----

    73 / 60

    10

    180

    355

    25

  • 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 batterij, die in  45 minuten tot  80%
        kan worden opgeladen. Ook zou het bij deze auto mogelijk zijn, om een
        lege batterij 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.!
  • De bovenvermelde gegevens zijn zeer voorlopig, want er rijdt nog geen
        enkele elektrische auto in Nederland rond. Het zal nog wel een paar jaar
        duren voordat er betrouwbare gegevens bekend zijn.
  • De zuinigste auto is de Prius, een luxe 5-persoons auto met een actieradius van  
        1000 kilometer. Er rijden inmiddels (2010) al meer dan 2 miljoen stuks rond
  • Het benzineverbruik van de Prius is  3,9 liter per 100 kilometer, dat is
        355 wattuur per kilometer. Het rendement van de Atkinson benzinemotor
        is  34%.  Het netto energieverbruik van deze motor is dus  120 wattuur
        per kilometer


  • De "plug-in" hybride auto

    Toyota brengt in 2012 de  "plug-in"  hybride Prius op de markt.
    Deze "plug-in" hybride auto heeft een relatief grote batterij, die vanuit het licht-
    net kan worden opgeladen. De batterij 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 batterij is 5,2 kilowattuur
  • 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 wattuur per
    kilometer. Deze gegevens roepen wel een aantal vragen op. Er is geen enkele
    reden om aan te nemen, dat de "plug-in" hybride Prius meer energie per kilo-
    meter verbruikt dan de gewone Prius. (120 wattuur per kilometer)  Bij elek-
    trisch rijden wordt kennelijk niet de volledige energie-inhoud van de batterij
    benut. Om de levensduur  van de batterij te verlengen, wordt deze steeds maar
    tot de helft ontladen. De effectieve energie-inhoud is slechts 2,4 kilowattuur.
    (20 kilometer × 120 wattuur per kilometer).  De auto zou een benzineverbruik
    hebben van 2,6 liter per 100 kilometer. Men beschouwt elektrisch rijden blijk-
    baar 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 is, om thuis een deel van de be-
    nodigde 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 batterij is 16 kilowattuur
  • Bij elektrisch rijden zou het verbruik dus zijn:  16000 / 60 =  267 wattuur 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 wattuur per kilometer. Als men steeds eerst
    60 kilometer elektrisch rijdt en daarna 40 kilometer op benzine, dan is het ver-
    bruik (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.


    Vergelijking  elektrische auto, hybride auto
    en een benzine-auto

    Vergelijking op basis van het primaire energieverbruik, de CO2 uitstoot
    en de kilometerprijs. De gegevens gelden voor een constante snelheid
    van 100 kilometer per uur.

    elektrische auto, de  Tesla Roadster
  • 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
  • het rendement van de elektromotor is  92%
  • het energieverbruik van de elektromotor is:
        150 wattuur  per kilometer.
  • het totaalrendement van de auto  "plug-to-wheel"  is  88%
  • het elektriciteitsverbruik uit het stopcontact is dus:
        150 / 0,88 =  170 wattuur per kilometer
  • het rendement van de opwekking van elektriciteit is  33%
  • het primaire energieverbruik is dus:
        170 / 0,33 =  516 wattuur per kilometer
  • 1 kilowattuur uit het stopcontact veroorzaakt  "well-to-plug"  
        760 gram CO2  bij een gasgestookte centrale
  • de CO2-uitstoot  "well-to-wheel"  voor 170 wattuur uit het
        stopcontact is  0,17 × 760 =  130 gram per kilometer
  • 1 kilowattuur uit het stopcontact kost 20 eurocent
  • de kilometerprijs is dus  3,40 eurocent

  • hybride auto, de  Toyota Prius
  • 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 Atkinson benzinemotor draait zo veel mogelijk onder
        omstandigheden waarbij het rendement maximaal is, dus
        met een constant toerental bij het maximale koppel
  • het rendement van deze benzinemotor is dan  34%
  • de benzinemotor draait nooit stationair
  • de energie-inhoud van 1 liter benzine is  9100 wattuur
  • het benzineverbruik is  3,9 liter per 100 kilometer,
        dat is  355 wattuur per kilometer
  • het totaalrendement van de produktie van benzine is  80%
  • het primaire energieverbruik is dus
        355 / 0,80 =  444 wattuur per kilometer
  • 1 liter benzine veroorzaakt  3,1 kilogram CO2  "well-to-wheel"  
  • de CO2-uitstoot  "well-to-wheel"  is
        (3,9 × 3,1) / 100 =  121 gram per kilometer
  • 1 liter benzine kost 150 eurocent
  • de kilometerprijs is dus  5,85 eurocent

  • benzine-auto, de  Opel Astra
  • de koude benzinemotor 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
  • het rendement van de benzinemotor is sterk afhankelijk
        van het toerental en het geleverde koppel
  • de benzinemotor draait vaak met een slecht rendement,
        maximaal 25%  maar soms ook 0% bij stationair draaien
  • de energie-inhoud van 1 liter benzine is  9100 wattuur
  • het benzineverbruik is  5,5 liter per 100 kilometer,
        dat is  500 wattuur per kilometer
  • het totaalrendement van de produktie van benzine is  80%
  • het primaire energieverbruik is dus
        500 / 0,80 =  625 wattuur per kilometer
  • 1 liter benzine veroorzaakt  3,1 kilogram CO2  "well-to-wheel"  
  • de CO2-uitstoot  "well-to-wheel"  is
        (5,5 × 3,1) / 100 =  171 gram per kilometer
  • 1 liter benzine kost 150 eurocent
  • de kilometerprijs is dus  8,25 eurocent

  • Samenvatting   (alles per kilometer)

    primaire
    energie

    CO2-uitstoot
      "well-to-wheel"  

       kilometerprijs    

     Tesla Roadster    

      516 wattuur  

    130 gram

    3,40 eurocent

     Toyota Prius

    444 wattuur

    121 gram

    5,85 eurocent

     Opel Astra

    625 wattuur

    171 gram

    8,25 eurocent


    Er is geen fundamenteel verschil in de CO2-uitstoot bij een zuinige benzine-
    auto (de Prius) of bij een elektrische auto. Bij een benzine-auto vindt de om-
    zetting van primaire energie naar mechanische energie in de auto plaats. Bij
    een elektrische auto gebeurt dit in de elektrische centrale. In beide gevallen
    ontstaat een vergelijkbare hoeveelheid CO2. Grootschalige opwekking van
    duurzame energie, waarbij geen CO2-uitstoot optreedt, zal nog zeer lang op
    zich laten wachten, of komt misschien nooit.

