Een relativerend verhaaltje over

energie
voor reacties:  
zie ook:
See also:
Jan van Staveren
Energiefeiten.pdf
Energy facts.pdf


Inhoud
Enkele definities en fundamentele wetten
-  Vermogen
-  Energie
-  Wet van behoud van energie
-  Wet van behoud van massa
-  Rendement
-  Produktiefactor
-  Werkelijke jaaropbrengst
-  Enkele rendementen
-  Eenheden en omrekenfactoren voor vermogen
-  Eenheden en omrekenfactoren voor energie
-  Primaire energie
-  Energie-inhoud van enkele brandstoffen
-  Mechanisch warmte-equivalent
-  Rendementen bij de omzetting van energie
-  De formule van Carnot
-  De wetten van Newton
Energieverbruik van een huishouden
Zonne-energie
Windenergie
Vergelijking met een centrale van 600 megawatt
Opslag van zonne- en windenergie
Waterkracht
Geothermische energie
Getijdencentrale
Biomassa
Energie-opslag in de accu’s van elektrische auto’s
Smart grid
Warmte-kracht koppeling
Warmtepomp
Batterijen en accu’s
De nucleaire batterij
Lopen en fietsen
Elektrische fiets
Elektrische treinen
Vaartuigen
Vliegtuig
De benzine auto
De elektrische auto
De hybride auto
De brandstofcel auto
De Waterstof Economie
Kernfusie
Kernenergie


Enkele feiten, berekeningen en wetenswaardigheden
Het energieverbruik in Nederland
Het rendement van de produktie van elektriciteit
Het rendement van de produktie van benzine
Het massa-energie equivalent
Massa en gewicht
De Zon
De Leopoldhove
Daglicht in Nederland
Windenergie
Vergelijking van zonne- en windenergie
Brandstoffen en CO2
De CO2-uitstoot "well-to-plug" van elektriciteit
Het broeikaseffect
Lichtbronnen
Vliegtuigen
Elektrische trein
Fietsen
Elektrische fietsen
De Waterstof fiets
Elektrische centrales
De STEG centrale
Kerncentrales
Het elektriciteitsverbruik in Nederland   (gewijzigd december 2016)
Vergelijking energiecentrales   (gewijzigd december 2016)
Elektrische auto's   (gewijzigd december 2016)
De plug-in hybride auto
De CO2-uitstoot bij verschillende soorten auto's
Stella, een elektrische auto met zonnepanelen
De elektrische race-auto
De actieradius van auto's
Vergelijking vervoermiddelen
Enkele projecten van Wubbo Ockels
De World Solar Challenge
Shell eco-marathon
Biobrandstof
Nog een paar wetenswaardigheden
Enkele eenheden
Tabellen en grafieken
Alternatieve energiebronnen
Vrije energie
Opslag van energie
Energiebesparing
De ineenstorting van de olie-economie
Hoe zal het nu verder met de energie gaan?
Het Energieakkoord
Urgenda
Energie-inhoud van een accu
Watervoorbeeld
Energie en arbeid
Energieverbruik van enkele huishoudelijke apparaten
Boeken over energie
Enkele persberichten


Enkele opmerkingen vooraf
~  Afkortingen zijn in dit verhaal zo veel mogelijk vermeden.
~  Bij de combinatie van eenheden wordt een koppelstreepje gebruikt.
    Bijvoorbeeld: kilogram-meter, ampère-uur, newton-meter  etc.
~  Eenheden zijn niet met een hoofdletter geschreven, maar wel steeds
    voluit. Bijvoorbeeld: celcius, volt, ampère, watt  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 kilowatt-uren en megawatt-uren.
~  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.
Vermogen en Energie worden vaak met elkaar verward. Voor dit
    energieverhaal is een goed begrip van de definities noodzakelijk.
~  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) ruim 3 keer zo groot is.
    Het moet daarom ook gaan over verwarming, industrie, vervoer,
    voedselproduktie en vooral ook auto's.
~  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.


Inleiding

De meest effectieve milieumaatregel
Het energieverbruik en de daarmee gepaard gaande milieuvervuiling is evenredig
met het aantal mensen op aarde. De meest effectieve milieumaatregel is dus:
geen verdere toename van de wereldbevolking. Dat lukt (op termijn) alleen als
de reproduktiefactor niet groter is dan 1. Dus niet meer dan 2 kinderen per echtpaar

Na ons de zondvloed
In het boek "Na ons de zondvloed" schrijft de auteur P. Gerbrands, oprichter van
de "Club van 10 miljoen":  "Binnen redelijke marges is groei van het aantal mensen
en economische uitbreiding mogelijk, zolang we ons daarbij weten te beperken tot
het consumeren van de rente die de aarde ons biedt. Maar als ook het kapitaal
dat aarde heet, zelf wordt opgegeten, slaan we als menselijke soort een dood-
lopende straat in".

Citaat uit het partijprogramma 2002 van De Groenen  (blz. 6)
Een hevige bedreiging voor het leven op aarde is de tomeloos groeiende bevol-
kingsomvang. Nog steeds is sprake van een explosieve groei van de wereldbevol-
king. Zo wordt India binnenkort net als China een land met meer 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: geboortebeperking is noodzaak. Gebeurt dat niet, dan
eindigen wij allen als de bacteriën op een beperkte voedingsbodem.
Na ongebreidelde groei volgt ongekende sterfte.
zie ook:  Are Humans smarter than Yeast? en Exponential Growth

De bevolkingsexplosie
Van 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 altijd had
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 × 1012
~  de oppervlakte van de aarde is  4 π r2 = 4 π × 40 × 106 vierkante
    kilometer  (r = de straal van de aarde = 6400 kilometer)
~  het aantal mensen zou dan zijn: (2 × 8,55 × 1012 ) / (4 π × 40 × 106)  
    = 34 000 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 504 inwoners
per vierkante kilometer. Dat is per inwoner een oppervlakte van 45 bij 45 meter

Overzicht van de bevolkingsaanwas  (afgerond)

 

1960

2000

2050

  Nederland

  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 dag  

    2010    

6 909 miljoen

- - -

- - -

2020

7 675 miljoen

766 miljoen

210 000

2030

8 309 miljoen

634 miljoen

174 000

2040

8 801 miljoen

492 miljoen

135 000

2050

9 150 miljoen

349 miljoen

  96 000

De gemiddelde toename van de wereldbevolking in de periode 2010 – 2050
bedraagt 153 000 mensen per dag.  Dat zijn 1 miljoen per week erbij
zie ook:  worldometers

  in 2011 werd de 7 miljardste aardbewoner geboren  
  in 2023 wordt de 8 miljardste verwacht






Een relativerend verhaaltje over

energie


Enkele definities en fundamentele wetten


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

    vermogen = energie / tijd    

Eenheden:

    1 watt = 1 joule / 1 seconde   (= 1 joule per seconde)    

Enkele voorbeelden:
~  een elektrische centrale heeft een vermogen van 600 megawatt,
    ook als de centrale niet in 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


Energie
  Energie wordt gedurende een bepaalde tijd geleverd of gebruikt  

    energie = vermogen × tijd    

Eenheden:

    1 joule = 1 watt × 1 seconde   (= 1 watt-seconde)    

Enkele voorbeelden
~  een elektrische centrale met een vermogen van 600 megawatt,
    levert in 5 uur:  600 megawatt × 5 uur = 3000 megawatt-uur
    elektrische energie  (bij vol vermogen)
~  een automotor met een vermogen van 70 kilowatt, levert in 2 uur:  
    70 kilowatt × 2 uur = 140 kilowatt-uur mechanische energie
    (bij vol vermogen).
~  een gloeilamp met een vermogen van 75 watt, gebruikt in 10 uur:
    75 watt × 10 uur = 750 watt-uur elektrische energie.
    (deze energie wordt omgezet in 5% licht en 95% warmte)
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 watt-uur  


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".
Als je bijvoorbeeld de tank van een auto leeg rijdt, dan is de benzine
verbruikt. Maar ook dan geldt de “wet van behoud van energie” en
de “wet van behoud van massa”.

Wet van behoud van energie
  De chemische energie in benzine wordt bij verbranding in een benzinemotor
  omgezet in mechanisch energie (= arbeid) en thermische energie (= warmte)
  de chemische energie = de mechanische energie + de thermische energie  

Wet van behoud van massa
  Benzine is een chemische verbinding van de elementen koolstof en waterstof  
  Bij 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 energie  

Voorbeeld:
~  een automotor met een vermogen van 50 kilowatt draait 1 uur op  
    vol vermogen en levert dan 50 kilowatt × 1 uur = 50 kilowatt-uur  
    nuttige, mechanische energie.
~  stel, de hoeveelheid toegevoerde energie is 200 kilowatt-uur
    (dat is 22 liter benzine)
~  het rendement is dan (50 / 200) × 100% = 25%
~  hierbij wordt 150 kilowatt-uur, 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 jaaropbrengst  

Voorbeeld:
~  stel, de werkelijke jaaropbrengst van een windmolen is
    10950 megawatt-uur
~  de windmolen heeft een vermogen van 5 megawatt
~  1 jaar = 24 × 365 = 8760 uur
~  de theoretische jaaropbrengst is dus
    5 megawatt × 8760 uur = 43800 megawatt-uur
~  de produktiefactor is dan (10950 / 43800) × 100% = 25%  


Werkelijke jaaropbrengst

  werkelijke jaaropbrengst = theoretische jaaropbrengst × produktiefactor  

Voorbeeld:
~  de theoretische energie-instraling op een zonnepaneel
    per vierkante meter per jaar = 8760 kilowatt-uur
~  het rendement van een zonnepaneel = 15%
~  dus de theoretische jaaropbrengst = 8760 kilowatt-uur × 15%  
~  de produktiefactor van zonne-energie in Nederland = 11,4%
~  de werkelijke jaaropbrengst per vierkante meter is dan
    8760 kilowatt-uur × 15% × 11,4% = 150 kilowatt-uur


Rendement en produktiefactor zijn 2 geheel verschillende begrippen
Enkele voorbeelden:
~  Het rendement van een zonnepaneel is 15%  De produktiefactor
    van zonne-energie in Nederland is 11,4%  In de Sahara 33%.
~  Het rendement van een windmolen is 50%
    De produktiefactor van windenergie op land is 25%  Op zee 40%  
Het rendement is een eigenschap van het zonnepaneel of de windmolen.
De produktiefactor wordt bepaald door de plaats waar het zonnepaneel
of de windmolen staat.


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


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


Eenheden en omrekenfactoren voor vermogen
 1 watt
 1 kilowatt  
=  1 joule per seconde
=  1 kilojoule per seconde  
=  1 newton-meter per seconde
=  1 kilonewton-meter per seconde  

Eenheden en omrekenfactoren voor energie
 1 watt-seconde  
 1 kilowatt-uur
=  1 joule
=  3600 kilojoule  
=  1 newton-meter
=  3600 kilonewton-meter  


Primaire energie
  Primaire energie is de energie-inhoud van brandstoffen in hun natuurlijke  
  vorm, voordat enige technische omzetting heeft plaatsgevonden.


Energie-inhoud van enkele brandstoffen
1 kilogram droog hout
1 kilogram steenkool
1 kubieke meter aardgas  
1 liter benzine
1 liter dieselolie
1 kilogram waterstofgas
=
=
=
=
=
=

    5,3 kilowatt-uur
    8,1 kilowatt-uur
    8,8 kilowatt-uur
    9,1 kilowatt-uur
  10,0 kilowatt-uur
  33,6 kilowatt-uur


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


Thermische energie in 1 liter benzine
  1 liter benzine =  7800 kilocalorie  
Bij een rendement van 100% kan men hiermee 7800 liter water  
1 graad verwarmen. (of 78 liter 100 graden verwarmen)


Mechanische energie in 1 liter benzine
  1 liter benzine =  9,1 kilowatt-uur  
Hierop zou een motor van 91 kilowatt gedurende 0,1 uur (= 6 minuten) op
vol vermogen kunnen draaien. Het rendement van een benzinemotor is
slechts 25%. Daarom draait zo’n motor maar 1,5 minuut op 1 liter benzine.
Van de toegevoerde energie wordt 75% omgezet in nutteloze warmte

  1 liter benzine =  3 340 000 kilogram-meter  
Met 1 liter benzine kan men theoretisch een Jumbo van 334 000 kilogram
10 meter omhoog takelen. Zo’n vliegtuig 10 kilometer omhoog brengen,
kost dus 1000 liter brandstof   (de voorwaartse snelheid, luchtweerstand,
rendementen etc. buiten beschouwing gelaten)


Mechanisch warmte-equivalent
  Het mechanisch warmte-equivalent laat de relatie zien tussen
  mechanische energie (= arbeid) en thermische energie (= warmte)  
  1 kilocalorie is equivalent aan 427 kilogram-meter  
Een 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 kilogram-meter.
~  daarmee kan men een koe (of 2 piano’s) een meter omhoog
    takelen.
Warmte is de meest compacte vorm van energie


Rendementen bij de omzetting van energie
  Omzetting van thermische energie 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 elektriciteit  
Dit 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 energie  
Dit kan theoretisch plaats vinden met een rendement van 100%
Voorbeeld:
Het rendement van de elektromotor van de zonnewagen is 97%


De formule van Carnot
  Met 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 energie
Thoog  =  de hoogste temperatuur in het proces   (de toegevoerde energie)
Tlaag  =  de laagste temperatuur in het proces   (de resterende energie)
Voorbeeld:
De inlaat temperatuur van een stoomturbine is 527 graden celsius en de
uitlaat temperatuur is 207 graden celsius   (0 graden celsius = 273 kelvin)
Thoog  =  527 + 273 = 800 kelvin
Tlaag   =  207 + 273 = 480 kelvin
Het maximaal haalbare rendement is dan  (800 - 480) / 800 = 0,40 = 40%


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
      F = ma   (Force = mass × acceleration)
  3. actie = reactie
(deze wetten zijn duidelijk zichtbaar bij het biljarten)

1 newton
  1 newton is de kracht die aan een massa van 1 kilogram  
  een versnelling van 1 meter per seconde2 geeft


Energieverbruik van een huishouden

Een gemiddeld huishouden in Nederland bestaat (statistisch gezien) uit
2,28 personen. In het jaar 2008 was het energieverbruik per huishouden:
~  voor verlichting 528 kilowatt-uur elektriciteit  
~  voor de koelkast, TV, wassen, strijken,
    stofzuigen etc. 3032 kilowatt-uur elektriciteit
~  voor verwarming, warm water en koken
    1625 kubieke meter aardgas
~  voor de auto 1444 liter benzine
De elektriciteit wordt opgewekt met een rendement van 40%. Onderstaande
tabel laat zien hoeveel energie per dag door een huishouden wordt verbruikt.

 

  energieverbruik  
(kilowatt-uur)

  primaire energie  
(kilowatt-uur)

  verlichting

  1,4

  3,6

  koelkast, TV, wassen, strijken,  etc.  

  8,3

20,8

  verwarming, warm water, koken

39,2

39,2

  de auto

36,0

36,0

  totaal

84,9

99,6


Primair energieverbruik van een huishouden
taart1
Een auto verbruikt per dag anderhalf keer zoveel primaire energie, als
een gemiddeld Nederlands huishouden voor verlichting, koelkast, TV,
wassen, strijken, stofzuigen etc.


