Het gebruik van energie wordt steeds meer. Dus zijn er ook meer bronnen nodig. Sommige gassen raken

Transcriptie

1 Werkstuk door een scholier 1870 woorden 2 maart ,1 355 keer beoordeeld Vak Natuurkunde Wat is windenergie en hoe werkt een windturbine? Windenergie is de energie die door de wind wordt geleverd. Dat gebeurt met behulp van windmolens. Het is ongeveer hetzelfde als bij de dynamo van een fiets. Een be-langrijk onderdeel van de molen is het rotorblad. De rotorbladen vangen de wind op en zetten het om in een draaiende beweging. Iedere rotorblad kan apart versteld worden. Dit gebeurt met de bladhoek verstellingen. De rotorbladen sturen de wind door naar de hoofdas. De draaiende beweging van de hoofdas wordt versneld in de tandwielkast. Bij ongeveer windkracht 2 beginnen de rotoren te draaien. Het maximale is 6 tm 8. Om ervoor te zorgen dat er niets gevaarlijks gebeurt stoppen ze het bij te hoge windkrachten. Dit wordt natuurlijk niet met de hand gedaan maar met een mechani-sche handrem. In de generator wordt de draaiende beweging omgezet in een elektri-sche spanning van ongeveer 380 Volt. Het is natuurlijk niet precies 380 want het licht aan de windsnelheid en de rotorbladen. Als het naar een openbaar elektriciteitsnet moet, moet eerst de spanning verhoogd worden. Dit gebeurt in de transformator. Van de windvaan krijgt hij informatie binnen over de windkracht en de windrichting. Aan de hand van deze gegevens wordt de gondel in de goede richting gezet door middel van de kruimotor. Ook worden de bladhoekverstellingen hierdoor geregeld De opgewekte elektriciteit wordt groene of schone stroom genoemd. Vergeleken met grijze stroom is groene stroom helemaal schoon. Grijze stroom ontstaat uit steenkool of gas en is daarom geen groene of schone stroom. Waarom windenergie? Er zijn best veel redenen waarom windenergie beter is dan andere energiebronnen: Broeikaseffect beheersen: Bij verbranding van veel fossiele brandstoffen, zoals olie en gas, komen gevaarlijke stoffen vrij, bijvoorbeeld: CO2. In de hele wereld komt er per jaar 19 miljard ton CO2 vrij. Dit is zoveel dat de natuurlijke kringlopen het niet meer kunnen verwerken. De CO2 stijgt omhoog en komt terecht in het broeikaseffect. De atmosfeer houdt dan heel veel warmte vast. Daardoor wordt het heel warm op aarde. Dit kan zo dus niet langer meer doorgaan. De uitstoot van CO2 moet minder worden. Dit kan als alle landen meehelpen. Het kan op 2 manieren: energie besparen en an-dere energiebronnen gebruiken, zoals zonne-energie, windenergie en waterkracht. Geen zure regen: Met windturbines wek je elektriciteit op zonder luchtvervuilende stoffen zoals zwave-loxiden (SO2) en stikstofoxiden(nox). Door deze stoffen ontstaat zure regen. Raakt nooit op: Het gebruik van energie wordt steeds meer. Dus zijn er ook meer bronnen nodig. Sommige gassen raken Pagina 1 van 5

