Werkstuk Natuurkunde Energie

Werkstuk Natuurkunde Energie Werkstuk door een scholier 2170 woorden 25 januari 2006 6,2 118 keer beoordeeld Vak Natuurkunde Biogas Op welke manier wordt biogas gebruikt? Biogas wordt gemaakt uit de biomassa. (Natuurproducten zoals: mest en afvalhout.) Het kan handig thuis worden aangelegd. Omdat er veel manieren zijn om energie op te wekken uit biomassa, moet er nog tamelijk veel onderzoek gedaan worden naar manieren om dit het snelste, gemakkelijkste, en voordeligste te doen. Men doet daar dus nog veel onderzoek naar. Op dit moment is 15 % van het wereldsenergiegebruik energie opgewekt uit biomassa. Er worden nog veel soorten afval hergebruikt of gerecycled. Misschien worden deze soorten afval in de toekomst ook gebruikt om energie mee op te wekken, door middel van verbranding of vergassing. Maar men is nu ook aan het onderzoeken of er vloeibare brandstof van biomassa gemaakt kan worden, voor als de aardolie op raakt. Biogas kan gebruikt worden in derde wereldlanden, omdat de mensen die daar wonen niet veel technische kennis daarvoor hoeven te hebben en het is eenvoudig te maken. Welke voordelen heeft biogas? De voordelen van biogas zijn dat biogas een duurzame energie bron is en er wordt afval gebruikt, zodat er minder afval over blijft Welke nadelen heeft biogas? De nadelen zijn dat een biogasinstallatie erg duur is. Aardwarmte Hoe wordt aardwarmte gebruikt? Hoe dieper je vanaf de aarde graaft hoe warmer het wordt. Afhankelijk van hoe hoog of hoe laag het land is komt er meestal 30 graden Celsius bij. Om gebruik te maken van deze warmte moet er in de diepte een watervoerende laag zijn. In Nederland is de temperatuur te laag om er elektriciteit van te maken, maar het https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-natuurkunde-energie-23435 Pagina 1 van 6

kan wel gebruikt worden om kassen en gebouwen te verwarmen. In Italië is de temperatuur op een bepaalde diepte zo hoog dat er direct elektriciteit kan van worden gemaakt. Met behulp van een stoomturbine en een generator. Een ander woord voor aardwarmte is geothermisch. (Geo = aarde en thermisch = warmte.) Welke voordelen heeft aardwarmte? De voordelen van aardwarmte zijn dat het een goedkope energie bron is en er geen schadelijke stoffen in de lucht komen. Welke nadelen heeft aardwarmte? De nadelen van aardwarmte zijn dat met het naar boven halen van het warme grondwater er ook andere stoffen mee naar boven kunnen komen die de bodem kunnen verontreinigen en dat de put maar een beperkt aantal jaren in het bedrijf kan blijven. Steenkool Steenkool ontstond in de prehistorie. Toen groeiden er schubbomen, zegelbomen, paardenstaarten en varens. De resten van die planten waar energie van de zon in zat veranderden langzaam in turf. De turflagen werden in de loop van miljoenen jaren bedolven onder andere lagen en samengeperst. De turflagen veranderden door de druk en hitte langzaam in harde, zwarte steenkool. De steenkool wordt als energiebron gebruikt voor de productie van elektriciteit. Naar schatting kunnen we nog 300 jaar steenkool delven. Het delven van steenkool gebeurde vroeger door mijnwerkers met een houweel en een schop, maar tegenwoordig snijden grote machines in de steenkoollagen en leveren zo tonnen steenkool af op de transportband. Ook word er tegenwoordig gebruik gemaakt van kolenvergassing, hierbij laten ze de steenkool reageren met andere stoffen waarbij gasvormige producten ontstaan, deze zijn gemakkelijk via pijpleidingen naar boven te brengen. Welke voordelen heeft steenkool? Steenkool is goedkoop. Steenkoolmijnen bestaan al een hele tijd dus die hoeven we niet meer te bouwen. Het gaat nu heel snel met steenkool uit de grond halen. Welke nadelen heeft steenkool? De nadelen zijn dat steenkool niet makkelijk te vervoeren is. Ook is steenkool niet vernieuwbaar en bij het verbranden komen veel schadelijke stoffen vrij. Ook is de winning van steenkool is gevaarlijk en smerig en ook blijven hopen puin over die lelijk staan in het landschap Olie en gas https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-natuurkunde-energie-23435 Pagina 2 van 6