Alleen bezuinigen op de verlichting, (dat is slechts 4% van het totale energie-
verbruik), heeft uit het oogpunt van energiebesparing weinig zin. Wèl helpt het
om de verwarming wat lager te draaien. Alle energie, die toegevoerd wordt
aan verlichting en apparaten wordt uiteindelijk volledig omgezet in warmte.
Een woonkamer wordt niet merkbaar warmer als de TV aan staat of als het
licht brandt. Kennelijk is het energieverbruik van de verlichting en de TV dus
verwaarloosbaar ten opzichte van de energie die voor de verwarming nodig is.
Veel mensen denken: "alle kleine beetjes helpen". De "kleine beetjes" helpen
maar een (heel klein) beetje en geven het misleidende gevoel, dat men heel
wat 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 bereiken
Zodra het comfort in het geding is, is men niet meer "thuis".


Zonne-energie

Bijna alle energie op aarde is afkomstig van de zon
~  buiten de dampkring en bij loodrechte instraling is het vermogen  
    van de zonnestraling 1,36 kilowatt per vierkante meter.
    (dat is de zonneconstante)
~  ter hoogte van het aardoppervlak, bij een geheel onbewolkte
    hemel en bij loodrechte instraling is het vermogen van de
    zonnestraling 1 kilowatt per vierkante meter.
~  de theoretische energie-instraling per vierkante meter per jaar
    is dus 1 kilowatt × 8760 uur = 8760 kilowatt-uur
    (1 jaar = 24 × 365 = 8760 uur)
~  de werkelijke energie-instraling per vierkante meter per jaar
    in Nederland op een horizontaal vlak = 1000 kilowatt-uur
    (seizoenen, bewolkte hemel, dag en nacht meegerekend)
~  de produktiefactor komt hiermee op
    (1000 / 8760) × 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.
~  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 7000 keer zoveel als de
    wereldproduktie van primaire energie.

Zonne-energie in Nederland
~  in 2009 werd in Nederland 0,05 miljard kilowatt-uur
    zonne-energie opgewekt.
~  het elektriciteitsverbruik was toen 113,5 miljard kilowatt-uur  
~  het aandeel zonne-energie was dus 0,04%

Zonne-energie in Duitsland
~  in 2009 werd in Duitsland 6,58 miljard kilowatt-uur
    zonne-energie opgewekt
~  het elektriciteitsverbruik was toen 592,5 miljard kilowatt-uur  
~  het aandeel zonne-energie was dus 1,11%

In 2014 werd in Duitsland door zonnepanelen bijna net zoveel
energie opgewekt als door 8 centrales van 600 megawatt
~  in 2014 werd in Duitsland 32,8 miljard kilowatt-uur  
    zonne-energie opgewekt
~  een elektrische centrale van 600 megawatt levert in  
    een jaar 4,2 miljard kilowatt-uur
zie ook:  Das leistet Photovoltaik in Deutschland

ECN  (Energieonderzoek Centrum Nederland) verwacht dat in 2020
in Nederland 4 miljard kilowatt-uur zonne-energie zal worden opgewekt.

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 instraling
van 1000 kilowatt-uur per vierkante meter per jaar
  (in Nederland)


  rendement  

  kilowatt-uur  

  energiesoort  

  biobrandstof

< 1%

    3

chemisch

  elektrisch zonnepaneel  

 15%

150

elektriciteit

  zonneboiler

 65%

650

warmte


Het elektriciteitsverbruik van een huishouden in Nederland is ongeveer
3600 kilowatt-uur per jaar. Hiervoor zijn dus 24 vierkante meters
zonnepaneel nodig. Dat zijn 15 standaardpanelen van 1 bij 1,6 meter.

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 van
spiegels 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 moet
worden bijgesteld. Bovendien moet de zon ongehinderd schijnen. Bij een
bewolkte hemel werkt "concentrated solar power" niet. Daarom wordt het
in Nederland niet toegepast. Wat men eventueel met het hogere rendement
zou kunnen winnen, wordt volledig teniet gedaan door het feit, dat de zon
hier (gemiddeld) weinig uren per dag volop schijnt.

Parabolische spiegels
parabool
~  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
zonnetrog
~  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 ongeveer gelijk aan het
    rendement van 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.

Heliostaten
heliostaat           heliostaten2
~  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 heliostaten gereflecteerde zonlicht, wordt gefixeerd
    op de top van een "zonnetoren", die ongeveer 100 meter hoog is  
~  op de toren bevindt zich een groot vat, gevuld met water.
~  dit vat wordt dus 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.
~  op de top van de toren worden zeer hoge temperaturen bereikt,
    tot 1000 graden celsius.
~  de opgevangen warmte in het vat met water 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 toe-
gepast in combinatie met daarvoor geschikte zonnecellen.
Spectrolab levert zonnecellen, die een ingestraald vermogen van 50 watt
per vierkante centimeter kunnen verdragen, mits zodanig gekoeld, dat de
temperatuur niet boven de 100 graden celsius uitkomt. Onder deze con-
dities wordt een rendement van ruim 35% gehaald.

Zonnepaneel van Greenpeace
In het jaar 2000 werd door Greenpeace in Nederland een elektrisch
zonnepaneel geïntroduceerd.
~  de effectieve oppervlakte is 0,75 vierkante meter
~  de energie-opbrengst is 80 kilowatt-uur per jaar
~  dat is gemiddeld 220 watt-uur per dag
~  dat is voldoende om 2 uur per dag naar de TV te kijken  
~  op jaarbasis bespaart dit paneel  80 × € 0,20 =  € 16,-
~  het paneel kostte (inclusief allerlei subsidies)  € 454,-
~  de terugverdientijd is dus 28 jaar.

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

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 kilowatt-uur per vierkante meter × 25 000 000 vierkante meter  
    = 25 miljard kilowatt-uur
~  dat is de hoeveelheid energie, die equivalent is aan 1 kilogram massa  
~  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
waldpolenz
Het Waldpolenz Solar Park is een grote zon-voltaïsche centrale
in Duitsland. De centrale bevindt zich in de buurt van Leipzig
~  de elektriciteit wordt opgewekt door
    550 000 zonnepanelen
~  de grondoppervlakte is 1,2 vierkante kilometer  
~  het vermogen van de centrale is 52 megawatt
~  de jaarproduktie is 52 000 megawatt-uur
~  de produktiefactor is 11,4%
~  een elektrische centrale van 600 megawatt
    levert per jaar 80 keer zoveel energie

De grootste zon-voltaïsche centrale ter wereld
Het Topaz zonnepark is de grootste zon-voltaïsche centrale ter wereld
~  de elektriciteit wordt opgewekt door
    9 000 000 zonnepanelen
~  de grondoppervlakte is 25 vierkante kilometer  
~  het vermogen van de centrale is 550 megawatt  
~  de jaarproduktie is 1 096 000 megawatt-uur
~  de produktiefactor is 23%
~  een elektrische centrale van 600 megawatt
    levert per jaar 4 keer zoveel energie

Een zon-thermische centrale met heliostaten
Begin 2009 werd in Spanje, bij Sevilla een grote commerciële
zon-thermische centrale, de PS20, in bedrijf gesteld.
~  het zonlicht wordt opgevangen door 1255 heliostaten
~  de heliostaten draaien met de stand van de zon mee en
    moeten dus allemaal continu en individueel worden gericht
~  elke heliostaat heeft een oppervlakte van 120 vierkante meter
~  de totale oppervlakte van de heliostaten is dus 0,15 vierkante
    kilometer
~  de grondoppervlakte van de centrale is 0,8 vierkante kilometer  
~  het vermogen van deze centrale is 20 megawatt
~  de jaarproduktie is 48 000 megawatt-uur
~  de produktiefactor 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 bovenop
een toren van 165 meter bevindt. Met de hete stoom die ontstaat, wordt
op de gebruikelijke wijze elektriciteit opgewekt. Het voordeel van deze
"concentrated solar power" centrale is, dat (overdag) constante energie-
levering mogelijk is, dankzij een buffer van hete stoom, met een warmte-
capaciteit van 15 megawatt-uur. De produktiefactor wordt hierdoor
aanzienlijk verhoogd.

Een zon-thermische centrale met zonnetroggen
Een 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 grondoppervlakte 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 megawatt-uur
~  de produktiefactor is 37,6%
~  een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar
    bijna 9 keer zoveel energie.
Een deel van de opgevangen warmte wordt overdag opgeslagen in een
enorme tank met 25 000 ton gesmolten zout. De warmtecapaciteit hiervan is
1000 megawatt-uur. Dat is voldoende om, als de zon niet schijnt, gedurende
7,5 uur bij vol vermogen elektriciteit op te wekken. De produktiefactor wordt
hierdoor aanzienlijk verhoogd. Bij Andasol is de hoeveelheid ingestraalde
zonne-energie 2200 kilowatt-uur per vierkante meter per jaar, dus ruim
2 keer zoveel als in Nederland

Vergelijking van de energie-opbrengst van enkele zonnecentrales
A = energie-opbrengst per jaar  (megawatt-uur)
B = benodigde grondoppervlakte  (vierkante kilometers)
C = energie-opbrengst per vierkante kilometer per jaar  (megawatt-uur)
 
 

A

B

C

  Waldpolenz Solar Park  
  (zonnepanelen)

     52 000

  1,2

    43 333    

  Topaz zonnepark
  (zonnepanelen)

  1 096 000  

    25,0    

43 840

  Sevilla
  (heliostaten)

     48 000

  0,8

60 000

  Andasol
  (zonnetroggen)

   495 000

  6,0

82 500

De zonnecentrales van Sevilla en Andasol staan in een gebied waar de
zon bijna altijd de hele dag volop schijnt. Bovendien maakt men bij deze
centrales gebruik van zonvolgende systemen. Gewone zonnepanelen zouden
onder deze omstandigheden (minstens) een vergelijkbare opbrengst hebben.
De energie-instraling per vierkante meter per jaar is in Spanje ruim 2 keer
zoveel als in Duitsland. Het maakt dus niet (veel) uit, met welk type centrale
de zonne-energie wordt omgezet in elektriciteit. Alleen de mogelijkheid van
wel of geen energie-opslag zou een overweging kunnen zijn.


Windenergie

In 2000 werd bij Zoetermeer de toen grootste windmolen van Nederland in
bedrijf gesteld. In 2014 werd deze molen gesloopt, omdat het einde van de
levensduur was bereikt. (?)
Het vermogen was 1,5 megawatt  (= 1500 kilowatt). Dat is gelijk aan het
vermogen van 20 auto’s  (de Opel "Astra" heeft een motor van 74 kilowatt).
~  de ashoogte van de molen was 85 meter en de wiekdiameter 70 meter  
~  het hoogste punt dat door de wieken werd bereikt was dus 120 meter  
~  het vermogen was 1,5 megawatt
~  de theoretische jaaropbrengst was 1,5 megawatt × 8760 uur =
    13 140 megawatt-uur  (1 jaar = 8760 uur)
~  de werkelijke jaaropbrengst was 3000 megawatt-uur
~  de produktiefactor was dus  (3000 / 13 140) × 100% = 23%
~  de totale opbrengst in 14 jaar was 14 × 3000 = 42 000 megawatt-uur  
~  bij een kilowatt-uur prijs van 20 eurocent komt men op een totale
    opbrengst van  42 000 000 × 0,2 = 8,4 miljoen euro

De opgewekte energie van een windmolen is evenredig met de 3e macht
van de windsnelheid. Als het "halve" kracht waait, is de energie-opbrengst
dus 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 zee is 40%
De produktiefactor van een windmolen neemt toe, naarmate de molen
hoger en groter is.

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

Enkele Nederlandse windmolenparken

aantal
  molens  

vermogen
per molen

totaal
vermogen

jaaropbrengst
  (megawatt-uur)  

  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

422 000

  Westereems
  Eemshaven, op land  

52

3 megawatt

156 megawatt

470 000

Een elektrische centrale van 600 megawatt levert per jaar ongeveer 10 keer
zoveel energie als 1 windmolenpark.
zie ook:  honderdduizendmolens?

Teletekst 17 november 2009
Ondanks veel verzet van de bevolking in Urk komt bij het dorp het grootste
windmolenpark van Nederland. Minister van der Hoeven geeft een miljard euro
aan subsidie voor het park, dat voldoende elektriciteit levert voor 400 000
huishoudens. (de subsidie bedraagt dus 2500 euro per huishouden)

Persbericht op 25 juni 2010
In Friesland zouden in 2020 tweehonderd windturbines van 80 tot 120 meter
hoog moeten staan. Dat staat in een plan van het Platform Duurzaam Fryslân dat
vrijdag aan de provincie Friesland is gepresenteerd. De windmolens zouden de
helft van de provincie van stroom kunnen voorzien. Het project kost meer dan
1 miljard euro.

Teletekst 15 mei 2014
De financiering van de bouw van een groot windmolenpark in de Noordzee
bij Groningen is rond. Het project kost 2,8 miljard euro. Het park met 150
windmolens komt 55 km ten noorden van Schiermonnikoog te liggen. Naar
verwachting kunnen de windmolens in 2017 in gebruik worden genomen.
(De windmolens hebben een vermogen van 4 megawatt. Het geïnstalleerde
vermogen is dus 600 megawatt. Een elektrische centrale van 600 megawatt
levert per jaar 2 keer zoveel energie, omdat de produktiefactor van de centrale
2 keer zo hoog is als van het windmolenpark)

Teletekst 28 september 2016
Van alle stroom die vorig jaar in Nederland is verbruikt, was 6% door
windmolens opgewekt. Dat is bijna een derde meer dan in het jaar ervoor.
De stroom uit windmolens is volgens het CBS genoeg om 2,5 miljoen
huishoudens een jaar lang van stroom te voorzien. De groei zorgt er niet
voor dat er minder vervuilende brandstoffen worden verstookt. In 2015 is
in ons land juist meer steenkool verstookt dan in de jaren ervoor.

