juli 2014

Een relativerend verhaaltje over ENERGIEInhoud blz.Enkele definities en fundamentele wetten - - - 6- Vermogen - - - - - - - - 6- Energie - - - - - - - - 6- Wet van behoud van energie - - - - - 7- Wet van behoud van massa - - - - - 7- Rendement - - - - - - - 7- Produktiefactor - - - - - - - 7- Energie-opbrengst - - - - - - 8- Enkele rendementen - - - - - - 8- Eenheden en omrekenfactoren voor vermogen - - 9- Eenheden en omrekenfactoren voor energie - - 9- Primaire energie - - - - - - 9- Energie-inhoud van enkele brandstoffen - - - 9- Mechanisch-warmte equivalent - - - - 10- Energie-omzetting - - - - - - 10- De formule van Carnot - - - - - 10- De wetten van Newton - - - - - - 11Energieverbruik van een huishouden - - - - 12Zonne-energie - - - - - - - 13Windenergie - - - - - - - 19Opslag van zonne- en windenergie - - - - 21Waterkracht - - - - - - - - 22Geothermische energie - - - - - - 22Getijdencentrale - - - - - - - 23Biomassa - - - - - - - - 24Energie-opslag in de accu’s van elektrische auto’s - - 25Energy Internet - - - - - - - 25Warmte-kracht koppeling - - - - - - 26Warmtepomp - - - - - - - 26Batterijen en accu’s - - - - - - 28De nucleaire batterij - - - - - - 33Lopen en fietsen - - - - - - - 34Elektrische fiets - - - - - - - 36Elektrische treinen - - - - - - 37Vaartuigen - - - - - - - - 39Vliegtuig - - - - - - - - 40De benzine auto - - - - - - - 41De elektrische auto - - - - - - 42De hybride auto - - - - - - - 47De brandstofcel auto - - - - - - 49De Waterstof Economie - - - - - - 51Kernfusie - - - - - - - - 54Kernenergie - - - - - - - - 56

1

Enkele feiten, berekeningen en wetenswaardighedenEnergieverbruik in Nederland - - - - - 62Het rendement van de produktie van elektriciteit - - 62Het rendement van de produktie van benzine - - 62Het massa-energie equivalent - - - - - 63De Zon - - - - - - - - 64De Leopoldhove - - - - - - - 67Windenergie- - - - - - - - 69Vergelijking van zonne- en windenergie - - - 69 Brandstoffen en CO2 - - - - - - 70Het broeikaseffect - - - - - - - 72Lichtbronnen - - - - - - - 73Vliegtuigen - - - - - - - - 75Elektrische trein - - - - - - - 77Fietsen - - - - - - - - 78Elektrische fietsen - - - - - - - 81De Waterstof fiets - - - - - - - 85Elektrische centrales - - - - - - 86De STEG centrale - - - - - - - 86Elektrische auto's - - - - - - 88De plug-in hybride auto - - - - - - 91Vergelijking elektrische auto, hybride auto en benzine-auto 92De elektrische race-auto - - - - - - 94Vergelijking vervoermiddelen - - - - - 95Vergelijking energiecentrales - - - - - 95Enkele projecten van Wubbo Ockels - - - - 97- De duurzame zeilboot - - - - - - 97- De superbus - - - - - - - 97- De World Solar Challenge - - - - - 98- De waterstof race - - - - - - 98Shell eco-marathon - - - - - - 99Biobrandstof - - - - - - - 100Nog een paar wetenswaardigheden - - - - 102Enkele eenheden - - - - - - - 107Tabellen en grafieken - - - - - - 108Alternatieve energiebronnen - - - - - 114Tesla - - - - - - - - - 117Opslag van energie - - - - - - 118Energiebesparing - - - - - - - 121De ineenstorting van de olie-economie - - - 123Hoe zal het nu verder met de energie gaan? - - - 125Het Energieakkoord - - - - - - 128Energie-inhoud en watervoorbeeld - - - - 129Energieverbruik van enkele huishoudelijke apparaten - 131Boeken over energie - - - - - - 133Enkele persberichten - - - - - - 135

2

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, windmolens, 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 5 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.

3

Inleiding

Het energieverbruik en de daarmee gepaard gaande milieuvervuilingis evenredig met het aantal mensen op aardeDe meest effectieve milieumaatregel is dus het beperken van het aantal mensen.Dat lukt (op termijn) alleen als de reproduktiefactor niet groter is dan 1.Dus niet meer dan 2 kinderen per echtpaar.

Na ons de zondvloedIn het boek “Na ons de zondvloed” schrijft de auteur P. Gerbrands, oprichtervan de “Club van 10 miljoen: “Binnen redelijke marges is groei van het aantalmensen en economische uitbreiding mogelijk, zolang we ons daarbij weten tebeperken tot het consumeren van de rente die de aarde.ons biedt. Maar alsook het kapitaal dat aarde heet, zelf wordt opgegeten, slaan we als menselijkesoort een doodlopende straat in”.

Citaat uit het partijprogramma 2002 van "De Groenen"Een hevige bedreiging voor het leven op aarde is de tomeloos groeiendebevolkingsomvang. Nog steeds is sprake van een explosieve groei van dewereldbevolking. Zo wordt India binnenkort net als China een land metmeer 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 beperktevoedingsbodem. Na ongebreidelde groei volgt ongekende sterfte.

De bevolkingsexplosieVan 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 altijdhad 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 x 1012

~ de oppervlakte van de aarde is 4 r2 = 4 x 40 x 106 vierkante kilometer (r = de straal van de aarde = 6400 kilometer)~ het aantal mensen zou dan zijn: (2 x 8,55 x 1012 ) / (4 x 40 x 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 inwonersper vierkante kilometer. Dat is per inwoner een oppervlakte van 50 bij 50 meter

4

Overzicht van de bevolkingsaanwas (afgerond)

1960 2000 2050Nederland 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 dag2010 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 – 2050bedraagt 153.000 mensen per dag. Dat zijn 1 miljoen per week

In 2011 werd de 7 miljardste aardbewoner geborenIn 2023 wordt de 8 miljardste verwacht

5

Een relativerend verhaaltje over ENERGIE

Enkele definities en fundamentele wetten

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

vermogen = energie / tijdEenheden

1 watt = 1 joule / secondeEnkele voorbeelden:~ Een elektrische centrale heeft een vermogen van 600 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.

EnergieEnergie wordt gedurende een bepaalde tijd geleverd of gebruikt.

energie = vermogen x tijdEenheden:

1 joule = 1 watt x secondeEnkele voorbeelden:~ Een elektrische centrale met een vermogen van 600 megawatt, levert in 5 uur: 600 megawatt x 5 uur = 3000 megawattuur elektrische energie (bij vol vermogen)~ Een automotor met een vermogen van 70 kilowatt, levert in 2 uur: 70 kilowatt x 2 uur = 140 kilowattuur mechanische energie (bij vol vermogen).~ Een gloeilamp met een vermogen van 75 watt, gebruikt in 10 uur: 75 watt x 10 uur = 750 wattuur elektrische energie..

Energie levert altijd iets op: elektriciteit, beweging, licht,warmte, geluid, radiogolven, een chemische reactie etc.

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

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

6

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". Alsje bijvoorbeeld de tank van een auto leeg rijdt, dan is de benzine tijdens derit verbruikt. Maar daarbij gelden dan wel de Wet van behoud van energieen de Wet van behoud van massa

De chemische energie in de benzine wordt bij de verbranding omgezet inmechanisch energie (= arbeid) en thermische energie (= warmte).de chemische energie = de mechanische energie + de thermische energie

Benzine is een chemische verbinding van de elementen koolstof en waterstofBij de verbranding van benzine met zuurstof, ontstaat kooldioxide en water.de massa van benzine + zuurstof = de massa van kooldioxide + water

Rendement

rendement = nuttige energie / toegevoerde energieVoorbeeld:~ Een automotor met een vermogen van 50 kilowatt draait 1 uur op vol vermogen en levert dan 50 kilowatt x 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) x 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 jaaropbrengstVoorbeeld:~ 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 x 8760 uur = 43800 megawattuur (1 jaar = 8760 uren)~ De produktiefactor is dan (10950 / 43800) x 100% = 25%

7

Rendement en produktiefactor zijn 2 geheel verschillende begrippenEnkele 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 rendementVoorbeeld:De energie-opbrengst van een zonnepaneel in Nederland= 8760 kilowattuur × 11,4% × 12% = 120 kilowattuurper vierkante meter per jaar

8760 kilowattuur = de theoretische opbrengst per vierkante meter per jaar 11,4% = de produktiefactor van zonne-energie in Nederland12% = het rendement van een zonnepaneel

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

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

8

Eenheden en omrekenfactoren voor vermogen1 watt = 1 joule per seconde = 1 newtonmeter per seconde1 kilowatt = 1 kilojoule per seconde = 3600 kilojoule per uur

Eenheden en omrekenfactoren voor energie1 wattseconde = 1 joule = 1 newtonmeter1 kilowattuur = 3600 kilojoule = 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 brandstoffen1 kilogram droog hout = 5,3 kilowattuur1 kilogram steenkool = 8,1 kilowattuur1 kubieke meter aardgas = 8,8 kilowattuur1 liter benzine = 9,1 kilowattuur1 liter dieselolie = 10,0 kilowattuur1 kilogram waterstofgas = 33,6 kilowattuur

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

Thermische energie in 1 liter benzine1 liter benzine = 7800 kilocalorie

Bij een rendement van 100% kan men hiermee 7800 liter water1 graad verwarmen. (of 78 liter 100 graden verwarmen)

Mechanische energie in 1 liter benzine1 liter benzine = 9,1 kilowattuur

Hierop zou een motor van 91 kilowatt gedurende 0,1 uur (= 6 minuten) opvol vermogen kunnen draaien. Omdat het rendement van een benzinemotorslechts 25% is, draait zo’n motor maar 1,5 minuut op 1 liter benzine, waarbijdan 75% van de toegevoerde energie wordt omgezet in nutteloze warmte

1 liter benzine = 3.340.000 kilogrammeterMet 1 liter benzine kan men theoretisch een Jumbo van 334.000 kilogram10 meter omhoog takelen. Zo’n vliegtuig 10 kilometer omhoog brengen,kost dus 1000 liter brandstof (de voorwaartse snelheid, luchtweerstand,rendementen etc. buiten beschouwing gelaten)

9

Mechanisch warmte-equivalentHet mechanisch warmte-equivalent laat de relatie zien tussen mechanische energie (= arbeid) en thermische energie (= warmte)

1 kilocalorie is equivalent aan 427 kilogrammeterEen 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-omzettingOmzetting 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 elektrische centrale is 45%

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

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

De formule van CarnotMet 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 energieThoog = de hoogste temperatuur in het proces = de toegevoerde energieTlaag = de laagste temperatuur in het proces = de resterende energieVoorbeeld:De inlaat temperatuur van een stoomturbine is 527 graden celsius en de uitlaattemperatuur is 207 graden celsius (0 graden celsius = 273 kelvin)Thoog = 527 + 273 = 800 kelvinTlaag = 207 + 273 = 480 kelvinHet maximaal haalbare rendement is dan (800 - 480) / 800 = 0,40 = 40%

10

De wetten van Newton 1. de traagheidswet een voorwerp waarop geen kracht werkt is in rust, of het beweegt met een constante snelheid in een rechte lijn. 2. een kracht verandert een beweging een kracht versnelt of vertraagt de beweging van een voorwerp en kan ook de richting ervan veranderen 3. actie = reactie

(deze wetten zijn duidelijk zichtbaar bij het biljarten)

1 newton1 newton is de kracht die aan een massa van 1 kilogrameen versnelling van 1 meter / seconde2 geeft

11

Energieverbruik van een huishouden

Een gemiddeld huishouden in Nederland bestaat (statistisch gezien) uit2,28 personen. In het jaar 2008 was het energieverbruik per huishouden:

~ voor verlichting 528 kilowattuur elektriciteit~ voor de koelkast, TV, wassen, strijken, stofzuigen etc. 3032 kilowattuur elektriciteit~ voor verwarming, warm water en koken 1625 kubieke meteraardgas~ voor de auto 1444 liter benzine.

De elektriciteit wordt opgewekt met een rendement van 40%. Onderstaandetabel laat zien hoeveel primaire energie per dag door een huishouden wordtverbruikt. Dit is ook omgerekend in liters benzine-equivalent.

primaire energie(kilowattuur)

liters benzine-equivalent

verlichting 3,6 0,4 koelkast, TV, wassen, strijken, etc. 20,8 2,3 verwarming, warm water, koken 39,2 4,3 de auto 36,0 4,0 totaal 99,6 11,0

Energieverbruik van een huishouden

Een auto verbruikt in 20 minuten evenveel primaire energie, als eengemiddeld 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 hetom de verwarming wat lager te draaien. Alle energie, die toegevoerd wordtaan verlichting en apparaten wordt uiteindelijk volledig omgezet in warmte.Een woonkamer wordt niet merkbaar warmer als de TV aan staat of als hetlicht brandt. Kennelijk is het energieverbruik van de verlichting en de TV dusverwaarloosbaar ten opzichte van de energie die voor de verwarming nodig is.Veel mensen denken: "alle kleine beetjes helpen". De ”kleine beetjes” helpenmaar een (heel klein) beetje en geven het misleidende gevoel, dat men heelwat 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 bereikenZodra het comfort in het geding is, is men niet meer "thuis".

12

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 werkelijke opbrengst in Nederland, op een horizontaal vlak, is 1000 kilowattuur per vierkante meter per jaar. (seizoenen, bewolkte hemel, dag en nacht meegerekend)~ De produktiefactor komt hiermee op (1000 / 8760) x 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 2009 werd in Duitsland 6,58 miljard kilowattuur zonne-energie opgewekt~ het elektriciteitsverbruik was toen 592,5 miljard kilowattuur~ het aandeel zonne-energie was dus 1,11%

13

In 2012 is de hoeveelheid zonne-energie in Duitsland geëxplodeerdnaar meer dan 28 miljard kilowattuur.Dat is meer dan de wereldproduktie van zonne-energie in 2009.

ECN (Energieonderzoek Centrum Nederland)  verwacht dat in 2020 hetgeïnstalleerde vermogen van zonne-energie in Nederland 4000 megawattzal bedragen. Bij een produktiefactor van 11,4% komt men dan op eenjaaropbrengst van 4 miljard kilowattuur.(dat is dus ongeveer 4% van het totale elektriciteitsverbruik)

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 instralingvan 1000 kilowattuur per vierkante meter per jaar (in Nederland)

rendement kilowattuur energiesoort biobrandstof <1% 3 chemisch

elektrisch zonnepaneel 12% 120 elektriciteit

zonneboiler 65% 650 warmteHet elektriciteitsverbruik van een huishouden in Nederland is ongeveer 3600kilowattuur per jaar. Hiervoor zijn dus 30 vierkante meters zonnepaneel nodig.Het ziet er naar uit, dat het rendement van een elektrisch zonnepaneel nog kanworden opgevoerd tot 24%. Dan zouden 15 vierkante meters voldoende zijn.

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

Concentrated solar power (CSP)Bij “concentrated solar power” wordt de zonnestraling door middel vanspiegels 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 moetworden bijgesteld. Bovendien moet de zon ongehinderd schijnen. Bij eenbewolkte hemel werkt "concentrated solar power" niet. Daarom wordt hetin Nederland niet toegepast. Wat men eventueel met het hogere rendementzou kunnen winnen, wordt volledig teniet gedaan door het feit, dat de zonhier (gemiddeld) weinig uren per dag volop schijnt.

14

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 dwarsdoorsnede de vorm van een parabool heeft.~ De lengte-as is in noord-zuid richting opgesteld en de zonnetrog draait om die as met de stand van de zon mee, dus elke dag van oost naar west.~ De concentratie van het zonlicht in de "brandlijn" is een factor 80, waarbij een temperatuur van 400 graden celsius wordt bereikt.~ In de brandlijn bevindt zich een buis waarin olie wordt verhit.~ In een warmtewisselaar wordt hiermee water verhit tot hete stoom. Daarmee wordt op de gebruikelijke wijze elektriciteit opgewekt.~ Het rendement van de omzetting van de zonnestraling naar hete stoom is 50%. Van hete stoom naar elektriciteit 30%. Daarmee komt het totaal rendement op 15%. (dus 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.

15

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 toegepastin combinatie met daarvoor geschikte zonnecellen. Spectrolab levert zonnecellen,die een ingestraald vermogen van 50 watt per vierkante centimeter kunnenverdragen, mits zodanig gekoeld, dat de temperatuur niet boven de 100 gradencelsius uitkomt. Onder deze condities wordt een rendement van ruim 35%gehaald.

Zonnepaneel van GreenpeaceIn het jaar 2000 werd door Greenpeace in Nederland een elektrischzonnepaneel 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 de TV te kijken~ op jaarbasis bespaart dit paneel 80 x € 0,20 = € 16,-~ het paneel kostte (inclusief allerlei subsidies) € 454,-~ de terugverdientijd is dus 28 jaar.

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

16

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 x 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-voltaïschecentrale in Duitsland en bevindt zich in de buurt van Leipzig~ de elektriciteit wordt opgewekt door 550.000 elektrische zonnepanelen~ de totale paneeloppervlakte is 400.000 vierkante meter~ de totale grondoppervlakte is 1 vierkante kilometer~ het vermogen van deze centrale is 40 megawatt~ de jaarproduktie is 40.000 megawattuur~ de produktiefactor is 11,4%~ een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar ruim 100 keer zoveel energie

Vergelijk ook de grootste windmolen ter wereld.Die levert 21.000 megawattuur per jaar.

17

Een zon-thermische centrale met heliostatenBegin 2009 werd in Spanje, bij Sevilla een grote commerciëlezon-thermische centrale, de PS20, in bedrijf gesteld.~ het zonlicht wordt opgevangen door 1255 heliostaten~ elke heliostaat heeft een oppervlakte van 120 vierkante meter~ de totale oppervlakte van de heliostaten is dus 150.600 vierkante meter~ de heliostaten draaien met de stand van de zon mee~ het vermogen van deze centrale is 20 megawatt~ de jaarproduktie is 48.000 megawattuur~ de productiefactor is 27,4%.~ een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar bijna 90 keer zoveel energie

Het geconcentreerde zonlicht verhit een vat met water, dat zich bovenopeen toren van 165 meter bevindt. Met de hete stoom die ontstaat, wordtop 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 wordthierdoor aanzienlijk verhoogd.

Een zon-thermische centrale met zonnetroggenEen nog grotere zon-thermische centrale bevindt zich in Andalusië,het Andasol Solar Power Station~ het zonlicht wordt opgevangen in zonnetroggen.~ de zonnetroggen staan in noord-zuid richting opgesteld en draaien met de stand van de zon mee~ de spiegels staan in rijen opgesteld, die 150 meter lang zijn~ het reflecterend oppervlak van één rij is 800 vierkante meter~ de totale oppervlakte van de troggen is 1,53 vierkante kilometer~ de oppervlakte van de centrale is 6 vierkante kilometer~ in de brandlijn van een zonnetrog bevindt zich een stalen buis, waar olie doorheen stroomt~ de olie wordt door de geconcentreerde zonnestraling verhit tot ongeveer 400 graden celsius.~ in een warmtewisselaar wordt hiermee water verhit tot stoom.~ met de stoom wordt op conventionele wijze elektriciteit opgewekt.~ het vermogen van deze centrale is 150 megawatt~ de jaarproduktie is 495.000 megawattuur~ de produktiefactor is 37,6%.~ een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar bijna 8,5 keer zoveel energie.