Olie en gas ontstonden ook al in de prehistorie. Kleine dieren en planten waar energie van de zon inzat leefde in moerassen en ondiepe zeeën, als ze stierven zakte ze naar de bodem. Door de hitte en druk ontstonden gas en olie. Het gas en de olie werden naar boven geperst en raakten opgesloten tussen lagen gesteenten. Olie en gas worden als energiebron gebruikt voor de productie van elektriciteit. Naar schatting kunnen we nog 50 jaar gas en olie delven. Dat delven gebeurd door pijpleidingen in de olie en gas lagen te boren.de olie en gas komen dan door de pijpleidingen omhoog zetten omdat er een hele grote druk op staat. Welke voordelen heeft olie en gas? De voordelen van aardolie zijn dat het makkelijk te transporteren is via pijpleidingen en mammoettankers, het is eenvoudig uit de grond te halen en is ook nog eens goedkoop. De nadelen zijn dat aardolie niet herbruikbaar is, het als politiek machtsmiddel kan gebruikt worden omdat het maar op bepaalde plaatsen gevonden word en dat ongelukken bij transport milieu rampen veroorzaken. Welke nadelen heeft olie gas? De nadelen zijn dat aardolie niet herbruikbaar is, het als politiek machtsmiddel kan gebruikt worden omdat het maar op bepaalde plaatsen gevonden word en dat ongelukken bij transport milieu rampen veroorzaken De nadelen zijn dat aardgas niet vernieuwbaar is. Als er een lekkage is gaan alle planten en bomen dood. Bij de verbranding komen schadelijke stoffen vrij en aardgas is explosief. Kernenergie Voor het "kernsplijtingsproces" is vooral uranium-235 van belang. Deze is splijtbaar, in tegenstelling tot uranium-238. Ze hebben wel het zelfde aantal protonen in de kern, namelijk 92, (en dus het zelfde atoomnummer 92 ) maar ze verschillen in het aantal neutronen. De ene soort heeft er 143, de andere heeft er 146. Als we nu het aantal protonen bij het aantal neutronen optellen krijgen we de atoommassa. Bij de ene soort is het dus 92 + 146 = 238, bij de andere is het 92 + 143 = 235. De tweede soort wordt het meeste gebruikt. Voor het proces moeten we de kern van U-235 voorstellen als een bolletje gemaakt uit protonen en neutronen. Het neutron botst tegen de atoomkern waardoor deze en twee wordt gesplitst. Het neutron wordt ook verdeeld in 2 of 3 nieuwe neutronen die weer tegen de nieuwe atoomkernen botsen waardoor er een kernreactie begint! Welke voordelen heeft Kernsplijting? De voordelen van kernsplitsing is dat er weinig uranium nodig is voor veel energie, er komen geen schadelijke stoffen in de lucht. https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-natuurkunde-energie-23435 Pagina 3 van 6

Welke nadelen heeft kernsplijting? De nadelen van uranium zijn dat het niet vernieuwbaar is, en komt radioactief aval vrij, er kunnen ook kernwapens met uranium worden gemaakt en een ongeval in een kerncentrale kan een grote ramp veroorzaken. Als de natuurlijke energiebronnen dan uitgeput raken, zitten we met een probleem. Daarom zochten wetenschappers naar een andere energiebron. Kernfusie is het samensmelten van de kernen van verschillende atomen, waarbij een ander element wordt gevormd. Wanneer atomen van lichte elementen zoals waterstof samensmelten, komt energie vrij. De zon en sterren halen hieruit al hun energie. Kernfusie is ook de energiebron