De grootste windmolen ter wereld
De 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 megawatt-uur
~  een elektrische centrale van 600 megawatt  
    levert per jaar 200 keer zoveel energie
Bij Estinnes (België) staan 11 van deze molens en in de Noordoostpolder
komen er 38 stuks te staan


Vergelijking met een centrale van 600 megawatt

A = het aantal centrales dat nodig is om evenveel energie op te wekken,
       als 1 elektrische centrale met een vermogen van 600 megawatt

energiecentrale

  energie in 1 jaar  
(megawatt-uur)

        A      

  waterkrachtcentrale  Hoover Dam  

4 200 000

    1

  windmolenpark in zee  Schiermonnikoog  

2 100 000

    2

  de grootste zonnecentrale ter wereld

1 096 000

    4

  zonnetoren  Australië

   680 000

    6

  getijdencentrale  Rance

   540 000

    8

  zonnetroggen  Andasol

   495 000

    9

  windmolenpark in zee  IJmuiden

   422 000

  10

  Waldpolenz Solar Park

     52 000

  80

  heliostaten  Sevilla

     48 000

  90

  de grootste windmolen ter wereld

     21 000

200

  zonnepark  Ameland

       5 600

750



Opslag van zonne- en windenergie

Grootschalige toepassing van zonne- en windenergie is alleen mogelijk, als er
een oplossing wordt gevonden voor de opslag van zeer grote hoeveelheden
elektrische energie. Met name bij zonne-energie doet zich het probleem voor,
dat de energiebehoefte meestal het grootst is, als de zon al achter de horizon
is verdwenen. Tot nu toe wordt zonne- en windenergie meestal teruggeleverd
aan het elektriciteitsnet, waardoor er dan (tijdelijk) minder "grijze" energie
hoeft 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


Waterkracht

Zelfs in Zwitserland is waterkracht van beperkte betekenis geworden omdat
het energieverbruik, ook daar, de laatste jaren sterk is toegenomen.
~  in Zwitserland wordt tegenwoordig 40,5% van de  
    elektrische energie opgewekt door kerncentrales
~  alleen in Noorwegen wordt vrijwel alle elektrische  
    energie met behulp van waterkracht opgewekt.
~  wereldwijd wordt 16,5% van alle elektrische
    energie door waterkracht opgewekt

De grootste waterkrachtcentrales ter wereld
Een zeer grote waterkrachtcentrale, de Itaipudam, staat op de grens tussen
Brazilië en Paraguay. Het bijbehorende stuwmeer is 170 kilometer lang.
~  het vermogen van deze centrale is 12 600 megawatt
~  de energie-opbrengst is 75 miljard kilowatt-uur per jaar  

In China wordt momenteel een nog grotere waterkrachtcentrale gebouwd,
de Drieklovendam
~  het vermogen van deze centrale is 18 000 megawatt
~  de energie-opbrengst is 85 miljard kilowatt-uur per jaar  
~  dat is 3% van het elektriciteitsverbruik van China
~  de Drieklovendam levert per jaar evenveel energie als
    20 elektrische centrales van 600 megawatt.

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


Geothermische energie

Geothermische energie wordt gewonnen uit de aardwarmte.
~  vanaf het aardoppervlak neemt de temperatuur bij toenemende  
    diepte met globaal 30 graden celsius per 1000 meter toe
~  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 spelen
bij de toekomstige energievoorziening. Dank zij de verbeterde boortech-
nieken die ontwikkeld zijn voor het winnen van aardolie op grote diepte,
is het nu mogelijk geworden om geothermische 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

Geothermische energie in enkele landen

 

vermogen
  (megawatt)  

jaaropbrengst
  (megawatt-uur)  

A

  China

1440

12 600 000

      3,00      

  Zweden

1140

10 000 000

2,38

  USA

  990

  8 680 000

2,07

  IJsland

  760

  6 610 000

1,57

  Nieuw Zeeland  

  220

  1 970 000

0,47

  Japan

  160

  1 430 000

0,34

A = vergelijking met een elektrische centrale van 600 megawatt,
       die heeft een jaaropbrengst van 4 200 000 megawatt-uur.

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

Persbericht op 23 september 2010
Uit de onlangs afgeronde proefboring is gebleken dat 2000 meter onder de
grond genoeg water met een hoge temperatuur aanwezig is om de beoogde
4000 woningen en 20 000 vierkante meter bedrijfsruimte in Den Haag Zuid-
West te verwarmen, zo blijkt uit de testresultaten die deze donderdag naar
buiten 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 afkomstig
van de maan. De grootste (en enige commercieel werkende) getijdencentrale ter
wereld, staat (sinds 1966) in Frankrijk in de monding van de Rance in Bretagne
~  het verschil tussen eb en vloed is daar zeer
    groot, maximaal 13 meter.
~  het vermogen van de centrale is 240 megawatt  
~  de produktiefactor is ongeveer 26%
~  de hoeveelheid energie die jaarlijks wordt
    geproduceerd is 540 000 megawatt-uur
~  een elektrische centrale van 600 megawatt
    levert per jaar bijna 8 keer zoveel energie
Bij vloed staan de sluisdeuren van de centrale open en dan stroomt het zeewater
achter een dam. Het water achter de dam heeft een maximale oppervlakte van
22 vierkante kilometer. Als het hoogste punt van de vloed is bereikt, worden de
sluisdeuren gesloten en wordt het water achter de dam in de monding van de rivier
de Rance vastgehouden. Bij eb stroomt het water via 24 turbines terug naar zee.
De turbines drijven generatoren aan, elk met een vermogen van 10 megawatt. Als
achter en voor de dam het water even hoog staat, stopt de elektriciteitsproduktie.
De cyclus begint opnieuw als het weer vloed wordt.
bron:  Waterkrachtcentrale Rance       zie ook:  Getijdenenergie

Teletekst 16 juni 2015
In de Oosterscheldedam komen 5 turbines die stroom gaan opwekken uit eb en
vloed. Deze getijdencentrale zal stroom produceren voor ruim 1000 huishoudens


Biomassa

Biomassa is de verzamelnaam voor organische materialen, die gebruikt kunnen
worden voor de opwekking van duurzame energie. Enkele voorbeelden van
zulke organische materialen zijn: hout, groente- fruit- en tuinafval en mest.
Ook kunnen speciale "energiegewassen" worden geteeld, zoals koolzaad, maïs
en 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 de
atmosfeer wordt opgenomen. Bij verbranding vindt het omgekeerde proces
plaats. Netto vervuilt deze zogenaamde "korte cyclus" het milieu dus niet
(CO2 neutraal). Het gebruiken van biomassa heeft als groot voordeel dat er
geen opslagprobleem is. De biomassa kan worden bijgemengd bij de brandstof
van de, door milieuactivisten zo verguisde, kolengestookte centrales. De extra
vrijkomende CO2 is dan "groen" en wordt in mindering gebracht op de uitstoot
volgens "Kyoto"

Biomassa in Nederland
~  in 2009 werd in Nederland 7,8 miljard kilowatt-uur
    elektriciteit opgewekt door het verbranden van biomassa.  
~  het verbruik was toen 113,5 miljard kilowatt-uur.
~  het aandeel biomassa was dus 6,9%
Het aandeel biomassa zal in de nabije toekomst niet veel meer worden, want
de hoeveelheid biomassa is nu eenmaal beperkt. Men kan dan ook terechte
twijfels hebben over energieleveranciers die plotseling enorme hoeveelheden
"groene" energie zijn gaan verkopen aan de consument.

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


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

Windenergie zal misschien ooit een belangrijke rol gaan spelen bij de opwekking
van elektriciteit voor het openbare net. Windenergie is van nature onderhevig
aan grote en vaak snelle fluctuaties. Omdat het niet altijd (hard) waait, is de
produktiefactor in het gunstigste geval (op zee) 40%. Dat betekent dus, dat er
in 60% van de tijd geen of heel weinig windenergie wordt opgewekt. Daarom
zal de bestaande infrastructuur voor de opwekking van elektriciteit voor 100%
gehandhaafd moeten blijven.
Bij grootschalige produktie van windenergie ontstaat er behoefte aan opslag
van elektriciteit, om de fluctuaties in het aanbod op te vangen. Energie-opslag
kan 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 schaal
worden gebruikt, is het potentieel aan opslagcapaciteit voor elektrische energie
zeer groot.
Gaan we uit van bijvoorbeeld 1 miljoen elektrische auto's (in Nederland rijden
ruim 7 miljoen auto's rond) en een accucapaciteit van 25 kilowatt-uur per auto,
dan komt men op een totale opslagcapaciteit van 25 miljoen kilowatt-uur
Ter vergelijking:
Een elektrische centrale van 600 megawatt levert in 24 uur, bij vol vermogen
600 × 24 = 14 400 megawatt-uur = 14,4 miljoen kilowatt-uur
Deze vorm van energie-opslag vereist een intelligent, geautomatiseerd energie-
management systeem.  (Smart grid)


Smart grid

Smart grid is een energiemanagement systeem, dat de verdeling regelt
tussen de energie die wordt opgewekt door duurzame energiebronnen
(zonne- en windenergie) en conventionele elektrische centrales
Het 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. Daarbij
worden elektrische boilers op afstand ingeschakeld als de vraag naar elektriciteit
gering 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


Warmte-kracht koppeling

Bij de produktie van elektriciteit in een elektrische centrale is het rendement
ongeveer 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 van
kassen. De warmte moet daarbij vaak over grote afstanden worden vervoerd
en gedistribueerd, wat uiteraard nogal wat verliezen oplevert. Desondanks wordt
het 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 bij
de verbruiker opgewekt. De warmteproduktie is hierbij hoofdzaak, terwijl de
elektriciteit nu een bijprodukt is. Het totale rendement is zeer hoog, omdat er
vrijwel geen warmte verloren gaat en alle elektriciteit nuttig wordt gebruikt.
(overtollige elektriciteit wordt teruggeleverd aan het net). Warmte-kracht
koppeling wordt veel toegepast bij ziekenhuizen, zwembaden, fabrieken en
de 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 een
hoger niveau. Het lage niveau is bijvoorbeeld de grondwarmte, die op enige
diepte het gehele jaar door ongeveer 12 graden is. De warmtepomp werkt
volgens hetzelfde principe als een koelkast, maar het doel is anders. Bij een
koelkast wordt de binnenruimte gekoeld en men neemt de warmte die daarbij
buiten de koelkast ontstaat, op de koop toe. Bij een warmtepomp gaat het
juist om die warmte. Daarmee kan een ruimte worden verwarmd. De warmte
die ontstaat is gelijk aan de pomp-energie, vermeerderd met de warmte die
uit de grond wordt gehaald. Het rendement lijkt daardoor groter dan 100%
Men spreekt 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 totale
hoeveelheid geproduceerde warmte is dan 4 keer de pomp-energie. De COP
van een warmtepomp is groter naarmate het temperatuurverschil tussen inlaat en
uitlaat kleiner is. Daarom wordt een warmtepomp vaak gebruikt in combinatie
met vloerverwarming.

De werking van een warmtepomp

 

compressor

 

grond
  warmte  

warmtepomp4

nuttige
  warmte  

 

verdamper       expansie-       condensor
  ventiel
  

 

~  een warmtepomp bestaat uit een gesloten kringloop,
    waarin een koelmiddel wordt rondgepompt
~  voor verdampen is warmte nodig
~  in de verdamper verdampt het koelmiddel bij lage druk  
    en daarbij wordt warmte aan de grond onttrokken
~  de damp, die deze warmte bevat, wordt door de
    compressor naar de condensor gepompt
~  door het comprimeren ontstaat extra warmte
~  in de condensor condenseert de damp bij hoge druk
    en de warmte die hierbij vrij komt wordt aan de
    omgeving afgegeven als nuttige warmte
~  in het expansieventiel expandeert het koelmiddel
~  hierdoor daalt de druk en de temperatuur
~  de cyclus begint nu weer opnieuw

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

Zwembad en ijshal verwarmen en koelen elkaar
In Dordrecht is het grootste overdekte sportcentrum van Nederland geopend,
De warmte die vrijkomt bij het maken van ijs voor de ijsbaan, wordt weer
gebruikt voor het verwarmen van het zwembadwater, de gebouwen en
de horeca. In totaal gebruikt het sportcomplex 50% minder energie dan
vergelijkbare 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 warmte
mee op te wekken. Bij een coëfficiënt of performance = 4 wordt daarmee dus
160% nuttige warmte opgewekt. De warmtepomp is dus aanmerkelijk efficiënter
dan warmte-kracht koppeling. Als daarbij ook nog de afvalwarmte wordt benut,
komt men zelfs op 220%


Batterijen en accu’s

Alkaline batterij  (AA-cel)
~  bevat 1,5 ampère-uur bij 1,5 volt, dat is 2,25 watt-uur  
~  zo’n batterij kost ongeveer  € 0,80
~  dus 1 kilowatt-uur uit een batterij kost  € 356,00

Oplaadbare nikkel-metaalhydride batterij  (AA-cel)
~  bevat 2,7 ampère-uur bij 1,2 volt, dat is 3,24 watt-uur
~  in het gebruik zijn oplaadbare batterijen zeer veel
    goedkoper en milieuvriendelijker dan gewone batterijen  

De oplaadbare nikkel-metaalhydride batterijen van GP PowerBank voldoen
voor 100% aan de elektrische specificaties, wat opmerkelijk genoemd mag
worden. Andere merken heb ik niet nagemeten, maar er bevindt zich veel
"kaf onder het koren", vooral bij snel oplaadbare batterijen. Helaas is de
maatvoering van de AA-cel kennelijk niet genormaliseerd, of de fabrikanten
houden zich niet altijd aan de norm. Hierdoor kunnen bij sommige toepassingen
(mechanische) problemen ontstaan, als men alkaline batterijen vervangt door
oplaadbare nikkel-metaalhydride batterijen. Die blijken namelijk soms iets
langer 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

  watt-uur per  
kilogram

  celspanning  
volt

  rendement  
laadcyclus

  zelfontlading  
per maand

  vanadium redox accu

      20

1,2

80%

- - -

  loodaccu

      40

2,1

92%

  3%

  nikkel-cadmium accu

      60

1,2

90%

10%

  nikkel-metaalhydride accu  

      80

1,2

66%

30%

  lithium-ion accu

    160

3,6

90%

  5%

  lithium-ion polymeer accu  

    200

3,7

99%

  5%

  lithium-zwavel accu  

    350

2,1

- - -

  5%

  zink-lucht batterij

    470

1,6

- - -

- - -


De zink-lucht batterij
De zink-lucht batterij ("electric fuel") is niet oplaadbaar, in de gebruikelijke
betekenis van het woord. Als de batterij leeg is, moeten de (zink)anodes worden
vervangen. Bij toepassing in een elektrische auto, zou dit een voordeel kunnen
zijn, omdat men dan niet uren hoeft te wachten tot de batterij weer is opgeladen.
In plaats daarvan moet de batterij worden uitgewisseld met een geregenereerd
exemplaar. De zink-lucht batterij voor toepassing in elektrische auto’s is overigens
nog in het experimentele stadium. De energiedichtheid is 12 keer zo groot als van
een loodaccu, maar toch nog 27 keer zo klein als van benzine.
(bij hetzelfde gewicht).

De vanadium redox accu
De 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 wordt
verdeeld. Dit membraan laat alleen positieve ionen door.
redox
Tijdens het laden vindt er een redox reactie in de accu plaats. Daarbij verandert
de ionisatiegraad van de atomen. In de ene helft wordt het elektrolyt gereduceerd
en in de andere helft geoxideerd. Hierdoor ontstaan tegenovergestelde ladingen.
Bij het ontladen vindt de omgekeerde reactie plaats. Beide helften zijn aangesloten
op hun eigen voorraadtank met elektrolyt. De hoeveelheid elektrolyt (en daarmee
de capaciteit van de accu) kan hierdoor zeer groot worden gemaakt.
Het elektrolyt wordt vanuit de voorraadtank langs de bijbehorende elektrode
gepompt. Als de accu stroom levert, vloeien er positieve ionen door het membraan
en elektronen door het uitwendige circuit. Tijdens het ontladen van de accu worden
de ladingen van de elektrolyten ter weerszijden van het membraan vereffend. Als de
elektrolyten zijn uitgewerkt, moeten ze worden vervangen door verse elektrolyten
met een nieuwe lading. De accu kan ook gewoon worden geladen door een
elektrische 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 watt-uur 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 megawatt-uur.
~  een elektrische trein zou hier 2000 kilometer op kunnen rijden.
    (een 4-wagons Dubbeldekker verbruikt 6 kilowatt-uur 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 een
verschillende lading van elkaar gescheiden houdt. De elektrolyten zijn hierbij
zout en zoet water

De levensduur van een oplaadbare batterij of accu
~  de levensduur van een oplaadbare batterij of accu
    wordt sterk beïnvloed door de diepte van de ontlading  
~  het einde van de levensduur wordt bereikt, als de
    capaciteit nog maar 70% van de nieuwwaarde is.
~  de levensduur is het aantal verbruikte ontlaadcycli.