    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 elek-
    triciteit, 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 elektriciteits-
    verbruik 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 wattuur per kilometer
  • voor een gemiddeld gebruik van 50 kilometer per dag
        heeft men dus 7,5 kilowattuur per dag nodig.
  • een zonnepaneel van 1 vierkante meter levert in Nederland
        250 wattuur per dag.
  • er zouden dus 30 vierkante meters aan zonnepanelen nodig zijn.  
  • op een zonnepaneel van 1 vierkante meter, kan een elektrische
        auto gemiddeld 1,5 kilometer per dag rijden.

  • 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 kilowattuur  
  • 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 2013 zullen er "Formule E races" worden georganiseerd voor elektrische
    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 kilowattuur per uur
  • de tankinhoud is 45 liter benzine, dat is 410 kilowattuur
  • 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 dan 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 kilowattuur per liter  
  • De energie-inhoud van benzine is 9,1 kilowattuur 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

     brandstofcel auto                                   (1 inzittende)    

        6

     benzine auto                                          (1 inzittende)

      15

     elektrische auto                                     (1 inzittende)

      18

     hybride auto,   Prius                              (1 inzittende)

      25

     vliegtuig,   Jumbo                            (450 passagiers)

      30

     elektrische trein,   Thalys                 (377 passagiers)

      50

     lopen   (theoretisch)

    108

     elektrische trein,   Dubbeldekker     (372 passagiers)

    158

     elektrische fiets,   meetrappend

    455

     fietsen   (theoretisch)

          540      

     Shell  eco-marathon   "urban-concept"  klasse

          804      



    Vergelijking energiecentrales

    A = vermogen per centrale (megawatt)
    B = opgewekte energie per centrale in 1 jaar (megawattuur)
    C = benodigd aantal centrales in Nederland
    D = produktiefactor  (werkelijke jaaropbrengst / theoretische jaaropbrengst)

    energiecentrale

      A

    B

      C

    D

     conventionele kolen- of gascentrale

      1200  

      8.410.000  

        12

      80,0%  

     kerncentrale  Borssele

      449

    3.699.000

        27

    94,0%

     getijdencentrale  La Rance in Frankrijk    

      320

       540.000

      186

    19,3%

     windmolenpark  in zee bij IJmuiden

      120

       435.000

      230

    41,4%

     zonnetrogcentrale  Andasol in Spanje

        50

       170.000

      588

    38,8%

     zon-voltaïsche centrale  Waldpolenz

        40

         40.000

      2500  

    11,4%

    De opgewekte energie =  vermogen × 8760 uur × produktiefactor
    (1 jaar = 8760 uren)
    Het elektriciteitsverbruik in Nederland is ruim 100 miljard kilowattuur per jaar

    Het  Waldpolenz Solar Park is een grote zon-voltaïsche centrale in Duitsland.
    Deze centrale omvat 550.000 panelen op een oppervlakte van 1 vierkante
    kilometer. Voor de volledige elektriciteitsvoorziening van Nederland zouden er
    dus  2500  van deze centrales nodig zijn. Dat zijn 2500 × 550.000 = 1,375
    miljard panelen bij een oppervlakte van 2500 vierkante kilometer. Een veld
    van 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 ruim  900  miljard
    kilowattuur per jaar. Voor de opwekking van 100 miljard kilowattuur aan
    elektriciteit is bij een rendement van 40 % een hoeveelheid primaire energie
    nodig van 250 miljard kilowattuur. De rest,  650 miljard kilowattuur, 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.   zie ook: de Leopoldhove

    De produktiefactor bij bovenvermelde energiecentrales
  • Een conventionele elektriciteitscentrale heeft een vermogen
        van 1200 megawatt. De theoretische jaaropbrengst is dan:
        1200 × 8760 = 10.512.000 megawattuur.
        Tengevolge van onderhoud, storingen en wisselende belasting  
        is de produktiefactor 80%.  De werkelijke jaaropbrengst is
        dus 8.410.000 megawattuur =  2,3 miljoen huishoudens
  • 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
        brandstofstaven.
  • Bij een windmolen wordt de produktiefactor bepaald door
        de plaats waar de molen staat. (op land of op zee), de wind-
        kracht 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 een deel van de inge-
        straalde 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.


  • Enkele projecten van Wubbo Ockels

    De duurzame zeilboot
    Dit is een groot zeewaardig zeiljacht (25 meter lang), dat in zijn eigen elek-
    trische 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 onder-
    zijde van het schip bevinden.
  • de energie wordt opgeslagen in een loodaccu met een
        capaciteit van 350 kilowattuur en een gewicht van 12 ton.
  • per etmaal kan aldus 240 kilowattuur worden geladen, wat
        voldoende is voor 10 etmalen energieverbruik.
  • de energiebehoefte van het schip is gemiddeld 24 kilowattuur  
        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.
  • www.liwwadders.nl/data/nieuws/items/EEFFkZZAukDaXkKuaR.php

    Teletekst 2 december 2010
    Het duurzame zeilschip van voormalig astronaut Wubbo Ockels is door
    vandalen ernstig beschadigd. De Ecolution heeft vele miljoenen gekost
    en is uitgerust met de nieuwste technieken op duurzaamheidgebied.
    Of de Ecolution nog gerepareerd kan worden is niet bekend

    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, op een speciaal daarvoor aan-
    gelegde baan, met een snelheid van zo'n 200 kilometer per uur 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.
    http://nl.wikipedia.org/wiki/Superbus_(bus)