2 op maar windenergie niet. Windenergie kan niet opraken want het waait altijd. Prijs: Windenergie is de goedkoopste energie van alle duurzame energie. Geschiedenis van windenergie Rond 1900: Er worden geen oude molens meer gebruikt maar stoommachines. Er wordt nog wel geprobeerd om energie op te wekken met de molens maar het houten binnenwerkje is niet sterk genoeg. In Denemarken worden stalen molens ontwikkeld, speciaal voor de productie van elektriciteit. Deze molens worden gebruikt als kleine elektriciteits-centrales. In 1918 staan er 120 van deze molens in Denemarken. Na de Eerste Wereldoorlog: Voor het opwekken van elektriciteit worden sneldraaiende windturbines ontworpen. Deze kleine turbine wordt nu soms nog gebruikt voor het opladen van accu s. Na de Tweede Wereldoorlog: De ontwikkeling van windturbines komt stil te liggen omdat er grote centrales elektri-citeit opwekken met behulp van kolen, gas en olie. Jaren vijftig: De Suezkanaal sluit, er kan geen olie meer gevoerd worden. Daardoor stijgt de olie-prijs. Engeland, Frankrijk en Duitsland ontwikkelen grote rotorbladen met gestroom-de lijnen. In 1957 wordt in Duitsland de eerste windturbine met bladen van kunststof gebouwd. Twee jaar later, dus in 1959 bouwt een elektriciteitsbedrijf in Denemarken een windturbine met een vermogen van 200 kilowatt. Jaren zestig: De olieprijs daalt weer. Met grote tankers wordt goedkope olie uit het Midden-Oosten aangevoerd. De ontwikkeling van windenergie komt weer tot stilstand. Jaren zeventig: Mensen beginnen zich meer te interesseren in windenergie. Veel landen, onder andere Nederland, gaan onderzoek doen over de ontwikkeling van windenergie. Deense fabrikanten specialiseerden zich op turbines met een rotordiameten van ongeveer 10 meter. Ook in Nederland speelt windener-gie een belangrijke rol. Jaren tachtig: Het gaat heel erg goed met de ontwikkeling van windenergie. Het wordt het meest gebruikt omdat het veel beter is voor het milieu. Ook Nederland maakt goed gebruik van windenergie. Windenergie is zo erg ontwikkeld dat windturbines op een betrouwbare manier elektriciteit kunnen opwekken. Jaren negentig: In Nederland staan ongeveer 500 windturbines met een totaal vermogen van 100 megawatt. De energiebedrijven willen 250 megawatt. De techni-sche ontwikkeling van windturbines gaat door. Windturbines worden gro-ter, sneller en technischer. Hoeveel energie levert een windmolen op? De energie die een gemiddelde windmolen oplevert is in de afgelopen jaren flink toe-genomen. Dit komt door technologische ontwikkelingen en verbeteringen. Op dit moment levert een moderne turbine van 3 megawatt (MW) per jaar tot kwh elektriciteit op. In Duitsland leveren turbines van 5 MW meer dan kwh op. De energie die een turbine oplevert heet noemen we kilowatt-uur Pagina 2 van 5

3 (kwh). De opbrengst die een windmolen levert is niet altijd evenveel. Het hangt af van een aantal dingen: De plek waar de turbine staat. Boven op zee waait het meer dus levert het ook meer energie op. In de stad waait het minder, dus levert het ook minder energie op. Hoe lang de turbine gemiddeld draait. Bij windkracht 2 levert het al energie op. Het maximale is windkracht 6 tm 8. Bij windkracht 10 wordt de windturbi-ne gestopt want anders kunnen er gevaarlijke dingen gebeuren. Het rotoroppervlak. Als de bladen groot zijn kunnen ze meer wind opvangen en in elektriciteit omzetten maar als de rotorbladen klein zijn heeft het ook maar een klein oppervlak om de wind op te vangen. De hoogte van de turbine. Hoe hoger de windturbine staat hoe meer wind het kan opvangen want in de lucht waait het veel meer. Dus een windturbine levert de meeste elektriciteit op als het op zee staat, bij wind-kracht 6 tm 8, als de rotorbladen groot zijn en als het hoog staat. Waar worden windturbines geplaatst? Je kunt niet zomaar eventjes overal een windturbine plaatsen. Dat moet aan een aantal eisen voldoen. Dat zijn de volgende eisen: De afstand tot elkaar: om te voorkomen dat de rotorbladen van een windtur-bines elkaar raken is er een bepaalde afstand bepaald tussen twee turbines. Dat is namelijk zes keer de rotordiameter. De hoogte van de windturbine: hoe hoger het wordt gebouwd hoe beter want boven waait het veel meer en kan een rotorblad meer wind opvangen en daardoor levert het ook meer elektriciteit op. Horizonvervuiling: om ze mooier te lijken in het landschop worden ze niet kris kras overal geplaatst maar in één rechte lijn. De mensen die in de buurt wonen van een groep windturbines hebben best wel veel last van het geluid die ze maken. Maar de omwonenden vinden het al een stuk minder erg als ze weten dat als de windturbines hier staan dat er dan ook meer energie wordt opgeleverd. Bij het aanzicht is het belangrijk dat de verhouding tussen de ashoogte en de rotordiameter goed is, maar ook het aantal uren dat een windturbine draait is belangrijk: Turbines met grote rotorbladen draaien langzamer en worden daar-om als rustiger ervaren door de mensen die vlakbij een windturbine wonen. Ruimtetekort: als wij hier in Nederland gebruik willen maken van windenergie hebben we een probleem. Dat is namelijk dat er geen genoeg ruimte is in Ne-derland. Daarom wilt de overheid een windmolenpark in zee. Dit kost jaren onderzoek. Als dit lukt zullen er windmolenparken gebouwd worden die onge-veer 24 km van de kust liggen. Het voordeel is dat je ze niet meer vanaf het strand ziet en dat het op zee ook veel harder waait en ze dus een grotere op-brengst hebben. Hieronder ziet u de moeilijke woorden weergegeven die in mijn stukje zitten: Plaatselijke effecten van windenergie Het gebruik van windturbines kan plaatselijke hinder veroorzaken. Bij het plaatsen van een windturbine moet er met een aantal dingen rekening mee gehouden wor-den: Vogels: Het komt niet zo heel vaak voor maar het gebeurt toch wel eens dat een vogel tegen een windturbine aanvliegt of dat hij vast blijf zitten in een rotor. 1% van alle onge-lukken van vogels in het verkeer komt door windturbines. Per jaar zijn dit ongeveer vogels. De meeste vogels raken gewend aan de Pagina 3 van 5