Een deel van de opgevangen warmte wordt overdag opgeslagen in eenenorme tank met 25000 ton gesmolten zout. De warmtecapaciteit hiervan is1000 megawattuur. Dat is voldoende om, als de zon niet schijnt, gedurende7,5 uur bij vol vermogen elektriciteit op te wekken. De produktiefactorwordt hierdoor aanzienlijk verhoogd.Bij Andasol is de hoeveelheid ingestraalde zonne-energie 2100 kilowattuurper vierkante meter per jaar, dus ruim 2 keer zoveel als in Nederland

18

Vergelijking van bovenvermelde zonne-energie centrales

vermogen

(megawatt)

jaarproduktie

(megawattuur)

produktiefactor

Waldpolenz Solar Park 40 40.000 11,4%

Sevilla (heliostaten) 20 48.000 27,4%

Andasol (zonnetroggen) 150 495.000 37,6%

WindenergieBij Siemens, aan de A12 bij Zoetermeer, staat een windmolen met eenvermogen van 1,5 megawatt (= 1500 kilowatt). Dat is gelijk aan hetvermogen 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 x 8760 uur = 13140 megawattuur (1 jaar = 8760 uren)~ de werkelijke jaaropbrengst is 3000 megawattuur.~ de produktiefactor is dus (3000 / 13140) x 100% = 23%

De opgewekte energie van een windmolen is evenredig met de 3e machtvan de windsnelheid. Als het “halve” kracht waait, is de energie-opbrengstdus nog maar 1/8 deel van de opbrengst bij “volle” kracht.~ de produktiefactor van een windmolen op land is 25%~ de produktiefactor van een windmolen op open zee is 40%

De produktiefactor van een windmolen neemt toe, naarmate de molenhoger en groter is.

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

Enkele Nederlandse windmolenparken

aantal

molens

vermogen

per molen

totaal

vermogen

jaaropbrengst

(megawattuur) Egmond aan Zee 10 km uit de kust 36 3 megawatt 108 megawatt 378.000 IJmuiden 23 km uit de kust 60 2 megawatt 120 megawatt 420.000 Westereems op land 52 3 megawatt 156 megawatt 470.000

Een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar ongeveer 10 keerzoveel energie als 1 windmolenpark

19

Teletekst 17 november 2009Ondanks veel verzet van de bevolking in Urk komt bij het dorp het grootstewindmolenpark van Nederland. Minister van der Hoeven geeft een miljard euroaan subsidie voor het park, dat voldoende elektriciteit levert voor 400.000huishoudens. (de subsidie bedraagt dus 2500 euro per huishouden)

Persbericht op 25 juni 2010In Friesland zouden in 2020 tweehonderd windturbines van 80 tot 120 meterhoog moeten staan. Dat staat in een plan van het Platform Duurzaam Fryslân datvrijdag aan de provincie Friesland is gepresenteerd. De windmolens zouden dehelft van de provincie van stroom kunnen voorzien. Het project kost meer dan1 miljard euro.

Teletekst 15 mei 2014De financiering van de bouw van een groot windmolenpark in de Noordzeebij Groningen is rond. Het project kost 2,8 miljard euro. Het park met 150windmolens komt 55 km ten noorden van Schiermonnikoog te liggen. Naarverwachting kunnen de windmolens in 2017 in gebruik worden genomen.

Die 150 windmolens hebben een totaal vermogen van 600 megawatt.De productiefactor van windenergie op zee is 40%.Een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar 2 keer zoveelenergie, omdat die een productiefactor van 80% heeft.

De grootste windmolen ter wereldDe grootste windmolen ter wereld is de Enercon E-126~ de ashoogte is 135 meter~ de wiekdiameter is 126 meter~ het hoogste punt, dat door de wieken wordt bereikt is dus 198 meter~ het maximale vermogen is 7,5 megawatt  (100 auto's)~ bij een produktiefactor van 32% (op land) is de jaarproduktie 21.000 megawattuur~ een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar 200 keer zoveel energie

Bij Estinnes (België) staan 11 van deze molens.

20

Opslag van zonne- en windenergie

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

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

21

WaterkrachtZelfs in Zwitserland is waterkracht van beperkte betekenis geworden omdat hetenergieverbruik, ook daar, de laatste jaren sterk is toegenomen. In Zwitserlandwordt tegenwoordig 40,5% van de elektrische energie opgewekt doorkerncentrales. Alleen in Noorwegen wordt vrijwel alle elektrische energie metbehulp van waterkracht opgewekt.Wereldwijd wordt 16,5% van alle elektrische energie door waterkrachtopgewekt. Dat is iets meer dan door kernenergie.

De grootste waterkrachtcentrales ter wereldEen zeer grote waterkrachtcentrale, de Itaipudam, staat op de grens tussenBrazilië 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:De Drieklovendam levert per jaar evenveel energie als 20 elektrischecentrales van 600 megawatt.

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

Geothermische energie

Geothermische energie wordt gewonnen uit de aardwarmte. Vanaf hetaardoppervlak neemt de temperatuur bij toenemende diepte met globaal30 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 spelenbij de toekomstige energievoorziening.Dank zij de verbeterde boortechnieken die ontwikkeld zijn voor hetwinnen van aardolie op grote diepte, is het nu mogelijk geworden omgeothermische energie op commerciële schaal te exploiteren.Geothermische energie is:~ schoon, duurzaam en onuitputtelijk~ niet afhankelijk van weersomstandigheden, seizoenen en tijdstip van de dag~ de produktiefactor is 100%~ er is geen CO2 uitstoot~ de energie is constant voorradig, er is dus geen opslagprobleem

22

Geothermische energie in enkele landenvermogen(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 1.430.000Ter vergelijking:Een elektrische centrale met een vermogen van 600 megawatt,heeft een jaaropbrengst van 4.200.000 megawattuur.

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

Persbericht op 23 september 2010Uit de onlangs afgeronde proefboring is gebleken dat 2.000 meter onder degrond genoeg water met een hoge temperatuur aanwezig is om de beoogde4.000 woningen en 20.000 vierkante meter bedrijfsruimte in Den Haag Zuid-West te verwarmen, zo blijkt uit de testresultaten die deze donderdag naarbuiten 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 afkomstigvan de maan. De grootste (en enige commercieel werkende) getijdencentrale terwereld, 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 produktiefactor is ongeveer 20%~ de hoeveelheid energie die jaarlijks wordt geproduceerd is 540.000 megawattuur~ een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar bijna 8 keer zoveel energie

Tijdens de kentering, dat is de periode waarin de vloedstroom overgaat inde eb-stroom of omgekeerd, wordt er vrijwel geen energie opgewekt. Bijeen gewone waterkrachtcentrale met een stuwmeer, kan de produktiefactoroplopen tot 100%.

23

Biomassa

Biomassa is de verzamelnaam voor organische materialen, die gebruikt kunnenworden voor de opwekking van duurzame energie. Enkele voorbeelden vanzulke organische materialen zijn: hout, groente- fruit- en tuinafval en mest.Ook kunnen speciale "energiegewassen" worden geteeld, zoals koolzaad, maïsen  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 deatmosfeer wordt opgenomen. Bij verbranding vindt het omgekeerde procesplaats. Netto vervuilt deze zogenaamde “korte cyclus” het milieu dus niet(CO2 neutraal). Het gebruiken van biomassa heeft als groot voordeel dat ergeen opslagprobleem is. De biomassa kan worden bijgemengd bij de brandstofvan de, door milieuactivisten zo verguisde, kolengestookte centrales. De extravrijkomende CO2 is dan “groen” en wordt in mindering gebracht op de uitstootvolgens ”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, wantde hoeveelheid biomassa is nu eenmaal beperkt. Men kan dan ook terechtetwijfels hebben over energieleveranciers die plotseling enorme hoeveelheden“groene” energie zijn gaan verkopen aan de consument.

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

24

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

Windenergie zal misschien ooit een belangrijke rol gaan spelen bij de opwekkingvan elektriciteit voor het openbare net. Windenergie is van nature onderhevigaan grote en vaak snelle fluctuaties. Omdat het niet altijd (hard) waait, is deproduktiefactor in het gunstigste geval (op zee) 40%. Dat betekent dus, dat erin 60% van de tijd geen of heel weinig windenergie wordt opgewekt. Daaromzal de bestaande infrastructuur voor de opwekking van elektriciteit voor 100%gehandhaafd moeten blijven.Bij grootschalige produktie van windenergie ontstaat er behoefte aan opslagvan elektriciteit, om de fluctuaties in het aanbod op te vangen Energie-opslagkan 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 schaalworden gebruikt, is het potentieel aan opslagcapaciteit voor elektrische energiezeer groot.Gaan we uit van bijvoorbeeld 1 miljoen elektrische auto's (in Nederland rijdenruim 7 miljoen auto's rond) en een accucapaciteit van 25 kilowattuur per auto,dan komt men op een totale opslagcapaciteit van 25 miljoen kilowattuurTer vergelijking:Een elektrische centrale van 600 megawatt levert in 24 uur, bij vol vermogen600 × 24 = 14.400 megawattuur = 14,4 miljoen kilowattuur 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 deverdeling regelt tussen de energie die wordt opgewekt door duurzameenergiebronnen (zonne- en windenergie) en conventionele elektrische centralesHet 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. Daarbijworden elektrische boilers op afstand ingeschakeld als de vraag naar elektriciteitgering 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 elektrische centrales

25

Warmte kracht koppeling

Bij de produktie van elektriciteit in een elektrische centrale is het rendementongeveer 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 vankassen. De warmte moet daarbij vaak over grote afstanden worden vervoerden gedistribueerd, wat uiteraard nogal wat verliezen oplevert. Desondanks wordthet totaalrendement van de elektrische centrale hierdoor aanzienlijk verhoogd.

Bij warmte-kracht koppeling is de opwekking van warmte en elektriciteit(kracht) direct aan elkaar gekoppeld. Warmte en elektriciteit worden dan bijde verbruiker opgewekt. De warmteproduktie is hierbij hoofdzaak, terwijl deelektriciteit nu een bijprodukt is. Het totale rendement is zeer hoog, omdat ervrijwel geen warmte verloren gaat en alle elektriciteit nuttig wordt gebruikt.(overtollige elektriciteit wordt teruggeleverd aan het net). Warmte-krachtkoppeling wordt veel toegepast bij ziekenhuizen, zwembaden, fabrieken ende 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 eenhoger niveau. Het lage niveau is bijvoorbeeld de grondwarmte, die op enigediepte het gehele jaar door ongeveer 12 graden is. De warmtepomp werktvolgens hetzelfde principe als een koelkast, maar het doel is anders. Bij eenkoelkast wordt de binnenruimte gekoeld en men neemt de warmte die daarbijbuiten de koelkast ontstaat, op de koop toe. Bij een warmtepomp gaat het juistom die warmte. Daarmee kan een ruimte worden verwarmd. De warmte dieontstaat is gelijk aan de pomp-energie, vermeerderd met de warmte die uit degrond wordt gehaald. Het rendement lijkt daardoor groter dan 100%. Menspreekt 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 totalehoeveelheid geproduceerde warmte is dan 4 keer de pomp-energie. De COPvan een warmtepomp is groter naarmate het temperatuurverschil tussen inlaat enuitlaat kleiner is. Daarom wordt een warmtepomp vaak gebruikt in combinatiemet vloerverwarming.

Persbericht op 13 Januari 2009:"In Den Haag is een zeewater-warmtecentrale geopend. Hiermee gaat menruim 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.

26

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

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

Mogelijkheden voor het opwekken van warmte   (geïdealiseerd)

primaire energie = 100% elektriciteit afvalwarmte nuttige warmte

verbranden - - 100%

opwekken van elektriciteit 40% 60% -

warmte-kracht koppeling 40% - 60%

warmtepomp (40%) 60% 160%Bij de warmtepomp wordt de elektriciteit (40%) volledig verbruikt om er warmtemee op te wekken. Bij een coëfficiënt of performance = 4 wordt daarmee dus160% nuttige warmte opgewekt. De warmtepomp is dus aanmerkelijk efficiënterdan warmte-kracht koppeling. Als daarbij ook nog de afvalwarmte wordt benut,komt men zelfs op 220%

27

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 dus € 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 voldoenvoor 100% aan de elektrische specificaties, wat opmerkelijk genoemd magworden. Andere merken heb ik niet nagemeten, maar er bevindt zich veel“kaf onder het koren”, vooral bij snel oplaadbare batterijen. Helaas is demaatvoering van de AA-cel kennelijk niet genormaliseerd, of de fabrikantenhouden zich niet altijd aan de norm. Hierdoor kunnen bij sommige toepassingen(mechanische) problemen ontstaan, als men alkaline batterijen vervangt dooroplaadbare nikkel-metaalhydride batterijen. Die blijken namelijk soms ietslanger en dikker te zijn dan de alkaline batterijen. Ook de lagere klemspanning(1,2 volt) kan een bezwaar zijn.

Enkele eigenschappen van oplaadbare batterijen en accu’s

wattuur per

kilogram

celspanning

volt

rendement

laadcyclus

zelfontlading

per maand

loodaccu 30 - 40 2,1 50 - 92% 3 – 20%

nikkel-cadmiun batterij 40 - 60 1,2 70 - 90% 10%

nikkel-metaalhydride accu 30 - 80 1,2 66% 30%

lithium-ion accu 160 3,6 80 - 90% 5 – 10%

lithium-ion polymeer accu 130 - 200 3,7 99% 5%

zink-lucht batterij 470 1,6 - - - - - -

vanadium redox accu 10 – 20 1,2 75 - 80% - - -

De zink-lucht batterijDe zink-lucht batterij (“electric fuel”) is niet oplaadbaar, in de gebruikelijkebetekenis van het woord. Als de batterij leeg is, moeten de (zink)anodes wordenvervangen. Bij toepassing in een elektrische auto, zou dit een voordeel kunnenzijn, omdat men dan niet uren hoeft te wachten tot de batterij weer is opgeladen.In plaats daarvan moet de batterij worden uitgewisseld met een geregenereerdexemplaar. De zink-lucht batterij voor toepassing in elektrische auto’s is overigensnog in het experimentele stadium. De energiedichtheid is 12 keer zo groot als vaneen loodaccu, maar toch nog 27 keer zo klein als van benzine.(bij hetzelfde gewicht).

28

De vanadium redox accuDe 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 wordtverdeeld. Dit membraan laat alleen positieve ionen door.

Tijdens het laden vindt er een  redox-reactie  in de accu plaats. Daarbij verandertde ionisatiegraad van de atomen. In de ene helft wordt het elektrolyt gereduceerden in de andere helft geoxideerd. Hierdoor ontstaan tegenovergestelde ladingen.Bij het ontladen vindt de omgekeerde reactie plaats. Beide helften zijn aangeslotenop hun eigen voorraadtank met elektrolyt. De hoeveelheid elektrolyt (en daarmeede capaciteit van de accu) kan hierdoor zeer groot worden gemaakt.Het elektrolyt wordt vanuit de voorraadtank langs de bijbehorende elektrodegepompt. Als de accu stroom levert, vloeien er positieve ionen door het membraanen elektronen door het uitwendige circuit Tijdens het ontladen van de accu wordende ladingen van de elektrolyten ter weerszijden van het membraan vereffend. Als deelektrolyten zijn uitgewerkt, moeten ze worden vervangen door verse elektrolytenmet een nieuwe lading. De accu kan ook gewoon worden geladen door eenelektrische 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 eenverschillende lading van elkaar gescheiden houdt. De elektrolyten zijn hierbijzout en zoet water.

29

De levensduur van een oplaadbare batterij of accuDe levensduur van een oplaadbare batterij of accu wordt sterk beïnvloed doorde diepte van de ontlading, Het einde van de levensduur wordt bereikt, als decapaciteit nog maar 70% van de nieuwwaarde is. De levensduur is het aantalverbruikte ontlaadcycli.

Levensduur van lithium-ion batterijendiepte van

de ontladinglevensduur

(ontlaadcycli)

100% 500

50% 1500

25% 2500

10% 4700

Het effectieve aantal ampère-uren van een accuHet effectieve aantal ampère-uren van een accu, is sterkAfhankelijk 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

De arbeidscyclus van de accu van een elektrische autoDeze arbeidscyclus 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 eenbatterij bedacht die stroom levert door oxidatie van silicium. Een accu van dittype heeft een bijna zestigmaal grotere energiedichtheid dan een hoogwaardigelithium-batterij. Theoretisch is de energiedichtheid 8,5 kilowattuur per kilogramof 21,1 kilowattuur per liter. Een industriële introduktie kan binnen 3 jaarplaatsvinden. Grote oplaadbare silicium accu’s voor gebruik in auto’s zoudenover 10 jaar beschikbaar zijn”.

Dit verhaal is te mooi om waar te zijn en het is dan ook waarschijnlijk niet waarAls het wel waar is, dan zou het probleem van de elektrische auto zijnopgelost. 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'n2000 kilometer kunnen zijn. Als de accu steeds wordt geladen, als de auto nietrijdt, dan zou de gemiddelde energievoorraad ruim voldoende zijn voor hetdagelijks gebruik. Blijft natuurlijk de vraag: "Hoe verwarm je zo'n auto". Als deenergie voor het verwarmen uit de accu moet komen, dan gaat dat ten kostevan de actieradius.

30

Toshiba meldt een doorbraak in de ontwikkeling van oplaadbarelithium-ion batterijenBegin 2008 kwam Toshiba met een verbeterde lithium-ion batterij op de markt,de SCiB (Super Charge ion Battery). De belangrijkste eigenschappen van destandaardmodule, 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 ontlaadstromen en zeer korte laad- en ontlaadtijden)

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

Sony heeft een nieuwe lithium-ion batterij ontwikkeldDe 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 "hoogsteenergie-inhoud ter wereld"Het betreft het type lithium-ion cel dat vaak in laptops en ook in deTesla Roadster wordt gebruikt. Dat is de 18650.  Deze cel heefteen 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

Dat lijkt een interessante doorbraak te worden, bijvoorbeeld voor eenelektrische fiets

31

KIT kondigt ook een nieuw type batterij aanNog een bericht over een nieuw type batterij, met een 10 keer zo hogeenergie-inhoud als een gewone lithium-ion batterij. Misschien wordt hetooit toch nog wat met elektrische auto's  etc.

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

Snel laden van een batterijBij het snel laden van een batterij vanuit het lichtnet krijgt men te makenmet 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 watgemakkelijker en sneller dan het "tanken" van elektrische energie

Batterijen en accu's zijn (nog) niet erg geschikt voor het opslaan van (zeer) grotehoeveelheden elektrische energie, zoals bijvoorbeeld vereist is bij een elektrischeauto. Ook als door nieuwe ontwikkelingen batterijen en accu's kleiner en lichterworden, blijft nog steeds het probleem van de zeer grote laadstromen of delangdurige laadtijden. Bij een bepaalde hoeveelheid energie is het produkt vanlaadstroom en laadtijd constant. Bij een korte laadtijd, moet de laadstroom grootzijn. Omgekeerd geldt, dat men bij een kleine laadstroom onherroepelijk vervaltin lange laadtijden. Wat dit betreft is het gebruik van brandstofcellen minderproblematisch, omdat men dan waterstofgas tankt. Het (totaal)rendement daarbijis echter wel aanzienlijk slechter en de vraag blijft natuurlijk: "waar haalt men hetwaterstofgas vandaan".

32

De nucleaire batterij

Bij een nucleaire batterij komt energie vrij door het verval van radioactieveisotopen en dus niet door een kettingreactie. Er zijn diverse methoden omelektriciteit op te wekken: een paar voorbeelden:

door warmte~ een thermokoppel levert een (kleine) elektrische spanning, als er warmte wordt toegevoerd. Een thermokoppel wordt gevormd door 2 verschillende metalen die met elkaar verbonden zijn.~ een heteluchtmotor gaat draaien, als er warmte wordt toegevoerd

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

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

33

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 is2700 kilojoule en dat is voldoende voor 9 uur basaal metabolisme.~ 1 kilometer lopen kost ongeveer 300 kilojoule extra ~ 1 kilometer fietsen kost ongeveer 60 kilojoule extra

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

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

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

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

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

34

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

35

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 evengemakkelijk blijven fietsen, als op een vlakke weg zonder wind. Maar dat kostdan natuurlijk wel veel energie. Daarom is het bij de meeste elektrische fietsenmogelijk, om de mate van ondersteuning meer of minder progressief in te stellenmet behulp van een schakelaar op het stuur. Men kan dan bijvoorbeeld kiezenvoor de standen "Normaal" of  "Power". De actieradius van de ondersteuning,wordt bepaald door de energie-inhoud van de accu en het energieverbruik vande motor, dus door de gekozen mate van ondersteuning.Het wettelijk toegestane maximale vermogen van de motor is 250 watt.