    De "World Solar Challenge"
    Ook in 2005 heeft het Nuon Solar Team (voor de 3e keer) de World Solar
    Challenge gewonnen. Dit is een wedstrijd (over ruim 3000 kilometer) 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 onder begeleiding van ex-astronaut Wubbo
    Ockels, de "zonnewagen" hebben ontworpen, resp. verbeterd. De studie-
    richtingen 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 was 3021 kilometer, dwars door Australië van noord
    naar zuid, bij een gemiddelde snelheid van 102,75 kilometer per uur.
    Enkele technische gegevens van het voertuig:
  • lengte 5 meter, breedte 1,8 meter en hoogte 80 centimeter
  • totale oppervlakte van de zonnepanelen 8,4 vierkante meter  
  • frontaal oppervlak 0,79 vierkante meter
  • luchtweerstand 0,07
  • gewicht 189 kilogram (exclusief coureur)
  • gallium arsenide triple junction zonnecellen, met een
        rendement van 26%
  • rendement van de (in-wheel) motor  97%
  • capaciteit van de lithium-ion polymeer accu 5 kilowattuur,
        bij een gewicht van 30 kilogram
  • http://nl.wikipedia.org/wiki/World_Solar_Challenge

    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 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 "boostcaps"   (supercaps)
  • tijdens accelereren wordt extra energie gehaald uit de boostcaps  
  • de energie-inhoud van de boostcaps is 56 wattuur,
        dat is 20 kilowatt gedurende 10 seconden
  • www.amt.nl/Nieuws/TU-Delft-klaar-voor-waterstofrace.htm
    www.formulazero.tudelft.nl


    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).  Dus op  9,1 kilowattuur. 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 heb-
    ben. 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 tot nu toe behaald:
  • in de klasse "prototype"          3836 kilometer   (=   2,4 wattuur per kilometer)  
  • in de klasse "urban-concept"     804 kilometer   (= 11,3 wattuur per kilometer)  
  • http://nl.wikipedia.org/wiki/Eco-marathon
    www.shell.com/home/content/ecomarathon/


    Biobrandstof

  • het  rendement  van de omzetting van zonne-energie naar
        chemische energie via  fotosynthese  is veel minder dan  1%
  • de instraling van zonne-energie in Nederland, is  1000 kilowattuur
        per jaar, gemeten op een horizontaal vlak van 1 vierkante meter
  • 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 kilowattuur.
  • als men de bijprodukten in rekening brengt (perskoek en stro)
        komt men op ruim 3 kilowattuur.  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 kilowattuur
  • de jaaropbrengst van een elektrisch zonnepaneel van
        1 vierkante meter is 120 kilowattuur
  • een elektrisch zonnepaneel produceert, bij dezelfde oppervlakte
        en gedurende dezelfde tijd, dus  100 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
    kilowattuur. Dat is 2 keer zoveel als wat koolzaadolie oplevert.
    http://plantaardigheden.nl/aardig/aardigheden/biobrandstoffen.htm
    www.solaroilsystems.nl

    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 streef-
    cijfer verlaagd, want het lijkt 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 hongers-
    nood 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 kilowattuur  
  • bij verbranding van 19 kubieke meter hout komt vrij:
        19 × 800 × 5,3 =  80.000 kilowattuur per hectare
  • de energie-opbrengst is dus  8 kilowattuur
        per vierkante meter per jaar
  • de energie-instraling van de zon in de tropen is
        3000 kilowattuur per vierkante meter per jaar
  • het energierendement van de houteelt 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.
  • http://techni.tachemie.uni-leipzig.de/stirling/
    http://travel.howstuffworks.com/stirling-engine.htm

    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 kilogrammeter
  • dat is ongeveer  0,01 kilowattuur
  • de energie-inhoud van 1 liter aardolie is 10 kilowattuur  
  • 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 (of zadel) 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.
    www.animalfreedom.org/paginas/informatie/energiekringloop.html

    Gewoon scheren in vergelijking met elektrisch scheren
  • gewoon scheren:  200 cc water 50 graden verwarmen =
        10 kilocalorie =  11,6 wattuur
  • elektrisch scheren:  2,8 wattuur voor 7 keer scheren, inclusief  
        de laadcyclus van de batterij. Per keer dus  0,4 wattuur
  • 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  =  139 wattuur  
  • elektrisch deken (1-persoons) =  25 watt
        de hele nacht aan =  8 uur =  8 × 25 =  200 wattuur

  • 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 toege-
    past. 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 elek-
    triciteit, 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 minu-
    ten per jaar in het donker zitten.

    Het energieverbruik van de verlichting
    Het energieverbruik van de verlichting is ongeveer  15% van het totale elek-
    triciteitsverbruik 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.

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

    A

    B

    C

     voor verlichting  etc.     3560 kilowattuur

      8900

      62

     voor verwarming   1625 kubieke meter aardgas  

      14300  

        100    

     voor de auto   1444 liters benzine

    13140

      92

     totaal

    36340

    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 kilowattuur, 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 kilowattuur.  
  • De huishoudens verbruikten dus  27% van de totale hoeveelheid
    primaire energie.

    Nederland verbruikt  0,65% van de wereldenergie
  • in 2008 was het verbruik van primaire energie in Nederland  
        927 miljard kilowattuur.
  • het wereldverbruik van primaire energie was toen
        142.670 miljard kilowattuur.
  • Nederland verbruikte dus  0,65% van de wereldenergie

    Een Nederlander verbruikt  53 keer zoveel energie als nodig is
    om in leven te blijven

  • een mens verbruikt aan voedsel gemiddeld 2500 kilocalorie  
        per dag. Dat is 3 kilowattuur.
  • in 2008 was het verbruik van primaire energie in Nederland  
        927 miljard kilowattuur.
  • Omgerekend naar het verbruik per inwoner per dag komt men op ongeveer
    160 kilowattuur. Dat is 53 keer zoveel energie als nodig is om in leven te
    blijven en equivalent aan de energie-inhoud van 18 liter benzine. Inwoners
    van Afrika moeten het met  13 kilowattuur  per dag doen.

