Energie voor de Toekomst

Transcriptie

1 Energie voor de Toekomst 1

2 Inhoudsopgave Inhoudsopgave pagina 2 Inleiding pagina 3 Hoe werkt een turbine? Pagina 5 Kolenenergie pagina 7 Kernenergie pagina 9 STEG Centrales pagina 13 Zonne-energie pagina 15 Geothermische-energie pagina 20 Waterkracht pagina 25 Wind energie pagina 30 Nawoord pagina 34 Enquête pagina 35 Taakverdeling Bronnenlijst pagina 45 Bijlagen vanaf pagina 48 2

3 Inleiding Wij zijn een groep van vijf enthousiaste leerlingen uit Hellevoetsluis en omgeving. Wij zijn met enige voorkennis in het YES!-programma gestapt en hebben mede daardoor er voor gekozen om in plaats van onderzoek, puur over het fenomeen klimaatsverandering, een manier te vinden om het menselijke aspect van het probleem te onderzoeken. Deze voorkennis hebben wij vergaard doordat wij op school al een project hebben gedaan over klimaatverandering, waarbij er ook onderzoek is geweest naar de verschillende visies op klimaatbeleid. Daarbij hebben wij als tegenhanger van Al Gores An Inconvinient Truth, De Menselijke Maat van Salomon Kroonenberg gelezen. Hierdoor zijn wij nu van mening dat de klimaatsverandering een geologische schommeling is, en dat de mens alleen bijdraagt aan de intensiteit van deze schommeling. Dit is onze visie in de discussie over klimaatsverandering. De visie van ons allen bepaalt het klimaatbeleid. Maar aangezien wij ons niet willen fixeren op 'de oplossing' voor het 'klimaatprobleem', hebben wij besloten in ons onderzoek de focus te leggen op de opwekking van elektriciteit aangezien hier de scheiding tussen progressief (duurzaam) en conservatief (vervuilend) het grootst is. In dit onderzoek zijn we vooral benieuwd naar de mening van mensen over elektriciteitsopwekking. Het gaat er dan over welke vorm van elektriciteitsopwekking zij wel of niet in hun woonomgeving willen. Hun mening willen we peilen via een 3

4 enquête. Hiervoor hebben we eerst onderzoek gedaan naar de verschillende vormen van elektriciteitsopwekking. Hierbij kwamen wij uit bij tien mogelijke vormen, namelijk: kolencentrale, gascentrale, oliecentrale, zonne-energie, windenergie, geothermische-energie, kerncentrale en waterkracht. Waterkracht hebben we echter onderverdeeld in: getijdenenergie, zoet-zoutenergie en waterkracht dat opgewekt door middel van rivieren. Na dit onderzoek bleek dat niet alle vormen mogelijk waren. Zo is zoet-zoutenergie nog in een ontwikkelingsfase en daarom hebben wij het niet opgenomen in de enquête. Tevens is er uit ons onderzoek gebleken dat een gas- en oliecentrale beter vervangen kunnen worden door een Stoom en Gas Centrale aangezien een STEG-centrale een hoger rendement heeft. Dus hebben we deze centrale dan ook opgenomen in de enquête. Alle vormen inclusief STEG-centrale, zoet-zoutenergie en gas- en oliecentrale worden uitgelegd in het boekje. Tevens is de enquête bijgevoegd met alle mogelijke elektriciteitsopwekkingvormen. Echter zijn niet al deze vormen overal in Europa mogelijk. Zo kan er natuurlijk geen getijdenenergie opgewekt worden op plekken waar het land niet grenst aan de zee. In de enquête wordt aan deelnemers gevraagd hoe zij staan ten opzichte van de verschillende energieopwekkingvormen. En waarom zij dit vinden, uiteindelijk wordt er gevraagd naar welke vorm zij het liefst in hun woonomgeving hebben. De gegevens die hieruit voorkomen kunnen gebruikt worden door (locale) politici om de mening van de inwoners te peilen. Hiermee kan het energieopwekkingbeleid worden afgestemd op de mening van de publieke opinie. Hieronder zullen wij, zoals al eerder genoemd, alle energieopwekkingvormen uiteenzetten. Maar aangezien in bijna alle vormen er gebruik wordt gemaakt van turbine in combinatie met een generator. Wordt de werking hiervan ook uitgelegd. 4