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

Het energieverbruik van een elektrische fietsHet energieverbruik is sterk afhankelijk van de omstandighedenwaaronder 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 accu5 wattuur per kilometer~ het totaalrendement van de laadcyclus van de accu en de opwekking van elektriciteit is 30%~ het primaire energieverbruik is dan 5 / 0,30 = 16,7 wattuur per kilometer~ omgerekend naar benzine-equivalent komt men op  1 liter per 545 km

36

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 detrein van 85%, een traject van 14 kilometer en een snelheid van 140 kilometerper 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, wrijvingsverliezen 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% x 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 degegevens die ik van een treinbestuurder kreeg. Bij een auto wordt deverwarming verzorgd door de ”afvalwarmte”. Bij de trein wordt de warmteopgewekt met een rendement van ongeveer 33%

37

De Thalys

De Thalys, die op de Hoge Snelheid Lijn (HSL) rijdt, verbruikt natuurlijk veelmeer energie dan een gewone trein. De gelijkspanning van 1500 volt, zoals inNederland wordt toegepast, is dan niet meer toereikend. De Thalys op de lijnAmsterdam - 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, gedeeltelijkover bestaand spoor. De snelheid is dan beperkt tot ongeveer 160 kilometerper uur. Met name in de buurt van Rotterdam en Amsterdam. De trein is voorzienvan 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 van85%, 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.

38

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 30% van de gasturbines komt men op 337 liter benzine-equivalent per kilometer~ een auto weegt gemiddeld net zoveel als 12 passagiers.~ totaal komt men daarmee op het gewicht van 350 x 12 + 1500 = 5700 passagiers.~ dat is per “passagier” een verbruik van 1 liter per 17 km

Inmiddels is deze veerboot uit de vaart genomen, omdat er te weinigbelangstelling voor was.

39

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 x 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 x 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)

40

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 decompressieverhouding en het temperatuurtraject dat in de cilinders wordtdoorlopen. (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 zijnvan metaal. Afbreuk aan het rendement van de motor in een auto wordtveroorzaakt door:~ het gebruik van de katalysator~ koude start~ variabel toerental~ variabele belasting~ koeling~ stationair draaien.

41

De elektrische auto

Een elektrische auto uit 1916

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

Een auto-accu van 12 Volt, 36 ampère-uur, kan 12 x 36 = 432 wattuur aanenergie leveren. De normale tankinhoud van een auto is 48 liter benzine. Datkomt 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 elektrische centrale des te meer)~ er zijn weinig bewegende delen, er is dus weinig onderhoud nodig~ het is relatief eenvoudig om de wielen individueel aan te drijven, er is dus geen differentieel nodig~ 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 dienstenen woon-werkverkeer ligt er wel een toekomst voor elektrische auto’s inhet verschiet. Daarbij neemt de luchtvervuiling in de grote steden af, echterten koste van de luchtvervuiling bij de elektrische centrale

42

De EV1 van General Motors

De EV1 (electric vehicle) van General Motors werd geproduceerd tussen 1996en 1999. Het was een 2-persoons elektrische auto. Er werden 1117 stuks vangemaakt. Ze mochten alleen voor lease doeleinden worden gebruikt en warendus niet te koop. In 2003 werden alle auto’s door General Motors ingenomenen vernietigd, op een paar na die aan musea en scholen werden geschonken. Zewerden eerst onbruikbaar gemaakt. Dit gebeurde waarschijnlijk (mede) onderdruk 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 autote maken. De ontwikkelaars waren echter zó enthousiast, dat het moeilijk wasom ze af te remmen. De batterij van deze auto kon worden opgeladen via eeninductiespoel. Dat was veilig tijdens regenperiodes. Langzaam opladen via eenplug was ook mogelijk. Voor de gebruiker was de EV1 een groot succes. VoorGeneral Motors was de winstmarge te laag en men was bang dat de verkoop vangewone auto’s, waarop veel winst werd gemaakt, zou afnemen. Dat gebeurdetoch, omdat Japan veel moderne auto’s importeerde. De EV1 was de besteelektrische auto die ooit is gemaakt. Hij was zijn tijd ver vooruit.Enkele gegevens:~ een aluminium frame en veel plastic onderdelen, waardoor het gewicht laag was (1400 kilogram)~ een zeer lage luchtweerstand~ verwarming door middel van een warmtepomp~ keyless entry en ignition~ het vermogen van de 3-fasen inductiemotor was 102 kilowatt ~ de auto accelereerde in 8 seconden van 0 naar 100 kilometer per uur ~ de topsnelheid was 130 kilometer per uur ~ de energie-inhoud van de nikkel-metaalhydride 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?"

43

De Tesla Roadster

In 2008 kwam in Amerika een elektrische 2 persoons sportauto op demarkt, de “Tesla Roadster”.Enkele gegevens:~ het vermogen van de 3-fasen inductiemotor is 215 kilowatt~ het rendement van de motor is 92% (vrijwel onafhankelijk van het toerental)~ de auto accelereert in 4 seconden van 0 naar 100 kilometer per uur~ de versnelling is dan 0,7 g (g = de versnelling van de zwaartekracht)~ de topsnelheid is 200 kilometer per uur~ de energie-inhoud van de lithium-ion batterij is 56 kilowattuur (= 6,1 liter benzine-equivalent)~ 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 van de elektromotor 56.000 / 340 = 165 wattuur per kilometer~ het totaal rendement  ("plug-to-wheel")  van de auto is  88%~ het energieverbruik uit het stopcontact is dus: 165 / 0,88 = 188 wattuur per kilometer~ het totaal rendement van de produktie van elektriciteit is 33%~ het primaire energieverbruik is dus: 188 / 0,33 = 567 wattuur per kilometer~ omgerekend naar benzine-equivalent komt men op 1 liter per 16 km~ het gewicht van de auto is 1240 kilogram~ de minimale laadtijd van de batterij is 4 uur

De snelle acceleratie is te danken aan het feit, dat de elektromotor over hetgehele toerenbereik van 0 tot 6000 toeren per minuut, een constant koppellevert. De mechanica leert, dat voor snel of langzaam accelereren naar dezelfdeeindsnelheid, steeds dezelfde hoeveelheid energie nodig is. Bij een constantesnelheid op een vlakke weg, speelt het gewicht van de auto niet of nauwelijkseen rol. Tijdens het accelereren en bij het oprijden van een helling is het gewichtwel van belang. Maar bij remmen, snelheidsvermindering en het afdalen van eenhelling wordt in evenredigheid met het gewicht weer meer of minder energieteruggewonnen.

44

De Tesla model S

In 2013 kwam in Europa een volledig elektrische 5-persoons autoop de markt, de Tesla model SEnkele gegevens:~ het vermogen van de 3-fasen inductiemotor is 270 kilowatt~ het rendement van de motor is 92% (vrijwel onafhankelijk van het toerental)~ de auto accelereert in 5,6 seconden van 0 naar 100 kilometer per uur~ de versnelling is dan 0,5 g (g = de versnelling van de zwaartekracht)~ de topsnelheid is 200 kilometer per uur~ de energie-inhoud van de lithium-ion batterij is  85 kilowattuur (= 9,3 liter benzine-equivalent)~ de actieradius is 480 kilometer   (bij een constante snelheid van 88 kilometer per uur)~ bij deze snelheid is het energieverbruik van de elektromotor 85.000 / 480 = 177 wattuur per kilometer~ het totaal rendement  ("plug-to-wheel")  van de auto is 88%~ het energieverbruik uit het stopcontact is dus: 177 / 0,88 = 201 wattuur per kilometer~ het totaal rendement van de produktie van elektriciteit is 33%~ het primaire energieverbruik is dus: 201 / 0,33 = 610 wattuur per kilometer~ omgerekend naar benzine-equivalent komt men op 1 liter per 15 km~ het gewicht van de auto is 2100 kilogram~ thuis is de laadtijd van de batterij ongeveer 8 uur~ met een supercharger kan de batterij in 40 minuten tot 80% worden opgeladen. Dat kost dus 0,8 × 85 = 68 kilowattuur~ de supercharger levert rechtstreeks gelijkstroom aan de batterij. Met speciale kabels wordt daarbij de laadapparatuur in de auto omzeild.~ de gelijkstroom is aanvankelijk 200 ampère bij een spanning van 380 volt. (76 kilowatt). De stroom neemt langzaam af tot 125 ampère, als de lading van 80% wordt bereikt.~ de superchargers worden langs de belangrijkste autosnelwegen gebouwd. In Nederland zijn er al 2 stuks, bij Oosterhout en Zevenaar..

45

De Opel Ampera

Een nieuwe interessante ontwikkeling is de Opel Ampera.Bij deze 4-persoons elektrische auto wordt tegemoet gekomen aan hetprobleem 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 eenactieradius van 60 kilometer. De oplaadmotor is uitsluitend bedoeld om debatterij op te laden, indien deze tijdens een lange rit leeg raakt. Hierdoor wordtde actieradius vergroot tot 500 kilometer. Dit maakt de toepasbaarheid van dezeelektrische 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 wordtvermeden. De oplaadmotor werkt met een (constant) toerental, waarbij hetrendement maximaal is. De "Ampera" wordt uitsluitend voortbewogen door deelektromotor. 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

46

De hybride auto

De Prius

Toyota heeft in 1997 de ”Prius” op de markt gebracht. Dit is een ”hybride” autoIn 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 desituatie, door een elektromotor (60 kilowatt), een benzinemotor (73 kilowatt) ofeen combinatie van beiden wordt voortbewogen. Het doel hierbij is om een zohoog 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

47

Het hybride systeem kan natuurlijk nooit energiezuiniger zijn, dande benzinemotor die er deel van uit maakt.Alle energie is immers uiteindelijk alleen van deze motor afkomstig en alleenergie-omzettingen gaan gepaard met (geringe) verliezen. De winst vanhet 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 langeafstanden en bij continu hoge snelheden werkt het hybride systeem niet. Dandoet alleen de zuinige (Atkinson) benzinemotor het werk. Het rendement vandeze motor is 34%. Een gewone benzinemotor heeft een rendement van 25% De Prius heeft een "energiemonitor" op het dashboard. Deze nodigt uit tot eenzuinige rijstijl. Het verbruik benadert dan de 1 liter per 25 km die doorToyota wordt opgegeven.

48

De brandstofcel auto

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

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

Rendementen~ het rendement van de produktie van elektriciteit is 33%~ het rendement van elektrolyse van water is 80%~ het rendement van een brandstofcel is 50%~ het rendement van een elektromotor is 90%

De auto die op waterstofgas rijdt, is dus geen oplossing van hetenergieprobleem, Het totaalrendement is slechts 12%.(33% x 80% x 50% x 90% = 12%)Het energieverbruik van de brandstofcel auto is, omgerekend naar benzine-equivalent, ongeveer 1 liter per 8 km Toyota verwacht, dat hybride brandstofcel auto’s op zijn vroegst in 2015grootschalig op de markt kunnen worden gebracht. Er rijden van dit merkal enige prototypes rond. Het betreft een 5-persoons auto, type FCHV-4(Fuel Cell Hybrid Vehicle) met een maximale snelheid van 150 km/uur. Debrandstof is pure waterstof in een hogedruktank, bij een druk van 35 atmosfeerVoorwaarde voor de introductie van de brandstofcel auto, is een infrastructuur,die het mogelijk maakt, dat op veel plaatsen (het zeer explosieve en dusgevaarlijke) waterstofgas onder hoge druk, getankt kan worden. De toegepastebrandstofcel heeft een vermogen van 90 kilowatt. De energie wordt via eennikkel-metaalhydride batterij, aan een elektromotor van 80 kilowatt geleverd

Het laatste nieuws op het gebied van brandstofcel auto's is de ontwikkeling vande FINE-N. Bij deze auto worden de 4 wielen elk afzonderlijk aangedrevendoor een elektromotor. Hierdoor is er geen differentieel meer nodig, wat eenbeter voertuigrendement tot gevolg heeft. De modulaire opbouw van hetvoertuig biedt nieuwe mogelijkheden voor de vormgeving, mede omdat er zichgeen motor in de neus bevindt. Bovendien kan de brandstofcel in principe opelke willekeurige plaats in het voertuig worden geplaatst.

49

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

Zal de brandstofcel auto ooit op de weg verschijnen?Zoals de zaken er nu voor staan, is het zeer onwaarschijnlijk dat de brandstofcelauto ooit op de weg zal verschijnen. Het ligt meer voor de hand, dat auto's in detoekomst zullen gaan rijden op synthetische benzine, synthetische dieselolie ofelektriciteit.

Leerzaam speelgoedEen werkend systeem van een brandstofcel auto in de vorm van leerzaamspeelgoed is te Koop voor € 99,- Het omvat een zonnecel, een reactorvoor de produktie van waterstof door middel van elektrolyse van water eneen brandstofcel auto.

ToyotaHet valt op, dat vooral Toyota op alle fronten zeer actief is met de ontwikkelingvan ”groene” auto’s. Het zijn allemaal volwaardige 5-persoons auto’s zondercompromissen op het gebied van veiligheid en luxe. Ze worden (al jaren) opgrote schaal in de praktijk beproefd en toegepast.~ de elektrische auto~ de hybride auto (de Prius)~ de brandstofcel auto

De productie van de elektrische auto is inmiddels gestaakt, omdat erte weinig belangstelling voor wasToyota produceert 4 soorten hybride auto's en 1 plug-in hybride auto.In 2015 introduceert Toyota de eerste brandstofcel auto, de FINE-N

Honda, evenals Toyota een pionier op het gebied van hybride auto’s, brengtna de hybride versie van de “Civic”, nu de “Insight” op de markt.

Volkswagen noemt de hybride auto een "ecologische ramp", omdat er eengrote batterij in zit. Desalniettemin is men zelf ook bezig met de ontwikkelingvan een hybride auto, “omdat de markt daar om vraagt”. Als de bewering vanVolkswagen juist zou zijn, dan wordt het met de elektrische auto helemaaleen grote ramp, want dáár zit pas een grote batterij in.

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

Opel omschrijft de Prius als "technologisch prehistorisch". (de druiven zijnwel héél erg zuur). De marktintroductie (in 2011) van de Ampera is uitgesteldwegens problemen met de lithium-ion batterij. (zelfontbranding)

50

De Waterstof Economie

Het energiescenario van de toekomst, als de fossiele brandstoffen op zijn, zal(heel) misschien (gedeeltelijk) gebaseerd zijn op de zogenaamde WaterstofEconomie. Hierbij wordt voorondersteld, dat er tegen die tijd (omstreeks 2050)een oeverloze hoeveelheid “groene” energie beschikbaar zal zijn. Ook is hetdan misschien mogelijk om energie op te wekken door kernfusie.Zonne-energie (uit de Sahara) en windenergie (afkomstig van windmolenparkenin zee) is niet continu beschikbaar. (de zon schijnt ’s nachts niet en het waait ookniet altijd). Voor de elektriciteit die door deze “groene” energie wordt opgewektis er dus een opslagprobleem. Het is mogelijk, elektriciteit te gebruiken voor deproduktie van waterstofgas, door elektrolyse (ontleding) van water.In tegenstelling tot elektriciteit, kan waterstofgas (onder zeer hoge druk) wèlopgeslagen worden, zowel in ongelimiteerde hoeveelheden als gedurende langeretijd. Vervoer zou kunnen plaatsvinden via een net van pijpleidingen naartankstations, hoewel dit enorme praktische problemen oplevert. Het lijkt meer voorde hand te liggen, om waterstof ter plaatse, bij tankstations te produceren. Hetwaterstofgas 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, zoalssommigen denken. Integendeel. Het produceren van waterstofgas doorelektrolyse van water kost 1,25 keer meer energie dan het oplevert.

Bij TV programma’s over dit onderwerp, wordt meestal als “bewijs” van deonuitputtelijkheid van waterstofgas, de zee op de achtergrond getoond. Dat isnatuurlijk onzin, want water bevat geen energie. Het moet eerst worden ontleedin waterstofgas en zuurstof. De waterstofeconomie 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 rendementvan 75% - 90%. (laadcyclus). Het opslaan van elektrische energie inwaterstofgas is veel minder efficiënt. Het rendement van elektrolyse van wateris 80% en van de brandstofcel 50%. Dit levert een totaal rendement op van40%. Waterstofgas als opslagmedium van energie lijkt alleen zinvol voorvoertuigen, als de aardolie op is en als er dan nog steeds geen doorbraak inde accutechnologie heeft plaats gevonden.

51

Vergelijking benzine – waterstofVergelijking van de CO2-uitstoot bij een benzinemotor en bij de produktievan waterstof voor een brandstofcel waarop een elektromotor is aangeslotenDe waterstof wordt in dit voorbeeld geproduceerd door elektrolyse vanwater, met elektriciteit afkomstig van een gasgestookte centrale.

Benzine~ de energie-inhoud van 1 liter benzine is 9,1 kilowattuur~ bij de verbranding van 1 liter benzine is de CO2 uitstoot 3,1 kilogram “well-to-wheel”~ het rendement van een benzinemotor is 25%~ de nuttige arbeid is dus 9,1 x 0,25 = 2,3 kilowattuur per liter~ de CO2-uitstoot per kilowattuur is 3,1 / 2,3 = 1,4 kilogram

Waterstof~ de energie-inhoud van 1 kilogram waterstof is 33,6 kilowattuur~ bij een rendement van 80% kost de produktie van 1 kilogram waterstof door elektrolyse 33,6 / 0,8 = 42 kilowattuur~ bij het produceren van 42 kilwattuur door een gasgestookte centrale ontstaat 32 kilogram CO2~ het rendement van een brandstofcel + elektromotor is 45%~ de nuttige arbeid is dus 33,6 x 0,45 = 15,1 kilowattuur~ de CO2-uitstoot per kilowattuur is 32 / 15,1 = 2,1 kilogram

Aardgas en aardolieprodukten, zoals dieselolie en benzine, zijn chemischeverbindingen van koolstof en waterstof. Deze zogenaamde koolwaterstoffenzijn, in tegenstelling tot pure waterstof, zeer goed handelbaar. Energie komtvrij 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. (viaeen thermochemisch proces of via elektrolyse van water). De ideale oplossing isechter, om waterstof met behulp van "groene" energie te produceren. Daar zalwaarschijnlijk weinig van terecht komen, want het potentieel aan economischwinbare "groene" energie is (zeer) gering. Waterstof produceren uit fossiele brandstof is uiteraard mogelijk, maar dat wasnou net niet de bedoeling, omdat de fossiele brandstoffen opraken.

52

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

WaterWater is het verbrandingsprodukt van waterstofgas en zuurstof en bevat dusgeen energie.

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

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

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

Enkele citaten uit ingezonden brieven in NRC-HandelsbladDe belofte die waterstof in de toekomst zal gaan betekenen voor de energie-voorziening voor de mens op deze wereld, berust op pure fantasie. Niet intechnisch opzicht. Het wérkt: de waterstofmotor, de brandstofcel en ook dewindmolens of de zonnecellen die misschien de stroom moeten leveren om hetwaterstofgas via elektrolyse uit water te maken. Dit soort verhalen, zonderenige 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 bezwaardat het zeer onveilig is. Zowel bij de distributie via pijpleidingen als bij hetrijden met een van een waterstoftank voorziene auto is het met de veiligheidslecht gesteld. Bij toepassing van elektrolyse met behulp van elektriciteit,opgewekt in een met aardgas gestookte centrale, is de keten: aardgas  > elektriciteit  > waterstof  > elektriciteit  > voortbewegingsenergie.Men zou zowaar op het idee komen om auto’s op aardgas te laten rijden enwaterstof maar te vergeten.

53

Kernfusie

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

Bij beide processen treedt massaverlies op. Bij kernsplijting is dit ongeveer0,10% en bij kernfusie 0,35%. De "verdwenen" massa wordt volgens deformule 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 temperatuurvan 15 miljoen graden celsius. Bij kernfusie op aarde is de druk, in vergelijkingmet de zon, verwaarloosbaar en daarom moet de temperatuur hier zeer veelhoger zijn, ongeveer 150 miljoen graden celsius.