Levensduur van lithium-ion accu's

diepte van
  de ontlading
 

levensduur
  (ontlaadcycli)
 

100%

  500

  50%

1500

  25%

2500

  10%

4700

Battery University

Het effectieve aantal ampère-uren van een accu
Het effectieve aantal ampère-uren van een accu, is sterk
afhankelijk 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
Peukert exponent en Peukert capaciteit

Rendementen van de arbeidscyclus in een elektrische auto
Deze arbeidscyclus bestaat uit 5 deelprocessen,
die elk een rendement van ongeveer 95% hebben
1. het omzetten van de netspanning naar de
    gewenste gelijkspanning van de acculader
2. het opladen van de accu
3. het ontladen van de accu
4. het omzetten van de accuspanning naar 3-fasen  
    wisselspanning met de gewenste frequentie
    voor de aandrijving van de elektromotor
5. de elektromotor
Het totaalrendement komt daarmee op 77%

Bericht in "De Ingenieur" van 13 november 2009:
"Onderzoekers van het Technion-Israël Institute of Technology hebben een
batterij bedacht die stroom levert door oxidatie van silicium. Een accu van dit
type heeft een bijna zestigmaal grotere energiedichtheid dan een hoogwaardige
lithiumbatterij. Theoretisch is de energiedichtheid 8,5 kilowatt-uur per kilogram
of 21,1 kilowatt-uur per liter. Een industriële introduktie kan binnen 3 jaar
plaatsvinden. Grote oplaadbare silicium accu’s voor gebruik in auto’s zouden
over 10 jaar beschikbaar zijn".
(Dit verhaal is te mooi om waar te zijn en het is dan ook waarschijnlijk niet waar.
Als het wel waar is, dan zou het accuprobleem van de elektrische auto
zijn opgelost
)

Toshiba meldt een doorbraak in de ontwikkeling van oplaadbare
lithium-ion batterijen

Begin 2008 kwam Toshiba met een verbeterde lithium-ion batterij op de markt,
de SCiB  (Super Charge ion Battery). De belangrijkste eigenschappen van de
standaardmodule, die 10 cellen bevat, zijn:
~  de spanning is 24 volt bij 4,2 ampère-uur
    (de energie-inhoud is dus 100 watt-uur)
~  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  (50 watt-uur per kilogram)
~  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 auto
en ook de elektrische fiets een groot succes worden. Het snel laden is vooral
interessant voor het (op een efficiënte wijze) terugwinnen van elektrische energie
tijdens remmen en snelheidsvermindering.

Sony heeft een nieuwe lithium-ion batterij ontwikkeld
De 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 watt-uur
~  de energiedichtheid is 95 watt-uur 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 "hoogste
energie-inhoud ter wereld"

Het betreft het type lithium-ion cel dat vaak in laptops en ook in de
Tesla Roadster wordt gebruikt. Dat is de 18650. Deze cel heeft
een 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 watt-uur  (vergelijk hiermee de cellen
    in de Tesla Roadster, die leveren 8,2 watt-uur)
~  de energiedichtheid is 275 watt-uur per kilogram  
~  op termijn verwacht men zelfs 4 ampère-uur te
    kunnen halen, dus 14,4 watt-uur per cel
~  de levensduur is 300 laadcycli
Dat lijkt een interessante doorbraak te worden, bijvoorbeeld voor een
elektrische fiets

KIT kondigt ook een nieuw type batterij aan
Nog een bericht over een nieuw type batterij, met een 10 keer zo hoge
energie-inhoud als een gewone lithium-ion batterij. Misschien wordt het
ooit toch nog wat met elektrische auto's etc.

Tesla gaat een nieuw type lithium-ion cel fabriceren
Tesla gaat in de Giga Factory cellen fabriceren met het formaat 21700. Dat
is een diameter van 21 millimeter en een lengte van 70 millimeter. Het volume
is 1,47 keer zo groot als van de 18650. De cel levert 4,8 ampère-uur. Bij
een spanning van 3,6 volt is dat 17,3 watt-uur. Interessant is ook de langere
levensduur, maximaal 2000 laadcycli. We wachten het maar af.

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

Snel laden van een accu
Bij het snel laden van een accu vanuit het lichtnet krijgt men te maken
met enorme laadstromen.
~  voor het laden van 9,1 kilowatt-uur (= 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 3 minuten in een accu wil
    stoppen, dan moet de stroom vanuit het lichtnet 20 keer zo groot  
    zijn, dus 800 ampère.
Het tanken van energie in de vorm van benzine gaat dus wel even wat
gemakkelijker en sneller dan het "tanken" van elektrische energie

Batterijen en accu's zijn (nog) niet erg geschikt voor het opslaan van (zeer) grote
hoeveelheden elektrische energie, zoals bijvoorbeeld vereist is bij een elektrische
auto. Ook als door nieuwe ontwikkelingen batterijen en accu's kleiner en lichter
worden, blijft nog steeds het probleem van de zeer grote laadstromen of de
langdurige laadtijden. Bij een bepaalde hoeveelheid energie is het produkt van
laadstroom en laadtijd constant. Bij een korte laadtijd, moet de laadstroom groot
zijn. Omgekeerd geldt, dat men bij een kleine laadstroom onherroepelijk vervalt
in lange laadtijden. Wat dit betreft is het gebruik van brandstofcellen minder
problematisch, omdat men dan waterstofgas tankt. Het (totaal)rendement daarbij
is echter wel aanzienlijk slechter en de vraag blijft natuurlijk: "waar haalt men het
waterstofgas vandaan".


De nucleaire batterij

Bij een nucleaire batterij komt energie vrij door het verval van
radioactieve isotopen en dus niet door een kettingreactie.
Enkele methoden om elektriciteit op te wekken:

door warmte
~  een thermokoppel levert een (kleine) elektrische  
    spanning als er warmte wordt toegevoerd.
~  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.
~  deze plaatjes zijn van elkaar geïsoleerd.
~  door de 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


Lopen en fietsen

Voor een persoon van 75 kilogram is het basaal metabolisme (de rust-
stofwisseling) ongeveer 300 kilojoule per uur, dat is 2 kilowatt-uur 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 is 2700 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 × 300 = 1200 kilojoule  
~  1 uur fietsen =  20 kilometer =  20 × 60 = 1200 kilojoule
Lopen kost dus evenveel energie als fietsen gedurende dezelfde tijd
De benodigde hoeveelheid energie voor het fietsen is sterk afhankelijk van
de fietssnelheid en de wind. In dit voorbeeld is uitgegaan van windstil weer
en een rechtop zittende fietser. Bovengenoemde getallen geven aan hoeveel
energie in de vorm van voedsel wordt verbruikt. De energie-inhoud van
1 liter benzine is 32,6 megajoule. Omrekening naar benzine-equivalent
levert de volgende waarden op:
Lopen:  1 liter per 108 km                 Fietsen:  1 liter per 540 km

Een gestroomlijnde ligfiets
De luchtweerstand van een gestroomlijnde ligfiets is ongeveer 3 keer zo klein
als van een gewone fiets met een rechtop zittende fietser. Hierdoor is er veel
minder energie per kilometer nodig. Bij een snelheid van 20 kilometer per uur
en bij windstil weer is het benzine-equivalent voor een gestroomlijnde ligfiets:
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.

De hoeveelheid mechanische energie die nodig is om 100 kilometer
te 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 × 5 uur = 375 watt-uur
~  dat is 1350 kilojoule
~  de chemische energie in voedsel wordt met een rendement van
    25% omgezet naar mechanische energie in de spieren
~  in de vorm van voedsel is dus  4 × 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


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
even gemakkelijk blijven fietsen, als op een vlakke weg zonder wind.
Maar dat kost dan natuurlijk wel veel energie. Daarom is het bij de meeste
elektrische fietsen mogelijk, om de mate van ondersteuning meer of minder
progressief in te stellen met behulp van een schakelaar op het stuur. Men
kan dan bijvoorbeeld kiezen voor de stand "Normaal" of "Power". De actie-
radius van de ondersteuning, wordt bepaald door de energie-inhoud van de
accu en het energieverbruik van de 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 men meetrapt. In de letterlijke betekenis van het woord een rijwiel
met hulpmotor.

Het energieverbruik van een elektrische fiets
Het energieverbruik is sterk afhankelijk van de omstandigheden
waaronder 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 accu
5 watt-uur 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 watt-uur per kilometer
~  omgerekend naar benzine-equivalent komt
    men op 1 liter per 545 km


Elektrische treinen

De Dubbeldekker
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 de trein van 85%, een traject van 14 kilometer en een
snelheid van 140 kilometer per 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 kilowatt-uur verbruikt  
~  gedurende de volgende 9360 meter wordt 1/3 van het
    vermogen gebruikt
~  er wordt dan in 4 minuten, bij een constante snelheid,
    30 kilowatt-uur 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 kilowatt-uur  (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% × 85% = 28%
~  voor een traject van 14 kilometer wordt bruto verbruikt
    84 / 0,28 = 300 kilowatt-uur
~  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
de gegevens die ik van een treinbestuurder kreeg. Bij een auto wordt
de verwarming verzorgd door de "afvalwarmte". Bij de trein wordt de
warmte opgewekt met een rendement van ongeveer 33%

De Thalys
thalys
De Thalys, die op de Hoge Snelheid Lijn (HSL) rijdt, verbruikt natuurlijk veel
meer energie dan een gewone trein. De gelijkspanning van 1500 volt, zoals in
Nederland wordt toegepast, is dan niet meer toereikend. De Thalys op de lijn
Amsterdam - Parijs is geschikt voor 3 verschillende voedingsspanningen:
~  25 000 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, gedeeltelijk
over bestaand spoor. De snelheid is dan beperkt tot ongeveer 160 kilometer per
uur. Met name in de buurt van Rotterdam en Amsterdam. De trein is voorzien
van 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 van
85%, 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 kilowatt-uur 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 kilowatt-uur verbruikt (voor het overwinnen van de
    rolweerstand, wrijvingsverliezen en de luchtweerstand)
~  de netto hoeveelheid verbruikte energie is dus
    396 + 1538 = 1934 kilowatt-uur
~  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 kilowatt-uur
~  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


Vaartuigen

Elektrische boot  (gezien op de Hiswa)
~  een accu van 420 ampère-uur bij 24 volt, dat is 10 kilowatt-uur
~  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 69 000 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
    69 000 / 75 = 920 kilowatt-uur 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 × 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
weinig belangstelling voor was.


Vliegtuig

De Boeing 747   "Jumbo"
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 × 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 = 3333 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 × 10 kilowatt-uur per 15 uur
    (1 liter kerosine = 10 kilowatt-uur)
~  bij een rendement van 30% komt men op 40 000 kilowatt-uur per uur
    nuttige energie, dat is een vermogen van 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 per seconde2
~  de afgelegde weg op de startbaan is 2000 tot 2500 meter
    (afhankelijk van het startgewicht)


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 de
compressieverhouding en het temperatuurtraject dat in de cilinders wordt
doorlopen.  (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 zijn
van metaal. Afbreuk aan het rendement van de motor in een auto wordt
veroorzaakt door:
~  het gebruik van de katalysator  
~  koude start
~  variabel toerental
~  variabele belasting
~  koeling
~  stationair draaien


De elektrische auto

e-auto

Een elektrische auto uit 1916


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

Een auto-accu van 12 Volt, 36 ampère-uur, kan 12 × 36 = 432 watt-uur aan
energie leveren. De normale tankinhoud van een auto is 48 liter benzine.
Dat komt overeen met 437 kilowatt-uur. 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, afdalen
    van een helling en bij snelheidsvermindering

Enkele kenmerken van de elektrische auto
~  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
~  bij dezelfde hoeveelheid voortbewegingsenergie is het primaire
    energieverbruik hoger dan van een hybride of dieselauto, gelijk
    aan een benzine auto, maar lager dan van een waterstofauto
~  bij dezelfde hoeveelheid voortbewegingsenergie is de (indirecte)
    CO2-uitstoot net zo veel als bij een hybride of dieselauto, maar
    lager dan bij een benzine- of waterstofauto
~  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 accu is zwaar, zeer duur en neemt veel ruimte in
~  het opladen van de accu duurt lang  (minimaal 4 uren)
~  het verwarmen van een elektrische auto gaat ten koste van de
    actieradius

Voor speciale toepassingen zoals koerierdiensten, gemeentelijke diensten
en woon-werkverkeer ligt er wel een toekomst voor elektrische auto’s in
het verschiet. Daarbij neemt de luchtvervuiling in de grote steden af, echter
ten koste van de luchtvervuiling bij de elektrische centrale
zie ook:  The status quo of electric cars: better batteries, same range

Rekenvoorbeeld van de ideale accu voor een elektrische auto
~  de actieradius van de auto moet minstens 500 kilometer zijn  
~  de elektromotor verbruikt bruto 200 watt-uur per kilometer  
~  de accu moet dan een energie-inhoud hebben
    van 500 × 200 watt-uur = 100 000 watt-uur
~  thuis is de beschikbare laadtijd ongeveer 10 uur per etmaal  
~  het vermogen van de lader moet dan zijn:
    100 000 watt-uur / 10 uur = 10 000 watt
~  dat is uit een 3-fasen stopcontact:
    10 000 watt / (3 × 230) volt = 15 ampère per fase
~  de accu mag niet meer ruimte innemen dan een gewone
    benzinetank, dus een volume van 50 liter
~  de accu mag niet veel zwaarder zijn dan een volle
    benzinetank, dus ongeveer 50 kilogram
~  de energiedichtheid is dan 100 000 watt-uur / 50 kilogram  
    = 2000 watt-uur per kilogram
~  de levensduur moet minstens 10 jaar zijn
~  de accu mag niet te duur zijn
~  zo'n accu is aangekondigd door het
    Technion-Israël Institute of Technology,

Samenvatting
~  het idee is, dat de accu een zó grote energie-inhoud heeft,  
    dat men daarmee de hele dag onbeperkt kan rondrijden
~  de accu wordt 's nachts opgeladen met een vermogen, dat
    bepaald wordt door de energie die overdag is verbruikt
~  dus geen onrealistische snelladers, waarbij men steeds
    na 200 kilometer rijden, ruim een half uur moet wachten
    tot de accu weer (tot 80%) is opgeladen

energie = vermogen × tijd
men kan dus kiezen voor:
of   veel vermogen en weinig tijd = snelladers
of   weinig vermogen en veel tijd = 's nachts opladen

Vergelijking van enkele accu's en benzine

 

energiedichtheid
  (watt-uur per kilogram)  

  loodaccu

      40

  lithium-ion polymeer accu

    200

  de ideale accu

  2000

  benzine  (1 liter = 0,72 kilogram)  

12640

Er is nog een lange weg te gaan, voordat de ideale accu is ontwikkeld.
Zo'n accu zou ook geschikt zijn voor de opslag van zonne-energie.
(de thuisbatterij)
zie ook:  Silicon-air battery   en    Metal-air battery


De EV1 van General Motors
ev1
De EV1 (electric vehicle) van General Motors werd geproduceerd tussen 1996
en 1999. Het was een 2-persoons elektrische auto. Er werden 1117 stuks van
gemaakt. Ze mochten alleen voor lease doeleinden worden gebruikt en waren
dus niet te koop. In 2003 werden alle auto’s door General Motors ingenomen
en vernietigd, op een paar na die aan musea en scholen werden geschonken. Ze
werden eerst onbruikbaar gemaakt. Dit gebeurde waarschijnlijk (mede) onder
druk 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 auto
te maken. De ontwikkelaars waren echter zó enthousiast, dat het moeilijk was
om ze af te remmen. De accu van deze auto kon worden opgeladen via een
inductiespoel. Dat was veilig tijdens regenperiodes. Langzaam opladen via een
plug was ook mogelijk. Voor de gebruiker was de EV1 een groot succes. Voor
General Motors was de winstmarge te laag en men was bang dat de verkoop van
gewone auto’s, waarop veel winst werd gemaakt, zou afnemen. Dat gebeurde
toch, omdat Japan veel moderne auto’s importeerde. De EV1 was de beste
elektrische 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 accu was
    26 kilowatt-uur  (= 2,9 liter benzine-equivalent)
~  de actieradius was 200 kilometer
~  het gemiddelde energieverbruik was 130 watt-uur per kilometer  
~  de laadtijd van de accu was 8 uur
Over deze auto is in 2006 een film gemaakt:  "Who killed the electric car?"