    1 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 18 liter benzine-
        equivalent per dag  
  • in 80 jaar is dat:  18 × 365 × 80 =  525.600 liter benzine-equivalent  
  • een  Jumbo verbruikt 200.000 liter kerosine voor een vlucht
        van 13.500 kilometer, dat is 600.000 liter voor 40.000 kilometer
        (de aardomtrek)
  • de hoeveelheid CO2 die daarbij wordt geproduceerd is ongeveer
        1500 ton,  zowel door een Nederlander als door een Jumbo
  • www.6minutes.be/NL/Artikel.aspx?ArtikelID=7014&RubriekID=18

    In 2011 werd de  7-miljardste aardbewoner  geboren
    Stel, dat we het aantal mensen op aarde zouden tellen met een snelheid van
    50 per seconde  (dat is de frequentie van het lichtnet). Dan heeft men daar
    4,5 jaar  voor nodig:   (50 × 3600 × 8760 × 4,5 =  7 miljard)
    (1 uur =  3600 seconden,   1 jaar =  8760 uren)

    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".

    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

    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



    Energieën op wereldschaal, per jaar en omgerekend in
    kilogrammassa-equivalent)

    elektriciteitsverbruik             =             800 kilogrammassa
    totaal primaire energie          =           5600 kilogrammassa
    ingestraalde zonne-energie   =    40 miljoen kilogrammassa


    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 met een oppervlakte van 2 vierkante meter en
        een rendement van 12% (huidige stand van de techniek) heeft een  
        elektrisch vermogen van  2 × 1000 × 12% =  240 wattpiek.  

  • De theoretische jaaropbrengst van 1 wattpiek is  1 × 8760 =  8760 wattuur.
    De werkelijke jaaropbrengst in Nederland van 1 wattpiek is ongeveer
    850 wattuur. 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 het ingestraalde  
        vermogen 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


  • 1 kilocalorie =  427 kilogrammeter =  1,16 wattuur
    1 kilocalorie is de hoeveelheid energie die nodig is om de temperatuur
    van 1 kilogram water met 1 graad celsius 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 huishouden =  3650 kilowattuur per jaar =  10 kilowattuur per dag
    1 huishouden is de hoeveelheid elektrische energie die een gemiddeld
    Nederlands huishouden in 1 jaar verbruikt.  Dat is een continu vermogen
    van  417 watt. Dat is uiteraard niet elk jaar hetzelfde, maar in dit verhaal
    wordt verder met deze hoeveelheid gerekend. Een huishouden bestaat
    (statistisch gezien) uit 2,28 personen. In 2008 werd 3560 kilowattuur
    per huishouden verbruikt.


    1 mtoe =  11,63 miljard kilowattuur
    1 mtoe  (megaton 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 kilogrammassa equivalent)


    1015 btu =  293 miljard kilowattuur
    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.


    Tabellen en grafieken

    Wereldproduktie van primaire energie in 2006
    (verdeling naar energiebron)

        1015 btu    

        percentage    

     aardolie

    169

      36

     aardgas

    107

      23

     steenkool

    129

      28

     waterkracht

      30

        6

     kernenergie

      28

        6

     wind, zon, biomassa  etc.        

        5

        1

     totaal wereld

    468

    100


    Wereldproduktie van primaire energie in 2006
    (verdeling naar energiebron)

    www.eia.doe.gov/pub/international/iealf/table29.xls
    Men kan wel "tegen steenkool" zijn, maar dat verandert niets aan het
    feit, dat 28% van de wereldproduktie van primaire energie afkomstig
    is van steenkool.



    Wereldverbruik van primaire energie in 2006
    (verdeling naar werelddeel)

        1015 btu    

        percentage    

     Noord Amerika

    121

      26

     Centraal en Zuid Amerika        

      24

        5

     West Europa

      86

      18

     Oost Europa

      46

      10

     Midden Oosten

      24

        5

     Afrika

      15

        3

     Azië en Oceanië

    156

      33

     totaal wereld

    472

    100


    Wereldverbruik van primaire energie in 2006
    (verdeling naar werelddeel)

    www.eia.doe.gov/pub/international/iealf/tablee1.xls


    Het elektriciteitsverbruik en het totale primaire energieverbruik in 2008
    (in miljard kilowattuur)

        elektriciteits-    
    verbruik

        totale primaire    
    energieverbruik

     Nederland          

         109

           927

     China

      2.842

      24.614

     USA

      3.814

      26.560

     Wereld

    16.816

    142.670




    Verdeling van het elektriciteitsverbruik in Nederland in 2008

    miljard
        kilowattuur
       

        percentage    

     industrie

      43,8

      40,1

     huishoudens    

      24,8

      22,7

     diensten

      32,8

      30,0

     landbouw

        7,8

        7,2

     totaal

    109,2

    100,0


    Verdeling van het elektriciteitsverbruik in Nederland in 2008




    Het totale primaire energieverbruik per inwoner per dag in 2006
    (verdeling naar werelddeel)

        aantal inwoners    
    (x 1 miljoen)

        energieverbruik    
    (kilowatturen)

     Noord Amerika

       439

    221

     Centraal en Zuid Amerika        

       454

      42

     West Europa

       591

    117

     Oost Europa

       285

    130

     Midden Oosten

       187

    103

     Afrika

       914

      13

     Azië en Oceanië

    3.649

      34

     totaal wereld

    6.519

      58

    www.eia.doe.gov/pub/international/iealf/tableb1.xls


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

    (in miljard kilowattuur)

    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

    www.iea.org/stats/index.asp


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

    (in 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

    groen   =  windenergie, zonne-energie, geothermisch, hout en biomassa


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

      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%

    Inmiddels is de hoeveelheid zonne-energie in  Duitsland  geëxplodeerd
    naar meer dan 28 miljard kilowattuur in 2012. Dat is dus meer dan de
    wereldproduktie in 2009


    Overzicht van de toename van groene energie bij de opwekking van
    elektriciteit in enkele landen