5 Hoe werkt een turbine? Turbine De turbine is een apparaat waarbij je kinetische energie omzet in elektriciteit. Een turbine bestaat eigenlijk uit twee onderdelen: de turbine zelf en een generator. De turbine zorgt voor een roterende beweging, die in de generator wordt omgezet in elektriciteit. Schematische weergave energieopwekking uit turbine De turbine Turbines worden aangedreven door een gas of een vloeistof. Deze stromen langs de bladen van de turbine waar ze alleen verder kunnen door deze vooruit te duwen of opzij te duwen. Hierdoor gaat de turbine draaien. Er zijn 2 soorten turbines: impulsturbines en Impulsturbine reactieturbines. De impulsturbines werken als de ouderwetse watermolens. Impulsturbine Op een schoepenrad komt er water wat de schoepen in de draai richting duwt. Als deze stroom door blijft gaan blijft het rad draaien. Reactieturbine Reactieturbine Reactieturbines gaan roteren doordat er een drukverschil in het water of gas wordt gecreëerd wanneer het langs de schoepen van een turbine komt. Het lijkt op een omgekeerde ventilator waarbij de lucht de ventilator laat draaien. Deze turbines worden het meest gebruikt om elektriciteit op te wekken. 5

6 De generator Nadat de kinetische energie van het stromende water of gas is omgezet in een roterende beweging, moet deze beweging worden omgezet in elektriciteit. Dit gebeurt met een generator. Dit is eigenlijk een gigantische fietsdynamo. Een generator bevat altijd de volgende onderdelen: een (elektro)magneet een spoel De spoel wordt het magnetisch veld van de magneet geplaatst. Door de magneet rond te draaien, verandert de magnetische flux door de spoel. Dit veroorzaakt een spanning over de spoel, de inductiespanning: De magneet wordt voortdurend rondgedraaid met de turbine. Dit zorgt voor een voortdurende spanning. Op deze manier wordt met een turbine elektriciteit opgewekt. 6

7 Kolencentrale Definitie Centrale Het verbranden van steenkool voor het opwekken van energie. Hierbij wordt een standaard mengsel van verschillende kolen gebruikt (om zo goedkoop mogelijk maar toch volgens de regels). En het wordt verbrand om met stoom een turbine aan te drijven zie stoomturbine. Steenkool Steenkool ontstaat uit plantenresten. Deze worden door toenemende druk en temperatuur omgevormd naar bruinkool en daarna steenkool (hierna volgen nog antraciet en diamant) dit is een soortgelijk proces als dat van aardolie en bij steenkool vorming ontstaat ook aardgas. Proces De kolen worden eerst uit verscheidene groeven gehaald waarna ze worden verscheept en worden gemengd. Het mengen is om duurdere zuivere steenkool en goedkope onzuivere steenkool om een volgens milieuregulering toegestane samenstelling te maken die toch niet de duur word (duur en schoon + goedkoop en vervuilend). Hierna gaat het de centrale in om verbrand te worden. Er zijn veel verschillende soorten centrales omdat de ontwikkeling constant doorgaat, maar ze werken vooral op het principe dat men de kolen verbranden om hiermee stoom op te wekken en een stoomturbine te laten draaien. Voordelen Veilig Het verbranden van kolen is erg veilig, dit komt onder andere doordat mensen al heel lang kolen verbranden om machines te laten draaien of stroom te maken. Er is dus al veel ervaring mee opgedaan. Als er dan toch iets fout mocht gaan gaat het wel om extreem hoge temperaturen waardoor het voor de mensen in en 7