De Tesla Roadster
roadster
In 2008 kwam in Amerika een elektrische 2 persoons sportauto op de
markt, 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 accu is 56 kilowatt-uur
    (= 6,1 liter benzine-equivalent)
~  de minimale laadtijd van de accu is 4 uur
~  de accu bevat 6831 "laptop" cellen (type 18650), die vloeistof
    gekoeld zijn
~  de energie-inhoud van 1 cel is 8,2 watt-uur
~  de energiedichtheid van de accu is 121 watt-uur per kilogram
    (inclusief behuizing)
~  het gewicht van de accu is dus 56 000 / 121 = 463 kilogram
~  het gewicht van de auto is 1240 kilogram
~  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 watt-uur per kilometer
~  het totaal rendement ("plug-to-wheel") van de auto is 88%
~  het energieverbruik uit het stopcontact is dus:
    165 / 0,88 = 188 watt-uur per kilometer
~  het totaal rendement van de produktie van elektriciteit is 33%
~  het primaire energieverbruik is dus:
    188 / 0,33 = 567 watt-uur per kilometer
~  omgerekend naar benzine-equivalent komt men op 1 liter per 16 km  
De snelle acceleratie is te danken aan het feit, dat de elektromotor over het
gehele toerenbereik van 0 tot 6000 toeren per minuut, een constant koppel
levert. De mechanica leert, dat voor snel of langzaam accelereren naar dezelfde
eindsnelheid, steeds dezelfde hoeveelheid energie nodig is. Bij een constante
snelheid op een vlakke weg, speelt het gewicht van de auto niet of nauwelijks
een rol. Tijdens het accelereren en bij het oprijden van een helling is het gewicht
wel van belang. Maar bij remmen, snelheidsvermindering en het afdalen van een
helling wordt in evenredigheid met het gewicht weer meer of minder energie
teruggewonnen.

De Tesla model S
model S
In 2013 kwam in Europa een volledig elektrische 5-persoons auto
op de markt, de Tesla model S
Enkele 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 accu is 85 kilowatt-uur
    (= 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 watt-uur per kilometer
~  het totaal rendement ("plug-to-wheel") van de auto is 88%
~  het energieverbruik uit het stopcontact is dus:
    177 / 0,88 = 201 watt-uur per kilometer
~  het totaal rendement van de produktie van elektriciteit is 33%
~  het primaire energieverbruik is dus:
    201 / 0,33 = 610 watt-uur per kilometer
~  omgerekend naar benzine-equivalent komt men op 1 liter per 15 km  
~  het gewicht van de accu is 700 kilogram
~  het gewicht van de auto is 2100 kilogram
~  thuis is de laadtijd van de accu ongeveer 8 uur
~  met een supercharger kan de accu in 40 minuten tot 80% worden
    opgeladen. Dat kost dus 0,8 × 85 = 68 kilowatt-uur
~  de supercharger levert rechtstreeks gelijkstroom aan de accu. 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.

De Tesla model X
In 2015 is de Tesla model X op de markt verschenen.
Enkele gegevens van het topmodel:
~  2 motoren met een gezamenlijk vermogen van 568 kilowatt
~  een accu van 90 kilowatt-uur
~  de actieradius is 400 kilometer
~  de auto accelereert in 3,4 seconden van 0 naar 100 kilometer per uur  
~  de versnelling is dan 0,8 g  (g = de versnelling van de zwaartekracht)

De Tesla 3
Begin 2016 is de Tesla 3 aangekondigd.
Enkele gegevens:
~  de actieradius is 345 kilometer
~  de auto accelereert in 6 seconden
    van 0 naar 100 kilometer per uur
~  de auto is voorzien van "Auto Pilot" software,  
    hiermee is (semi-)autonoom rijden mogelijk

De Opel Ampera

ampera

Een nieuwe interessante ontwikkeling is de Opel Ampera.
Bij deze 4-persoons elektrische auto wordt tegemoet gekomen aan het
probleem van de lange oplaadtijd van de accu en de beperkte actieradius.
De Ampera kwam omstreeks 2012 op de markt en is voorzien is van een
"oplaadmotor". De energie-inhoud van de accu is voldoende voor een
actieradius van 60 kilometer. De oplaadmotor is uitsluitend bedoeld om de
accu op te laden, indien deze tijdens een lange rit leeg raakt. Hierdoor wordt
de actieradius vergroot tot 500 kilometer. Dit maakt de toepasbaarheid van deze
elektrische 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 accu wordt
vermeden. De oplaadmotor werkt met een (constant) toerental, waarbij het
rendement maximaal is. De Ampera wordt uitsluitend voortbewogen door de
elektromotor. De oplaadmotor heeft als enige taak het opladen van de accu,
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 accu is 16 kilowatt-uur
    (= 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

De volledig elektrische Opel Ampera
Begin 2017 komt Opel met een volledig elektrische auto op de
markt, de Ampera-E
Enkele (voorlopige) gegevens:
~  de energie-inhoud van de accu is 60 kilowatt-uur
~  volgens de fabrikant is de actieradius 500 kilometer  
~  dat is gemeten bij een gemiddelde snelheid van
    34 kilometer per uur en een gemiddeld vermogen
    van 4 kilowatt
De actieradius is gemeten op basis van de gestandaardiseerde
meetmethode, de New European Driving Cycle  (NEDC)
zie ook:  elektrische opel ampera-e komt 500 kilometer ver


De hybride auto

prius

De Prius


Toyota heeft in 1997 de Prius op de markt gebracht. Dit is een "hybride" auto
In 2004 verscheen een verbeterde versie. Van dit type rijden er wereldwijd nu
(2013) al meer dan 3 miljoen stuks rond. Het is een auto, die afhankelijk van de
situatie, door een elektromotor (60 kilowatt), een benzinemotor (73 kilowatt) of
een combinatie van beiden wordt voortbewogen. Het doel hierbij is om een zo
hoog 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 accu van 1,3 kilowatt-uur
    (= 0,14 liter benzine-equivalent).
~  bij (regeneratief) remmen en snelheidsvermindering werkt de
    elektromotor als dynamo en levert energie terug aan de accu  
~  bovendien wordt de accu 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
~  de airconditioning wordt elektrisch aangedreven en werkt
    daardoor dus ook als de benzinemotor niet in bedrijf is

Het hybride systeem kan natuurlijk nooit energiezuiniger zijn, dan
de benzinemotor die er deel van uit maakt

Alle energie is immers uiteindelijk alleen van deze motor afkomstig en alle
energie-omzettingen gaan gepaard met (geringe) verliezen. De winst van
het hybride systeem wordt gehaald uit de volgende eigenschappen
~  de elektromotor werkt tijdens wegrijden vanuit
    stilstand, bij achteruit rijden 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 accu.
~  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 lange
afstanden en bij continu hoge snelheden werkt het hybride systeem niet. Dan
doet alleen de zuinige Atkinson benzinemotor het werk. Het rendement van
deze motor is 34%  Een gewone benzinemotor heeft een rendement van 25%
De Prius heeft een "energiemonitor" op het dashboard. Deze nodigt uit tot een
zuinige rijstijl. Het verbruik benadert dan de 1 liter per 25 km die door
Toyota wordt opgegeven.

De Prius 4
In 2016 verscheen de Prius 4 op de markt
Enkele gegevens van deze auto:
~  het rendement van de Atkinson benzinemotor  
    is opgevoerd naar 40%
~  de CO2-uitstoot is 70 gram per kilometer
~  het benzineverbruik is 1 liter per 33 km
Bij een tankinhoud van 45 liter is de theoretische actieradius 1485 kilometer.
Het is opvallend, dat in deze Prius nog steeds een nikkel-metaalhydride accu
wordt toegepast en dus niet een lithium-ion accu. Dat heeft waarschijnlijk te
maken met de langere levensduur van de nikkel-metaalhydride accu.


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 verbranding
van fossiele brandstoffen (waarbij wel schadelijke gassen ontstaan),
kernenergie, windenergie of andere vormen van "groene" energie. Waterstofgas
kan ook worden gewonnen uit aardolie of aardgas. Shell schijnt zich daar in de
nabije toekomst mee bezig te gaan houden, maar dat kost fossiele brandstof

Rendementen
~  het rendement van de produktie van elektriciteit is 40%  
~  het rendement van elektrolyse van water is 80%
~  het rendement van een brandstofcel is 50%
~  het rendement van een elektromotor is 90%
Het rendement van de brandstofcel en de elektromotor
samen is dus 50% × 90% = 45%

De auto die op waterstofgas rijdt, is dus geen oplossing van het
energieprobleem. Het totaalrendement is slechts 14%

(40% × 80% × 50% × 90% = 14%)
Het energieverbruik van de brandstofcel auto is, omgerekend naar benzine-
equivalent, ongeveer 1 liter per 9 km

Zal de brandstofcel auto ooit op de weg verschijnen?
Zoals de zaken er nu voor staan, is het niet erg waarschijnlijk dat de brandstofcel
auto ooit (grootschalig) op de weg zal verschijnen. Het ligt meer voor de hand,
dat auto's in de toekomst zullen gaan rijden op synthetische benzine, synthetische
dieselolie of elektriciteit.
Met name GTL (gas to liquid) biedt enorme mogelijkheden, nu er wereldwijd
gigantische hoeveelheden schaliegas worden gevonden.

Leerzaam speelgoed
Een werkend systeem van een brandstofcel auto in de vorm van leerzaam
speelgoed
is te koop voor € 159,-  Het omvat een zonnecel, een reactor
voor de produktie van waterstof door middel van elektrolyse van water en
een brandstofcel auto.

Toyota
Het valt op, dat vooral Toyota op alle fronten zeer actief is met de ontwikkeling
van "groene" auto’s. Het zijn allemaal volwaardige auto’s zonder compromissen
op het gebied van veiligheid en luxe. Ze worden (al jaren) op grote schaal in de
praktijk beproefd en toegepast.
~  de elektrische auto
~  de hybride auto (de Prius)  
~  de brandstofcel auto
De produktie van de elektrische auto is inmiddels gestaakt, omdat er
gezien de praktische problemen, te weinig belangstelling voor was
Toyota produceert 4 soorten hybride auto's en 1 plug-in hybride auto.

In 2015 introduceerde Toyota de eerste brandstofcel auto

FCV

De Mirai


Enkele (voorlopige) gegevens:
~  deze 4-persoons brandstofcel auto heeft een
    actieradius van 500 kilometer
~  het waterstofgas kan in 3 minuten worden getankt.
~  de gezamenlijke inhoud van de 2 tanks is 122 liter
~  de druk in de tanks is 700 bar
    (1 bar is ongeveer 1 atmosfeer)
~  bij een druk van 1 bar is de soortelijke massa van
    waterstof 0,09 kilogram per kubieke meter
~  122 liter waterstof bij een druk van 700 bar heeft
    een massa van 0,122 × 0,09 × 700 = 7,7 kilogram  
~  per tankbeurt wordt 5 kilogram waterstof getankt
~  dat is 5 × 33,6 = 168 kilowatt-uur
~  de auto is bruikbaar vanaf een temperatuur van
    min 30 graden celsius
Grootschalige toepassing wordt omstreeks 2020 verwacht. Voorwaarde
voor de introductie van de brandstofcel auto, is een infrastructuur, die
het mogelijk maakt, dat op veel plaatsen (het zeer explosieve en dus
gevaarlijke) waterstofgas onder hoge druk, kan worden getankt.
zie ook:  Toyota Global Newsroom  en  Powering the future

Honda, evenals Toyota een pionier op het gebied van hybride auto’s,
brengt na de hybride versie van de "Civic", nu de "Insight" op de markt.

Volkswagen noemt de hybride auto een "ecologische ramp", omdat er
een grote accu in zit. Desalniettemin is men zelf ook bezig met de
ontwikkeling van een hybride auto, "omdat de markt daar om vraagt".
Als de bewering van Volkswagen juist zou zijn, dan wordt het met de
elektrische auto helemaal een grote ramp, want dáár zit pas een grote
accu in.

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

Opel omschrijft de Prius als "technologisch prehistorisch"  (de druiven zijn
wel héél erg zuur). De marktintroductie (in 2011) van de Ampera werd
uitgesteld wegens problemen met de lithium-ion accu.  (zelfontbranding)


De Waterstof Economie

Het energiescenario van de toekomst, als de fossiele brandstoffen op zijn, zal
(heel) misschien (gedeeltelijk) gebaseerd zijn op de zogenaamde Waterstof
Economie. Hierbij wordt voorondersteld, dat er tegen die tijd (omstreeks 2050)
een oeverloze hoeveelheid "groene" energie beschikbaar zal zijn. Ook is het
dan misschien mogelijk om energie op te wekken door kernfusie.
~  zonne-energie (uit de Sahara) en windenergie (afkomstig
    van windmolenparken in zee) is niet continu beschikbaar
    (de zon schijnt ’s nachts niet en het waait ook niet altijd)
~  voor de elektriciteit die door deze "groene" energie wordt  
    opgewekt is er dus een opslagprobleem
~  met elektriciteit kan waterstofgas worden geproduceerd,
    door elektrolyse (ontleding) van water
~  in tegenstelling tot elektriciteit, kan waterstofgas (onder
    zeer hoge druk) wèl opgeslagen worden, zowel in
    ongelimiteerde hoeveelheden als gedurende langere tijd
~  vervoer zou kunnen plaatsvinden via een net van
    pijpleidingen naar tankstations, hoewel dit enorme
    praktische problemen oplevert
~  het lijkt meer voor de hand te liggen, om waterstof ter
    plaatse, bij tankstations te produceren
~  het waterstofgas kan via brandstofcellen weer elektriciteit  
    leveren, waarbij het enige "verbrandingsprodukt" water is  
~  waterstofgas is in dit scenario een energiedrager

Waterstofgas is dus niet een onuitputtelijke bron van energie, zoals
sommigen denken. Integendeel. Het produceren van waterstofgas door
elektrolyse van water kost 1,25 keer meer energie dan het oplevert.