    (in procenten)

        1990  

        1994  

        1998  

        2002  

        2004  

        2006  

        2008  

        2009  

     Nederland

    1,4

    2,2

    5,1

    5,6

    6,9

    9,6

    10,3  

    10,8  

     België

    1,0

    1,4

    1,3

    2,1

    2,3

    4,5

    6,2

    7,2

     Duitsland

    0,9

    1,5

    2,4

    5,1

    7,0

    8,6

    11,7  

    14,7  

     Engeland

    0,5

    1,5

    1,1

    1,8

    2,2

    4,1

    4,6

    5,8

     Frankrijk

    0,5

    0,5

    0,6

    1,0

    1,1

    1,4

    2,0

    2,6

     Zwitserland

    1,0

    1,5

    1,9

    2,3

    3,0

    3,8

    3,5

    3,6

     Italië

    1,6

    1,8

    2,5

    3,8

    4,6

    5,2

    6,0

    7,6

     Spanje

    0,5

    0,6

    1,9

    5,1

    8,0

    10,2  

    12,5  

    16,5  

     Zweden

    1,3

    1,6

    2,1

    3,4

    4,8

    7,3

    8,8

    10,7  

     Noorwegen

    0,2

    0,3

    0,3

    0,4

    0,7

    1,1

    1,0

    1,0

     Denemarken  

    3,3

    4,9

    10,6  

    19,1  

    25,6  

    21,8  

    29,7  

    29,6  

     Afrika

    0,1

    0,1

    0,2

    0,2

    0,4

    0,5

    0,5

    0,4

     Japan

    2,1

    2,1

    1,8

    2,1

    1,5

    2,5

    2,7

    2,9

     China

    0,0

    0,0

    0,2

    0,2

    0,1

    0,2

    0,5

    0,8

     Australië

    0,4

    0,4

    0,6

    0,9

    1,1

    1,5

    2,5

    2,7

     USA

    2,2

    2,5

    2,2

    2,4

    2,4

    2,7

    3,1

    3,6

     Wereld

    1,2

    1,4

    1,5

    1,9

    2,0

    2,3

    2,5

    3,0

    groen     =  windenergie, zonne-energie, geothermisch en biomassa
    www.iea.org/stats/index.asp


    Overzicht van de toename van het elektriciteitsverbruik in enkele landen
    (in miljard kilowattuur)

          1990      

          2008      

        toename    

     Nederland

      73

    108

      48%

     België

      59

      85

      44%

     Duitsland

    502

    637

      27%

     Engeland

    286

    389

      36%

     Frankrijk

    324

    575

      77%

     Zwitserland

      47

      69

      47%

     Italië

    220

    319

      45%

     Spanje

    130

    314

    142%

     Zweden

    130

    150

      15%

     Noorwegen

      98

    143

      46%

     Denemarken      

      29

      36

      24%

     Afrika

    276

    624

    126%

     Japan

    777

    1082  

      39%

     China

    549

    3495  

    537%

     Australië

    136

    257

      89%

     USA

    2837  

    4369  

      54%

     Wereld

    10407    

    20261    

      95%

    www.iea.org/stats/index.asp


    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 1,5% en de hoeveelheid opgewekte energie
    is maar 8% van wat een gewone elektriciteitscentrale levert.

    Zonnetoren

    Zonnestraling verwarmt de lucht die zich onder een lage cirkelvormige, door-
    schijnende collector bevindt. Deze collector is aan de rand open. Het door-
    schijnende dak van deze collector vormt samen met de grond een opslag-
    ruimte 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 grond-
    oppervlakte 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 megawattuur
  • 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  
  • 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 mega-
    wattuur per vierkante meter per jaar. De totale hoeveelheid energie, die in
    de collector instraalt is dus:  45.137.500 megawattuur per jaar.
    Het rendement is  (680.000 / 45.137.500) × 100% =  1,5%
    Vergelijk hiermee het rendement van een elektrisch zonnepaneel  = 12%
    De voordelen van de zonnetoren zijn:
  • 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 (misschien) enige energie worden gewonnen. De tech-
    niek 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 theo-
    retisch 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.
    http://noorderlicht.vpro.nl/artikelen/18247384/

    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 neer-
    waartse 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.
    www.ecoboot.nl/artikelen/OckelsLaddermolen.php

    De Maglev windturbine

    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 wind-
    turbine 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 per-
    manente magneten zijn opgebouwd en daardoor geen elektrische energie
    gebruiken voor de "levitatie". Een zeer onwaarschijnlijk verhaal, dus.
    In sommige publicaties laat men zijn fantasie de vrije loop. Deze molen zou
    1000 keer efficiënter zijn dan een gewone windturbine. (?)  Men moet wel
    zeer naïef zijn, om dit soort onzin te geloven. Misschien wordt bedoeld, dat
    de lagerwrijving bij deze molen 1000 keer geringer is dan bij een gewone
    molen. 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 con-
    structies is overigens al vele jaren (eeuwen) bekend. De molen zou monstru-
    euze afmetingen hebben, (zoiets van 600 meter hoog, bij een diameter van
    400 meter) en dan net zoveel energie kunnen opwekken als 1000 gewone
    windmolens.
    http://nl.wikipedia.org/wiki/Maglev_windturbine

    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 huis-
    houdens.
    http://nl.wikipedia.org/wiki/Golfenergie
    www.neoweb.nl/forum2

    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)
    http://abcnews.go.com/Technology/story?id=98547&page=2

    Vrije energie
          Nikola  Tesla
    In deze opsomming van alternatieve energiebronnen, mag de vermelding van
    "vrije energie" niet ontbreken. Er is geen enkele wetenschappelijke onder-
    bouwing 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 tegen-
    woordig overal gebruiken. Dus energietransport door middel van wissel-
    stroom 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
          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:  patenten van Tesla:

    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.
    http://reformation.org/who-killed-electric-car.html