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

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

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

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

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

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

54

Persbericht op 21 november 2006:"De Europese Unie, de VS, Rusland, China, Japan, India en Zuid-Koreahebben een akkoord getekend over de bouw van de eerste kernfusiecentrale.De bouw van ITER begint in 2008 in het Zuid-Franse Cadarache en zal10 jaar in beslag nemen".

55

Kernenergie

Met de formule van Einstein kan de relatie tussen massa en energie wordenberekend.

1 kilogrammassa is equivalent aan 25 miljard kilowattuurE= mc2

E= energie m= massa c= de lichtsnelheid

De brandstof voor de kerncentrale in Borssele bestaat voor 4,5% uit splijtbaarUranium 235. Bij het splijtingsproces wordt ongeveer 1 promille van de massaomgezet in energie. De energie die per kilogram kernbrandstof als warmtevrijkomt is daarom “slechts” 1,2 miljoen kilowattuur.

In 2008 was het elektriciteitsverbruik in Nederland 109 miljardkilowattuurHiervoor zou nodig zijn: (afgerond)ofof

250 ton31.000.000 ton

verrijkt Uranium steenkool

(rendement 33%)(rendement 40%)

Het verschil in rendementen is het gevolg van het feit dat een kerncentrale metlagere temperaturen werkt, (door toepassing van warmtewisselaars), dan eenmet gas, olie of kolen gestookte centrale. (Carnot)Als we denken aan een trein met goederenwagons van 50 ton en elk een lengtevan 12 meter, dan levert dit het volgende beeld op:~ voor het aanvoeren van verrijkt Uranium 5 goederenwagens = 60 meter ~ voor het aanvoeren van de steenkool 820.000 goederenwagens = 7440 kilometer

Bij de verbranding van al die steenkool ontstaat 81 miljoen ton CO2Dat is dus alleen in Nederland en alleen bij de produktie van elektriciteit

In 2008 was het totale primaire energieverbruik in Nederland927 miljard kilowattuurHet equivalent hiervoor is ongeveer 100 miljard liter benzine, een kubus meteen 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) ~ duurzame energie zal nooit voldoende zijn, want er komen steeds meer mensen, met steeds meer energiebehoefte. (in China, met 1351 miljoen inwoners, is in de periode van 1990 tot 2011 het elektriciteitsverbruik met 715% toegenomen)

Van 1990 t/m 2006 was de toename van de wereldbevolking 24% Van 1990 t/m 2006 was de toename van het wereldenergieverbruik 36%

Samenvatting:~ de wereldbevolking en het energieverbruik nemen sterk toe~ aardgas en aardolie raken nog deze eeuw op~ duurzame energie zal een beperkte rol blijven spelen

Conclusie:~ kolencentrales en kernenergie zijn onontkoombaar

56

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 inde 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 0,1 procent van de wereldproduktie van (alleen) elektriciteit

De schone kernfusie laat wel erg lang op zich wachten. ”Ze” zijn daar al meerdan een halve eeuw mee bezig. De meest optimistische schatting is, dat in2050 de eerste commercieel werkende kernfusie centrale operationeel zal zijn.Men zal tegen die tijd wel met praktische resultaten moeten komen, want ookde voorraad splijtbaar Uranium voor het bestaande type kerncentrales is beperkten slechts voldoende voor de komende 75 jaar (bij het huidige verbruik)Kweekreactoren, waarbij 60 tot 100 keer efficiënter met de splijtstof wordtomgegaan, 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 aardevoldoende 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 tegendeelwordt in de ons omringende landen bewezen: Het aandeel kernenergiebij de opwekkin van elektriciteit is:Frankrijk 77% Duitsland 23% Engeland 14%België 54% Zwitserland 41% Zweden 43%

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

Wereldwijd wordt 13,4% van alle elektrische energie opgewekt doorkernenergie. Door milieuactivisten wordt het belang van kernenergiesteevast gebagatelliseerd, terwijl waterkracht dan wordt opgevoerd alseen zeer belangrijke energiebron.De realiteit is, dat het aandeel kernenergie wereldwijd bijna net zogroot is als het aandeel waterkracht.

Persbericht op 23 juni 2009:"Energiebedrijf Delta wil in Borssele een tweede kerncentrale bouwen. In eennog vertrouwelijke notitie schrijft het bedrijf dat een kerncentrale een belangrijkebijdrage levert aan de milieudoelstellingen. Ook de consument zou ervanprofiteren, doordat de elektriciteitsprijs omlaag kan".

57

Persbericht op 13 oktober 2009:"België houdt zijn kerncentrales 10 jaar langer open dan aanvankelijk debedoeling was. Dat heeft de minister van Energie bekend gemaakt. De centraleszouden eigenlijk in 2015 sluiten, ze blijven nu tot 2025 in bedrijf omdat datextra 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 EuropeseUnie. De centrale is een grotere versie van die bij Tsjernobyl. Voor Litouwenbetekent het dat het een goedkope bron van energie kwijt is en nu veelafhankelijker wordt van onder meer gas uit Rusland. De kerncentrale leverdebijna driekwart van de Litouwse energiebehoefte.

Teletekst 30 mei 2011Duitsland stopt met kernenergie. De 17 Duitse kerncentrales gaan uiterlijk in2022 dicht. De 7 reactoren die na de kernramp in Fukushima werden geslotenblijven definitief dicht. Eind vorig jaar had de regering Merkel nog besloten deoude centrales 7 jaar langer open te houden en de nieuwere 14 jaar, dus tot2036

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

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

Teletekst 8 juni 2012Japan gaat weer gebruikmaken van kernenergie. Premier Noda zei op eenpersconferentie dat twee reactoren in het westen van het land weer wordenopgestart "om de samenleving te laten overleven" en de werkgelegenheid tebeschermen. Na de tsunamie in maart 2011 werden alle 50 Japanse reactorenstilgelegd. Experts waarschuwen nu voor energietekorten. Voor de tsunamiewerd een derde van de Japanse energievoorziening geleverd door kernenergie.

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

58

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 miljardmensen bij moeten komen. Dat zijn gemiddeld 1 miljoen per week er bij,terwijl er al 7 miljard aardbewoners zijn. Het veel gehoorde argument, dat hetafval 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 onzeplaneet 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 2010De Amerikaanse president Obama is een belangrijke stap dichter bij de ratificatievan een door hem gesloten verdrag met Rusland over de vermindering vanstrategische kernwapens. Of de senaat dat verdrag zal ratificeren is allerminstzeker. Onder het verdrag moeten de VS en Rusland hun voorraad strategischekernkoppen binnen zeven jaar inkrimpen tot elk 1550 stuks, zo'n 30 procentminder dan nu is toegestaan

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

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

Teletekst 25 januari 2013De Nederlandse Aardolie Maatschappij vindt de risico's van gaswinning nogaltijd "aanvaardbaar en beheersbaar". De NAM reageert op een onderzoekwaaruit blijkt dat de gaswinning in Groningen tot zwaardere aardbevingen kanleiden van 4 of 5 op de schaal van Richter. De NAM neemt een pakket vanmaatregelen om de extra schade te beperken. Zo wordt er 100 miljoen eurobeschikbaar gesteld om woningen te verstevigen.

59

Teletekst 12 september 2013Nederland is akkoord gegaan met de stationering van een nieuw Amerikaanskernwapen op Volkel, dat de huidige kernwapens gaat vervangen.Kamerleden wijzen erop dat dat ingaat tegen de wens van het parlement omde Amerikaanse kernwapens te verwijderen

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 allefossiele brandstoffen die er nu nog zijn, zonder zichzelf ook maar enigebeperking op te leggen. De eerstvolgende generatie moet het dan maarverder bekijken. Diezelfde mensen denken straks natuurlijk "genuanceerd"over kernenergie, als duidelijk wordt dat hun eigen energievoorziening ingevaar 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 alskernbrandstof Daarbij zijn bovenvermelde problemen niet of in veelmindere mate aanwezig.

Een vertragende factor voor de invoering van kernenergie zou een sterkebezuiniging op het energieverbruik kunnen zijn. Helaas zal dat niet werkenIedereen denkt:

Stom hè, ik vind het gewoon:lekker vlees, kasgroente, diepvriesprodukten, uit de tropen

aangevoerd fruit leuk vlieg- en autovakanties, veel kinderen, de TV

(die de hele dag aanstaat)gemakkelijk de auto, koelkast, (af)wasmachine, wasdroger, magnetronlekker warm centrale verwarminglekker koel airconditioning

60

61

Enkele feiten, berekeningen en wetenswaardigheden

Het energieverbruik in Nederland

~ 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 van elektriciteit

Het rendement van de produktie en het transport vanelektriciteit 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 van benzine

Het rendement van de produktie en het transport vanbenzine 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%

62

Het massa-energie equivalent

~ E = mc2 (Einstein)~ m = 1 kilogrammassa, dat is de hoeveelheid massa die op aarde 1 kilogram weegt..~ c = de lichtsnelheid = 3 x 108 meter / seconde~ c2 = 9 x 1016 meter2 / seconde2 ~ E = 1 x 9 x 1016 joule = 90000 x 109 kilojoule~ 1 kilowattuur = 3600 kilojoule~ E = (90000 x 109) / 3600 = 25 miljard kilowattuur

dus:

1 kilogrammassa is equivalent aan 25 miljard kilowattuur

63

De Zon

Bijna alle energie op aarde is afkomstig van de zonBijna alle energiebronnen op aarde (aardolie, aardgas, steenkool, biomassa,wind- en waterkracht) vinden hun oorsprong in zonne-energie. Uitzonderingenzijn: geothermische energie, kernenergie en energie afkomstig van de maan.(getijdencentrales). De meest directe energiebron is de licht- en warmtestralingvan de zon. Deze energiebron is schoon en onuitputtelijk en daar zullen we hetin de verre toekomst voor een groot deel van moeten hebben. De energie diede zon uitstraalt wordt opgewekt door kernfusie.Elke seconde wordt in de zon 4,27 miljard kilogrammassa omgezet inenergie. Kernfusie zal op aarde misschien ook een grote rol gaan spelen bijde 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 x 109 meter~ de oppervlakte van de bol = 4 r2

= 4 x 150 2 x 1018 vierkante meter~ de totale hoeveelheid energie die de zon in 1 seconde uitstraalt = 1,36 x 4 x 1502 x 1018 x 1 kilowattseconde~ 1 kilogrammassa = 25 x 109 x 3600 kilowattseconde~ de energie die de zon in 1 seconde uitstraalt is equivalent aan: (1,36 x 4 x 1502 x 1018 x 1) / (25 x 109 x 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 diede zon in 1 seconde uitstraalt is dus 1 miljard keer zoveel als het totaleelektriciteitsverbruik 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: r2 = 3,14 x 40 x 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 x 40 x 1012 x 8760 x 1 = 11.000 x 1014 kilowattuur~ het jaarlijkse wereldenergieverbruik. = 1,42 x 1014 kilowattuur

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

64

Door sommige mensen wordt de conclusie getrokken, dat er dus geenenergieprobleem is. Men moet daarbij wel het volgende bedenken: ~ een groot deel van de ingestraalde zonne-energie wordt tegengehouden door de bewolking~ voor de opwekking van zonne-energie zijn gigantische oppervlakten nodig. zie: Waldpolenz Solar Park.~ om 1 centrale van 600 megawatt door zonnepanelen te vervangen is in Nederland een oppervlakte van 100 vierkante kilometer nodig.~ er bestaat nog geen efficiënt, grootschalig systeem voor de opslag van zonne-energie~ het aardoppervlak bestaat voor 71% uit water~ voor de resterende 29% is de verdeling, zoals aangegeven in onderstaand taartdiagram

Enkele eigenschappen van licht~ Licht plant zich (rechtlijnig) voort door middel van elektromagnetische golven. (en dus niet door “ethergolven”)~ Licht bereikt een waarnemer altijd met de lichtsnelheid. (in vacuüm). Het maakt daarbij niet uit, of een lichtbron (bijvoorbeeld een ster) beweegt ten opzichte van de waarnemer, of dat de waarnemer beweegt ten opzichte van een lichtbron. De onderlinge snelheid tussen de lichtbron en de waarnemer is niet van invloed.~ De lichtsnelheid (in vacuüm) ten opzichte van de waarnemer is altijd in alle richtingen 300.000 kilometer per seconde en wordt daarom aangeduid met de letter c (= constant)

Bestaat de ether?De aarde draait met een snelheid van 30 kilometer per seconde in een baanom 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 zoudan moeten zijn, dat de lichtsnelheid die op aarde wordt gemeten, afhankelijkis van de beweging van de aarde ten opzichte van de ether. (in analogie methet gedrag van geluidsgolven in lucht). Om deze veronderstelling te toetsen,maakten Michelson en Morley in 1887 een interferometer. Hiermee konhet verschil in lichtsnelheid, in de richting van de baan om de zon en loodrechtdaarop, zeer nauwkeurig worden gemeten. De uitkomst van de metingenwas 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 metde snelheid van het licht. Het feit dat de lichtsnelheid constant is, heeft veeltoepassingen mogelijk gemaakt, zoals:~ de relativiteitstheorie van Einstein~ de moderne sterrenkunde~ GPS (= global positioning system)

65

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 SaharaBij de evenaar is de daglengte het gehele jaar 12 uur. De geïntegreerdehoeveelheid zonne-energie, die daar bij een volkomen wolkenloze hemelop een horizontaal geplaatst zonnepaneel valt, is 8 keer zoveel als wanneerde zon 1 uur loodrecht boven het paneel staat. (2 uur na zonsopgang en2 uur voor zonsondergang, staat de zon 30 graden boven de horizon ende hoeveelheid ingestraalde energie is dan de helft van het maximum).De produktiefactor gedurende een etmaal en dus ook gedurende eenjaar, komt daarmee op 33,3%. In Nederland is dit 11,4%In de Sahara is de produktiefactor dus 3 keer zo groot als in Nederland.Bij de toepassing van "concentrated solar power" is de produktiefactorgroter, want daarbij wordt gebruik gemaakt van zonvolgende systemen.Een probleem vormt de vervuiling van de zonnecollectors, omdatzandstormen vaak voorkomen. Fantasieën over "zonne-akkers" metgigantische hoeveelheden zonne-energie in de Sahara, moeten dus welenigszins worden gerelativeerd.

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

dec. jan. febr. mrt. apr. mei juni juli aug. sept. okt. nov.

26 119 159 58

~ totaal: 26 + 119 + 159 + 58 = 362 kilojoule per vierkante centimeter per jaar.~ dat is 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 van1000 kilowattuur per vierkante meter per jaar.Dat is gemiddeld 2,7 kilowattuur per vierkante meter per dag

66

De "Leopoldhove"

De "Leopoldhove" in Zoetermeer, is een zorginstelling met bijbehorendewoningen. Op de daken van het complex ligt een groot aantal zonnepanelen.In de hal van het hoofdgebouw, kan men de energie-opbrengst van dezepanelen 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~ 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” bijeen bewolkte en een onbewolkte hemel (2010)

bewolkt onbewolkt11 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, doorsneeuw op de zonnepanelen

67

68

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 dagD = de daglengte, gemeten van zonsopgang tot zonsondergang

69

Windenergie

Iedereen is er voorstander van, totdat er een windmolen in de buurt komt testaan. NIMBY ofwel Not In My Back Yard. Men ervaart of verwacht devolgende 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.

Vergelijking van zonne- en windenergie

zonne-energie Het Waldpolenz Solar Park~ 550.000 elektrische zonnepanelen van 85 wattpiek~ het totale vermogen is 40 megawatt~ de produktiefactor is 11,4%~ de grondoppervlakte is 1 vierkante kilometer~ de energie-opbrengst is 40.000 megawattuur per jaar~ dat is 40.000 megawattuur per vierkante kilometer per jaar

windenergie Het windmolenpark in zee bij IJmuiden~ 60 windturbines van 2 megawatt~ het totale vermogen 120 megawatt~ de produktiefactor (op zee) is 40%~ de oppervlakte van het park is 14 vierkante kilometer~ de energie-opbrengst is 422.000 megawattuur per jaar~ dat is 30.000 megawattuur per vierkante kilomater per jaar

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

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

70

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 CO2per 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 CO2per 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".

71

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

CO2 uitstoot, veroorzaakt door het huishoudelijk elektriciteitsverbruikIn Nederland~ het jaarlijks elektriciteitsverbruik van alle huishoudens in Nederland kost 62 miljard kilowattuur primaire energie.~ bij uitsluitend kolengestookte centrales ontstaat hierdoor 20 miljard kilogram CO2~ bij uitsluitend gasgestookte centrales ontstaat hierdoor 12 miljard kilogram CO2

De elektriciteit in Nederland wordt zowel door kolengestookte als gasgestooktecentrales opgewekt. Het personenauto verkeer veroorzaakt dus meer CO2uitstoot, dan het elektriciteitsverbruik van alle huishoudens. Dus ook als menuitsluitend kolengestookte centrales zou toepassen.Het is merkwaardig dat milieuactivisten protesteren tegen kolengestooktecentrales, terwijl ze zelf net als iedereen rustig in een auto rondrijden.(milieu-dominees)

De CO2-uitstoot “well-to-plug" van elektriciteit, opgewekt door eengasgestookte 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 totale 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 = 760 gram CO2 (4 kilowattuur veroorzaakt bijna 3,1 kilogram CO2, zie tabel hieronder)

Vergelijking benzine – elektriciteit bij dezelfde CO2-uitstoot

energie CO2-uitstoot rendement nuttige arbeid

1 liter benzine 9,1 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 eenelektromotor 1,6 keer zoveel nuttige arbeid als een benzinemotor.Bij een kolengestookte centrale is er vrijwel geen verschil

72

Het broeikaseffectVeel mensen denken dat het broeikaseffect wordt veroorzaakt door de energiedie vrij komt bij de verbranding van de fossiele brandstoffen. Dat is niet hetgeval, want die hoeveelheid energie is verwaarloosbaar klein ten opzichte vande hoeveelheid energie die door de zon op de aarde wordt ingestraald. De zonstraalt per jaar 8000 keer meer energie in, dan door menselijke activiteitenwordt opgewekt. Het broeikaseffect wordt veroorzaakt door de kooldioxide(CO2), die bij de verbranding van fossiele brandstoffen vrij komt en vooralook door de waterdamp in de atmosfeer. Deze broeikasgassen laten de zonne-energie op weg naar de aarde vrijwel ongehinderd door, terwijl de uitstralingvan warmte afkomstig van de aarde grotendeels wordt tegengehouden.De aarde koelt minder af, naarmate er meer broeikasgassen in de atmosfeeraanwezig zijn. Het is echter de vraag, of het effect van kooldioxide (CO2) in ditproces wel zo groot is als tot nu toe wordt aangenomen. Dat is nog lang geenuitgemaakte zaak. Misschien hoort het “broeikaseffect” in dezelfde categoriethuis 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 hetveranderen is. Denk hierbij aan het wegsmelten van het ijs op de noordpool enhet verdwijnen van de “eeuwige” sneeuw in de Alpen. Ook de winters zijn delaatste jaren (in Europa) opvallend warm.

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

De effectieve hoogte van de atmosfeer~ de soortelijke massa van lucht is 1,29 kilogram per kubieke meter bij een druk van 1 atmosfeer.~ 1 atmosfeer is een druk van 1 kilogram per vierkante centimeter = 10.000 kilogram per vierkante meter..~ de effectieve hoogte van de atmosfeer is dus 10.000 / 1,29 = 8000 meter ~ de luchtdruk neemt af met de hoogte. (steeds minder snel naarmate de hoogte toeneemt)~ op een hoogte van 5500 meter is de druk 0,5 atmosfeer~ op 10,5 kilometer hoogte, waar het meeste vliegverkeer plaatsvindt, is de druk nog 0,25 atmosfeer.