4 vogels bij hen in de buurt. Bij het bouwen van een windturbine moet toch wel gelet worden of ze de leefomgeving van sommige vogelsoorten niet verstoren. Geluid: De rotor van windturbines maakt een zoevend geluid en ook de generator en de tandwielkast kunnen geluid maken. Daarom worden windturbines ook niet zo dicht bij een woonwijk gebouwd. Schaduw: Als de zon schijnt komt er natuurlijk een schaduw van iets of iemand. Bij een wind-turbine is dit best irritant voor omwonenden want de rotoren draaien. De omwonen-den zien dan de hele tijd draaiende schaduwen door het raam schijnen bijvoorbeeld. Dit probleem kan je verkomen door de windturbine op zo een precieze plek te bou-wen zodat er geen zon op schijnt. Vergunningen: Voor het plaatsen van een windturbine moet je minimaal twee vergunningen hebben: een milieuvergunning en een bouwvergunning. Ook moet je nog veel vergunningen krijgen van andere dingen. Zoals: waterschap (als je op een dijk wilt bouwen), land-bouw (als je ze in het landschap wilt plaatsen), natuur & visserij (aan de rand van natuurgebieden) en nog een aantal dingen. Windenergie in Nederland Windenergie is één van de belangrijkste energiebronnen van Nederland. 20% van de duurzame energie komt door windenergie. Zij leveren evenveel stroom als huizen per jaar gebruiken. In 2007 stonden er in Nederland 1840 wind-turbines en samen produceerden zij meer dan 1518 megawatt (1 megawatt=1miljoen watt) energie. Windturbines staan meestal niet midden in het land omdat het daar niet goed waait. Ze staan vooral aan de kust. Als ze toch midden in de stad staan moeten ze wel hoog gebouwd worden zodat ze nog wel wind op kunnen vangen. In de provincies Flevoland, Noord-Holland, Zuid-Holland en Friesland staan de meeste windturbines. De rode stipjes zijn gebieden waar windturbines zijn: <afbeelding ontbreekt> Ook komen er in Nederland steeds meer parken waar een heleboel windturbines zijn. Conclusie Nu ik dit werkstukje heb gemaakt weet ik gelijk een heel stuk meer over windener-gie. Voordat ik dit had gedaan wist ik bijna niets over windenergie. Als conclusie voor mijn werkstuk wil ik de voordelen en de nadelen opnoemen omdat eigenlijk wel in elk hoofdstuk een voordeel of nadeel staat. Voordelen Het levert schone elektriciteit op Het raakt nooit op Het is de goedkoopste vorm van duur-zame energie Nadelen Ze staan niet echt mooi in het landschap Er sterven per jaar vogels per jaar door windturbines Als het niet waait ontstaat er ook geen windenergie Ze maken een hinderlijk geluid Als U zo kijkt naar de voordelen en nadelen zijn er wel meer nadelen maar vergeleken met andere Pagina 4 van 5

5 energiebronnen is dit veel minder. Het is de goedkoopste vorm van duur-zame energie Pagina 5 van 5