Blue Energy Plant.

Transcriptie

1 3728 TUE Eureka covers 09:Opmaak :22 Pagina 1 projectorganisatie Technische Universiteit Eindhoven hoofdsponsor Universiteit Utrecht pilot HAVO-scholen Fontys Hogescholen Blue Energy Plant Eureka!Cup Postbus MB Eindhoven telefoon info@eurekacup.nl Onderzoeksinstituut Wetsus ontwikkelt een nieuwe technologie voor duurzame energieproductie, Blue Energy. De Blue Energy centrale wekt elektrische energie op door het gecontroleerd mengen van zout en zoet water. De duurzame stad van de toekomst wil gebruik maken van Blue Energy. Kunnen jullie namens Wetsus een advies geven over het gebruik van Blue Energy? Hierbij is het doel dat de centrale een goede plek krijgt in de stad, een passende uitstraling heeft en meer functies heeft dan alleen energie-opwekking. Eureka!Cup is een samenwerkingsproject van de Nederlandse universiteiten en Fontys Hogescholen, de Nederlandse Natuurkundige Vereniging en stichting FOM met het bedrijfsleven. Doel is om leerlingen van HAVO en VWO 1, 2 en 3 kennis te laten maken met techniek en toepassingen van natuurwetenschappen. Een opdracht van Eureka!Cup in samenwerking met #01.

2

3 Eureka!City De duurzame stad van de toekomst De burgemeester van Eureka!City heeft een nobel doel: zijn stad moet voorop gaan lopen in ontwikkelingen in de wereld van energie. Zo wil hij als eerste een duurzame energiecentrale bouwen, de beste hoogspanningsmasten plaatsen, energiezuinige auto s laten rijden, experimenteren met zonlicht om water te verwarmen en een groot windmolenpark in zee bouwen. Allemaal ambities die ervoor moeten zorgen dat het leven in Eureka!City gezonder, veiliger en aangenamer wordt. Eureka!City wil een voorbeeld zijn voor heel veel andere grote en kleine steden en hoopt dan ook dat jullie, als medewerkers van de bedrijven die met deze uitdagingen bezig zijn, een handje daarbij kunnen helpen. De burgemeester nodigt jullie dan ook van harte uit om eens een bezoek te brengen aan zijn stad. Op kun je door Eureka!City wandelen en rondkijken zoveel als je wilt. En dan kun je alvast dromen hoe de duurzame stad van de toekomst met jouw idee een stapje dichterbij komt. Een aantal vergezichten van de digitale stad Eureka!City. Vormgeving en opmaak binnenwerk: Hanneke Geurts van Kessel Studio eau, in opdracht van Eureka!Cup 2

4 Blue Energy Plant Plaats een multifunctionele Blue Energy centrale in Eureka!City. Opdrachtgever Project Vooronderzoek Werkwijze De test Figuur 1: Ontwerptekening van een grootschalige Blue Energy centrale. (Bron: Rijkswaterstaat) 1

5 Opdrachtgever Wetsus is een onderzoeksinstituut, dat zich bezighoudt met de ontwikkeling van duurzame waterbehandelingstechnologie. Wereldwijd is er sprake van een groeiend watertekort. Binnen Wetsus werken toponderzoekers van diverse universiteiten en andere kennisinstellingen samen om de wereldwaterproblematiek op te lossen. Dan kun je denken aan nieuwe methodes om water schoon te krijgen, of om energie uit water te halen. Hierbij worden moderne technieken zoals biotechnologie en scheidingstechnologie gecombineerd. Ook is de duurzame energieproductie van groot belang voor het voortbestaan van onze huidige samenleving. Wetsus doet onderzoek naar de ontwikkeling van duurzame watertechnologie. Naast het ontwikkelen van nieuwe technieken om afvalwater te zuiveren of om uit zeewater drinkwater te maken, wordt er bij Wetsus ook onderzoek gedaan naar het produceren van energie uit (afval)water. Dat wordt gedaan met biologische brandstofcellen en met Blue Energy. 2