8 dicht om de centrale gevaarlijk kan zijn als er iets mis gaat maar er zijn geen langdurige gevolgen voor de omgeving. Voorradig en bereikbaarheid Er is ruim voldoende steenkool aanwezig voor nog vele jaren en het is ook nog eens zeer dicht aan het oppervlak te vinden. Goedkoop Omdat er op het moment nog zo veel steenkool is ligt de prijs erg laag wat steenkool centrales goedkoper maakt. Nadelen Broeikaseffect In een kolencentrale wordt natuurlijk CO2 gevormd. Kolen bevatten namelijk koolstof (C) wat we dus met zuurstof (O2) verbranden. Dit vormt bij gehele verbranding koolstofdioxide (CO2) (er kan ook koolstofmonoxide worden gevormd door onvolledige verbranding maar dit word ten alle tijden voorkomen omdat dit slecht is voor de gezondheid voor mens en dier). Veel mensen geloven dat doordat er teveel CO2 in de lucht komt het warmer zal worden en het klimaat zal veranderen. CO2 werkt namelijk bij onze planeet als een glas laag op een kas en zorgt ervoor dat in tegenstelling tot andere planeten het miet zo koud is. Mensen zijn alleen bang dat als wij hier dus teveel van krijgen de aarde te erg zal opwarmen met alle gevolgen van dien. Het is nog niet helemaal zeker of dit echt zo is en er wordt nog dagelijks over gediscussieerd maar voorkomen is altijd beter dan genezen dus veel mensen en landen proberen hun uitstoot al te verminderen. Gevaarlijke en schadelijke gassen/stoffen Er komen bij de verbranding van steenkool een aantal vervelende gassen en stoffen vrij zoals stikstofoxide (NOx) en zwaveloxide (SO2). Deze worden gelukkig groten deels afgevangen maar er moet wel altijd rekening mee worden gehouden en metingen op worden gedaan of het wel goed gaat. SO2 kan namelijk bijvoorbeeld zure regen veroorzaken 8

9 Kerncentrale Definitie Met kernenergie bedoelt met over het algemeen de energie opwekking door standaard kernsplitsing. Hierbij sluit ik dus kernfusie en andere vormen van kernsplitsing (zoals de Molten Salt Reactor) uit want hoe interessant deze methoden ook zijn zullen deze nog niet op de korte termijn op grote schaal kunnen worden toegepast en zal het algemene publiek hier dus nog niet zoveel baat bij hebben. Proces Een kerncentrale wekt net zoals een kolen- of gascentrale elektriciteit op door de eerder beschreven stoomturbine (dus warmte creëren en water laten koken). Alleen een kerncentrale verkrijgt zijn energie i.p.v. door stoffen te verbranden, van uit elkaar vallende stoffen. Even een stukje theorie: De atoomkernen met een massa die gelijk is aan die van ijzer zijn energetisch gezien van alle kernen het stabielst. Bij zwaardere of lichtere kernen is het theoretisch mogelijk energiewinst te halen door het samenvoegen van lichte (kernfusie) of het splijten van zware kernen (kernsplijting). De nieuwe atoomkernen die hierbij ontstaan, zijn samen wat lichter dan de som van de uitgangsmaterialen. De ontbrekende massa is omgezet in energie volgens de beroemde formule van Einstein: In een centrale vind dus een constante afbraak van uranium plaats. Dit komt doordat er steeds neutronen, een soort bouwdeeltjes waar alles gedeeltelijk uit is opgebouwd, tegen het uranium worden aangeschoten. Hierdoor breekt het uranium uit een en geeft het energie af en neutronen voor het volgende uranium deeltje. Dit levert volgens een geleerde van de TU in een fatsoenlijke reactor 1200 mw. 9

10 Bestaande centrales Er zijn zoals hier onder te zien al veel kerncentrales en ze vormen zoals hier links te zien een belangrijk deel van onze energie opbrengst in Europa. Het is dus niet zomaar weer weg te denken want als men ervan af wil moet er dus nog een groot energie tekort worden opgevangen. Voorraad Dit is niet goed te bepalen sinds er nog mogelijke uraniumbronnen zijn en er ook nog andere stoffen bij komen zoals Thorium. Er is in ieder geval nog voldoende voor een aanzienlijke tijd. Voordelen Kernenergie brengt veel kansen met zich mee. Hier volgen een aantal stukken over de zonnige kant van kernenergie. CO2 Zo word er alleen bij de bouw van de centrale, de winning van de grondstof en het wegbrengen van het eindproduct CO2 opgewekt. In de centrale zelf wordt er namelijk in tegenstelling tot andere centrales met een stoomturbine (zoals kolen- en gascentrales) niks verbrandt om het water te verwarmen. Er is nog genoeg brandstof voor een zeer lange tijd want zoals mij bij de reactor in Delft is verteld wordt er ook onderzoek gedaan naar andere stoffen dan uranium en hier is al een hele goede vervanger voor gevonden. 10