Op zeeniveau geeft 1 meter hoogteverschil een drukveranderingvan 1 / 8000 atmosfeer = 1 / 8 gram per vierkante centimeter.Dat kan men goed meten met een digitale hoogtemeter

73

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

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

LED-lampenDe 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, dehoeveelheid naar beneden uitgestraald licht even veel is als bij een 40 wattgloeilamp. Naar de zijkanten wordt veel minder licht uitgestraald en naarboven bijna niets. Dit in tegenstelling tot een gewone spaarlamp.Deze LED-lamp bestaat voor de helft uit een koellichaam. Dat blijkt zo warmte worden, dat men het niet langdurig kan vastpakken. Het lijkt daarom zeeronwaarschijnlijk, dat de lamp slechts 7 watt uit het lichtnet opneemt. Dezelamp bespaart per uur  40 – 7 = 33 wattuur. Bij een gebruik van 3 uur perdag geeft dat een besparing van ongeveer € 7 per jaar.

74

Bij de toepassing van LED’s als backlight voor LCD-schermen, wordt gebruikgemaakt van de eigenschap, dat LED’s traagheidsloos kunnen wordengeschakeld. Het backlight kan daardoor worden meegemoduleerd met debeeldinhoud. Hierdoor kan een zeer hoge contrastverhouding van het beeldworden bereikt. Bovendien is het energieverbruik dan laag, omdat de LED’sgemiddeld maar een deel van de tijd op volle sterkte branden. Dit in tegenstellingtot backlight met fluorescentiebuizen. Bovendien kunnen beeldschermen metLED-backlight veel dunner zijn. Bij de nieuwste LED-TV van Philips wordtHet backlight verzorgd door meer dan 1000 LED's.

SpaarlampenDe levensduur van spaarlampen valt nogal tegen, vooral als ze vaak in- enuitgeschakeld worden. Vaak wordt dan nog niet eens 1 jaar gehaald. Dit integenstelling tot gewone gloeilampen die veel langer meegaan. Een spaarlampkan slechts 2500 keer in- en uitgeschakeld worden.Bij een brandduur van 3 minuten per keer (bijvoorbeeld op de WC) is delevensduur 125 uur. Bij een brandduur van 4 uur per keer haalt men 10.000uur. Het hangt dus van de toepassing af, wat de beste keus is, een spaarlampof 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. Dezemaatregel zal dus weinig helpen, maar maakt de mensen misschien wel watmeer milieubewust. De spaarlamp bevat, evenals de TL-buis, schadelijkestoffen (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" (organicLED's). Dit zijn geen lampen, maar oplichtende panelen, vergelijkbaar meteen LCD-scherm. De verwachting is, dat men ooit een lichtopbrengst zalkunnen realiseren van 140 lumen per watt. Dat komt overeen met eenlichtrendement van ongeveer 60%.

Platte LED-lamp van PhilipsBegin 2014 zal Philips LED-lampen met een ongebruikelijke vorm leveren. Denieuwe platte lampen leveren ruim 800 lumen bij een vermogen van 10,5 watt.(dat is dus 76 lumen per watt en daarmee nog steeds minder dan een TL-buis,maar meer dan een spaarlamp)

75

Vliegtuigen

max. aantalpassagiers

leeggewicht

brandstofgewicht

max.take-off

vliegbereikkilometers

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 37,2de soortelijke massa van kerosine = 0,8 kilogram / kubieke decimeter

Een vliegtuig met een straalmotorSommige mensen denken dat een straalmotor (of een raketmotor) zich "afzet"tegen de lucht. Dat is niet het geval en een raketmotor (die zijn eigen zuurstofmeeneemt) werkt zelfs beter in het luchtledige.~ de werking van een straalmotor (en de raketmotor) berust op het principe van actie = reactie (3e wet van Newton)~ in de straalmotor verbrandt kerosine met zuurstof uit de lucht.~ de stuwkracht ontstaat doordat de massa van de verbrandingsprodukten + de lucht via de “bypass" met hoge snelheid wordt uitgestoten door de straalmotor.~ bij de straalmotor van een Jumbo, een turbofan, is de hoeveelheid lucht die via de bypass langs de verbrandingsruimte stroomt, 5 keer zoveel als voor de verbranding van de kerosine nodig is.~ de uitstroomsnelheid van de verbrandingsprodukten + de lucht via de bypass is ongeveer 285 meter per seconde

In onderstaand rekenvoorbeeld wordt gemakshalve aangenomen dat desoortelijke massa van CO2, waterdamp, stikstof en lucht.hetzelfde is.Bovendien wordt het effect van het aanzuigen van lucht door de inlaatvan de straalmotor en de snelheid ten opzichte van de omgevende luchtbuiten 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)

76

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. (kracht = massa x versnelling)~ 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

77

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 veelkleiner geworden. De totale koperdoorsnede van de bovenleiding bij dubbelspoor is 10 vierkante centimeter. Dit wordt verkregen door parallelschakelingvan alle draden (8 stuks) die boven de rails hangen (per spoor: 1 versterkingsleiding, 1 draagkabel en 2 rijdraden)

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

Desondanks ziet het er niet naar uit, dat men bij het Nederlandse spoorwegnetooit een hogere voedingsspanning zal gaan toepassen. Alleen op de trajectenvan de Betuwelijn en de Hoge Snelheid Lijn wordt 25 kilovolt wisselspanningtoegepast.

78

Fietsen

Vermogen en energie bij het fietsen op een vlakke weg, rechtop zittenden bij windstil weerA = het vermogen, nodig voor het overwinnen van de mechanische weerstandB = het vermogen, nodig voor het overwinnen van de luchtweerstandC = het totaal benodigde vermogenD = 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~ 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.

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 x snelheid

De energie, die verbruikt wordt voor het overwinnen van de luchtweerstandgedurende dezelfde tijd, is evenredig met de 3e macht van de snelheid~ energie = vermogen x tijd

Voorbeeld:Als je in 1 uur 30 kilometer fietst, dan kost het overwinnen van deluchtweerstand 1,5 3 = 3,38 keer zoveel energie (inspanning),als wanneer je in 1 uur 20 kilometer fietst. (denk in dit verbandaan het winnen van een wielerwedstrijd, of het verbeteren van hetwereld uur-record op de fiets)

79

De energie, die verbruikt wordt voor het overwinnen van de luchtweerstandover 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 x afgelegde weg

Voorbeeld:Een auto die 120 kilometer per uur rijdt, verbruikt voor hetoverwinnen van de luchtweerstand 1,5 2 = 2,25 keer zoveelenergie, als een auto die 80 kilometer per uur rijdt en daarbijdezelfde afstand aflegt.

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

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

80

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

81

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 90%.~ bij 50% ondersteuning moet de accu van een elektrische fiets dus 4,5 / 0,9 = 5 wattuur per kilometer leveren.

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

actieradius (kilometer) =

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

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

Hieronder enkele voorbeelden.

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

De Trek LM500~ een lithium-ion accu (afneembaar) 36 volt bij 11 ampère-uur.~ de energie-inhoud is dus 400 wattuur~een versnellingsnaaf met 8 versnellingen~ voorzien van de Bosch middenmotor~ de elektromotor is gekoppeld aan de trapas~ bij 50% ondersteuning is de actieradius 80 kilometer

Het voordeel van deze constructie is, dat men de wielen gemakkelijk kanverwijderen bij het vervangen van een band. Bovendien kan elk gewensttype versnellingsnaaf en een dichte kettingkast worden toegepast. Het ismerkwaardig, dat deze fiets desondanks een open kettingkast heeft

82

De Sparta Ion M-Gear~ een nikkel-metaalhydride accu (niet afneembaar) 24 volt bij 10 ampère-uur~ de energie-inhoud is dus 240 wattuur~ 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 vande actuele energievoorraad in de accu. Hierdoor kan men deondersteuning bij een lange fietstocht goed plannen.

Bosch middenmotorEnkele kenmerken van fietsen met de Bosch middenmotor~ de motor bevindt zich bij de trapas en hierdoor heeft de fiets een laag zwaartepunt en een goede wegligging~ de kracht van de fietser + motor wordt via de ketting op het achterwiel overgebracht~ de ketting heeft het dus zwaar te verduren in vergelijking met andere elektrische fietsen~ de specificaties van de Bosch middenmotor lijken overdreven optimistisch, maar worden in de praktijk ruimschoots gehaald. (getest over 11000 kilometer)~ het "Intuvia" systeem heeft een duidelijk display ~ bij het handvat zit een grote + en – knop, waarmee de mate van ondersteuning kan worden gekozen~ dit is het eerste systeem, dat men ook met (dikke) handschoenen aan, goed kan bedienen~ het display laat bij elke gekozen ondersteuning de bijbehorende actuele, dynamische actieradius zien.~ op het display is een indicatie van het momentele energieverbruik te zien (van het vermogen, dus)~ het plaatsen en uitnemen van de accu gaat bijzonder gemakkelijk, mede door de ingebouwde handgreep~ de zelfontlading van de lithium-ion accu is slechts 1% per maand

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

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

ondersteuning wattuur perkilometer

actieradius

turbo 8,0 50 km

sport 6,7 60 km

tour 5,0 80 km

eco 3,0 135 km

83

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

Trapt een elektrische fiets zonder ondersteuning zwaarder dan eengewone fiets?Het is een wijd verbreid misverstand, dat een elektrische fiets (veel) zwaardertrapt dan een gewone fiets, als de ondersteuning is uitgeschakeld. Bij het groteregewicht van een elektrische fiets, is alleen de rolweerstand wat groter dan bijeen gewone fiets. De luchtweerstand is uiteraard gelijk. Bij een constantesnelheid op een vlakke weg, is het gewicht van de fiets + fietser niet van invloed(1e wet van Newton)De rolweerstand is te verwaarlozen ten opzichte van de luchtweerstand, vooralbij enige tegenwind. Tijdens accelereren en bij het oprijden van een hellingspeelt het grotere gewicht natuurlijk wel een belangrijke rol. Maar bij een langefietstocht (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 windB = een fiets van 25 kilogram, een fietser van 75 kilogram, geen windC = 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

84

De actieradius van een elektrische fiets wordt voor een groot deelbepaald door de luchtweerstand.Onlangs kwam ik in gesprek met een echtpaar met een elektrische fiets. Deman met een flink postuur zei, dat hij een veel kleinere actieradius op zijn fietsrealiseerde dan zijn tengere echtgenote. Hij dacht dat dit veroorzaakt werddoor het verschil in gewicht. Dat is niet het geval, want bij een constante snelheidop een vlakke weg, speelt het gewicht van de berijder geen rol. (afgezien vaneen verwaarloosbaar verschil in rolweerstand). Het verschil in de actieradiuswordt veroorzaakt door het verschil in luchtweerstand. De luchtweerstand isevenredig met het frontaal oppervlak van fietser + fiets. Als het frontaal oppervlak50% groter wordt, dan neemt de actieradius met 25% af. Dat is gemakkelijk teberekenen via kolom B in bovenstaande tabel.

De voordelen van een elektrische fiets zijn: 1. het energieverbruik van een elektrische fiets is 10 keer minder dan van een bromfiets 2. de ondersteuning voor 80 kilometer kost minder dan 10 eurocent (= 0,5 kilowattuur) 3. een uur elektrisch fietsen verbruikt (bruto) net zoveel elektrische energie als een uur TV kijken. Elektrisch fietsen is dus "energie-neutraal", want als men niet fietst gaat men toch maar voor de TV of achter de computer zitten. 4. een elektrische fiets vraagt vrijwel geen onderhoud 5. voor een elektrische fiets geldt geen helmplicht 6. voor een elektrische fiets geldt geen verzekeringsplicht 7. een elektrische fiets is veel sportiever en gezonder dan een bromfiets, omdat men altijd meetrapt 8. een elektrische fiets stinkt niet, maakt geen lawaai en lekt geen olie 9. men kan met een elektrische fiets ook gewoon fietsen10. met een elektrische fiets, fiets je vaker, verder en vlugger

85

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

Het tanken van de waterstof is omslachtig en de vraag is natuurlijk weer "waarhaalt men de waterstof vandaan", met name tijdens een fietstocht. Maar dit is eeneerste stap naar een fiets die op waterstof rijdt en als zodanig een interessanteontwikkeling. Het is zeer onwaarschijnlijk, dat de waterstof fiets ooit zal wordengebruikt. Bij toepassing van de nieuwe generatie lithium-ion accu's bij eengewone elektrische fiets, duurt het opladen slechts enkele minuten en het kanvrijwel overal plaatsvinden. Bovendien is het veel goedkoper. (10 eurocent)Wel lijkt de combinatie van brandstofcel en waterstoftanks zinvol op plaatsenwaar geen elektriciteitsvoorziening is, zoals bijvoorbeeld op kampeerterreinenen in pleziervaartuigen.

86

Elektrische centralesBrandstof en vermogen van enkele centrales in Nederland

locatie en naam brandstof vermogen

Borssele kerncentrale uranium

449 megawatt

Amsterdam Hemweg 8 Hemweg 9

kolenaardgas

830 megawatt 435 megawatt

Geertruidenberg Amercentrale 8 Amercentrale 9

kolen +biomassa

620 megawatt 620 megawatt

Maasbracht Clauscentrale 1 Clauscentrale 2

aardgasaardgas

640 megawatt 640 megawatt

Eemshaven 5 STEG-centrales 1 combicentrale

aardgasaardgas

1750 megawatt 675 megawatt

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

De meeste elektrische centrales die nu in West-Europa worden gebouwd,zijn STEG-centrales.

Bij een STEG-centrale is de verhouding tussen de inlaattemperatuur van degasturbine en de uitlaattemperatuur van de stoomturbine veel groter dan bij eenenkelvoudig proces. Het totaalrendement is daardoor dus ook groter. (Carnot) De gasturbine heeft een rendement van 40%. Uit de uitlaatgassen, die dus nog60% 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 BorsseleDe kerncentrale in Borssele heeft een vermogen van 449 megawatt. In het jaar2000 was de energie-opbrengst 3,7 miljard kilowattuur. De produktiefactor vandeze centrale was toen 94%. Een kerncentrale is slecht regelbaar en draaitdaarom vrijwel altijd op maximaal vermogen. De Nederlandse regering heeftbesloten, dat de kerncentrale tot 2033 in bedrijf mag blijven.

87

De grootste kerncentrale ter wereldDeze bevindt zich in Japan, aan de westkust, in Kashiwazaki. De kerncentralebestaat uit 7 units met een gezamenlijk vermogen van 8212 megawatt. Dat isruim 18 keer zoveel als de kerncentrale in Borssele en bijna 14 keer zoveel alseen centrale van 600 megawatt.

In 2008 was het elektriciteitsverbruik in Nederland 109 miljardkilowattuurDit zou opgewekt kunnen worden met (afgerond): of of of of of of

1.000.000.00010.000

47.000.00031.000.00029.000.000

250

zonnepanelen van 1 vierkante meterwindmolens van 3 megawatt (op zee)ton hout (of biomassa)ton steenkoolkubieke meter aardgaston verrijkt uranium

geen CO2geen CO2“CO2 neutraal”81.000.000 ton CO252.000.000 ton CO2geen CO2

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

88

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 150 wattuur per kilometer.

Als alle auto’s in Nederland elektrisch zouden gaan rijden, dan is hiervoorper jaar nodig: 120 × 150 = 18000 miljard wattuur = 18 miljard kilowattuur. Voor de opwekking van deze hoeveelheid energie zijn 5 elektrische centralesvan 600 megawatt extra nodig. Het elektriciteitsverbruik van alle huishoudens inNederland is 25 miljard kilowattuur per jaar (7 miljoen huishoudens verbruikenelk 3560 kilowattuur per jaar). De capaciteit van de gehele infrastructuur van hetelektriciteitsnet (hoogspanningsleidingen, kabels, transformatoren  etc.) zoudus aanzienlijk moeten worden vergroot.

De laatste tijd verschijnen er steeds meer berichten in de pers over zeer sneloplaadbare accu's en supercaps. Leveren deze een reële oplossing voor deenergievoorziening in elektrische auto's ? Nou nee, niet echt.Voorbeeld:~ een elektrische auto heeft een actieradius van 200 kilometer~ het verbruik is 150 wattuur per kilometer~ de accu moet dan een capaciteit hebben van 30 kilowattuur~ bij een oplaadtijd van 6 minuten (= 0,1 uur) komt men op een vermogen van 300 kilowatt~ dat vereist bij een 3-fasen net van 230 / 400 volt een stroom van 435 ampère per fase

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 overelektrische auto's overdreven euforisch. Auto's met een verbrandingsmotorzullen nog zeker twintig jaar het straatbeeld domineren”

89

In onderstaande tabellen worden de volgende afkortingen gebruikt:energ = het energieverbruik van de elektromotor, in wattuur

per kilometer, bij 100 kilometer per uuractieradius = de actieradius in kilometers, bij een constante snelheid

van 100 kilometer per uurbatt = de energie-inhoud van de batterij in kilowattuurverm = het vermogen van de elektromotor in kilowattaccel = de acceleratie van 0 - 100 kilometer per uur, in secondentop = de topsnelheid in kilometer per uurprim = het primaire energieverbruik in wattuur per kilometerkm / l = het aantal kilometers per liter benzine-equivalent, bij

een snelheid van 100 kilometer per uur

Vergelijking van enkele elektrische auto’s en de Prius

energ actieradius batt verm accel top prim km / l

General Motors EV1 130 200 26 100 8 130 450 20

Tesla Roadster 165 340 56 215 4 200 567 16

Tesla model S 177 480 85 270 6 200 610 15

Toyota Prius 124 1000 - - - 73 / 60 10 180 364 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 40 minuten tot 80% kan worden opgeladen door een supercharger. 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 zuinigste auto is de Prius, een luxe 5-persoons auto met een actieradius van 1000 kilometer. Wereldwijd rijden er al meer dan 3 miljoen stuks van rond. (2013)~ Het benzineverbruik van de Prius is 4 liter per 100 kilometer. Dat is 364 wattuur per Kilometer. Het rendement van de Atkinson benzinemotor is  34%. Het netto energieverbruik van deze motor is dus  124 wattuur per kilometer

90

Een paar elektrische auto’s die onlangs op de markt zijn verschenen

energ actieradius batt verm accel top prim km / l

Nissan Leaf 150 199 - 160 24,0 80 11,5 144 500 18,2

Citroën C-zero 125 150 - 128 16,0 49 15,9 130 417 21,8

Mitsubishi i-MiEV 125 160 - 128 16,0 49 15,9 130 417 21,8

Renault Kangoo ZE 155 170 - 142 22,0 44 20,3 130 517 17,6

Renault Fluence ZOE 147 195 - 150 22,0 65 13,5 135 490 18,6

Renault Fluence Z.E. 176 185 - 125 22,0 70 13,0 135 587 15,5

Volkswagen e-up 117 160 - 160 18,7 60 12,4 130 390 23,3

BMW i3 129 190 - 147 19,0 125 7,2 150 430 21,2

de actieradius (kilometers) = de energie-inhoud van de batterij (wattuur)

/ het energieverbruik van de elektromotor (wattuur per kilometer)Het linker getal in de kolom actieradius is afkomstig van de fabrikant.Het rechter getal is de berekende waarde. De gegevens van de fabrikantmoet men dus met een "korreltje zout" nemen. De elektrische auto rijdt,omgerekend naar het benzine-equivalent, ongeveer 20 km per liter

De problemen bij de elektrische auto zijn:~ de kleine actieradius~ de lange laadtijd van de batterij~ de hoge prijs van de batterij

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

91

De plug-in hybride autoToyota bracht in 2012 de plug-in Prius op de markt. Deze plug-in hybride autoheeft een relatief grote batterij, die vanuit het lichtnet kan worden opgeladen.De batterij heeft voldoende energie-inhoud, om daarmee 20 kilometer elektrischte rijden. Voldoende voor (een enkele reis) woon-werk verkeer of omboodschappen 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 perkilometer. Deze gegevens roepen wel een aantal vragen op. Er is geen enkelereden om aan te nemen, dat de plug-in Prius meer energie per kilometerverbruikt dan de gewone Prius. (124 wattuur per kilometer) Bij elektrischrijden wordt kennelijk niet de volledige energie-inhoud van de batterij benut.Om de levensduur van de batterij te verlengen, wordt deze steeds maartot de helft ontladen. De effectieve energie-inhoud is slechts 2,5 kilowattuur.(20 kilometer × 124 wattuur per kilometer) De auto zou een benzineverbruikhebben van 2,6 liter per 100 kilometer. Men beschouwt elektrisch rijden blijkbaarals emissievrij, maar dat is het natuurlijk niet. Als men ervan uitgaat, datsteeds 20 kilometer elektrisch wordt gereden en 40 kilometer op benzine, dankomt 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 alseen gewone hybride auto.Dit alles neemt niet weg, dat het best wel leuk is, om thuis een deel van debenodigde energie vanuit het stopcontact in de auto te stoppen. Afhankelijkvan 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 vrijwelcontinu 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 perkilometer. Ook bij deze auto wordt kennelijk maar een deel van de volledigeaccu-capaciteit benut. Tijdens het rijden met de "oplaadmotor" is het verbruik6 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 eerst60 kilometer elektrisch rijdt en daarna 40 kilometer op benzine, dan is hetverbruik (schijnbaar) 2,4 liter per 100 kilometer.Met dit soort berekeningen kan men alle kanten op. Maar het feit blijft, dat eenplug-in hybride auto niet zuiniger is dan een gewone hybride auto en (indirect)een vergelijkbare CO2-uitstoot veroorzaakt.