    Interessant zijn de hieronder vermelde internetsites. De lezer moet zelf maar
    zijn (haar) conclusies trekken. Tesla was een genie, maar op latere leeftijd
    misschien ook een fantast.  Het is fascinerend om zijn levensverhaal te lezen.
    http://nl.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla
    www.lucidcafe.com/library/96jul/teslaauto01.html
    http://educate-yourself.org/fe/radiantenergystory.shtml
    www.pbs.org/tesla/ins/index.html
    www.ufowijzer.nl/tekstpagina/NikolaTesla.html
    http://en.wikipedia.org/wiki/Wardenclyffe_Tower


    Opslag van Energie

    Grootschalige toepassing van zonne- en windenergie is alleen mogelijk, als er
    een oplossing wordt gevonden voor het opslaan 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. De belangrijkste methodes voor grootschalige
    energie-opslag lijken voorlopig te zijn:
  • het oppompen van water naar een hoger gelegen spaarbekken  
  • de produktie van waterstofgas
  • energie-opslag in  accu's van elektrische auto's
  • energie-opslag in  vanadium redox accu's

  • Elektrische energie
    In een supercondensator (supercap) kan elektrische energie worden opgesla-
    gen 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 betrek-
    kelijk klein, terwijl de spanning snel afneemt tijdens de ontlading. Recente
    ontwikkelingen zijn echter veelbelovend. Er zijn al modules met supercaps te
    koop, die een energie-inhoud hebben van 282 wattuur 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 kilowattuur. 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%.
    www.olino.org/articles/2006/10/11/supercondensator
    http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_double-layer_capacitor

    Onlangs is de grafeen super supercondensator aangekondigd. Hierin zou
    20 keer zoveel energie kunnen worden opgeslagen als in een supercondensator.
    www.grafeen.be/tag/batterij/

    Chemische energie
    In batterijen en accu’s, maar ook bij de produktie van waterstofgas, wordt
    elektrische energie opgeslagen in de vorm van chemische energie.
  • 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
  • waterstofgas
        De produktie van waterstofgas en terugwinning van elektriciteit
        in een brandstofcel gaat gepaard met een slecht (totaal)rendement  
        De energie-inhoud van waterstofgas per gewichtseenheid is
        weliswaar groot, maar het volume is ook (zeer) groot, zelfs als
        het gas sterk is samengeperst. Dat samenpersen kost veel energie.  
        Waterstofgas 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 waterstofgas is potentieel gevaarlijk. (knalgas)
  • Chemische verbindingen van waterstof met koolstof zijn probleemloos.
    Dat zijn de bekende koolwaterstoffen, zoals: aardgas en synthetische benzine.

    Thermische energie   (= warmte)
    Opslag van warmte kan plaats vinden in materiaal met een grote warmteca-
    paciteit, 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.

    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). terwijl de warmtecapaciteit 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

  • 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.

    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.
    www.ecn.nl/nl/nieuws/newsletter-nl/archief-2009/maart-april-2009/

    Kinetische energie   (= bewegingsenergie)
    Bewegingsenergie kan worden opgeslagen in een vliegwiel. De opslagcapa-
    citeit 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.
    www.tue.nl/cursor/bastiaan/jaargang42/cursor08/onderzoek.htm
    http://www.tue.nl/universiteit/faculteiten/faculteit-werktuigbouwkunde/nieuws/

    Potentiële energie
    Potentiële energie ontstaat bij het verplaatsen van massa naar een hoger
    niveau. 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 water-
    krachtcentrale weer worden omgezet in elektrische energie. Het rendement
    van deze vorm van energie-opslag is vrij hoog, ongeveer 75%. Een andere
    vorm van potentiële energie ontstaat, als men lucht samenperst. Perslucht kan
    worden gebruikt voor de aandrijving van gereedschappen en zelfs van auto's.

    Potentiële energie in de vorm van perslucht.
  • 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. (=  9100 wattuur)
  • Het gewicht van de samengeperste lucht is 100 kilogram.
  • Bovenstaand voorbeeld en andere mogelijkheden voor energie-opslag
    zijn te vinden op   www.davdata.nl/energie.html

    Potentiële energie met behulp 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.
  • De potentiële energie van de "gravity power module" is
        8500 kilowattuur.
  • Hierbij wordt een massa van  8000 ton, met een volume van  
        ruim  1000 kubieke meter,  500 meter op en neer bewogen.  
  • De potentiële energie is dus  8500 / 8000 =  1 wattuur per
        kilogram en  8500 / 1000 =  8,5 wattuur per liter.
  • Als het volume van het hydraulisch systeem ook in rekening
        wordt gebracht, komt men op 0,6 wattuur per liter

  • Enkele mogelijkheden voor opslag van energie

      wattuur per  
    kilogram

      wattuur per  
    liter

    rendement
      opslagcyclus  

      benzine  (ter vergelijking)  

    12.600

    9.100

    - -

      waterstof   200 atmosfeer

    33.600

      600

    30%

      lithium-ion polymeer accu  

         200

      300

      99%  

      perslucht   200 atmosfeer

           90

        23

    laag

      vanadium redox accu

           20

        25

    80%

      gravity power module

            1

    8,5  (0,6)

    80%



    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.
    zie: energieverbruik van een huishouden

    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.

    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 vermin-
    dering 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 verwar-
    ming 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%) plaats-
    vinden met behulp van zonnecollectoren. Bij het douchen kan men het verbruik
    van warm water enigszins beperken door gebruik te maken van een water-
    besparende 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 verbruiks-
    plaats 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.   zie: anekdote

    De zuinigste 4-persoons auto met een benzinemotor, zal bij een snelheid van
    100 kilometer per uur nooit veel zuiniger kunnen worden dan 1 liter per 40
    kilometer. 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 hybride) Prius, die in 2012 op de markt komt. Ter
    vergelijking:  het voertuig dat op zonne-energie de “World Solar Challenge”
    won, de Luna 4, heeft een verbruik (omgerekend naar benzine-equivalent) van
    1 liter per 70 km. Dit voertuig kan slechts 1 persoon in half liggende houding
    vervoeren. www.toyota.nl/innovation/design/concept_cars/1x/index.aspx

    Verlichting
    Hoewel verlichting relatief weinig energie verbruikt, kan men daar toch
    wel wat op bezuinigen door het consequent gebruik van spaarlampen.
    In de nabije toekomst zullen misschien ook LED-lampen een rol kunnen
    gaan spelen bij de energiebesparing.