11 Hoge opbrengst In vergelijking met andere grondstoffen levert uranium veel meer op per kg. Dit betekent dus dat je in plaats van een aantal windmolen parken of vlaktes vol zonnepanelen ook één centrale kan laten draaien (zonne- en windenergie zijn in verhouding erg zwak want productie verschillen zijn immens). En een kilo uranium levert ook veel meer dan fossiele brandstoffen. Nadelen Teveel neutronen De reactie in de centrale moet constant blijven want als er teveel neutronen vrijkomen krijgen we bijvoorbeeld een explosie. Dit word goed geregeld in de centrale en als er iets gebeurd zal de reactie meteen worden gestopt. Maar hoe goed dit nu ook gaat men zal het in de gaten moeten houden. Meltdown Als de splijtstaven niet fatsoenlijk gekoeld worden kan dit zorgen voor een meltdown. Bij een meltdown smelten de splijtstaven. Meltdown is trouwens een on erkende term dus dit is discutabel. Dit is al een aantal keer fout gegaan met vervelende na Chernobyl gevolgen maar gelukkig nooit zo erg als wat wordt beschreven met het China Syndrome dit is namelijk wetenschappelijk ook niet mogelijk. Wapens Een van de overblijfselen na een reactie is plutonium. Dit kan als het in verkeerde handen valt gebruikt worden om hele vervelende kernwapen van te maken. Vroeger was dit een groot probleem omdat het hoog verreikte uranium tijdens de reactie veel plutonium produceerde. Dit is tegenwoordig gelukkig zo verminderd omdat we laag verreikt uranium gebruiken dat maar een flintertje uranium 11

12 Afval Het grote probleem met kernenergie is toch wel het afval. De straling dier vanaf komt is natuurlijk zeer slecht voor de gezondheid van mensen, dieren en soms ook hun nageslacht. Met dit afval moet dus zolang we er nog geen manier voor hebben gevonden om er van af te komen voorzichtig mee worden omgegaan. Ook is er de mogelijkheid om door andere grondstoffen zoals bijvoorbeeld Thorium te gebruiken die veel schoner zijn maar dit is nog op de verre baan. 12

13 STEG-centrale Definitie STEG-centrale: STEG-centrale staat voor Stoom en Gascentrale. Dus er wordt energie opgewekt door middel van een gas, dit kan aardgas zijn of synthesegas, te verbranden en de restwarmte te gebruiken om stoom te creëren. Definitie synthesegas Dit gas ontstaat door gasificatie. Dit is het vergassen van steenkool bij een temperatuur van tussen de 1300 en 1500 graden. Hierbij ontstaat een mengsel van koolstofmonoxide en waterstof. C + H2O CO + H2 koolstof(steenkool)+water koolstofmonoxide+waterstof Een STEG-centrale werkt met twee generatoren, één werkt door middel van een gasturbine en de ander met een stoomturbine. Een gasturbine werkt zoals de naam het al zegt op gas, dit hoeft echter niet speciaal aardgas te zijn. Het kan ook zoals al eerder genoemd synthesegas zijn en in sommige gevallen ook lichte stookolie. Oftewel een STEG-centrale is een combinatie tussen een gas-,olie- en kolencentrale. Proces De versimpelde werking van een gasturbine is als volgt, de chemische energie uit het gas wordt via verbranding omgezet in potentiële energie, bestaande uit warmte en druk. Dit wordt via een buis geleidt naar turbineschoepen die hun kinetische energie omzetten in elektriciteit door middel van een generator. De restwarmte die niet wordt omgezet in kinetische energie wordt opnieuw gebruikt. In de recuperatiestoomketel wordt de restwarmte gebruikt om water om te zetten in stoom. Deze stoom drijft een stoomturbine aan. Deze stoomturbine werkt hetzelfde al een gas- en kolencentrale in eerste instantie werken. 13