92

Vergelijking elektrische auto, hybride autoen een benzine-auto

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

elektrische auto, de Tesla model S~ 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%~ met een batterij van 85 kilowattuur is de actieradius 480 kilometer.~ het energieverbruik van de elektromotor is dus 177 wattuur per kilometer~ het totaalrendement van de auto "plug-to-wheel” is 88% ~ het elektriciteitsverbruik uit het stopcontact is dus 177 / 0,88 = 201 wattuur per kilometer~ het rendement van de opwekking van elektriciteit is 33%~ het primaire energieverbruik is dus 201 / 0,33 = 610 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 201 wattuur uit het stopcontact is 0,20 × 760 = 152 gram per kilometer~ 1 kilowattuur uit het stopcontact kost 20 eurocent~ de kilometerprijs is dus 4,02 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 4 liter per 100 kilometer dat is 364 wattuur per kilometer~ het totaalrendement van de produktie van benzine is 80% ~ het primaire energieverbruik is dus 364 / 0,80 = 455 wattuur per kilometer~ 1 liter benzine veroorzaakt 3,1 kilogram CO2 “well-to-wheel”~ de CO2-uitstoot “well-to-wheel” is (4 × 3,1) / 100 = 124 gram per kilometer~ 1 liter benzine kost 165 eurocent~ de kilometerprijs is dus 6,60 eurocent

93

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 165 eurocent~ de kilometerprijs is dus 9,08 eurocent

Samenvatting (alles per kilometer)

primaire

energie

CO2-uitstoot

“well-to-wheel”

kilometerprijs

 Tesla model S 610 wattuur 152 gram 4,02 eurocent

 Toyota Prius 455 wattuur 124 gram 6,60 eurocent

 Opel Astra 625 wattuur 171 gram 9,08 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 deomzetting van primaire energie naar mechanische energie in de auto plaats. Bijeen elektrische auto gebeurt dit in de elektrische centrale. In beide gevallenontstaat een vergelijkbare hoeveelheid CO2. Grootschalige opwekking vanduurzame energie, waarbij geen CO2-uitstoot optreedt, zal nog zeer lang opzich 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" energiezullen gaan rijden en daarbij dan geen CO2-uitstoot meer zullen veroorzaken..De accu van een elektrische auto wordt vrijwel altijd opgeladen doorelektriciteit, afkomstig uit het lichtnet. Als bij de opwekking van elektriciteit hetaandeel van "groene" energie toeneemt, dan wordt dat aandeel natuurlijk nietselectief door elektrische auto's verbruikt. Voorstanders van elektrische auto'swillen ons dat wel graag doen geloven. Alleen de opwekking van elektriciteitwordt iets "groener". Hooguit 15% van de elektriciteit zal in 2020 in Nederland zonder uitstoot vanCO2 kunnen worden opgewekt. De CO2-uitstoot, die een elektrische autoindirect veroorzaakt, zou dan kunnen afnemen van bijvoorbeeld 130 naar 110gram 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.

94

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 hunelektrische auto te laten rijden op de energie die afkomstig is van huneigen zonnepanelen.~ een elektrische auto verbruikt zo'n 150 wattuur per kilometer~ voor 60 kilometer heeft men dus 9 kilowattuur nodig.~ een zonnepaneel van 1 vierkante meter levert in Nederland gemiddeld 280 wattuur per dag.~ er zouden dus 32 vierkante meters aan zonnepanelen nodig zijn ~ op een zonnepaneel van 1 vierkante meter, kan een elektrische auto ongeveer 2 kilometer per dag rijden.

De elektrische  race-autoToyota 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 2014 zullen er "Formule E races" worden georganiseerd voor elektrischeauto'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 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 keerzo groot.als bij het continu rijden op topsnelheid.

Vergelijking van de actieradius van een auto met een dieselmotoren 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 menhet over de actieradius van een auto heeft, moet er dus wel altijd bij vermeldworden om welk soort motor (en om welke brandstof) het gaat.

95

Vergelijking vervoermiddelen

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

vervoermiddel A

brandstofcel auto (1 inzittende) 8

benzine auto (1 inzittende) 15

elektrische auto (1 inzittende) 20

hybride auto Prius (1 inzittende) 25

vliegtuig Jumbo (450 passagiers) 30

elektrische trein Thalys (377 passagiers) 50

lopen 108

elektrische trein Dubbeldekker (372 passagiers) 158

Shell eco-marathon “urban-concept” klasse 469

fietsen 540

elektrische fiets 545

gestroomlijnde ligfiets 1235

Shell eco-marathon “prototype” klasse 3316

Vergelijking energiecentralesA = vermogen per centrale (megawatt)B = opgewekte energie per centrale in 1 jaar (megawattuur)C = benodigd aantal centrales in NederlandD = produktiefactor

energiecentrale A B C D

kolen- of gascentrale 600 4.200.000 24 80,0%

kerncentrale Borssele 449 3.699.000 27 94,0%

getijdencentrale La Rance in Frankrijk 320 540.000 186 19,3%

zonnetrogcentrale Andasol in Spanje 150 495.000 202 37,6%

windmolenpark in zee bij IJmuiden 120 420.000 238 41,4%

zon-voltaïsche centrale Waldpolenz 40 40.000 2500 11,4%Het elektriciteitsverbruik in Nederland is ruim 100 miljard kilowattuur per jaar

De energie-opbrengst van een elektrische centrale van 600 megawatt~ de opbrengst in 1 jaar = 600 megawatt × 8760 uur × 80% = 4.200.000 megawattuur = 4,2 miljard kilowattuur~ in 6 jaar levert zo'n centrale een hoeveelheid energie, die equivalent is aan 1 kilogrammassa

96

Het Waldpolenz Solar Park is een grote zon-voltaïsche centrale in DuitslandDeze centrale omvat 550.000 panelen op een oppervlakte van 1 vierkantekilometer. Voor de volledige elektriciteitsvoorziening van Nederland zouden erdus 2500 van deze centrales nodig zijn. Dat zijn 2500 x 550.000 = 1,375miljard panelen bij een oppervlakte van 2500 vierkante kilometer. Een veldvan 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 miljardkilowattuur per jaar. Voor de opwekking van 100 miljard kilowattuur aanelektriciteit is bij een rendement van 40 % een hoeveelheid primaire energienodig van 250 miljard kilowattuur. De rest,  650 miljard kilowattuur, moetdus 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 dewintermaanden 6 keer zo weinig als in de zomer. zie ook: de Leopoldhove

De produktiefactor bij bovengenoemde energiecentrales~ Als gevolg van onderhoud, storingen en wisselende belasting is de produktiefactor van een kolen- of gascentrale ongeveer 80%. ~ De kerncentrale heeft een produktiefactor van 94% omdat deze meestal continu in vollast draait. Het niet produktieve deel van 6% is nodig voor onderhoud en uitwisselen van 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 ingestraalde energie opgeslagen in de vorm van warmte. Als de zon niet schijnt, kan de energielevering aan het net doorgaan omdat de opgeslagen warmte dan wordt gebruikt voor de produktie van elektriciteit. De produktiefactor wordt hierdoor aanzienlijk verhoogd.~ Bij een zon-voltaïsche centrale wordt de produktiefactor bepaald door het aantal uren zonneschijn in een jaar. Dus door het weer, de breedtegraad en de seizoenen. Er is geen energie-opslag mogelijk. Grootschalige toepassing van zonne-energie, opgewekt door elektrische zonnepanelen is nauwelijks denkbaar, omdat de zon 's nachts niet schijnt, terwijl er dan juist veel energie nodig is.

97

Enkele projecten van Wubbo Ockels

De duurzame zeilboot Dit is een groot zeewaardig zeiljacht (25 meter lang), dat in zijn eigenelektrische energiebehoefte voorziet. Bij de maximum snelheid van18 kilometer per uur, is het voortstuwingsvermogen van de wind125 kilowatt. Een deel hiervan, ongeveer 10 kilowatt wordt "afgetapt"voor de opwekking van elektriciteit. Dit gebeurt door middel van2 schroeven die zich aan de onderzijde 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

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

Het idee is, dat de superbus op lange trajecten met een snelheid van zo'n200 kilometer per uur op een speciaal daarvoor aangelegde baan rijdt,. De buskan 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 eenspoorlijn. Er hoeven geen extra kunstwerken te worden gebouwd, want de buskan gebruik maken van bestaande tunnels en bruggen. Als toepassing wordtgedacht aan trajecten, waarvoor ooit een spoorwegverbinding was gepland,zoals de Zuiderzeelijn van Amsterdam naar Groningen via Lelystad.

98

De "World Solar Challenge"Ook in 2005 heeft het Nuon Solar Team (voor de 3e keer) de World SolarChallenge gewonnen. Dit is een wedstrijd (over ruim 3000 kilometer) voorvoertuigen die uitsluitend door zonne-energie worden aangedreven.Het Nuon Solar Team wordt gevormd door een aantal studenten van deTechnische Universiteit Delft, die onder begeleiding van ex-astronaut WubboOckels, de "zonnewagen" hebben ontworpen, resp. verbeterd. De studie-richtingen van deze studenten zijn: Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek,Werktuigbouwkunde, Industrieel Ontwerpen en Informatica. Het projectwordt gesponsord door Nuon en de Technische Universiteit Delft.De afgelegde afstand was 3021 kilometer, dwars door Australië van noordnaar 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

De World Solar Challenge van 2009 werd gewonnen door Japan. Dedoorslag werd gegeven door de indium-gallium-arsenide zonnecellen,ontwikkeld door Sharp. Deze zonnecellen hadden een rendement van 30% In 2013 heeft het Nuon Solar Team van de TU Delft voor de vijfde keerde World Solar Race gewonnen

De waterstof raceDe Technische Universiteit Delft wint de eerste waterstof race ter wereldDe 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

99

De Shell eco-marathon

De Shell eco-marathon is een jaarlijkse zuinigheidswedstrijd, die gesponsordwordt door Shell. Het doel is, om met een voertuig zo veel mogelijk kilometersaf te leggen op 1 liter normale benzine (Euro 95). Dat is 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 hebben.

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

Het resultaat wordt dan omgerekend naar het benzine-equivalent. Waterstoflevert in potentie een hogere actieradius op dan benzine. Tenminste als mende energie die nodig is voor de produktie van waterstof buiten beschouwinglaat. Het rendement van een brandstofcel + elektromotor is hoger dan vaneen benzinemotor.

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

De volgende records werden in 2014 met 1 liter benzine gehaald:~ in de klasse "prototype” 3316 kilometer (= 2,7 wattuur per kilometer)~ in de klasse "urban-concept” 496 kilometer (= 19,4 wattuur per kilometer)

Een gestroomlijnde ligfiets~ het energieverbruik (in de vorm van voedsel) is 1 liter benzine-equivalent per 1235 kilometer.~ het netto (mechanisch) verbruik is 4 keer zo weinig, dus 1 liter per 4940 kilometer.~ dat is theoretisch haalbaar bij een rendement van 100%~ het record van de “prototype” klasse bij de Shell eco-marathon is 1 liter per 3316 kilometer.~ dat is op 12 liter benzine de wereld rond.

100

Biobrandstof

~ het rendement van de omzetting van zonne-energie naar mechanische energie via fotosynthese is veel minder dan 1%~ de instraling van zonne-energie in Nederland, is  1000 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 opbrengstis 0,57 liter per vierkante meter, met een primaire energie-inhoud van 3,5kilowattuur. Dat is 2 keer zoveel als wat koolzaadolie oplevert.

Sinds september 2005 worden de oliemaatschappijen in Nederlandverplicht, 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 endiesel. Het was de bedoeling dat volgend jaar 4,5% uit koolzaad enpalmen zou bestaan. Dat wordt naar 3,75% bijgesteld. Ook voor2010 wordt het streefcijfer verlaagd, want het lijkt het erop dat hetstimuleren van biobrandstoffen nadelig is voor de voedselproduktie in arme landen".

Het is immoreel en misdadig om kostbare landbouwgrond te gebruikenvoor (grootschalige) produktie van biobrandstof om hier onze auto’s opte laten rijden, terwijl er in grote delen van de wereld in toenemende matehongersnood heerst. Bovendien wordt de effectieve uitstoot van CO2door het gebruik van biobrand- stoffen niet of nauwelijks verminderd.

101

De energie-opbrengst van houtteeltEen 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 houtteelt is dus (8 / 3000) x 100% = 0,3 procent

102

Nog een paar wetenswaardigheden

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

Benodigde energie voor het oppompen van aardolievan 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 eengewone fiets?Een verende voorvork wordt tijdens het rijden over een hobbelige wegeen beetje warm. Deze warmte (=  thermische energie) moet extra doorde fietser worden opgebracht. Een fiets met een verende voorvork rijdtdus zwaarder dan een gewone fiets. Door de verende werking gaat demassa van de berijder minder op en neer, maar dat weegt (kennelijk)niet op tegen de verliezen in de voorvork. Denk hierbij ook aan het effect van zacht opgepompte banden.

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

Uit het oogpunt van energie, is het eten van vlees dus zeer inefficiënt

Gewoon scheren in vergelijking met elektrisch scheren~ gewoon scheren: 200 cc water 50 graden verwarmen = 10 kilocalorie = 11,6 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 energieals elektrisch scheren.

103

Vergelijking van een warmwaterkruik met een elektrisch deken~ warmwaterkruik:  inhoud = 1,6 liter Het water verwarmen van 10 naar 80 graden = 1,6 × 70 = 112 kilocalorie = 130 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 literwater per minuut nodig, met een temperatuur van ongeveer 50 graden celsius.Dat kost 5 kilocalorieën per seconde. Omgerekend is dit een vermogen van21 kilowatt. Dat vereist een stroom van bijna 100 ampère uit het lichtnet.Dat is dus geen praktische oplossing. Daarom worden elektrische boilerstoegepast. Daarbij wordt het water (meestal gedurende de nacht) eerstlangzaam in een reservoir opgewarmd.

Vergelijking van koken op gas met elektrisch kokenOp het eerste gezicht lijkt koken op gas veel efficiënter dan koken opelektriciteit, maar bij nadere beschouwing moet men dit toch enigszinsnuanceren.

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)

SpaarlampenHet gebruik van spaarlampen levert nauwelijks energiebesparing op. Omdatdeze lampen “toch vrijwel geen energie verbruiken”, laat men ze de hele dagmaar branden en worden ze overal opgehangen. (“rebound-effect”).

Betrouwbaarheid van de levering van elektriciteitIedereen 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 gemiddeld53 minuten per jaar in het donker zitten.

104

Het energieverbruik van de verlichtingHet energieverbruik van de verlichting is ongeveer 15% van het totaleelektriciteitsverbruik van een huishouden. Als men ook de verwarming van dewoning en het gebruik van de auto in rekening brengt, is het aandeel van deverlichting slechts 4%. Als men ernst wil maken met energiebesparing, ishet 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 bereikenOok het idee om de verlichting van autowegen te verminderen (om energie tesparen) terwijl men daarbij het autoverkeer ongemoeid laat, zet weinig zodenaan de dijk.

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

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

A B C elektriciteit 3560 kilowattuur 8900 62 verwarming 1625 kubieke meter aardgas 14300 100

de auto 1444 liters benzine 13140 92

totaal36340

254In het jaar 2008 waren er in Nederland 7 miljoen huishoudens.

De huishoudens in Nederland verbruiken 27% van de totalehoeveelheid 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 hoeveelheidprimaire 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.

105

Een Nederlander verbruikt 53 keer zoveel energie als nodig isom 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 ongeveer160 kilowattuur. Dat is 53 keer zoveel energie als nodig is om in leven teblijven en equivalent aan de energie-inhoud van 18 liter benzine. Inwonersvan Afrika moeten het met 13 kilowattuur per dag doen.

Een Nederlander verbruikt in zijn leven bijna net zoveel energieals 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: 80 x 365 x 18 = 525.600 liter benzine-equivalent~ dat veroorzaakt 1500 ton CO2~ een Jumbo verbruikt 600.000 liter kerosine voor een vlucht van 40.000 kilometer. (= de aardomtrek)

In 2011 werd de 7-miljardste aardbewoner geborenStel, dat we het aantal mensen op aarde zouden tellen met een snelheid van1 per seconde Dan heeft men daar 222 jaar voor nodig:(1 jaar = 8760 uren × 3600 seconden = 31,5 miljoen seconden)

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 miljardwagens tegen 2010 is slechts een tussenfase. Ondanks de milieuproblemengroeit het wagenpark in 2015 tot 1,124 miljard stuks”.