Bij TV programma’s over dit onderwerp, wordt meestal als "bewijs" van de
onuitputtelijkheid van waterstofgas, de zee op de achtergrond getoond. Dat is
natuurlijk onzin, want water bevat geen energie. Het moet eerst worden ontleed
in waterstofgas en zuurstof. De waterstofeconomie levert het volgende beeld op:
groene energie > elektrolyse van water > waterstofgas > brandstofcel >
elektriciteit


Rendementen van de energie-opslag in een accu of in waterstofgas
~  het rendement van de energie-opslag in een accu is 90%  
~  het rendement van elektrolyse van water is 80% en van
    een brandstofcel 50%
~  het cyclusrendement van de energie-opslag in waterstofgas  
    is dus 80% × 50% = 40%
Waterstofgas als opslagmedium van energie lijkt alleen zinvol voor voer-
tuigen, als de aardolie op is en als er dan nog steeds geen doorbraak in
de accutechnologie heeft plaats gevonden. Het is ook denkbaar, dat een
nucleaire batterij ooit een oplossing biedt.

Vergelijking benzine – waterstof
Vergelijking van de CO2-uitstoot per kilowatt-uur bij de verbranding
van benzine en (indirect) bij de verbranding van waterstof
De waterstof wordt in dit voorbeeld geproduceerd door elektrolyse
van water, met elektriciteit afkomstig van een gasgestookte centrale

Benzine
~  de energie-inhoud van 1 liter benzine is 9,1 kilowatt-uur
~  bij de verbranding van 1 liter benzine is de CO2 uitstoot  
    3,1 kilogram "well-to-wheel"
~  dat is 3,1 / 9,1 = 0,34 kilogram CO2 per kilowatt-uur

Waterstof
~  de energie-inhoud van 1 kilogram waterstof is 33,6 kilowatt-uur  
~  de produktie van 1 kilogram waterstof door elektrolyse van
    water kost 33,6 / 0,8 = 42 kilowatt-uur  (het rendement is 80%)  
~  voor het produceren van 42 kilowatt-uur door een gasgestookte  
    centrale is 42 / 0,4 = 105 kilowatt-uur primaire energie nodig
    (het rendement is 40%)
~  dat is de energie-inhoud van 12 kubieke meter aardgas
    (1 kubieke meter aardgas = 8,8 kilowatt-uur)
~  bij het verbranden van 1 kubieke meter aardgas ontstaat
    2,2 kilogram CO2 "well-to-wheel"
~  bij de verbranding van 12 kubieke meter aardgas ontstaat dus:
   12 × 2,2 = 26 kilogram CO2
~  dat is (indirect) 26 / 33,6 = 0,77 kilogram CO2 per kilowatt-uur  

Rendementen
~  het rendement van een gasgestookte centrale is 40%  
~  het rendement van elektrolyse van water is 80%
~  het rendement van de produktie van waterstof is dus  
    40% × 80% = 32%

Aardgas en aardolieprodukten, zoals dieselolie en benzine, zijn chemische
verbindingen van koolstof en waterstof. Deze zogenaamde koolwaterstoffen
zijn, in tegenstelling tot pure waterstof, zeer goed handelbaar. Energie komt
vrij 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. (via
een thermochemisch proces of via elektrolyse van water). De ideale oplossing is
echter, om waterstof met behulp van "groene" energie te produceren. Daar zal
waarschijnlijk weinig van terecht komen, want het potentieel aan economisch
winbare "groene" energie is (zeer) gering.
Waterstof produceren uit fossiele brandstof is uiteraard mogelijk, maar dat was
nou net niet de bedoeling, omdat de fossiele brandstoffen opraken.

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

Water
Water is het verbrandingsprodukt van waterstofgas en zuurstof en bevat dus
geen energie

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

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

Kernfusie van waterstof-isotopen
Waterstof-isotopen kunnen via kernfusie samensmelten tot helium en daarbij
een enorme hoeveelheid energie leveren. Deze techniek staat nog in de
kinderschoenen 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-Handelsblad
De belofte die waterstof in de toekomst zal gaan betekenen voor de energie-
voorziening voor de mens op deze wereld, berust op pure fantasie. Niet in
technisch opzicht. Het wérkt: de waterstofmotor, de brandstofcel en ook de
windmolens of de zonnecellen die misschien de stroom moeten leveren om het
waterstofgas via elektrolyse uit water te maken. Dit soort verhalen, zonder
enige 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 bezwaar
dat het zeer onveilig is. Zowel bij de distributie via pijpleidingen als bij het
rijden met een van een waterstoftank voorziene auto is het met de veiligheid
slecht 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 en
waterstof maar te vergeten.

zie ook:  Waterstof op weg naar de praktijk


Kernfusie

Er bestaan 2 soorten kernreacties, die geschikt zijn voor het opwekken van
energie
~  splijting van uraniumkernen. Dit wordt kernenergie genoemd
~  samensmelting van waterstofkernen. Dit wordt kernfusie genoemd  
Bij beide processen treedt massaverlies op. Bij kernsplijting is dit ongeveer
0,10% en bij kernfusie 0,35%. De "verdwenen" massa wordt volgens de
formule 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 temperatuur
van 15 miljoen graden celsius. Bij kernfusie op aarde is de druk, in vergelijking
met de zon, verwaarloosbaar en daarom moet de temperatuur hier zeer veel
hoger zijn, ongeveer 150 miljoen graden celsius.

Als materie zeer sterk wordt verhit, vormt het een plasma. In een plasma
bewegen de atoomkernen en elektronen los van elkaar. Atoomkernen zijn positief
geladen en stoten elkaar af. De afstotende kracht wordt bij 150 miljoen graden
overwonnen 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 ontstaan
helium-atomen, neutronen en zeer veel energie. Fusie van een deuterium-tritium
mengsel met een massa van 250 kilogram levert evenveel energie op, als de
verbranding van 2,7 miljoen ton steenkool. Dat is voldoende om een elektrische
centrale van 1000 megawatt een jaar lang (op vol vermogen) draaiende te houden.

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

Een Tokamak moet een minimale grootte hebben, om meer energie te leveren
dan nodig is voor het op gang houden van het fusieproces.
ITER  (International Thermonuclear Experimental Reactor) zal de eerste
(experimentele) kernfusiecentrale zijn, waarbij dat gaat lukken. De buitenafmetingen
zijn: 24 meter hoog en 34 meter in doorsnede. ITER is een project, waarvoor
Reagan en Gorbatsjov ooit het initiatief hebben genomen, toen de koude oorlog
ten einde liep. ITER moet aantonen dat het mogelijk is om langdurig energie op
te 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 het
hete fusieplasma. ITER wordt het grootste internationale wetenschappelijke
onderzoeksproject sinds de bouw van het  International Space Station   (ISS).

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

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

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

Bericht in Nature 27 mei 2016
In november 2015 heeft het team van Bigot een herziene planning voor het
ITER-project gepresenteerd. Geschat wordt, dat het 4,6 miljard euro meer
gaat kosten. Op z’n vroegst in 2025 zal het mogelijk zijn om waterstof-plasma
in de machine te produceren. Het zal daarna nog een aantal jaren duren
voordat het mogelijk is om de zwaardere waterstof-isotopen tritium en
deuterium te injecteren en fusie tot stand te brengen
zie ook:
US advised to stick with troubled fusion reactor ITER
ITER's new chief will shake up troubled fusion reactor


Kernenergie

Met de formule van Einstein kan de relatie tussen massa en energie worden
berekend
E = mc2
E = energie    m = massa     c = de lichtsnelheid

  1 kilogram massa is equivalent aan 25 miljard kilowatt-uur  

De brandstof voor de kerncentrale in Borssele bestaat voor 4,5% uit splijtbaar
Uranium 235. Bij het splijtingsproces wordt ongeveer 1 promille van de massa
omgezet in energie. De energie die per kilogram kernbrandstof als warmte
vrijkomt is daarom "slechts" 1,125 miljoen kilowatt-uur.

In 2013 was het elektriciteitsverbruik in Nederland 115 miljard
kilowatt-uur

Hiervoor zou nodig zijn:  (afgerond)
of
of

300 ton
  36 000 000 ton

  verrijkt Uranium
  steenkool
    (rendement  33%)
    (rendement  40%)
Het verschil in rendementen is het gevolg van het feit dat een kerncentrale met
lagere temperaturen werkt, (door toepassing van warmtewisselaars), dan een
met gas, olie of kolen gestookte centrale.  (Carnot)
Als we denken aan een trein met goederenwagons van 50 ton en elk een lengte
van 10 meter, dan levert dit het volgende beeld op:
~  voor het aanvoeren van verrijkt Uranium        6 goederenwagens =     60 meter
~  voor het aanvoeren van de steenkool  720 000 goederenwagens = 7200 kilometer  
Bij de verbranding van al die steenkool ontstaat 94 miljoen ton CO2
Dat is dus alleen in Nederland en alleen bij de produktie van elektriciteit

In 2013 was het primaire energieverbruik in Nederland 900 miljard
kilowatt-uur

Het equivalent hiervoor is ongeveer 100 miljard liter benzine, een kubus met
een ribbe van 460 meter. Duurzame energie is "voorlopig" dus geen optie.
~  de voorraad fossiele brandstoffen is groot, maar eindig. (over 75 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

Van 1973 t/m 2013 was de toename van de wereldbevolking 84%
Van 1973 t/m 2013 was de toename van het wereld energieverbruik 222%

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
~  kernfusie gaat nog 60 tot 80 jaar duren of komt misschien nooit  

Conclusie
~  kolencentrales en kernenergie lijken onontkoombaar  

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 in
de praktijk kan worden gerealiseerd, of dat het economisch haalbaar is


Voorbeeld:
~  de hoeveelheid zonne-energie die jaarlijks op de gehele aarde wordt  
    ingestraald, is 7000 keer zoveel als de wereldproduktie van primaire
    energie
~  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 meer
dan een halve eeuw mee bezig. De meest optimistische schatting is, dat in
2050 de eerste commercieel werkende kernfusie centrale operationeel zal zijn.
Men zal tegen die tijd wel met praktische resultaten moeten komen, want ook
de voorraad splijtbaar Uranium voor het bestaande type kerncentrales is beperkt
en slechts voldoende voor de komende 75 jaar  (bij het huidige verbruik)
Kweekreactoren, waarbij 60 tot 100 keer efficiënter met de splijtstof wordt
omgegaan, 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 aarde
voldoende 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 tegendeel
wordt in de ons omringende landen bewezen
Het aandeel kernenergie bij de opwekking van elektriciteit is:
Frankrijk
België
    77%      
    54%      
        Duitsland
        Zwitserland
    23%      
    41%      
        Engeland
        Zweden
    14%      
    43%      

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

Wereldwijd wordt 13,4% van alle elektrische energie opgewekt door
kernenergie

Door milieuactivisten wordt het belang van kernenergie steevast gebagatelliseerd,
terwijl waterkracht dan wordt opgevoerd als een zeer belangrijke energiebron.
De realiteit is, dat het aandeel kernenergie wereldwijd bijna net zo groot
is als het aandeel waterkracht


Persbericht op 23 juni 2009
"Energiebedrijf Delta wil in Borssele een tweede kerncentrale bouwen. In een
nog vertrouwelijke notitie schrijft het bedrijf dat een kerncentrale een belangrijke
bijdrage levert aan de milieudoelstellingen. Ook de consument zou ervan
profiteren, doordat de elektriciteitsprijs omlaag kan".

Persbericht op 13 oktober 2009
"België houdt zijn kerncentrales 10 jaar langer open dan aanvankelijk de
bedoeling was. Dat heeft de minister van Energie bekend gemaakt. De centrales
zouden eigenlijk in 2015 sluiten, ze blijven nu tot 2025 in bedrijf omdat dat
extra 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 Europese
Unie. De centrale is een grotere versie van die bij Tsjernobyl. Voor Litouwen
betekent het dat het een goedkope bron van energie kwijt is en nu veel
afhankelijker wordt van onder meer gas uit Rusland. De kerncentrale leverde
bijna driekwart van de Litouwse energiebehoefte.

Trouw 26 mei 2011
Zwitserland stopt met kernenergie. Dat heeft de regering in Bern woensdag
besloten. Zwitserland heeft 5 kerncentrales. De eerste sluit rond 2019, de
laatste over ongeveer twintig jaar

Teletekst 30 mei 2011
Duitsland stopt met kernenergie. De 17 Duitse kerncentrales gaan uiterlijk in
2022 dicht. De 7 reactoren die na de kernramp in Fukushima werden gesloten
blijven definitief dicht. Eind vorig jaar had de regering Merkel nog besloten de
oude centrales 7 jaar langer open te houden en de nieuwere 14 jaar, dus tot
2036

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

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

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

Teletekst 31 juli 2015
In Japan start binnenkort de eerste kerncentrale op, nadat alle 48 centrales
vier jaar geleden waren stilgelegd. Dat gebeurde na de kernramp in Fukushima
op 11 maart 2011.

Teletekst 15 september 2016
De bouw van een nieuwe kerncentrale in Groot Brittannië gaat alsnog door.
De centrale bij Hinkley Point, die 21 miljard euro kost, wordt gefinancierd
met Frans en Chinees geld en gebouwd door Fransen. China mag in ruil
voor zijn bijdrage zelf een tweede nieuwe kerncentrale bouwen in Bradwell.
Daarover is nog geen definitief besluit genomen

Teletekst 27 november 2016
Zwitserse kiezers hebben in een referendum het voorstel afgewezen om afscheid
te nemen van kernenergie. Als het voorstel was aangenomen, dan zouden 3 van
de 5 kerncentrales volgend jaar dicht moeten.. De laatste kerncentrale moet nu in
2034 dicht

Wel of geen kernenergie
Iedere oplossing heeft voor- en nadelen. ("wet van behoud van ellende").
De vraag is maar wat je liever hebt:
fossiele energiebronnen
~  onomkeerbare klimaatverandering  (broeikaseffect)
~  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 kernenergie
~  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 miljard
mensen bij moeten komen. Dat zijn gemiddeld 1 miljoen per week er bij,
terwijl er al 7 miljard aardbewoners zijn. Het veel gehoorde argument, dat het
afval 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 onze
planeet 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 2010
De Amerikaanse president Obama is een belangrijke stap dichter bij de ratificatie
van een door hem gesloten verdrag met Rusland over de vermindering van
strategische kernwapens. Of de senaat dat verdrag zal ratificeren is allerminst
zeker. Onder het verdrag moeten de VS en Rusland hun voorraad strategische
kernkoppen binnen zeven jaar inkrimpen tot elk 1550 stuks, zo'n 30 procent
minder dan nu is toegestaan.  (nu hebben ze elk nog ruim 5000 stuks)

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

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

Teletekst 25 januari 2013
De Nederlandse Aardolie Maatschappij vindt de risico's van gaswinning nog
altijd "aanvaardbaar en beheersbaar". De NAM reageert op een onderzoek
waaruit blijkt dat de gaswinning in Groningen tot zwaardere aardbevingen kan
leiden van 4 of 5 op de schaal van Richter. De NAM neemt een pakket van
maatregelen om de extra schade te beperken. Zo wordt er 100 miljoen euro
beschikbaar gesteld om woningen te verstevigen.