6 Figuur 2: Demonstratiesite van Wetsus voor onder andere Blue Energy, bij de Frisia zoutfabriek in Harlingen. (Bron: Figuur 3 en 4: Bovenaanzicht van de Afsluitdijk en de zeemonding bij Ijmuiden. (Bron: Google Earth) 3

7 Project Om de nadelen van het gebruik van fossiele brandstoffen tegen te gaan, worden er steeds meer nieuwe duurzame energiebronnen ontwikkeld. Wetsus is momenteel bezig met het ontwikkelen van duurzame energieproductie uit water: Blue Energy. Figuur 5: (Bron: Blue Energy is de naam voor de energie die gewonnen wordt door het mengen van zeewater met rivierwater. Dit zoete en zoute water moet langs een speciaal membraan stromen. Met dit membraan worden zoutwaterdeeltjes opgevangen, die elektrische stroompjes afgeven. Door koppeling van vele membranen ontstaat genoeg elektriciteit voor gebruik in woningen. 4

8 De burgemeester en de wethouders van Eureka!City willen gebruik maken van Blue Energy. Daarom vragen ze aan Wetsus een advies te geven over het gebruik van Blue Energy in Eureka!City. Wetsus geeft jullie, als adviseurs, de taak om een plan uit te werken en dit aan de burgemeester en de wethouders te presenteren. Zij hebben de volgende vragen. Welke locatie is de meest geschikte plek voor de Blue Energy centrale en waarom is dat zo? Aan de hand van de bestemmingsplannen in de stad zijn er 3 locaties, met afmeting van 250 bij 250 m, aangegeven waar een Blue Energy centrale mogelijk geplaatst kan worden. Deze locaties zijn ook aangegeven op de plattegrond van de stad, die terug te vinden is op website Figuur 6: Nog meer foto s van de locaties zijn ook te vinden op 3 Deze locaties hebben de volgende kenmerken: 1 Stedelijk gebied aan de kust in de nabijheid van het park. 2 Het groengebied grenzend aan de woonwijk en de rivier. 3 Het groengebied verder weg van de zee bij een meer. 5

9 Omdat de centrale in het centrum van de Eureka!City wordt geplaatst, wil de burgemeester dat deze centrale een mooie uitstraling heeft, zodat de mensen er niet van schrikken. Niemand wil natuurlijk in een lelijke stad wonen. Onderzoek wat een mensvriendelijke uitstraling voor een centrale kan zijn? De burgemeester en de wethouders willen naast het advies ook nog van jullie weten welke andere functies aan de centrale kunnen worden gegeven. Een extra functie nemen jullie als eis mee in het ontwerp voor de centrale. Figuur 7: (Bron: www. wereldstadaanzee.nl ) 6

10 Vooronderzoek Deelonderzoeken Om een goed advies te kunnen geven is het belangrijk dat er eerst grondig vooronderzoek wordt verricht. Voordat je het advies hebt opgesteld, verwachten de burgemeester en de wethouders dat je je goed realiseert dat deze centrale in het centrum van de stad wordt geplaatst en aan de wensen van de bewoners moet voldoen. Met behulp van de volgende deelonderzoeken kun je een goed advies opstellen. Deelonderzoek 1: Elektriciteitscentrales en Blue Energy 1.1 De opdrachtgever verwacht een fotoreportage van minimaal 4 verschillende elektriciteitscentrales met een toelichting. In de toelichting geef je informatie over de ligging, grootte en of de centrale een andere functie heeft naast energie opwekken. 1.2 De opdrachtgever vraagt je om op een A4 te laten zien hoe Blue Energy werkt, dus hoe je uit zout en zoet water energie kunt halen. Figuur 8: Energiecentrale Hundertwasser (Bron: ) 7