14 Rendement Door de combinatie van deze twee generatoren wordt het rendement aanzienlijk verhoogt. Zo heeft een oliecentrale slechts een rendement van 25%, dit percentage is al een stuk hoger bij een gas- en kolencentrale. Zo heeft een kolencentrale een rendement tussen de 35-46% en dat van een gascentrale ligt zelfs nog iets hoger, tussen de 38-50%. (kijk op energie) Maar een STEG-centrale heeft een rendement van zo'n 53%. Dit rendement is bij de nieuwste STEG-centrale zelfs 60.65%. Dit hogere rendement is een van de grootste voordelen van STEG-centrale. Natuurlijk gaat er nog veel energie(lees warmte) verloren. Deze niet gebruikte warmte kan gebruikt worden voor het bijvoorbeeld stadsverwarming of het verwarmen van kassen. Als hier gebruikt van gemaakt is het zelfs mogelijk om een rendement te halen van 80%. Voordelen Het grootste voordeel is, zoals ik al eerder zij, de hogere energieefficiëntie oftewel het hogere rendement van maximaal meer dan 60%. Tevens is de uitstoot van CO2 half zoveel als bij een kolencentrale. Wat dus minder bijdraagt aan het versnelde broeikaseffect. Uistoot van andere gevaarlijke gassen is nihil, net zo als het vrijkomen van assen en geurhinder. Nadelen Er komt natuurlijk nog steeds CO2 vrij, en dit is ten opzichte van water, zonne, en geothermische energie een nadeel. Ook ben je nog steeds afhankelijk van voornamelijk gas, wat steeds schaarser wordt. En de technologie voor het maken van systhesegas, met het relatief goedkope steenkool, is nog niet uitontwikkeld. Omdat er gebruik gemaakt wordt van gassen, is zo'n centrale zeer ontvlambaar. 14

15 Zonne-energie De zon is een voor ons de dichtstbijzijnde ster, en dankzij de zon is er leven mogelijk op aarde. Op de zon vinden constant kernreacties plaats (kernfusies) die ervoor zorgen dat de zon schijnt. Deze straling bereikt ook de aarde. De atmosfeer en het magnetische veld om de aarde (magnosfeer) houden schadelijke elementen zoals UV licht grotendeels tegen. Van de straling die de aarde wel bereikt kan elektriciteit opgewekt worden. Pas als licht het aardoppervlak bereikt wordt het omgezet in warmte. Sommige warmte verdwijnt meteen weer. Donkere oppervlakten absorberen licht en worden warmer door de zon, zoals de zee. Lichte oppervlakten zoals ijs kaatsen het licht juist af zoals ijs. Dit geeft een versterkend effect als er een ijstijd is, de aarde koelt alleen maar meer af, en tijdens een warmere periode zoals nu wordt het alleen maar warmer. Als bijvoorbeeld de Noordpool smelt is er steeds minder licht en steeds meer donker oppervlak (zee) dat de warmte absorbeert. Veel licht bereikt de aarde niet eens omdat de wolken het alweer weg de ruimte in kaatsen. Hiernaast staat een verhelderend plaatje waar de stralingsbalans van de zon de zien is. De energie van de zon kunnen wij dus gebruiken door bijvoorbeeld om te zetten in elektriciteit met behulp van zonnepanelen. Ook kunnen we de warmte direct gebruiken om water mee te verwarmen in het huishouden door middel van zonneboilers. Omdat de boiler het water niet altijd warm genoeg krijgt moet er bijgestookt worden door fossiele brandstoffen. Het gaat dus om een deel van het warme water dat schoon wordt verwarmd. 15

16 De werking van een zonnecel/paneel: In een zonnecel wordt gebruik gemaakt van halfgeleider materiaal, meestal silicium (Si). Dit materiaal kan zo gemaakt worden dat er een elektrisch veld in het materiaal ontstaat. Met dit elektrisch veld kunnen elektronen versneld worden, zodat er een stroom ontstaat. De elektronen worden alleen versneld wanneer ze vrij in het materiaal kunnen bewegen. Elektronen worden vrij gemaakt door licht op het materiaal te schijnen. Op deze manier kan dus met zonlicht een elektrische stroom opgewekt worden. Bron:www. students.chem.tue.nl Voordelen De voordelen van zonne-energie zijn dat het een schone energiebron is (er komt geen uitstoot van broeikasgassen aan te pas). Ook is de energie van de zon onbeperkt aanwezig; in de zin van fossiele brandstoffen kunnen we opmaken, de zon niet. Maar een nadeel is dat de zon soms niet erg aanwezig is, natuurlijk s nachts maar ook overdag als het bewolkt is. Bij daglicht wordt er wel elektriciteit opgewekt maar niet heel veel. De meeste zonnestraling wordt door de wolken afgekaatst. Het is dus wel het meest handig als zonnepanelen worden geplaatst op plekken waar de zon veel schijnt. Op deze afbeelding is te zien hoe de zonnestraling in Europa verdeeld is. Hierin herken je meteen een relatie met de klimaatgordels. Het Middellandse Zeegebied heeft veel meer zonneschijn dan Schotland of Ierland. Meer naar de evenaar toe is de intensiteit van de zon ook een stuk sterker dan dicht bij de polen. Dit komt omdat de zon loodrecht op de evenaar schijnt en schuin op de polen. Het licht is bij de polen is verdeeld over meer oppervlak en geeft dus minder warmte. Ook moet het zonlicht dat naar de polen gaat meer 16