Teletekst 12 september 2013
Nederland is akkoord gegaan met de stationering van een nieuw Amerikaans
kernwapen op Volkel, dat de huidige kernwapens gaat vervangen.
Kamerleden wijzen erop dat dat ingaat tegen de wens van het parlement om
de 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 alle
fossiele brandstoffen die er nu nog zijn, zonder zichzelf ook maar enige
beperking op te leggen. De eerstvolgende generatie moet het dan maar
verder bekijken. Diezelfde mensen denken straks natuurlijk "genuanceerd"
over kernenergie, als duidelijk wordt dat hun eigen energievoorziening in
gevaar 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 als
kernbrandstof. Daarbij zijn bovenvermelde problemen niet of in veel
mindere mate aanwezig.

Een vertragende factor voor de invoering van kernenergie zou een sterke
bezuiniging op het energieverbruik kunnen zijn. Helaas zal dat niet werken
Iedereen denkt:

Stom hè, ik vind het gewoon:
lekker

leuk

gemakkelijk
lekker warm    
lekker koel
vlees, kasgroente, diepvriesprodukten,
uit de tropen aangevoerd fruit
vlieg- en autovakanties, veel kinderen, de TV
(die de hele dag aanstaat)
de auto, koelkast, (af)wasmachine, wasdroger
centrale verwarming
airconditioning

zie ook:  We redden het niet zonder kernenergie






Enkele feiten, berekeningen en wetenswaardigheden


Het energieverbruik in Nederland
~  het gemiddelde elektriciteitsverbruik van een huishouden is
    ongeveer 3560 kilowatt-uur per jaar
~  er zijn in Nederland 7 miljoen huishoudens. Het totale
    elektriciteitsverbruik is dus 25 miljard kilowatt-uur per jaar  
~  in 2013 was het elektriciteitsverbruik, met inbegrip van de
    industrie, diensten en landbouw 115 miljard kilowatt-uur
~  bij een rendement van 40% was voor de opwekking hiervan  
    288 miljard kilowatt-uur primaire energie nodig
~  het totale primaire energieverbruik, nodig voor verwarming,  
    de industrie, auto’s en de opwekking van elektriciteit was
    900 miljard kilowatt-uur.
~  dat is ruim 3 keer zoveel primaire energie als nodig is voor
    de opwekking van elektriciteit

Het rendement van de produktie van elektriciteit
tot aan het stopcontact

~  het rendement van een elektrische centrale is 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
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%


Het massa-energie equivalent

E =  mc2  (Einstein)
m =  1 kilogram massa
c =  de lichtsnelheid =  3 × 108 meter / seconde
c2 =  9 × 1016 meter2 / seconde2
1 joule = 1 kilogram × meter2 / seconde2
E =  1 × 9 × 1016 joule =  90000 × 109 kilojoule
1 kilowatt-uur =  3600 kilojoule
E =  (90000 × 109) / 3600 =  25 miljard kilowatt-uur  
dus:
  1 kilogram massa is equivalent aan 25 miljard kilowatt-uur  


Massa en gewicht

Massa is een maat voor de hoeveelheid materie. Gewicht is de kracht waarmee
materie door de zwaartekracht van de aarde wordt aangetrokken. Op de aarde
is de zwaartekracht niet overal even groot en het gewicht dus ook niet. De massa
is wel overal hetzelfde. Het gewicht van massa is gedefinieerd bij een versnelling
van de zwaartekracht van 9,81 meter per seconde2. De eenheid van massa is de
kilogram


De zon

Bijna alle energie op aarde is afkomstig van de zon
Bijna alle energiebronnen op aarde (aardolie, aardgas, steenkool, biomassa,
wind- en waterkracht) vinden hun oorsprong in zonne-energie. Uitzonderingen
zijn: geothermische energie, kernenergie en energie afkomstig van de maan.
(getijdencentrales). De meest directe energiebron is de licht- en warmtestraling
van de zon. Deze energiebron is schoon en onuitputtelijk en daar zullen we het
in de verre toekomst voor een groot deel van moeten hebben. De energie die
de zon uitstraalt wordt opgewekt door kernfusie.
Elke seconde wordt in de zon 4,27 miljard kilogram massa omgezet in
energie. Kernfusie zal op aarde misschien ook een grote rol gaan spelen bij
de 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  
~  buiten de dampkring en bij loodrechte instraling is het
    stralingsvermogen van de zon 1,36 kilowatt per vierkante
    meter.  (dat is de zonneconstante)
~  het totale stralingsvermogen van de zon is dus:
    de zonneconstante vermenigvuldigd met de oppervlakte
    van een bol met een straal van 150 miljoen kilometer
~  r = de straal van de bol = 150 × 109 meter
~  de oppervlakte van de bol = 4 π r2
    = 4 π × 1502 × 1018 vierkante meter
~  de totale hoeveelheid energie die de zon in 1 seconde
    uitstraalt = 1,36 × 4 π × 1502 × 1018 × 1 kilowatt-seconde  
~  1 kilogram massa = 25 × 109 × 3600 kilowatt-seconde
~  de energie die de zon in 1 seconde uitstraalt is equivalent  
    aan:  (1,36 × 4 π × 1502 × 1018 × 1) / (25 × 109 × 3600)
    = 4,27 miljard kilogram massa

In 2013 was het elektriciteitsverbruik in Nederland 115 miljard kilowatt-uur.
Dat is equivalent aan 4,6 kilogram massa. De hoeveelheid energie die de
zon in 1 seconde uitstraalt is dus bijna 1 miljard keer zoveel als het totale
elektriciteitsverbruik 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:
    π r2 = 3,14 × 40 × 1012 vierkante meter
~  ter hoogte van het aardoppervlak is het vermogen van de
    zonnestraling 1 kilowatt per vierkante meter
~  per vierkante meter per jaar is de ingestraalde zonne-energie
    1 kilowatt × 8760 uur = 8760 kilowatt-uur
~  per jaar is de totale hoeveelheid ingestraalde zonne-energie  
    op het cirkelvormige vlak dus:
    3,14 × 40 × 1012 × 8760 = 11 000 × 1014 kilowatt-uur  
~  in 2014 was de wereldproduktie van primaire energie
    1,60 × 1014 kilowatt-uur

Per jaar is de hoeveelheid ingestraalde zonne-energie dus 7000 keer
zoveel als de wereldproduktie van primaire energie.

Door sommige mensen wordt de conclusie getrokken, dat er dus geen
energieprobleem is. Men moet daarbij wel het volgende bedenken:
~  een groot deel van de zonne-energie wordt
    tegengehouden door de bewolking
~  voor de opwekking van zonne-energie zijn
    gigantische oppervlakten nodig
~  er bestaat nog geen efficiënt, grootschalig
    systeem voor de opslag van zonne-energie
~  het aardoppervlak bestaat voor 71% uit water,  
    de instraling op de resterende 29% is dus
    0,29 × 7000 = 2000 keer de wereldproduktie  
    van primaire energie
~  het rendement van de omzetting van zonne-
    energie naar elektriciteit is laag

Verdeling van het vaste aardoppervlak
vaste aardoppervlak

Globale berekening van de landoppervlakte, die in de Sahara nodig is om
met zonnepanelen het finale wereld energieverbruik op te wekken

~  het finale wereld energieverbruik in 2014 was
    110 × 1012 kilowatt-uur
~  een zonnepaneel in de Sahara levert ongeveer
    450 kilowatt-uur per vierkante meter per jaar
netto is voor het wereld energieverbruik nodig:  
    110 × 1012 / 450 = 2,4 × 1011 vierkante meter  
~  dat is 240 000 vierkante kilometer
bruto is 720 000 vierkante kilometer nodig
~  dat is 17 keer de oppervlakte van Nederland

Om 1 centrale van 600 megawatt te vervangen door zonnepanelen
is in Nederland een oppervlakte van 80 vierkante kilometer nodig

~  de energie-opbrengst van een centrale van
    600 megawatt is 4,2 miljard kilowatt-uur per jaar  
~  een zonnepaneel in Nederland levert ongeveer
    150 kilowatt-uur per vierkante meter per jaar
~  voor de vervanging van de centrale zijn dus
    netto 28 vierkante kilometer zonnepanelen nodig  
~  de panelen staan onder een hoek van 36 graden
    en mogen niet in elkaars schaduw staan
~  er moeten paden tussen de panelen zijn voor
    bereikbaarheid, onderhoud en hulpapparatuur
~  de bruto oppervlakte van een zonnecentrale is
    daarom 3 keer zo groot als de netto oppervlakte
    van de panelen, dus ruim 80 vierkante kilometer  
zie ook:  Waldpolenz Solar Park en  Topaz zonnepark

De WakaWaka  Led-lamp en smartphone lader
~  stel, het gemiddelde vermogen van de
    zonnestraling is 500 watt per vierkante meter
~  dat is 0,05 watt per vierkante centimeter
~  de zonnecel heeft een effectieve oppervlakte
    van 50 vierkante centimeter
~  het rendement van de zonnecel is 20%
~  het vermogen van de zonnecel is dan 0,5 watt
~  de accu van een iPhone heeft een energie-
    inhoud van 5 watt-uur
~  het volledig opladen duurt dan minimaal 10 uur  

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 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 baan
om 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 zou
dan moeten zijn, dat de lichtsnelheid die op aarde wordt gemeten, afhankelijk
is van de beweging van de aarde ten opzichte van de ether. (in analogie met
het gedrag van geluidsgolven in lucht). Om deze veronderstelling te toetsen,
maakten Michelson en Morley in 1887 een interferometer. Hiermee kon
het verschil in lichtsnelheid, in de richting van de baan om de zon en loodrecht
daarop, zeer nauwkeurig worden gemeten. De uitkomst van de metingen was
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
met de snelheid van het licht.
Het feit dat de lichtsnelheid constant is, heeft
veel toepassingen mogelijk gemaakt, zoals:
~  de relativiteitstheorieën van Einstein  
~  de moderne sterrenkunde
GPS  (= global positioning system)  

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 kilowatt-uur 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 kilowatt-uur per
    1012 kubieke meter
 (1012 kubieke meter is een kubus met
    een ribbe van 10 kilometer)

Zonne-energie in de Sahara
Bij de evenaar is de daglengte het gehele jaar 12 uur. De geïntegreerde
hoeveelheid zonne-energie, die daar bij een volkomen wolkenloze hemel
op een horizontaal geplaatst zonnepaneel valt, is 8 keer zoveel als wanneer
de zon 1 uur loodrecht boven het paneel staat. (2 uur na zonsopgang en
2 uur voor zonsondergang, staat de zon 30 graden boven de horizon en
de hoeveelheid ingestraalde energie is dan de helft van het maximum).
De produktiefactor gedurende een etmaal en dus ook gedurende een
jaar, 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 produktiefactor
groter, want daarbij wordt gebruik gemaakt van zonvolgende systemen.
Een probleem vormt de vervuiling van de zonnecollectors, omdat
zandstormen vaak voorkomen. Fantasieën over "zonne-akkers" met
gigantische hoeveelheden zonne-energie in de Sahara, moeten dus wel
enigszins 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 3620 000 kilojoule per vierkante meter per jaar  
~  1 kilowatt-uur = 3600 kilojoule
~  in 1999 was de hoeveelheid ingestraalde energie dus
    1006 kilowatt-uur per vierkante meter
In dit verhaal wordt gerekend met een energie-instraling van
1000 kilowatt-uur per vierkante meter per jaar.
Dat is gemiddeld 2,7 kilowatt-uur per vierkante meter per dag


De Leopoldhove

De Leopoldhove in Zoetermeer, is een zorginstelling met bijbehorende
woningen. Op de daken van het complex ligt een groot aantal zonnepanelen.
In de hal van het hoofdgebouw, kan men de energie-opbrengst van deze
panelen op een display aflezen.

Enkele gegevens van de Leopoldhove
~  606 panelen met een totale oppervlakte van 770 vierkante meter  
~  de jaaropbrengst is 64 000 kilowatt-uur
~  de jaaropbrengst per vierkante meter is 83 kilowatt-uur
~  de gemiddelde dagopbrengst is 175 kilowatt-uur

Overzicht van de maandelijkse opbrengst van de Leopoldhove  (2010)


  kilowatt-uur  

  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 maart t/m augustus was de energie-opbrengst 80% van de
jaaropbrengst en in september t/m februari 20%  (afgerond)

Vergelijking van de dagopbrengst van de Leopoldhove bij
een onbewolkte en een bewolkte hemel
 (2010)

onbewolkt

bewolkt

      3 juni             520 kilowatt-uur    

11 juni             63 kilowatt-uur

16 november   101 kilowatt-uur

    27 november     3 kilowatt-uur    

In de zomer was de dagopbrengst bij een onbewolkte hemel ruim 8 keer
zoveel als bij een bewolkte hemel. In de winter was die verhouding een
factor 34 en gedurende het jaar 173.

Dagopbrengst van de Leopoldhove  (kilowatt-uur in 2010)
Leopoldhove


Daglicht in Nederland

Daglicht  (uren per dag, van zonsopgang tot zonsondergang)
daglengte

Daglicht  (uren per dag, van zonsopgang tot zonsondergang)

2016

    daglicht    

H

  08 januari
  30 januari
  16 februari
  02 maart
  17 maart
  01 april
  16 april
  02 mei
  21 mei
  19 juni
  21 juli
  09 augustus
  25 augustus
  10 september  
  25 september
  10 oktober
  25 oktober
  11 november
  03 december
  21 december

08 uur
09 uur
10 uur
11 uur
12 uur
13 uur
14 uur
15 uur
16 uur
  16 uur 45 min.  
16 uur
15 uur
14 uur
13 uur
12 uur
11 uur
10 uur
09 uur
08 uur
  07 uur 44 min.  





    36,9 graden    




61,4 graden




36,8 graden




14,5 graden

H = de hoogste stand van de zon, midden op de dag
bron:  heavens above


Begin van de lente, zomer, herfst en winter

lente
20 maart

zomer
21 juni

lente
22 september

winter
21 december




Windenergie

Iedereen is er voorstander van, totdat er een windmolen in de
buurt komt te staan.   NIMBY ofwel  Not In My Back Yard.
Men ervaart of verwacht de volgende 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 gaat het boven land
    minder regenen en waaien, terwijl ook de golfslag
    vermindert.