11 Figuur 9 Schematische weergave van de werking van Blue energy. (Bron: www. greeninventions.net) Deelonderzoek 2: Wat vindt de burgemeester belangrijk? 2.1 Als adviseur moet je nadenken over de inhoud van het advies. Wat willen de burgemeester en de wethouders weten over de Blue Energy centrale? Ze zijn natuurlijk niet geïnteresseerd in de uitgebreide theorie over de werking van Blue Energy, maar bijvoorbeeld wel in de veiligheid van het gebruik van deze centrale. Bedenk daarom nog minimaal 10 vragen die de burgemeester en de wethouders zouden kunnen stellen. 2.2 De opdrachtgever verwacht een A3 met schetsen van minimaal 3 energiecentrales. Eén voor elk van de aangegeven locaties. Benoem bij elke locatie een passende uitstraling en een extra functie voor de centrale. Er wordt ook verwacht dat je de voordelen en eventueel de nadelen van de locatie, de uitstraling en de extra functie aangeeft. Denk hierbij bijvoorbeeld aan: hoe je het zee- en rivierwater bij elkaar brengt, zonder dat er veel energie daarvoor verbruikt wordt; de capaciteit van de centrale en hoeveel water de centrale nodig heeft; hoe het afvalwater wordt afgevoerd. 8

12 2.3 Als vertegenwoordiger van Wetsus presenteer je de plannen aan de burgemeester. Dit kan bijvoorbeeld door middel van een maquette. Wetsus vraagt je om minimaal 4 andere manieren te bedenken om je advies goed te kunnen presenteren. Deelonderzoek 3: Advies 3.1 De opdrachtgever verwacht een goed advies waarin je de beste locatie en de beste schets van de Blue Energy centrale hebt verwerkt 3.2 De opdrachtgever verwacht een presentatie van je advies. Figuur 10: Een andere functie voor een kerncentrale: Wunderland Kalkar. ( Bron: 9

13 Werkwijze Team Dit project voeren jullie uit in een team van vier of vijf klasgenoten. Jullie docent is jullie begeleider, bij hem of haar kunnen jullie altijd met vragen terecht. Plan van aanpak Voor elk deelonderzoek is het goed dat jullie een plan van aanpak maken. Dit is maximaal een A4 tje waar overzichtelijk de volgende dingen op staan: de naam van het project; voor welk onderdeel dit het plan van aanpak is; welke werkzaamheden jullie gaan uitvoeren; hoe jullie de taken verdelen; wanneer de werkzaamheden uitgevoerd gaan worden en hoelang je hierover gaat doen; welke materialen er nodig zijn; wanneer jullie als team overleggen en waarover dat zal gaan; de tijdsplanning. De planning van het project over een periode van 5 of 6 weken ziet er als volgt uit: Week 1: Maken van het plan van aanpak voor deelonderzoek 1. Uitvoeren van het plan van aanpak van deelonderzoek 1. Week 2 en 3: Maken van het plan van aanpak voor deelonderzoek 2. Uitvoeren van het plan van aanpak van deelonderzoek. Week 4 en 5: Maken van het plan van aanpak voor deelonderzoek 3. Uitvoeren van het plan van aanpak van deelonderzoek 3. 10

14 De test Materialen Voor het maken van jullie model hebben jullie verschillende materialen nodig. Probeer deze zoveel mogelijk zelf te regelen. Voor materialen waar jullie zelf niet of moeilijk aan kunnen komen, kunnen jullie altijd je docent om hulp vragen. Informatiebronnen Voor delen van het vooronderzoek zullen jullie informatie van andere bronnen nodig hebben. Dit kunnen bijvoorbeeld de bibliotheek en het internet zijn. Op internet is een goede plek om te beginnen met zoeken. Daar vind je een aantal stukjes theorie en handige links die betrekking hebben op jullie project. Je kunt natuurlijk ook zelf zoeken naar nuttige internetpagina s. Onderzoeksrapport Het is handig om alles wat je in de deelonderzoeken hebt gedaan te bundelen in een onderzoeksrapport. Dit is dan de basis van het advies dat je gaat geven en de presentatie die je gaat houden. Figuur 11 Bron: Reformatorisch dagblad 29 april Krantenartikelen zijn ook na te lezen op: 11