Teletekst 6 juni 2012Voor het eerst heeft een vliegtuig op zonne-energie een intercontinentale vluchtgemaakt. Bertrand Piccard deed 19 uur over een reis van Madrid naar Rabat inMarokko. Zijn toestel, Solar Impulse, heeft 12.000 zonnecellen. Het heeft eenspanwijdte van 64 meter en weegt net zoveel als een auto. In 2014 is een vluchtom de wereld gepland

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

MiddenOosten

Afrika NoordAmerika

ZuidAmerika

Azië enOceanië

OostEuropa

WestEuropa

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%

106

Energieën op wereldschaal(per jaar en omgerekend in kilogrammassa equivalent) netto elektriciteitsverbruik = 800 kilogrammassa-equivalent totaal primair energieverbruik = 5600 kilogrammassa-equivalent ingestraalde zonne-energie = 44 miljoen kilogrammassa-equivalent

107

Enkele eenheden

WattpiekWattpiek is het elektrisch vermogen van een zonnepaneel, bij een loodrechteInstraling van 1000 watt per vierkante meter en een paneeltemperatuur van25 graden celsius.Voorbeeld:~ een zonnepaneel met een oppervlakte van 1 vierkante meter en een rendement van 12% (huidige stand van de techniek) heeft een elektrisch vermogen van 1 x 1000 x 12% = 120 wattpiek

De theoretisch jaaropbrengst van 1 wattpiek is  1 × 8760 =  8760 wattuur.De werkelijke jaaropbrengst in Nederland van 1 wattpiek is ongeveer850 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

Dus een zonnepaneel van 120 wattpiek levert in Nederlandin 1 jaar: 120 × 850 wattuur =  102.000 wattuur =  102 kilowattuurDat is gemiddeld 102.000 / 365 = 280 wattuur per dag

1 kilocalorie = 427 kilogrammeter = 1,16 wattuur1 kilocalorie is de hoeveelheid energie die nodig is om de temperatuurvan 1 kilogram water met 1 graad te verhogen~ het laten smelten van 1 kilogram ijs van 0 graden celsius kost 80 kilocalorie.~ het aan de kook brengen van 1 kilogram water van 0 graden kost 100 kilocalorie.~ het volledig verdampen van 1 kilogram water van 100 graden kost 540 kilocalorie. Dat is (toevallig ?) 3 keer zoveel.als nodig is voor smelten + aan de kook brengen

1 mtoe = 11,63 miljard kilowattuur1 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 detemperatuur van 1 pound water (= 0,45 kilogram) met 1 graad fahrenheit(= 0,56 graad celsius) te verhogen. 1 btu = 0,252 kilocalorie

108

Tabellen en grafieken

Wereldproduktie van primaire energie in 2006(verdeling naar energiebron)

10

15

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(bron: EIA = Energy Information Administration)

Wereldproduktie van primaire energie in 2006(verdeling naar energiebron)

Men kan wel "tegen steenkool" zijn, maar dat verandert niets aan hetfeit, dat 28% van de wereldproduktie van primaire energie afkomstigis 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(bron: EIA = Energy Information Administration)

109

Wereldverbruik van primaire energie  in 2006(verdeling naar werelddeel)

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

elektriciteits-verbruik

totale primaireenergieverbruik

 Nederland 109 927 China 2.842 24.614

USA 3.814 26.560

 Wereld 16.816 142.670 (bron: IEA = International Energy Agency)

Verdeling van het elektriciteitsverbruik in Nederland in 2008

miljard

kilowattuurpercentage

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 (bron: IEA = International Energy Agency)

Verdeling van het elektriciteitsverbruik in Nederland in 2008

110

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(bron: EIA = Energy Information Administration)

Overzicht van de energiebronnen voor de opwekking van elektriciteit inenkele 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 96,9 113,5

België 47,2 1,8 1,0 0,17 5,3 35,7 91,2

Duitsland 134,9 24,7 38,6 6,58 41,9 345,7 592,5

Engeland 69,1 8,9 9,3 0,02 12,4 275,9 375,7

Frankrijk 409,7 61,9 7,9 0,17 6,1 55,9 542,2

Zwitserland 27,7 37,5 0,0 0,05 2,4 0,8 68,5

Italië 0,0 53,4 6,5 0,67 10,0 216,6 292,6

Spanje 52,8 29,2 37,8 6,04 4,5 163,6 293,8

Zweden 52,2 66,0 2,5 0,00 12,2 3,9 136,7

Noorwegen 0,0 127,1 1,0 0,00 0,4 4,4 132,8

Denemarken 0,0 0,0 6,7 0,00 4,0 25,6 36,4

Rusland 163,6 176,1 0,0 0,00 3,1 649,2 992,0

Afrika 12,8 101,3 1,7 0,03 2,2 514,9 632,8

Japan 279,8 82,1 3,0 2,80 24,3 656,0 1047,9

China 70,1 615,6 26,9 0,32 2,4 3019,2 3734,7

Australië 0,0 12,3 3,8 0,27 2,8 241,8 260,9

USA 830,2 298,4 74,2 2,50 72,9 2892,9 4188,2

Wereld 2696,8 3329,2 273,2 21,00 298,2 13447,2 20132,2(bron: IEA = International Energy Agency)

111

Overzicht van de energiebronnen voor de opwekking van elektriciteit inenkele 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 38,6 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 1,5 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

112

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 21,00Nederland produceert wel heel erg weinig zonne-energie in vergelijking metandere landen In 2009 wekte Duitsland 31% van de wereldproduktie vanzonne-energie op en dat was 132  keer zoveel als Nederland. Spanje waseen goede tweede met 29%.

Overzicht van de toename van groene energie bij de opwekking vanelektriciteit in enkele landen(in procenten)

1990 1994 1998 2002 2004 2006 20082009

Nederland 1,4 2,2 5,1 5,6 6,9 9,6 10,310,8

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 11,714,7

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 12,516,5

Zweden 1,3 1,6 2,1 3,4 4,8 7,3 8,810,7

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 29,729,6

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

113

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

1990 2011 toename

Nederland 73 118 62%

België 59 89 51%

Duitsland 502 579 15%

Engeland 286 346 21%

Frankrijk 324 477 47%

Zwitserland 47 63 34%

Italië 220 328 49%

Spanje 130 259 99%

Zweden 130 133 2%

Noorwegen 98 115 17%

Denemarken 29 34 17%

Afrika 276 619 124%

Japan 777 1003 29%

China 549 4475 715%

Australië 136 239 76%

USA 2837 4127 45%

Wereld 10407 20407 96%

(bron: IEA = International Energy Agency)

114

Alternatieve energiebronnen

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

De hieronder genoemde vormen van alternatieve energie hebben met elkaargemeen, 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 hoogworden. Het hoogste gebouw ter wereld (in Dubai) is 828 meter hoog. Hetrendement van de zonnetoren is slechts 1,5%

Zonnetoren

Zonnestraling verwarmt de lucht die zich onder een lage cirkelvormige,doorschijnende collector bevindt. Deze collector is aan de rand open.Het doorschijnende dak van deze collector vormt samen met de grondeen opslagruimte voor de opgewarmde lucht. In het midden van het rondedak staat een toren. De verwarmde lucht stijgt op in deze toren. Daardoorwordt nieuwe koude lucht aangevoerd aan de rand van de opslagruimte.Ook 's nachts is er een continue stroom warme lucht naar de toren, omdatde gehele grondoppervlakte bestaat uit met water gevulde buizen. Overdagwarmen deze buizen op en ’s nachts geven ze hun warmte weer af.In de luchtstroom naar de toren staan een aantal wind-turbines 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~ een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar ruim 6 keer zoveel energie~ de toren is 1 kilometer hoog en de diameter is 130 meter~ de diameter van de ronde collector is 5 kilometer (dus de straal r = 2500 meter)~ aan de voet van de toren staan 32 turbines van 6,5 megawatt

115

Berekening van het rendement:~ de oppervlakte van de collector is r2 = 3,14 x 25002 = 19.625.000 vierkante meter.~ de energie-instraling van de zon in Australië is 2,3 megawattuur 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) x 100% = 1,5%~ vergelijk hiermee het rendement van een elektrisch zonnepaneel, dat is 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 EnergyBlue Energy is een vorm van duurzame energie-opwekking die gebaseerd isop het verschil in zoutconcentratie van (zout) zeewater en (zoet) rivierwater.Door op het grensvlak een "generator" met kunststof membranen (een soortfilters) te bouwen, kan enige energie worden gewonnen. De techniek die hiervoor wordt gebruikt, heet "omgekeerde elektrodialyse".Het water aan de ene kant van het membraan is positief geladen, dat aan deandere kant negatief. Het spanningsverschil is 80 millivolt. Door stapeling vaneen groot aantal membranen kan voldoende spanning worden verkregen vooreen praktische toepassing. Het systeem werkt als een soort accu. Er is geenandere energiebron (?) nodig dan zoet en zout water. De opbrengst zoutheoretisch voldoende kunnen zijn voor de elektriciteitsvoorziening van NoordNederland, als al het zoete water dat via Nederland de zee in stroomt, benutwordt voor deze vorm van energie-opwekking.Een onrealistisch verhaal.

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

LaddermolenDe laddermolen bestaat uit een windgedragen systeem van een groot aantalvleugels die aan een sterk touw zijn gebonden en die een lus vormen. Eénuiteinde van de lus drijft op de grond een dynamo aan. De vleugels zijn alsschoepen zo ingesteld, dat langs één kant van de lus de vleugels omhoogbewegen onder invloed van de wind. Voorbij het kantelpunt (?) hoog in delucht gaan de vleugels langs de andere kant van de lus weer naar benedenDaarbij wordt de stand van de vleugels zodanig veranderd, dat ze eenneerwaartse druk ondervinden. Zo ontstaat een draaiende beweging van de lus.De energie-opbrengst van de laddermolen zou minstens 50 keer zoveel zijnals bij een windmolen met een vermogen van 1 megawatt. Wie het gelooft,mag het zeggen.

116

De Maglev windturbine

Maglev is de afkorting van magnetische levitatie (= zweving). De Maglevwindturbine heeft een verticale as. De as en de "windvanen" rusten op eenmagnetische lagering. Een magnetisch lager is vrijwel wrijvingsloos. (maarverbruikt 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 geenprobleem, de molen kan dan gewoon blijven draaien. Hierdoor kan, volgensde Chinese uitvinders, dit type windturbine 20% meer energie leveren invergelijking met een conventionele windturbine van hetzelfde vermogen.Hoe de magnetische lagering werkt, komt niet uit de verf. Die zou metpermanente magneten zijn opgebouwd en daardoor geen elektrische energiegebruiken voor de "levitatie". Een zeer onwaarschijnlijk verhaal, dus.In sommige publicaties laat men zijn fantasie de vrije loop. Deze molen zou1000 keer efficiënter zijn dan een gewone windturbine. (?) Men moet welzeer naïef zijn, om dit soort onzin te geloven. Misschien wordt bedoeld, datde lagerwrijving bij deze molen 1000 keer geringer is dan bij een gewonemolen. De lagerwrijving verbruikt normaal slechts enkele procenten van deenergie die door een windturbine wordt opgewekt. Daar is dus zeer weinigwinst aan te behalen.Wel interessant is de verticale as, waardoor deze molen ongevoelig is voorde windrichting, terwijl zeer grote constructies mogelijk zijn. De windenergiewordt daarbij over de gehele hoogte van de molen opgewekt. Dit soortconstructies is overigens al vele jaren (eeuwen) bekend. De molen zoumonstrueuze afmetingen hebben, (zoiets van 600 meter hoog, bij een diametervan 400 meter) en dan net zoveel energie kunnen opwekken als 1000 gewonewindmolens.

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

Energie-instraling vanuit de ruimteOm dit mogelijk te maken, moeten enorme zonnepanelen in een geostationairebaan om de aarde worden gebracht. De opgevangen zonne-energie wordtvervolgens door middel van microgolven naar de aarde gestraald en daaromgezet in elektriciteit. Een waanzinnig plan, dat uiteraard nooit zal wordengerealiseerd. (leuk voor James Bond films)

117

Tesla

Nikola Tesla

In deze opsomming van alternatieve energiebronnen, mag de vermelding van"vrije energie" niet ontbreken. Er is geen enkele wetenschappelijkeonderbouwing voor het bestaan van "vrije energie". Toch kan men hierovervage 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 wijdie tegenwoordig overal gebruiken. Dus energietransport door middel vanwisselstroom via hoogspanningsleidingen en transformatoren. Ook was hij deuitvinder 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 Teslade uitvinder van de radio was en dus niet Marconi. Zijn grootste uitvindingzou zijn, de wereldwijde energievoorziening door "vrije energie", afgetapt uitde "ether".("vrije energie" is de letterlijke vertaling van "free energy" = gratis energie)Experimenten hiermee vonden echter nooit plaats, omdat zijn geldschietershet lieten afweten. Die zagen helemaal niets in gratis energie

De Warden Clyff TowerMet 5 van deze torens wilde Teslaeen wereldwijde, draadloze energie-voorziening mogelijk maken

Tesla was in staat om energie draadloos over grote afstanden te transporterenVermeld wordt dat hij lampen op een afstand van enkele honderden metersdraadloos 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

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

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

118

Opslag van Energie

Enkele vormen van energie-opslag~ elektrische energie in supercondensatoren~ chemische energie in batterijen, accu's en waterstofgas~ thermische energie in stoffen met een grote warmtecapaciteit~ kinetische energie in vliegwielen~ potentiële energie door het verplaatsen van massa tegen de zwaartekracht in of het samenpersen van gassen

Elektrische energieIn een supercondensator (supercap) kan elektrische energie worden opgeslagenin de vorm van elektrische lading. Supercondensatoren kunnen zeer snel met hogepiekstromen worden geladen en ontladen. In hybride- en elektrische auto’s kunnensupercondensatoren worden gebruikt voor het snel en effectief opslaan van derem-energie, terwijl bij accelereren die energie dan even snel weer beschikbaar is.De energie-inhoud van een supercondensator is betrekkelijk klein, terwijl despanning snel afneemt tijdens de ontlading. Recente ontwikkelingen zijn echterveelbelovend. Een voorbeeld is de k2 supercondensator van Maxwell~ de celspanning is 2,85 volt~ de capaciteit van een cel is 3400 farad~ de energie-inhoud van een cel is 4 wattuur~ de levensduur is meer dan 1.000.000 laadcycli~ het vermogen is 18 kilowatt per kilogram

de energie-inhoud (joule) van een condensator = ½ CV

2

C = de capaciteit (farad) en V = de spanning (volt)Er schijnt een supercondensator in de maak te zijn, die een energie-inhoud heeftvan 52 kilowattuur. Op termijn zal de supercondensator de batterij bij bepaaldetoepassingen kunnen gaan vervangen. De levensduur is vrijwel onbeperkt, terwijlhet rendement van de laadcyclus zeer hoog is, ongeveer 97%

Onlangs is de grafeen supercondensator aangekondigd. Hierin zou 20 keerzoveel energie kunnen worden opgeslagen als in een gewone supercondensator.

Chemische energieIn batterijen en accu’s, maar ook bij de produktie van waterstofgas, wordtelektrische energie opgeslagen in de vorm van chemische energie

batterijen en accu’sBatterijen en accu’s zijn relatief goedkoop en betrouwbaar. Het rendement vande laadcyclus is vrij hoog, ongeveer 85%. Daar staat tegenover, dat batterijenen 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

119

waterstofgasDe produktie van waterstofgas en terugwinning van elektriciteit in eenbrandstofcel gaat gepaard met een slecht (totaal)rendement. De energie-inhoudvan waterstofgas per gewichtseenheid is weliswaar groot, maar het volumeis ook (zeer) groot, zelfs als het gas sterk is samengeperst. Dat samenpersenkost veel energie. Waterstofgas wordt pas vloeibaar bij 252 graden celsiusonder nul. Vloeibaar maken is dus geen optie. Wel lijkt het mogelijk, omwaterstof op een efficiënte manier op te slaan in metaalhydriden of gashydratenmet behulp van nanotechnologie. Het gebruik van waterstofgas is potentieelgevaarlijk. (knalgas). Chemische verbindingen van waterstof met koolstof zijnprobleemloos. Dat zijn de bekende koolwaterstoffen, zoals: aardgas ensynthetische benzine.

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

Opslag van warmte in een reservoirBij opslag van warmte in een reservoir, is de verhouding tussen de oppervlakteen 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 hetreservoir 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 zoutBij een zon-thermische centrale wordt voor (kort durende) opslag van dezonne-energie, gebruik gemaakt van gesmolten zout. Met de opgeslagenwarmte kan tijdens zonloze periodes elektriciteit worden geproduceerd.De opgeslagen warmte komt hierbij grotendeels vrij als stollingswarmteen 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 voor1 graad verwarmen van water. Bij het bevriezen komt die warmte weer vrij.

Opslag van zonnewarmte in de vorm van chemische energieBij ECN (Energieonderzoek Centrum Nederland) worden experimentenuitgevoerd met materialen, waarbij zonnewarmte in de vorm van chemischeenergie wordt opgeslagen. Bij langdurige opslag van deze chemische energietreden geen warmteverliezen op. Hierdoor wordt seizoenopslag van warmtemogelijk.Goed bruikbaar lijken zouthydraten. In de zomer wordt de warmte van eenzonneboiler gebruikt om de watermoleculen van het zout te scheiden, waarnazout en water gescheiden worden opgeslagen. In de winter wordt dit procesomgekeerd en de binding van water aan het zout levert dan weer warmte op.

120

Kinetische energie (= bewegingsenergie)Bewegingsenergie kan worden opgeslagen in een vliegwiel. De opslagcapaciteitis vrij klein. Een vliegwiel kan worden gebruikt bij het afremmen van eenvoertuig. Er wordt dan bewegingsenergie in het vliegwiel opgeslagen. Bij hetoptrekken kan die energie weer worden gebruikt. Dit wordt bij sommigestadsbussen toegepast.

Potentiële energiePotentiële energie ontstaat bij het verplaatsen van massa naar een hogerniveau. Potentiële energie kan bijvoorbeeld worden verkregen, door waterop te pompen naar een hoger gelegen spaarbekken. Dit gebeurt vaak bijwaterkrachtcentrales. Voor het oppompen wordt de overtollige energiegebruikt, die in de dal uren beschikbaar is. In tijden van droogte kan depotentiële energie, die is opgeslagen in het spaarbekken, door dewaterkrachtcentrale weer worden omgezet in elektrische energie. Het rendementvan deze vorm van energie-opslag is vrij hoog, ongeveer 75%. Een anderevorm van potentiële energie ontstaat, als men lucht samenperst. Perslucht kanworden 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

Potentiële energie met behulp van een "Gravity Power Module"Bij deze vorm van energie-opslag wordt gebruik gemaakt van de potentiëleenergie van een massa van 8000 ton in een hydraulisch systeem. Deze massakan in verticale richting over een afstand van 500 meter op en neer wordenbewogen. De massa is een stalen cilinder met een diameter van 6 meter eneen hoogte van 36 meter. Dat is een volume van 1000 kubieke meter.~ de potentiële energie = 8000 ton x 500 meter = 4.000.000.000 kilogrammeter~ 1 kilowattuur = 367.100 kilogrammeter~ de potentiële energie van de "gravity module" is dus 8500 kilowattuur. (bij een rendement van ongeveer 80%).~ de potentiële energie = 8500 / 8000 = 1 wattuur per kilogram en 8500 / 1000 = 8 wattuur per liter. (afgerond)

Enkele mogelijkheden voor opslag van energie (afgerond)wattuur per

kilogramwattuur per

literrendement

opslagcyclus benzine (ter vergelijking) 13.000 9.100 - - -

waterstof 200 atmosfeer 33.600 600 40%

lithium-ion-polymeer accu 200 300 99%

perslucht 200 atmosfeer 90 23 laag

vanadium redox accu 20 25 80%

gravity power 500 meter 1 8 80%

121

Energiebesparing

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

Isolatie van de woningVoor de verwarming van een slecht geïsoleerd huis is gemiddeld 2150 kubiekeMeter aardgas per jaar nodig. Voor een goed geïsoleerd huis is dit nog maar700 kubieke meter. Isoleren helpt dus echt heel veel.

Verwarming van de woningHet principe van ”warmte-kracht koppeling” kan ook bij de verwarming vaneen woning worden toegepast. Een goed voorbeeld hiervan is de HRe-ketel.(hoog rendement elektrisch).Deze verwarmingsketel bevat een heteluchtmotor waarmee elektriciteit wordtopgewekt. De overtollige elektriciteit wordt teruggeleverd aan het lichtnet.Het totale rendement is ruim 90%. Als alle huizen met zo’n ketel zoudenworden 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 energiebesparingen dus vermindering van de uitstoot van CO2 worden bereikt. Een probleemis echter, dat men dit systeem in de zomer niet intensief zal gebruiken, (alleenvoor de verwarming van tapwater), omdat men dan meestal liever wil koelendan verwarmen.Het totaal geïnstalleerde vermogen van de elektrische centrales zal daaromwaarschijnlijk toch niet veel kleiner kunnen worden. De energielevering vande centrales, gerekend over het gehele jaar, kan wel minder zijn.

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

122

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

De zuinigste 4-persoons auto met een benzinemotor, zal bij een snelheid van100 km per uur nooit veel zuiniger kunnen worden dan 1 liter per 40 km. Ditkan 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 nieuweplug-in Prius, die in 2012 op de markt komt. Daarbij wordt dan wel “vergeten”dat deze auto een deel van de tijd op elektriciteit rijdt)Ter vergelijking:Het voertuig dat in 2007 op zonne-energie de “World Solar Challenge” won,had een verbruik (omgerekend naar benzine-equivalent) van 1 liter per 70 km.Dit voertuig kan slechts 1 persoon in half liggende houding vervoeren.

VerlichtingHoewel verlichting relatief weinig energie verbruikt, kan men daar tochwel wat op bezuinigen door het consequent gebruik van spaarlampen.In de nabije toekomst zullen misschien ook LED-lampen een rol kunnengaan spelen bij de energiebesparing.

123

De ineenstorting van de olie-economie

De beschaving, zoals wij die nu kennen, zal spoedig eindigen, omdat de olieopraakt. Dat is een wetenschappelijk onderbouwde conclusie. De olie zal nietplotseling op zijn, want de produktie verloopt volgens een klokvormige curve.Aan de opgaande kant van de curve is er in toenemende mate goedkope oliebeschikbaar. Aan de neergaande kant is er steeds minder olie, die steedsduurder wordt. De top van de produktie valt samen met het punt, waarbij dehelft van de olie verbruikt is. Na de top, neemt de produktie af en nemen dekosten toe omdat de olie steeds moeilijker winbaar wordt. Bovendien heeft deschaarste een zeer sterk prijsopdrijvend effect. Nog dit jaar (2007) zal hetwereldolieverbruik 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 in2020 evenveel olie worden geproduceerd als in 1980. De wereldbevolkingis intussen verdubbeld en bovendien is men steeds afhankelijker van oliegeworden. Het gevolg hiervan is, dat wereldwijd de vraag naar olie in 2020zeer veel groter zal zijn dan de produktie. De olieprijs zal dan exploderen totzo’n 400 dollar per vat. Olie-afhankelijke economieën zullen ineenstorten enwaarschijnlijk 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 2012ernstige problemen zullen ontstaan.