    De ineenstorting van de olie-economie


    www.oilcrash.com/articles/survivng.htm
    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 komende olieschaarste is het begin van een nieuwe, blijvende toestand.
    De vermindering van de olieproduktie zal ongeveer 7% per jaar bedragen.
    Dat is 50% in 10 jaar. De algemene verwachting is, dat tussen 2008 en 2012
    ernstige problemen zullen ontstaan.

    De prijsontwikkeling van de ruwe olie

            jaar        

        dollar 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 -   98






    Persbericht op 20 december 2007:
    "De NAM  (Nederlandse Aardolie Maatschappij) gaat weer olie winnen
    in Schoonebeek. De volgende 25 jaar kunnen er zeker 100 miljoen vaten
    worden geproduceerd".

    Het wereldverbruik van aardolie 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 12 oktober 2012:
    Door de kwakkelende wereldeconomie zijn de vooruitzichten op de oliemarkt
    de afgelopen maanden verbeterd. Grote stijgingen van de olieprijs zijn de
    komende 5 jaar niet waarschijnlijk, zegt het Internationaal Energie Agentschap.
    Vanaf 2017 worden wereldwijd 102 miljoen vaten per dag geproduceerd,
    terwijl de vraag 96 miljoen zal zijn.


    Hoe zal het nu verder met de energie gaan?

    Olie
    De olie begint op te raken. Al gedurende 15 jaar worden er geen grote olie-
    velden meer gevonden. Men gaat daarom in Canada en Venezuela de moeilijk
    winbare olie uit teerzand halen. Ook gaat men naar olie boren op 5 kilometer
    diepte in de Golf van Mexico. De prijs van ruwe olie neemt snel toe. Men gaat
    weer naar olie boren in Schoonebeek.! Niet iedereen is er van overtuigd dat
    aardolie een fossiele brandstof is en dat die ooit op zal raken.
    http://canadafreepress.com/index.php/article/3952

    NRC-Handelsblad 9 december 2011:
    "Olie genoeg".  Shell, schat de voorraad voor de kust van Alaska op 25 miljard
    vaten olie.   (dat is voldoende voor hooguit  10 maanden  wereld-olieverbruik)

    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.

    Volkskrant 5 december 2006:
    "Bij ongewijzigde omstandigheden zijn de gasreserves (in Nederland) in 2030
    uitgeput".

    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 overproductie tot gevolg.
    zie ook:   schaliegas
    www.eia.gov/energy_in_brief/article/about_shale_gas.cfm

    Shell is wereldwijd bezig met projecten om gas te gebruiken voor de
    fabricage van een soort dieselolie.  GTL =  Gas to Liquids, 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, waterstofgas, synthetische
    benzine en dieselolie mee worden geproduceerd. Daarbij komt overigens
    wel zeer veel CO2 vrij. Maar daar zit natuurlijk niemand mee, als er een
    energietekort is. 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 water-
    krachtcentrale 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 15% 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  0,10 procent  van de totale hoeveelheid opgewekte
    elektrische energie

    Biobrandstof
    Grootschalige produktie van biodiesel  etc. gaat ten koste van de voedsel-
    produktie 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 kweek-
    reactoren. 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 elek-
    triciteit 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 infra-
    structuur bestaat. De brandstofcel is voorlopig nog veel te duur en vraagt
    nog veel ontwikkeling. Waterstof is geen energiebron, maar een energie-
    drager. Het produceren van waterstofgas door elektrolyse van water kost
    1,5 keer  meer energie dan het oplevert.
    Waterstof is dus geen oplossing voor het energieprobleem

    Hoe lang kunnen we nog vooruit met fossiele brandstoffen?
    Volgens sommige deskundigen is er nog voldoende gas en steenkool voor de
    komende 400 jaar. Maar dan moeten wel alle moeilijk bereikbare bronnen
    worden aangeboord. Aardolie is binnen afzienbare tijd op. (over zo'n 50 jaar).
    Kernenergie en duurzame energiebronnen (zon en wind) zullen een zeer
    beperkte bijdrage blijven leveren. Kernfusie wordt slechts terloops vermeld.
    Men zal het vooral moeten hebben van een drastische bezuiniging op het
    energieverbruik en een hoger rendement bij de opwekking van elektriciteit.
    Ook moet alle restwarmte volledig worden benut.

    Er is een wanverhouding 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".

        Het worden interessante tijden    



    Energie-inhoud en watervoorbeeld

    De 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
    watturen (= 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 wattuur  
  • een accu van 36 volt en 10 ampère-uur heeft
        een energie-inhoud van  36 × 10 =  360 wattuur  
  • 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 ver-
    melden 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 x 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 kilowattuur per liter). Het rendement van een benzine-
    motor is ongeveer 25%. Dat betekent dat 25% van de energie in de benzine
    wordt omgezet in nuttige mechanische arbeid.  Hierdoor wordt de auto gedu-
    rende de tocht voortbewogen. Via de koeling van de motor en de hete uitlaat-
    gassen 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