17 afstand afleggen in de atmosfeer en dat kan dus weer verloren gaan als het wolken tegenkomt. Hiernaast een verhelderend plaatje waarop dit te zien is. Duitsland is op weg de eerste zonneeconomie van de wereld te worden. De lucht is er schoner en men is minder afhankelijk van fossiele brandstoffen. Panelen worden gesubsidieerd en stroom door het net opgekocht voor het dubbele van gewone energie. Winstgevende parken met panelen worden in Zuid Duitsland aangelegd en boeren hebben de daken van hun schuren vol later leggen. Dat wat ze over hebben verkopen ze weer aan het net dus is er geen overschot. We hebben geen energieprobleem maar een transitieprobleem. Elk half uur valt er genoeg zonlicht op de aarde om de wereld een jaar lang van energie te voorzien. Nederland loopt op het gebied van zonne-energie achter, maar er zit al verbetering in. Doordat de panelen goedkoper kunnen worden geproduceerd en verkocht is het voor particulieren en bedrijven nu aantrekkelijker om ze aan te schaffen. Het is eerder terugverdiend. De elektriciteitsopwekking in Nederland met zonnepanelen in 2012 is in vergelijking met 2011 verdubbeld. Zonnepanelen worden steeds meer, goedkoper en efficiënter geproduceerd. Ze leveren steeds meer op. Het rendement is ongeveer 15%. Ze bestaan ook met een hoger rendement maar die zijn nog te duur om te kunnen verkopen. De prijs voor het opwekken van elektriciteit per kilowattuur verschilt of er veel of weinig zon is. In Spanje ligt dit rond de 0,25 en in Nederland 0,50 (in 2008). De landen in Europa die nu het meeste aan deze schone energievorm doen zijn Duitsland, Spanje en Italië en Tsjechië. Maar voor de maak van zo n paneel zijn grondstoffen nodig (kritische mineralen) die vrij schaars zijn en die heeft vooral China 17

18 in haar bezit. Waar deze grondstof nu nog te betalen is kan China in de toekomst meer geld vragen. Er kan een monopolie ontstaan en de prijs van de panelen (die nu ook veel geproduceerd worden door China) gaat dan flink omhoog. Indium is in de verbinding Indiumtinoxide (ITO) onmisbaar in veel hightech-toepassingen, zoals touchscreen- en lcd-beeldschermen en zonnepanelen. De wereldwijde productie van indium is voor de helft in handen van China, gevolgd door Canada en Korea. Een gebied ter grote van Frankrijk in de Sahara aan zonnepanelen zou genoeg energie leveren voor de hele wereld. Dit lijkt heek groot maar het is valt op wereldschaal reuze mee als je Frankrijk eens op de Sahara legt. De grootste woestijn van de wereld zou nuttig gebruikt kunnen worden. De Desertec Foundation is een project dat dit probeert te realiseren. Het zijn banken, bedrijven en verzekeringsmaatschappijen (vooral Duitse), maar ook wetenschappers en overheden van allerlei landen die zich hiermee bezig houden. Als er geen toekomst in zou zitten zou er vast niet zoveel in geïnvesteerd worden dus wie weet wordt het ooit werkelijkheid. Als de zon niet schijnt moet er een alternatief zijn want de opslag van energie is tijdelijk. Ook gaat er veel energie verloren bij het transport ervan. Even energie vervoeren over grote afstand om overschot te verkopen of tekort op te kopen is nog niet mogelijk. Misschien is dit in de toekomst wel mogelijk en kunnen we het park in de Sahara realiseren en de elektriciteit over de hele wereld vervoeren. In Spanje is er nog iets anders geplaatst dan zonnepanelen. Hele grote spiegels reflecteren licht naar één punt op een hoge toren waar door de hitte stoom wordt gemaakt die turbines aandrijft. Op dit concentratiepunt wordt het tussen de 350 en de 1000 C. Opwekking door middel van spiegels en stoom bestaat al langer, in Amerika staan bijvoorbeeld al jaren twee van deze parken. De spiegels zijn ontwikkeld in verschillende vormen maar de werking 18