15 Testopstelling Op de finaledag gaan Wetsus, de burgemeester en de wethouders jullie advies beoordelen. Op die dag geef je als groep een presentatie van je advies. Dit mag niet langer dan 10 minuten duren. Een maquette kan een manier zijn om jullie advies te presenteren. Als je kiest voor een maquette, moet je rekening houden met de grootte van de locatie, gebruik hiervoor dan de schaal 1:250. De maquette wordt dan maximaal 1m bij 1m. Het is dus niet verplicht om een maquette te gebruiken. Figuur 12 Daarnaast zijn de volgende materialen beschikbaar, als hulpmiddel voor jullie presentatie: Testopstelling zoals aangegeven in figuur 12. DVD-speler Beamer aangesloten aan een computer Spreektafel Microfoon Er wordt op de dag gejureerd op de volgende criteria: Keuze van de locatie; Uitstraling van de centrale; De extra functie van de centrale; Presentatie van de groep. 12

16 Eureka!Cup Watt s Going On? 2009 Toen James Watt in 1769 de stoommachine uitvond, had hij nooit kunnen weten hoe de wereld hierdoor zou gaan veranderen. Al die machines die het leven van de mens makkelijker maken hebben iets gemeen: ze zetten energie om naar een andere vorm. In een auto zet je verbrandingsenergie van benzine om in bewegingsenergie, een zonnecel zet energie uit licht om in elektrische energie en een waterkoker kan die elektrische energie weer gebruiken om er warmte van te maken. Energie kun je niet zien, maar is er in vele vormen. Een wereld zonder energie is onmogelijk: energie is er altijd al geweest, en zal ook nooit verdwijnen. Energie mag er dan wel altijd zijn: het is een grote uitdaging om deze op een goede manier te kunnen gebruiken. Want hoe zet je elektrische energie het beste om in licht? Hoe kun je energie transporteren naar de plek waar je het nodig hebt? En hoe zorg je ervoor dat een vrachtwagen die van een berg afrolt niet tevéél bewegingsenergie krijgt? Bovendien helpt het begrip energie om vanalles te kunnen verklaren. Bijvoorbeeld waarom je op een röntgenfoto je botten ziet, welke snelheid een balletje krijgt dat van een berg afrolt en waarom het toch zo moeilijk is om water te splitsen in waterstof en zuurstof. En dan rest er nog een belangrijke vraag: waar moeten we de warmte, de bewegingsenergie en de elektrische energie die we nodig hebben vandaan halen wanneer we in de toekomst geen fossiele brandstoffen meer hebben? Zonder technische kennis zouden we de wereld zoals die nu is nooit gekend hebben. Op school krijg je vakken als natuurkunde, scheikunde, techniek en biologie. Je ervaart dan hoe belangrijk energie is in ons leven. Maar ook waarom sommige mensen met een bril op beter kunnen zien, waarom een boot niet zinkt of waaruit afwasmiddel bestaat. Wat je nu op school leert, zie je terug in heel veel vakgebieden die technisch zijn, en meestal ook een maatschappelijke kant hebben. Je leert in die vakgebieden op een verantwoorde manier problemen uit de natuur en techniek op te lossen. Vaak zijn deze oplossingen de basis voor nieuwe uitvindingen en ontwikkelingen. Niet alleen op het gebied van energie, maar in bijna alles wat je om je heen ziet. De Eureka!Cup is een project dat je op een andere en leuke manier kennis wil laten maken met techniek en toepassingen van natuurwetenschappen. We willen laten zien hoe belangrijk en hoe leuk het is om met technische uitdagingen bezig te zijn. In de derde klas zul je een profiel gaan kiezen. We hopen dat dit project je helpt met nadenken hierover, zodat jij een goede keuze voor jezelf kunt maken. We wensen je veel succes en een leuke en leerzame Eureka!Cup. 13

17