van een waterstofbom(meer hierover bij wapens). Bij kernsplijting blijven, in tegenstelling tot kernfusie, niet noodzakelijk radioactieve materialen achter. Bovendien is kernfusie geen kettingreactie, zodat het proces zeer veilig is. Daarom proberen wetenschappers kernfusie op aarde te ontwikkelen als schone en veilige energiebron. Het doel van het internationaal onderzoek is het maken van een fusiecentrale die voldoet aan de eisen die de maatschappij stelt: veilig, betrouwbaar, ruim voorradige brandstof, minimale milieubelasting en een goede energieproductie. In het laatste decennium is er belangrijke wetenschappelijke en technische vooruitgang geboekt in het fusieonderzoek. Momenteel werkt de fusiegemeenschap aan een groot internationaal fusie-experiment, de ITER. ITER staat voor International Tokamak Experimental Reactor, en is een project tussen Europa, Rusland, de VS, Japan, China en Zuid Korea.ITER, die naar verwachting rond 2015 in bedrijf komt, moet aantonen dat fusie op aarde mogelijk is. Van ITER wordt verwacht dat hij 500 megawatt produceren Welke voordelen heeft kernfusie? De voordelen van kernfusie zijn wat er zeer veel energie vrij komt, waterstof een schone brandstof is, je kunt waterstof uit water maken en er is water genoeg en bij kernfusie ontstaat er minder radioactief afval dat bij kernsplijting. Welke nadelen heeft kernfusie? Tritium en deuterium zijn allebei positief geladen dus ze stoten elkaar af maar alleen bij hoge temperatuur dan word het effect opgeheven. Windenergie De eerste windmolens werden ongeveer 1400 jaar geleden gebouwd. Tot ver in de twintigste eeuw werden windmolens in Europa gebruikt voor het malen van meel. Nu maakt de molen een comeback in de vorm van windturbines met een soort propellerbladen. De eerste windturbines werden gemaakt in Denemarken. De meeste windturbines hebben een horizontale as met een rotor met twee of drie bladen. De rotors moeten altijd met hun gezicht in de wind gezet worden. Dat gebeurt met de kruimotor. De rotorbladen zitten vast aan de hoofdas of naaf, waarvan de draaiende beweging wordt versneld in een tandwielkast. Die drijft vervolgens de generator aan die de elektriciteit opwekt vergelijkbaar met de werking van een https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-natuurkunde-energie-23435 Pagina 4 van 6

fietsdynamo. Als je de lengte van de rotorbladen verdubbelt, wordt de hoeveelheid energie die ze opwekken verviervoudigd. Ook neemt de hoeveelheid energie toe naarmate de hoogte van de turbine toeneemt. Een voordeel van de windturbine is dat het schone energie is die geen luchtvervuiling geeft. Echter zijn er meer nadelen: Het is afhankelijk van het weer, het neemt heel veel ruimte in beslag en ze veroorzaken geluidshinder. Welke voordelen heeft windenergie? Windenergie raakt nooit op. Een windpark is binnen een half jaar klaar. En je ken een wind molen overal neer zetten. Welke nadelen heeft windenergie? Nadelen van windenergie zijn dat de windmolens vaak niet in het landschap passen, en soms voor geluidsoverlast zorgen. Het probleem van de geluidsoverlast wordt toch minder omdat windmolens steeds stiller worden. En er moet wind wezen. Zonne energie We kunnen gratis beschikken over enorme hoeveelheden zonne-energie. Alleen de opvang is een probleem. Je hebt hele grote dure panelen nodig. Daarvoor hebben mensen zonnepanelen bedacht. Daarin wordt met behulp van de zon water opgewarmd dat zijn zonnecollectoren of zonlicht met behulp van zonnecellen direct omgezet in elektriciteit. Zonnecollectoren werken als volgt: In een zonnepaneel zitten buizen waar vloeistof doorheen loopt er gaat koude vloeistof in en de zon warmt de vloeistof in die buizen op