19 komt op hetzelfde neer. Deze vorm van zonne-energieopwekking zou ook in de Sahara gebruikt gaan worden. Een andere vorm die nog in ontwikkeling is, is de zonnetoren. Dit is een soort kas waar de zon de lucht opwarmt. De warme lucht stijgt op via de toren en drijft turbines aan die de beweging weer omzetten in elektriciteit. Door middel van waterzakken die in de kas geplaatst zijn kan s nachts ook worden opgewekt. Overdag zijn ze opgewarmd door de zon en s nachts geven ze hun warmte af. Zonne-energie is een groeiende energie. Eilanden in de oceaan zouden ideaal zijn omdat de zon daar nog meer schijnt en het vele zoute water dat aanwezig is gebruikt kan worden voor de stoom, en om er zo ook zoet water van te maken voor de landen die daar niet veel van bezitten. Er zijn drijvende zonnepanelen uitgevonden genaamd SUNdy. De eerste eilanden zijn in aanbouw. Het zijn een soort vlotten met zonnepanelen erop die Zwitsers hebben ontworpen. Ze worden geplaatst in een meer. Ook hier wordt weer stoom opgewekt en de panelen draaien met de zon mee om zoveel mogelijk licht op te vangen. Zonne-energie heeft zeker toekomst en als het zal zich steeds verder ontwikkelen. Misschien is dit wel het antwoord op het energieprobleem. 19

20 Geothermische-energie Zo n jaar geleden maakte de mens al gebruik van de warmte van de aarde. Deze aardwarmte ook wel geothermie genoemd is een hele goede manier om op een duurzame manier energie op te wekken. Het eerste gebruik van deze aardwarmte was vooral direct, zo werd er in gebaad, dingen mee verwarmt en werd het gebruikt om er water mee te koken. Bij latere beschavingen zoals bij de Romeinen en de Ottomanen werd de aardwarmte vooral gebruikt voor badhuizen. In de 14 e eeuw werd het gebruik al uitgebreid, zo was in Chaudes-Aigues in centraal Frankrijk een heel stadsverwarmingsnet dat geothermisch werkte. In het jaar 1913 werd er voor het eerst stroom opgewekt met aardwarmte, dit gebeurde in het Italiaanse Larderello. De geothermische krachtcentrale wekte een vermogen op van 220kw, oftewel genoeg stroom voor één gloeilamp. De technieken, kennis en daarmee de mogelijkheden zijn natuurlijk toegenomen. Zodat er tegenwoordig veel en veel meer geothermische stroom opgewekt kan worden. Maar voordat we hier verder op ingaan, is het wel handig om te weten waar deze aardwarmte eigenlijk vandaan komt. Toen de aarde ontstond zo n 4,7 miljard jaar geleden is er door de toen ontstane bewegingsenergie warmte ontstaan. Dit is echter maar 30 procent van de aardwarmte, de andere 70 procent ontstaat door het radioactieve vervalproces. Dit vervalproces zijn eigenlijk natuurlijke kernreacties. 20

21 Al deze aardwarmte wordt door het binnenste van de aarde vervoert via convectie stromen, oftewel de verplaatsing van magma in het binnenste van de aarde. Deze verplaatsing zorgt ervoor dat 99 procent van de aarde warmer is dan 1000 graden Celsius, en van die overige 1 procent is ook weer 99 procent warmer dan 100 graden. Dus genoeg warmte om stroom me op te wekken. De warmte per plek hangt echter af van de geothermische dieptemaat. De geothermische dieptemaat houdt in hoeveel meter je moet dalen om 1 graad te stijgen. Deze dieptemaat hangt erg af van de vulkanische activiteit. Hierdoor wordt er onderscheid gemaakt tussen twee soorten plekken waar de aardwarmte kunt vinden. Hoogentalpie en laagentalpie, hoogentalpieplaatsen zijn plekken waar veel vulkanische activiteit is. Laagentalpie zijn dus plekken waar geen vulkanische activiteit is, dit is echter geen probleem omdat op alle plekken geothermische energie op te wekken is. Natuurlijk is het een stuk makkelijker om aardwarmte te vinden dicht aan de oppervlakte als er vulkanische activiteit is zoals in IJsland. Maar in Nederland is het ook goed mogelijk om stroom op te wekken met aardwarmte. Zoals al eerder gezegd kan je geothermische energie zowel direct gebruiken of er stroom mee opwekken. Direct gebruik wordt tegenwoordig veel gebruikt om huizen te verwarmen en te koelen. Dit gebeurt door een gat onder het huis te graven, want op zo n 25 meter diepte is het hele jaar een gelijkblijvende temperatuur. Deze temperatuur is ongeveer gelijk aan het jaargemiddelde. 21