De prijsontwikkeling van de ruwe olie

jaar dollar per vat1973 3 - 121998 10 - 152000 24 - 372002 20 - 282004 30 - 512006 58 - 802007 53 - 992008 32 - 1462009 32 - 812010 67 - 922011 75 - 1152012 77 - 1102013 86 - 1082014 92 - 107

124

Persbericht op 20 december 2007:"De NAM (Nederlandse Aardolie Maatschappij) gaat weer olie winnenin Schoonebeek. De volgende 25 jaar kunnen er zeker 100 miljoen vatenworden geproduceerd". Het wereldverbruik van aardolie is 1000 vaten per seconde. De produktie vanSchoonebeek in 25 jaar is dus voldoende voor het wereldverbruik gedurende100.000 seconden = 28 uur.

Teletekst 12 oktober 2012:Door de kwakkelende wereldeconomie zijn de vooruitzichten op de oliemarktde afgelopen maanden verbeterd. Grote stijgingen van de olieprijs zijn dekomende 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.

125

Hoe zal het nu verder met de energie gaan?

OlieDe olie begint op te raken. Al gedurende 15 jaar worden er geen grote olieveldenmeer gevonden. Men gaat daarom in Canada en Venezuela de moeilijkwinbare olie uit teerzand halen. Ook gaat men naar olie boren op 5 kilometerdiepte in de Golf van Mexico. De prijs van ruwe olie neemt snel toe. Men gaatweer naar olie boren in Schoonebeek.!

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

GasEr is voorlopig nog voldoende gas, waarschijnlijk nog voor de komende60 jaar. De top van de aardgasproduktie wordt over 20 jaar bereikt. Daarnazal de prijs sterk gaan stijgen. West Europa is daarbij vooral afhankelijk vanNoorwegen, Rusland, Noord Afrika en het Midden Oosten.

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

NRC-Handelsblad 14 juli 2010:"Na dreigend tekort nu overschot aardgas". Nieuwe technologie heeft eenrevolutie ontketend in de wereld van het aardgas. Reusachtige voorradengas uit compacte lagen leisteen en steenkool komen binnen bereik, onderandere in Amerika. Met overproductie tot gevolg.

Shell is wereldwijd bezig met projecten om gas te gebruiken voor defabricage van een soort dieselolie. GTL = Gas to Liquids, een variantop het Fischer-Tropsch procédé.

SteenkoolEr is wereldwijd zeer veel steenkool. Voldoende voor minstens 200 jaar.Steenkool is overal goed voor. Er kan stadsgas, waterstofgas, synthetischebenzine en dieselolie mee worden geproduceerd. Daarbij komt overigenswel zeer veel CO2 vrij. Maar daar zit natuurlijk niemand mee, als er eenenergietekort is. De techniek voor de produktie van synthetische benzineuit steenkool is al sinds 1923 bekend en werd in de 2e wereldoorlog doorDuitsland op grote schaal toegepast.(Fischer-Tropsch synthese)

126

WaterkrachtHoewel de meest rendabele projecten al zijn gerealiseerd, liggen er nog grotemogelijkheden in Afrika en Zuid-Amerika. Waterkrachtcentrales veroorzakenveel 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 noordenin het Amazone-gebied. De lokale bevolking en de natuurorganisaties zijnfel tegen. Er zouden tienduizenden mensen dakloos worden door de bouw.De regering benadrukt dat de dam aan 23 miljoen huishoudens energie kanleveren en dat veel banen worden gecreëerd

Groene energieGroene energie verkregen uit wind, zon, biomassa etc. is voorlopig vanweinig betekenis. Men denkt hiermee (in Nederland) maximaal 15% van(alleen) de elektriciteit in 2020 te Kunnen opwekken. Windenergie komtin enkele landen uit de "startblokken". Zonne-energie is vooralsnog teverwaarlozen. Men moet hierbij denken aan hooguit enkele promillen vande totale elektriciteitsproduktie. In 2009 was de wereldproduktie vanzonne-energie slechts 0,1 procent van de totale hoeveelheid opgewekteelektrische energie

BiobrandstofGrootschalige produktie van biodiesel etc. gaat ten koste van de voedsel-produktie en het kost bovendien veel gewone brandstof. Dat is dus geenreële optie De omzetting van zonne-energie naar biobrandstof gaat gepaardmet een extreem laag rendement, in de orde van 1%

KernenergieKernenergie is, bij het huidige verbruik, nog zo’n 75 jaar mogelijk. Daarna ishet 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 menwaarschijnlijk met Thorium verder. Thorium kan volledig worden "verbrand"in eenvoudige reactoren. Dit in tegenstelling tot Uranium, waarvan slechts0,7%  kan worden gebruikt. (de isotoop U235).In India zijn al enkele Thoriumreactoren in bedrijf. Thorium zal op termijnwaarschijnlijk de belangrijkste nucleaire brandstof worden. De hoeveelheidThorium op aarde is 3 keer zo groot als de hoeveelheid Uranium.

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

127

WaterstofWaterstof kan worden geproduceerd met behulp van kernenergie via eenthermo-chemisch proces of door elektrolyse van water. De benodigdeelektriciteit voor de elektrolyse van water zal door kernfusie geleverd moetenworden, of door “groene” energie. Maar daarvoor is nog een lange weg tegaan. Waterstof is een "onhandelbare" brandstof, waarvoor nog geeninfrastructuur bestaat. De brandstofcel is voorlopig nog veel te duur en vraagtnog veel ontwikkeling. Waterstof is geen energiebron, maar eenenergiedrager. Het produceren van waterstofgas door elektrolyse van waterkost 1,25 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 dekomende 400 jaar. Maar dan moeten wel alle moeilijk bereikbare bronnenworden aangeboord. Aardolie is binnen afzienbare tijd op. (over zo'n 50 jaar)Kernenergie en duurzame energiebronnen (zon en wind) zullen een zeerbeperkte bijdrage blijven leveren. Kernfusie wordt slechts terloops vermeld.Men zal het vooral moeten hebben van een drastische bezuiniging op hetenergieverbruik 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 vanenergie. Er zouden vrijwel geen problemen zijn, als er een paar miljardmensen minder op deze aarde zouden rondlopen (rondrijden).De werkelijkheid is, dat er voor het jaar 2050 nog een paar miljard mensenbij zullen komen.. Dat zijn gemiddeld 1 miljoen per week erbij.

De enige oplossing lijkt: (sterk) bezuinigen op energie en (veel) mindermensen. Bezuinigen op het energieverbruik, terwijl tegelijkertijd het aantalaardbewoners toeneemt, levert per saldo niets op. Dat is "dweilen met dekraan open".

Het worden interessante tijden

128

Het Energieakkoord

bron:  NRC-Handelsblad en Trouw 13 juli 2013Veertig partijen en meer dan zeven maanden onderhandelen hebbenhet onderstaande (voorlopige) Energieakkoord opgeleverd~ het energieverbruik in Nederland moet 1,5% per jaar omlaag~ 16% duurzame energie in 2023, in plaats van in 2020~ er wordt 400 miljoen euro vrijgemaakt voor woningisolatie~ er worden 5 kolencentrales gesloten, 3 in 2015 in Borssele Geertruidenberg en Nijmegen en 2 op de Maasvlakte in 2017~ in 2023 moet windenergie de helft van alle huishoudens van stroom voorzien. 4400 megawatt aan turbines in zee en 6000 megawatt op land

Hiervoor zijn 2080 windturbines van 5 megawatt nodig. Danmoeten er gedurende 10 jaar elke week 4 stuks worden geplaatst.Ik geloof er helemaal niets van.

Teletekst 26 september 2013Nog geen 3 maanden na het sluiten van het energieakkoord, wordt hetsluiten van de 5 kolencentrales ter discussie gesteld, door het ACM (Autoriteit Consument en Markt). Met de gemaakte afspraken verdwijnt10% van de produktiecapaciteit en dat zal leiden tot hogere prijzen voorde consument. Daar wegen de milieuvoordelen niet tegen op. De partijendie het energieakkoord hebben gesloten gaan op zoek naar een manierwaarop de vervroegde sluiting toch kan doorgaan.

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

Teletekst 3 juli 2014De kolencentrales in Nederland mogen openblijven als ze aan strenge eisenvoldoen, meldt minister Kamp aan de Tweede Kamer. Door aanvullendeeisen te stellen, wordt een vergelijkbare milieuwinst geboekt als met desluiting van de vijf kolencentrales. (?)(Wie het snapt mag het zeggen. Ontstaat er dan opeens minder CO2 bij deverbranding van steenkool ? Of gaat het weer eens over ondergrondseopslag van CO2 ?).

129

Energie-inhoud en watervoorbeeld

De energie-inhoud van een accuBij een accu wordt altijd de spanning en het aantal ampère-uren vermeld.De energie-inhoud kan men berekenen, door de spanning (volt) tevermenigvuldigen met het aantal ampère-uren. Dit levert de hoeveelheidwatturen (= 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 x 15 = 360 wattuur~ een accu van 36 volt en 10 ampère-uur heeft een energie-inhoud van 36 x 10 = 360 wattuur

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

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

WatervoorbeeldOm de eigenschappen van elektriciteit duidelijk te maken, gebruikt men vaakhet watervoorbeeld. Stel, de waterleiding is in staat om (maximaal) 10 literwater 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 literwater in de emmer. Na bijvoorbeeld 5 minuten is er 50 liter water uit dekraan gekomen. De geleverde “energie” is dan 50 liter waterEnergie 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 mende kraan weer dicht, dan houdt de “energielevering” op, maar het vermogenom 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. Eenlage emmer met een grote diameter kan net zoveel water bevatten als een hogeemmer 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 daarbijniet van belang. Een accu met een lage spanning en veel ampère-uren kan netzoveel 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

130

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 puntvan vertrek. De auto heeft dan een aantal liters benzine verbruikt. De benzinebevat energie. (9,1 kilowattuur per liter). Het rendement van een benzine-motor is ongeveer 25%. Dat betekent dat 25% van de energie in de benzinewordt omgezet in nuttige mechanische arbeid. Hierdoor wordt de autogedurende de tocht voortbewogen. Via de koeling van de motor en de heteuitlaatgassen verdwijnt 75% van de energie in de vorm van nutteloze warmte.Na afloop van de rit is de nuttige mechanische arbeid ook volledig omgezet inwarmte. Die warmte ontstaat bij het overwinnen van de luchtweerstand, doorwrijving in de banden, in de versnellingsbak, in de lagers etc. Na afloop vande rit is alle energie in de vorm van warmte “vervlogen” in de ruimte.De mechanische arbeid was daarbij een tussenvorm

131

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

132

~ 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 (thermische) 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~ 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 ongeveer10 kilowattuur per dag. Bij een kilowattuurprijs van 20 eurocent,kost de elektriciteit dus € 2 per dag = € 730 per jaar.Het continu vermogen van een huishouden is 417 watt.

Het energieverbruik (en ook het “sluipverbruik”) van huishoudelijkeapparaten kan men gemakkelijk meten met een energiemeter. Diekan worden geplaatst tussen de wandcontactdoos en het apparaatwaarvan men het verbruik wil meten.

AnekdoteTijdens een verjaarsvisite kwam ik in gesprek met een mevrouw vanmiddelbare Leeftijd. Het gesprek kwam al gauw op treinen en auto's."Wàt, bent u met de trein ?" vroeg ze met een uitdrukking van ongeloofen afgrijzen op haar gezicht. Toen ik zei, dat op termijn de benzine opzal 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 meestalverteld door mensen, die er nooit gebruik van maken.

133

Boeken over energie

"energie survival gids"Wilt u letterlijk alles weten over energie, lees dan dit populair wetenschappelijkeboek auteur: Jo Hermans, oud-hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit Leiden.ISBN 9789075541113

"Sustainably Energy - without the hot air"Dit boek geeft een volledig overzicht van de (on)mogelijkheden van duurzameenergie. 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 iedere zinvolle discussie over duurzame energie zijn getallen nodig

Ook vermeldt dit boek een interview met Tony Blair (4 kinderen !!) naaraanleiding 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 moreserious, more urgent or more demanding of leadership.”"Tenzij we nu handelen, niet over enige tijd maar nu, zullen de rampzaligegevolgen onomkeerbaar zijn. Dus niets is belangrijker, dringender ofvereist meer leiderschap.Interviewer:Have you thought of perhaps not flying to Barbados for a holiday and not usingall those air miles?Hebt u misschien overwogen niet naar Barbados te vliegen om daar vakantiete 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 gevenInterviewer:It would send out a clear message though wouldn’t it, if we didn’t see that greatbig 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 langeluchtreis 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 expectpeople to do that. I think that what we need to do is to look at how you make airtravel more energy efficient, how you develop the new fuels that will allow us toburn less energy and emit less. How – for example – in the new frames for theaircraft, they are far more energy efficient.Eh, ja . . . maar persoonlijk denk ik dat het eigenlijk niet erg praktisch is om ditsoort dingen van de mensen te verwachten. Wat we moeten doen is, denk ik,onderzoeken hoe we het vliegverkeer efficiënter kunnen maken, hoe we nieuwebrandstoffen kunnen ontwikkelen die het mogelijk maken om minder energie teverbranden en die minder uitstoot opleveren. Hoe - bijvoorbeeld - de nieuwevliegtuigen veel efficiënter met de energie kunnen omgaan.I know everyone always – people probably think the Prime Minister shouldn’t goon holiday at all, but I think if what we do in this area is set people unrealistictargets, you know if we say to people we’re going to cancel all the cheap airtravel - You know, I’m still waiting for the first politician who’s actually runningfor office who’s going to come out and say it – and they’re not.

134

Ik weet dat iedereen altijd - de mensen denken waarschijnlijk dat de MinisterPresident helemaal niet op vakantie zou moeten gaan, maar ik denk, dat als weop dit gebied onrealistische doelen stellen, weet u, als we tegen de mensenzeggen dat we alle goedkope vliegreizen gaan afschaffen - Weet u, ik moet deeerste politicus nog zien, die op dit moment in functie is, die naar voren treedten dat zegt - die is er niet

"Zes graden"In zes hoofdstukken wordt beschreven wat de wereld te wachten staat bij eenopwarming van zes graden. Zes graden is de voorspelde opwarming aan heteinde van deze eeuw, als we niet snel tot een wereldwijde reductie van deCO2-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. Modernekerncentrales kunnen eigenlijk niet meer ontploffen, Ze verbruiken inmiddels hetradioactieve afval waar we toch vanaf moesten. Gezondheidsrisico’s vallen in hetniet bij andere gebruikte technieken. Het levert enorme hoeveelheden stroom uiteen minuscule hoeveelheid brandstof. De hoeveelheid afval is heel erg klein en hetis niet zo schadelijk voor de natuur als sommige mensen denken. Ik durf zelfs tebeweren dat het principieel afwijzen van kernenergie de grootste fout is die demilieubeweging ooit heeft gemaakt. Dat is omdat het de deur heeft opengezetnaar kolencentrales. We hebben het aan de antikernenergie-beweging te dankendat er miljarden tonnen CO2 de atmosfeer in zijn geblazen. Achteraf was dat eenslecht 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 aanherinneren dat we nog maar een paar jaar hebben om het zelfregulerendvermogen 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 nuopeens toe te geven dat ze fout zaten met kernenergie.

135

Enkele persberichten

NRC-Handelsblad 13 november 2009Het klimaatprobleem is op te lossen, zegt het Internationaal Energie Agent-schap (IEA). Als we zuiniger worden, meer kernenergie gebruiken en massaalelektrisch gaan rijden. Kernenergie speelt een veel grotere rol dan in eerderescenario's. Aardgas eveneens. Maar het opvallendste is de enorme omslag diehet IEA nodig acht in de transportsector. Die zal massaal over moeten opelektrisch vervoer, vertelde chef-econoom Fatih Birol van het IEA gisteren."Dit is de achilleshiel", onderstreepte Birol. De omslag is nodig, niet alleenvanwege het klimaat. Het vermindert tevens de kans op internationale conflic-ten. Zonder beleidswijzigingen zal de vraag naar olie toenemen van 84 miljoenvaten 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 wereldeconomieontwrichten. Bovendien kan de krapte makkelijk leiden tot conflicten. Wellichtgewapende. Het IEA heeft in zijn analyse één toverwoord:  zuiniger.

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

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

Teletekst 24 december 2009De Amerikaanse president Obama vindt dat de teleurstelling over de uitkomstvan de Klimaattop in Kopenhagen terecht is. "Volgens de wetenschap moetenwe de uitstoot van broeikassen de komende 40 jaar aanzienlijk verminderen.Niets in het Kopenhagen-akkoord verzekert dat dat gebeurt". De top inKopenhagen 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 2010Het VN-Klimaatpanel erkent dat een waarschuwing over het smelten van degletsjers in het Himalaya-gebergte niet voldoende was onderbouwd. In eenrapport uit 2007 stond dat de gletsjers rond 2035 zouden zijn verdwenen,maar die stelling blijkt niet houdbaar. Het Klimaatpanel (IPCC) laat wetendat de waarschuwing niet was gebaseerd op de eisen die het IPCC zelf steltaan gedegen onderzoek

136

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

Teletekst 16 april 2010Het 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 dePettense reactor. Extra kerncentrales zijn nodig als ons land over 30 jaarnog zeker wil zijn van energie, zei Verhagen. Hij wees op de vooruitgangbij het veilig opslaan van kernafval.

NOS  23 april 2010Op het booreiland Deep Horizon, op ruim 80 kilometer uit de kust vanLouisiana, was dinsdagavond 20 april, een zware explosie. Het platformkapseisde en zonk. Op zee drijft nu een olievlek van meer dan tien vier-kante kilometer. Het booreiland, ongeveer zo groot als een voetbalveld,was in gebruik door de oliemaatschappij BP. Het platform produceerde eenmiljoen liter olie per dag. Op het moment van de explosie was er 2,5 miljoenliter olie opgeslagen. De oorzaak van de explosie is vooralsnog onbekend.De Amerikaanse overheid doet er alles aan om de milieuschade na hetongeluk te beperken. Dat heeft de hoogste prioriteit, heeft president Obamagezegd. De Amerikaanse autoriteiten, oliemaatschappij BP en het bedrijfTransocean hebben een grootscheepse operatie opgezet om de oliemassate isoleren. Daarmee moet worden voorkomen dat de olie de kusten vanLouisiana, Alabama en Mississippi bereikt en vervuilt. Deskundigen warenbang dat het ongeluk zou uitgroeien tot de ergste olieramp sinds 1989, toenzich in de wateren bij Alaska een ramp voordeed met de olietanker ExxonValdez.

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

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

137

Teletekst 15 augustus 2010President Obama is het weekeinde met zijn gezin in Florida om de regio eenhart onder de riem te steken na de olieramp in de Golf van Mexico. Hij riep deAmerikanen op naar Florida te komen en daar weer geld uit te geven. Hij zeidat 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 grootsteolieramp uit de geschiedenis veroorzaakte, is de olie al weer verdwenen (?)

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

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

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

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

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

Teletekst 10 december 2011Laatste poging tot klimaatakkoord De klimaattop in Durban is met een dagverlengd. Er bleek grote onenigheid te bestaan. Gastland Zuid Afrika komtnu met een nieuwe ontwerptekst. In het vorige concept-akkoord stond datafspraken over CO2 reductie pas na 2020 van kracht zouden worden en nietwettelijk bindend. Een coalitie van de EU en meer dan 70 ontwikkelingslandeneisen dat er uiterlijk 2015 bindende afspraken worden gemaakt, die uiterlijk2020 ingaan. Liever geen akkoord dan een slap akkoord.

138

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

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

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

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

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

enzovoort, enzovoort enzovoort

139