en de vloeistof komt warm het zonnepaneel weer uit en gaat vervolgens b.v. naar de verwarming. Door zwart materiaal en aluminiumfolie en goed isolatie wordt het water zo snel mogelijk opgewarmd. De manier waarop een zonnecel werkt heet fotovoltaische omzetting: de omzetting van licht naar elektriciteit. Vaak wordt de afkorting pv gebruikt dat komt van het Engelse woord photovoltaic. De meeste zonnecellen zijn gemaakt van silicium. Silicium bestaat uit 2 lagen, de n-laag en de p-laag (negatieve laag en de positieve laag). Het verschil in die 2 lagen bestaat uit kleine chemische toevoegingen. Hierdoor ontstaat een spanningsverschil tussen de twee lagen. Deze twee lagen kun je vergelijken met het plus en de min van een batterij. Tussen deze 2 lagen zit nog weer een laag: de scheidingslaag, deze laag houdt de andere 2 uit elkaar. Onder invloed van licht worden er extra elektronen in de zonnecel los gemaakt. Door een verbinding tussen de lagen gaat er een elektrische stroom lopen. Als een zonnecel 36 graden op het zuiden is gericht is de energie opbrengst het optimaals. De voordelen zijn dat de zon is onuitputtelijk en een schone energiebron. Er zijn echter nog vele onderzoeken nodig om zonne-energie op grote schaal mogelijk te maken. En de huidige zonnecollectoren zijn groot en duur. Welke voordelen heeft zonne-energie? Zonne-energie brengt geen vuil in het milieu. https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-natuurkunde-energie-23435 Pagina 5 van 6

Welke nadelen heeft zonne-energie? Een nadeel van zonne-energie is dat de zonnepanelen heel duur zijn, en niet iedereen vindt ze mooi op de daken staan. En de zon moet schijnen. Waterenergie Vallend water is waarschijnlijk de grootste steeds opnieuw te gebruiken energiebron ter wereld. Hierbij wordt gebruikt gemaakt van vallend water door een natuurlijke rivier of uit een reservoir dat door een kunstmatig aangelegde dam wordt verkregen. Dit water wordt door kanalen geleid en zet turbines in werking die op hun beurt generatoren aandrijven. Het water uit een rivier wordt tegengehouden door een dam. Hierdoor ontstaat een reservoir. Door een sluisdeur te openen stroomt het water door een tunnel naar benenden en gaat steeds sneller stromen. De tunnel wordt smaller gemaakt hierdoor gaat het water nog sneller en stroomt door een turbine heen. De turbine wordt rondgedraaid door het water. De dynamo in de generator gaat hierdoor ronddraaien waardoor elektriciteit wordt opgewekt. In Nederland kan je de waterkracht-energie niet halen uit een hoogteverschil of uit de snelheid van het water, maar wel uit de enorme watermassa die in een korte tijd passeert. In Nederland maken we gebruik van turbines die gebruik maken van het drukverschil voor en achter de turbine, de zogenaamde 'reactie'-turbines. De rotorbladen aan de generator lijken op de van een grote scheepsschroef. Welke voordelen heeft waterkracht? Bij elektriciteitsopwekking van waterkracht komen geen schadelijke gassen vrij. Het is schoon en water zal altijd blijven stromen; het is dus onuitputtelijk en duurzaam. Welke nadelen heeft waterkracht? Een waterkrachtcentrale heeft naast de vele voordelen ook een nadeel: niet alle vissen overleven een tocht door de waterkrachtcentrale. Om dit probleem te ondervangen kunnen visgeleidings systemen worden toegepast die de vissen via een watertrap langs de waterkrachtcentrale leiden. De moeilijkheid hiervan is dat niet alle vissen reageren op dezelfde signalen. Waar de ene vis van schrikt, daar wordt de ander juist door aangetrokken. Bijvoorbeeld reageert de zalm op geluid en de paling juist op licht. https://www.scholieren.com/verslag/werkstuk-natuurkunde-energie-23435 Pagina 6 van 6