    5 watt  

    10 uur

    50 wattuur  

    €   0,01

      spaarlamp

    15 watt  

    10 uur

    150 wattuur  

    €   0,03

      koffiezetter

    750 watt  

          12 minuten

    150 wattuur  

    €   0,03

      waterketel

    2000 watt  

            6 minuten

    200 wattuur  

    €   0,04

      elektrisch deken    

    25 watt  

      8 uur

    200 wattuur  

    €   0,04

      stofzuiger

    1500 watt  

          10 minuten

    250 wattuur  

    €   0,05

      ADSL-router

    12 watt  

    24 uur

    288 wattuur  

    €   0,06

      elektrische fiets

    100 watt  

      3 uur

    300 wattuur  

    €   0,06

      flatscreen TV

    100 watt  

      3 uur

    300 wattuur  

    €   0,06

      computer

    100 watt  

      4 uur

    400 wattuur  

    €   0,08

      stoomstrijkijzer

    1000 watt  

          30 minuten

    500 wattuur  

    €   0,10

      sluipverbruik

    25 watt  

    24 uur

    600 wattuur  

    €   0,12

      gloeilamp

    75 watt  

    10 uur

    750 wattuur  

    €   0,15

      koelkast

    180 watt  

      5 uur

    900 wattuur  

    €   0,18

      wasmachine

    1000 watt  

      1 uur

    1000 wattuur  

    €   0,20

      waterbed

    50 watt  

    24 uur

    1200 wattuur  

    €   0,24

      wasdroger

    2000 watt  

          90 minuten

    3000 wattuur  

    €   0,60

      120 liter boiler

    3000 watt  

          90 minuten

    4500 wattuur  

    €   0,90

      airco

    1000 watt  

    12 uur

    12000 wattuur  

    €   2,40

      elektrische auto

      14000 watt  

      1 uur

    14000 wattuur  

    €   2,80

    1 kilowattuur kost   € 0,20   (inclusief energiebelasting, transport en BTW)

  • Een ADSL-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 wasdroger verbruikt per wasbeurt 3 keer zoveel energie als  
        een wasmachine.  
  • De boiler is meestal 's nachts ingeschakeld. Met 4500 wattuur
        wordt dan 50 liter water verhit van 10 naar 85 graden celsius
  • Voor de elektrische auto is de Tesla model S gekozen.
        Die komt pas in 2012 op de markt
  • Een sluipverbruik van 600 wattuur per etmaal is voor de meeste
        huishoudens wel een minimumwaarde. Dat is ongeveer 6% van
        het totale elektriciteitsverbruik.

  • In Nederland is het elektriciteitsverbruik van een huishouden ongeveer
    10 kilowattuur per dag.  Bij een kilowattuurprijs van 20 eurocent,
    kost dat 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.
    www.lage-energierekening.nl

    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   auteur:  Jo Hermans, oud-hoogleraar natuurkunde aan de
    Universiteit Leiden.  ISBN 9789075541113

    "Sustainable Energy - without the hot air"
    Dit boek geeft een volledig overzicht van de (on)mogelijkheden van duurzame
    energie.   auteur:  David MacKay, professor aan de Universiteit Cambridge.
    Lees vooral hoofdstuk 19:   "Every BIG helps"
    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?
  • any sane discussion of sustainable energy requires numbers
        voor een 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:
    “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.
    www.guardian.co.uk/books/2007/apr/23/scienceandnature.climatechange


    Interessante internetsites

    www.energietransitiemodel.nl
    www.co2minderen.be/
    www.verhoeven272.nl/jan/energie/index.html
    www.jacobh.nl/nlboek.html
    www.hoesnel.nl/energie_ontwikkeling/energie-consumptie-2025.html
    www.heavens-above.com/
    www.klimaatladder.nl/
    http://duurzaamroermond.nl/blog/wp-content/uploads/2011/03/Energierevolutie.pdf
    www.lesswatts.nl/bibfossiel.html
    www.davdata.nl/energie.html


    Een verzameling van enkele actuele persberichten

    NRC-Handelsblad 13 november 2009
    Het klimaatprobleem is op te lossen, zegt het Internationaal Energie Agent-
    schap (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 conflic-
    ten. 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 prog-
    nose 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 weten-
    schappers 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 broeikassen 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 deel-
    nemers om de komende jaren iets te doen aan de uitstoot van CO2.

    Teletekst 20 januari 2010
    Het VN-Klimaatpanel erkent dat een waarschuwing over het smelten van de
    gletsjers in het Himalayagebergte niet voldoende was onderbouwd. In een
    rapport uit 2007 stond dat de gletsjers rond 2035 zouden zijn verdwenen,
    maar die stelling blijkt niet houdbaar. Het Klimaatpanel (IPCC) laat weten
    dat de waarschuwing niet was gebaseerd op de eisen die het IPCC zelf stelt
    aan gedegen onderzoek

    Teletekst 26 februari 2010
    De VN stelt een onderzoek in naar het omstreden rapport uit 2007 van het
    VN-klimaatpanel. IPCC. Er komt een commissie van onafhankelijke weten-
    schappers die de fouten onder de loep gaan nemen. Het IPCC ligt onder
    vuur nadat de afgelopen maanden verschillende fouten in het rapport waren
    ontdekt. O.a. zijn de passages over de opwarming van de aarde gebaseerd
    op meetfouten.

    Teletekst 16 april 2010
    Het CDA wil het aantal kerncentrales in Nederland uitbreiden naar drie.
    Voor de bouw van de twee extra centrales moeten binnen vier jaar vergun-
    ningen worden afgegeven, zei minister Verhagen bij een bezoek aan de
    Pettense reactor. Extra kerncentrales zijn nodig als ons land over 30 jaar
    nog zeker wil zijn van energie, zei Verhagen. Hij wees op de vooruitgang
    bij het veilig opslaan van kernafval.

    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 vier-
    kante kilometer. Het boor-eiland, 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.

    De Volkskrant 31 mei 2010
    Het falen van de diepzeeboring in de Golf van Mexico is het opzichtig falen
    van een techniek waarvan eerder is gezegd dat die veilig en beheersbaar
    was. In dat opzicht lijkt de situatie op de kernramp van Tsjernobyl in 1986.
    Tsjernobyl bracht de nucleaire industrie goeddeels tot stilstand. Dat zal de
    olie-industrie nu niet letterlijk gebeuren, daarvoor is de afhankelijkheid
    van olie te groot. Maar de vanzelfsprekendheid waarmee aardolie kan en
    zal worden gewonnen is terecht even verdwenen.

    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 olieproductie 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 bevolkings-
    toename 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

    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 conceptakkoord 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 veranging van energieverslindende apparaten als
    koelkasten en geisers.

    (enzovoort,   enzovoort,   enzovoort,   enzovoort)

    Free counter and web stats