22 In het gat wordt een pijpleiding aangelegd. In deze pijpleiding wordt een vloeistof rondgepompt. In de zomer als het warm is wordt de vloeistof onder de grond afgekoeld waardoor de airconditioning het gebouw kan afkoelen. In de winter werkt het systeem in de tegenovergestelde manier. Waardoor men bijna tot geen elektriciteit meer nodig heeft om hun huis te verwarmen/verkoelen. Dus een goede oplossing. Met systeem wek je echter geen stroom op, hiervoor zijn grote geothermische centrales nodig. Deze centrales kunnen op drie verschillende manieren werken: Hydrothermale systemen, Petrothermale systemen en diepte aardwarmte sondes. Hydrothermale systemen is slechts bruikbaar op een gering aantal plekken. Dit komt omdat voor dit systeem er een ondergrondse natuurlijke watervoorraad aanwezig moet zijn. Als deze voorraad aanwezig is kan er een pijpleiding de grond in geboord worden. De diepte hiervan hangt af van waar de temperatuur van het water boven de 100 graden is, dit omdat er stoom nodig is. En stoom ontstaat pas bij een temperatuur van 100 graden. Als de pijpleiding bij een watervoorraad is aangekomen, zal het water/stoom door de natuurlijke druk, die ontstaat door het opwarmen van de vloeistof door de aardwarmte, door de pijpleiding omhoog gaan. 22

23 Boven de aardoppervlakte aangekomen, wordt de het stoom van het water gescheiden. Het water wordt op een natuurlijke manier ook tot stoom verwekt. Hierdoor is er een grote hoeveelheid stoom onder hoge druk, dit wordt door pijpleidingen vervoert naar een turbine. De stoom laat de turbine draaien, want er voor zorgt dat de dynamo stoom op wekt. De afgekoelde stoom wordt weer terug gepompt in de bestaande watervoorraad, zodat het opnieuw gebruikt kan worden. Deze centrales kunnen, afhangend van de locatie, tussen de 10 en 15 MW stroom opwekken want direct aan het net kan worden overgedragen. De voordelen van dit systeem zijn dat het een puur natuurlijk systeem is waarbij je niet afhankelijk bent van andere variabelen zoals de zon of de wind. In IJsland staat de echter grootste elektriciteitscentrale van de wereld die op aardwarmte draait, de Nesjavellir. Deze produceert 90 MW aan elektriciteit en voorziet ook nog eens inwoners van IJsland aan warmte. Nesjavellir; De grootste elektriciteitscentrale in IJsland die elektriciteit opwekt met aardwarmte Enkele nadelen zijn echter dat het niet op elke plek mogelijk is, en dat het op dit moment nog niet heel rendabel is op plekken waar heel diep geboord moet worden. Dus je bent heel erg afhankelijk van een goede plek. Een ander probleem is, dat als je niet goed met je waterbron omgaat. Dat die uit kan putten. Dit is echter goed te verhelpen met goed management. Tevens is 90 MW is ook relatief weinig. Dus Hydrothermale systemen zijn goede manieren om stroom op te wekken, als je eenmaal een goede plek hebt om zo n centrale te bouwen. Petrothermale systemen werken voor het groot deel hetzelfde als hydrothermale systemen. Alleen hierbij is er geen watervoorraad onder het aardoppervlak. Dus wordt er een kunstmatig gat geboord waar het water in wordt gepompt. Zodat er ook hier weer stoom kan ontstaan er stroom kan opwekken. 23