Globale berekening van het aantal windmolens dat nodig
zou zijn om het finale wereld energieverbruik op te wekken

~  het finale wereld energieverbruik in 2014 was
    110 × 1012 kilowatt-uur
~  de grootste windmolen ter wereld levert
    21 × 106 kilowatt-uur per jaar
~  voor het wereld energieverbruik zouden dus
    nodig zijn:
    (110 × 1012) / (21 × 106) = 5 miljoen molens  
    van het type "grootste ter wereld"


Vergelijking van zonne- en windenergie

zonne-energie  Het Waldpolenz Solar Park
~  550 000 elektrische zonnepanelen
~  het totale vermogen is 52 megawatt
~  de produktiefactor is 11,4%
~  de grondoppervlakte is 1,2 vierkante kilometer
~  de energie-opbrengst is 52 000 megawatt-uur per jaar  
~  dat is 43 333 megawatt-uur per vierkante kilometer
    per jaar

In 2013 was het elektriciteitsverbruik in Nederland 115 miljard kilowatt-uur.
Daarvoor is dus nodig 115 000 000 / 43 333 = 2654 vierkante kilometer
zonnepanelen, een oppervlakte van 51 × 51 kilometer

windenergie  Het windmolenpark in zee bij IJmuiden
~  60 windturbines van 2 megawatt
~  het totale vermogen is 120 megawatt
~  de produktiefactor (op zee) is 40%
~  de oppervlakte van het park is 14 vierkante kilometer
~  de energie-opbrengst is 422 000 megawatt-uur per jaar  
~  dat is 30 000 megawatt-uur per vierkante kilometer
    per jaar

In 2013 was het elektriciteitsverbruik in Nederland 115 miljard kilowatt-uur.
Daarvoor is dus nodig 115 000 000 / 30 000 = 3833 vierkante kilometer
windturbines, een oppervlakte van 62 × 62 kilometer

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
~  windenergie is ook realiseerbaar op zee
~  bij een windmolenpark op land kan de oppervlakte worden  
    gebruikt voor landbouw of er kunnen koeien grazen
~  windmolens vragen veel onderhoud


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  
(kilowatt-uur)

kilogram CO2
  (per kilowatt-uur)  

  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 0,72 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  
(kilowatt-uur)

kilogram CO2
  (per kilowatt-uur)  

  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 kilowatt-uur, is bij de verbranding van benzine
of dieselolie bijna net zoveel als bij de verbranding van steenkool
Kolencentrales "mogen niet", maar de auto "moet".


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 10 × 2,4 = 24 miljard kilogram CO2 geproduceerd  

CO2 uitstoot, veroorzaakt door het huishoudelijk elektriciteitsverbruik
in Nederland

~  het jaarlijks elektriciteitsverbruik van alle huishoudens in  
    Nederland kost 62 miljard kilowatt-uur primaire energie  
~  bij uitsluitend kolengestookte centrales ontstaat hierdoor  
    62 × 0,32 = 20 miljard kilogram CO2
~  bij uitsluitend gasgestookte centrales ontstaat hierdoor
    62 × 0,20 = 12 miljard kilogram CO2

De elektriciteit in Nederland wordt zowel door kolengestookte als gasgestookte
centrales opgewekt. Het personenauto verkeer veroorzaakt dus meer CO2
uitstoot, dan het elektriciteitsverbruik van alle huishoudens. Dus ook als men
uitsluitend kolengestookte centrales zou toepassen.
Het is merkwaardig dat milieuactivisten protesteren tegen kolengestookte
centrales, terwijl ze zelf net als iedereen rustig in een auto rondrijden.

(milieu-dominees)


De CO2-uitstoot "well-to-plug" van elektriciteit

~  bij de verbranding van 1 kubieke meter aardgas ontstaat
    2,2 kilogram CO2 volgens de "well-to-wheel" methodiek  
~  de energie-inhoud van 1 kubieke meter aardgas
    is 8,8 kilowatt-uur
~  het rendement van de produktie van elektriciteit door een  
    gasgestookte centrale tot aan het stopcontact is 33%  
~  de hoeveelheid elektriciteit uit het stopcontact is dus
    0,33 × 8,8 = 2,9 kilowatt-uur per kubieke meter aardgas  
~  1 kilowatt-uur uit het stopcontact veroorzaakt dus
    2,2 / 2,9 = 0,760 kilogram CO2 "well-to-plug"


Het broeikaseffect

Veel mensen denken dat het broeikaseffect wordt veroorzaakt door de energie
die vrij komt bij de verbranding van de fossiele brandstoffen. Dat is niet het
geval, want die hoeveelheid energie is verwaarloosbaar klein ten opzichte van
de hoeveelheid energie die door de zon op de aarde wordt ingestraald. De zon
straalt per jaar 7000 keer meer energie in, dan door menselijke activiteiten
wordt opgewekt. Het broeikaseffect wordt veroorzaakt door de kooldioxide
(CO2), die bij de verbranding van fossiele brandstoffen vrij komt en vooral
ook door de waterdamp in de atmosfeer. Deze broeikasgassen laten de zonne-
energie op weg naar de aarde vrijwel ongehinderd door, terwijl de uitstraling
van warmte afkomstig van de aarde grotendeels wordt tegengehouden.
De aarde koelt minder af, naarmate er meer broeikasgassen in de atmosfeer
aanwezig zijn. Het is echter de vraag, of het effect van kooldioxide (CO2) in dit
proces wel zo groot is als tot nu toe wordt aangenomen. Dat is nog lang geen
uitgemaakte zaak. Misschien hoort het "broeikaseffect" in dezelfde categorie
thuis 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 het
veranderen is. Denk hierbij aan het wegsmelten van het ijs op de noordpool en
het verdwijnen van de "eeuwige" sneeuw in de Alpen. Ook de winters zijn de
laatste jaren (in Europa) opvallend warm. Bovendien heeft men vaker te maken
met extreem weer, zoals orkanen en daarmee gepaard gaande overstromingen
zie ook:  klimaatladder

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

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 drukverandering
van 1 / 8000 atmosfeer = 1/8 gram per vierkante centimeter.
Dat kan men goed meten met een digitale hoogtemeter


Lichtbronnen

Vergelijking diverse lichtbronnen


  watt  

  lumen  

  lumen per watt  

  lichtrendement  

  gloeilamp

75

  930

12

  5%

  spaarlamp  

23

1550

67

29%

  Led-lamp

13

1000

76

34%

  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 vaak 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. (net zo snel als bij een gloeilamp).
~  voor ruimteverlichting lijken Led-lampen nog niet erg geschikt.  
    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-lampen
Bij Ikea is een Led-lamp van 13 watt te koop. De lichtstroom is 1000 lumen,
dat is 76 lumen per watt. De kleurtemperatuur is 2700 kelvin. Het lichtrende-
ment is dus 34% en daarmee hoger dan van een spaarlamp. Het licht wordt
gelijkmatig in alle richtingen uitgestraald.
Het begint dus eindelijk wat te worden met de Led-verlichting.  (2014)
Het grootste deel van de toegevoerde energie verdwijnt in het koellichaam
van de Led. De fitting van de lamp wordt daardoor zo heet, dat men die niet
langdurig kan vastpakken.

Led's als backlight voor TV-schermen
Bij de toepassing van Led’s als backlight voor LCD-schermen, wordt gebruik
gemaakt van de eigenschap, dat Led’s traagheidsloos kunnen worden
geschakeld. Het backlight kan daardoor worden mee-gemoduleerd met de
beeldinhoud. Hierdoor kan een zeer hoge contrastverhouding van het beeld
worden bereikt. Bovendien is het energieverbruik dan laag, omdat de Led’s
gemiddeld maar een deel van de tijd op volle sterkte branden. Dit in tegenstelling
tot backlight met fluorescentiebuizen. Bovendien kunnen beeldschermen met
Led-backlight veel dunner zijn. Bij de nieuwste Led-TV van Philips wordt
het backlight verzorgd door meer dan 1000 Led's.

Spaarlampen
De levensduur van spaarlampen valt nogal tegen, vooral als ze vaak in- en
uitgeschakeld worden. Vaak wordt dan nog niet eens 1 jaar gehaald. Dit in
tegenstelling tot gewone gloeilampen die veel langer meegaan. Een spaarlamp
kan slechts 2500 keer in- en uitgeschakeld worden.
Bij een brandduur van 3 minuten per keer (bijvoorbeeld op de WC) is de
levensduur 125 uur. Bij een brandduur van 4 uur per keer haalt men 10 000
uur. Het hangt dus van de toepassing af, wat de beste keus is, een spaarlamp
of 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. Deze
maatregel zal dus weinig helpen, maar maakt de mensen misschien wel wat
meer milieubewust. De spaarlamp bevat, evenals de TL-buis, schadelijke
stoffen (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" (organic
Led's). Dit zijn geen lampen, maar oplichtende panelen, vergelijkbaar met
een LCD-scherm. De verwachting is, dat men ooit een lichtopbrengst zal
kunnen realiseren van 140 lumen per watt. Dat komt overeen met een
lichtrendement van ongeveer 60%

Teletekst 23 september 2014
Philips gaat zich opsplitsen in twee aparte, zelfstandige bedrijven, één voor
verlichting en één voor gezondheid en consumentenelektronica. De lichtdivisie
zal zich toeleggen op innovatieve lichtoplossingen en projecten.
De Led-produktie wordt van de hand gedaan. (?)


Vliegtuigen


  max. aantal  
passagiers

leeg
  gewicht  

  brandstof  
gewicht

max.
  take-off  

  vliegbereik  
kilometers

  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

37,2

de soortelijke massa van kerosine = 0,8 kilogram per kubieke decimeter

Een vliegtuig met een straalmotor
Sommige mensen denken dat een straalmotor (of een raketmotor) zich "afzet"
tegen de lucht. Dat is niet het geval en een raketmotor (die zijn eigen zuurstof
meeneemt) 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 onderstaande rekenvoorbeelden wordt gemakshalve aangenomen dat
de soortelijke massa van CO2, waterdamp, stikstof en lucht hetzelfde is.
Bovendien wordt het effect van het aanzuigen van lucht door de inlaat
van de straalmotor, de snelheid ten opzichte van de omgevende lucht
en het rendement buiten 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 per 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 kilowatt-uur   (E = ½ mv2)

Rekenvoorbeeld van een 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 massa van de lucht die via de bypass langs de verbrandingsruimte
    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 kilogram-meter per seconde2 = 30 000 newton  

Brandstofverbruik van een Jumbo tijdens het opstijgen
~  voor de versnelling van 1,5 meter per seconde2 van een Jumbo
    met een massa van 300 000 kilogram is een stuwkracht nodig
    van 450 000 newton.  (kracht = massa × versnelling)
~  de verbranding van 1 kilogram kerosine per seconde levert een
    stuwkracht van 30 000 newton  (zie boven)
~  voor een stuwkracht van 450 000 newton is dus 15 kilogram
    kerosine per seconde
nodig
~  de totale stuwkracht wordt bij een Jumbo geleverd door 4 motoren  

Bij een Jumbo is het brandstofverbruik tijdens het opstijgen 5 keer
zo veel als bij de kruissnelheid

~  het verbruik van een 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


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 is de afstand tussen de voedingsstations kleiner.
De totale koperdoorsnede van de bovenleiding bij dubbel spoor is
10 vierkante centimeter. Dit wordt verkregen door parallelschakeling
van 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 × stroom × 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 spoorwegnet
ooit een hogere voedingsspanning zal gaan toepassen. Alleen op de trajecten
van de Betuwelijn en de Hoge Snelheid Lijn wordt 25 kilovolt wisselspanning
toegepast.


Fietsen

Vermogen en energie bij het fietsen op een vlakke weg, rechtop zittend
en bij windstil weer

A = het vermogen, nodig voor het overwinnen van de mechanische weerstand
B = het vermogen, nodig voor het overwinnen van de luchtweerstand
C = het totaal benodigde vermogen
D = de energie per kilometer

snelheid

A

B

C

D

10 km/uur

  8 watt

    7 watt

  15 watt

  1,5 watt-uur

20 km/uur

18 watt

  56 watt

  74 watt

  3,7 watt-uur

30 km/uur

32 watt

189 watt

221 watt

  7,4 watt-uur

   40 km/uur   

   52 watt   

   448 watt   

   500 watt   

   12,5 watt-uur   

~  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.
zie ook:  fietstheorie en online rekenmodel

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 × snelheid  

De energie, die verbruikt wordt voor het overwinnen van de luchtweerstand
gedurende dezelfde tijd, is evenredig met de 3e macht van de snelheid
~  energie =  vermogen × tijd  
Voorbeeld:
Als je in 1 uur 30 kilometer fietst, dan kost het overwinnen van de
luchtweerstand 1,53 = 3,38 keer zoveel energie (inspanning),
als wanneer je in 1 uur 20 kilometer fietst. (denk in dit verband
aan het winnen van een wielerwedstrijd, of het verbeteren van het
wereld uur-record op de fiets)

De energie, die verbruikt wordt voor het overwinnen van de luchtweerstand
over 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 × afgelegde weg
Voorbeeld:
Een auto die 120 kilometer per uur rijdt, verbruikt voor het
overwinnen van de luchtweerstand 1,52 = 2,25 keer zoveel
energie, als een auto die 80 kilometer per uur rijdt en daarbij
dezelfde afstand aflegt.

Wind bij fietsen is altijd nadelig, als men op de plaats van vertrek
terug 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 bij
windstil weer

bron: het boek  "Hoor je beter in het donker?"  auteur: Jo Hermans
rekenvoorbeeld:
~  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.

Fietsen met een constante snelheid op een vlakke weg
Als men de rolwrijving en de luchtweerstand buiten beschouwing laat, dan kost
fietsen met een constante snelheid op een vlakke weg geen energie. De massa
(gewicht) van de fietser + fiets is daarbij niet van belang.  (1e wet van Newton)
Fietsen met een constante snelheid is in de praktijk echter niet mogelijk, omdat
de kracht die op de pedalen wordt uitgeoefend, niet constant is. Per omwenteling
van de trapas, wordt de fiets 2 keer een beetje versneld door de fietser en daar
tussendoor 2 keer een beetje vertraagd door de rolwrijving en de luchtweerstand.
De versnelling en de vertraging liggen in de orde van 0,05 meter per seconde2.
Het uiteindelijke effect hiervan is, dat bij een “constante snelheid” er toch enige
energie nodig is, die evenredig is met de massa (gewicht) van de fietser + fiets.

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

zie ook:  fietstheorie en online rekenmodel


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 watt-uur per kilometer.
~  voor 50% ondersteuning door een elektrische fiets, is dan
    4,5 watt-uur 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 watt-uur per kilometer leveren.
Dat is wel een minimum waarde, want men gebruikt de ondersteuning vooral
bij (sterke) tegenwind. De (gemiddelde) actieradius van een elektrische fiets
bij 50% ondersteuning is hiermee gemakkelijk te berekenen.

  actieradius (kilometers) =
  energie-inhoud van de accu (watt-uur) / 5 (watt-uur per kilometer)  


Een voorbeeld laat zien, dat dit aardig klopt. De Trek LM500 heeft een
accu met een energie-inhoud van 400 watt-uur. Bij 50% ondersteuning (tour)
is de actieradius dus 400 / 5 = 80 kilometer. Dit komt goed overeen met de
gegevens van Bosch. Zolang men met een constante snelheid op een vlakke
weg rijdt, is het gewicht van de fiets niet of nauwelijks van invloed op de
actieradius   (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 watt-uur
~  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 watt-uur
~  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 kan
verwijderen bij het vervangen van een band. Bovendien kan elk gewenst
type versnellingsnaaf en een dichte kettingkast worden toegepast. Het is
merkwaardig, dat deze fiets desondanks een open kettingkast heeft

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

Bosch middenmotor
Enkele 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
~  bij 50% ondersteuning heeft de ketting het 4 keer zo  
    zwaar te verduren als bij andere elektrische fietsen
~  de specificaties van de Bosch middenmotor lijken
    overdreven optimistisch, maar worden in de praktijk
    ruimschoots gehaald.  (getest over 32 000 kilometer)  
~  het Intuvia display is slecht leesbaar, vooral bij fel
    zonlicht.  (afhankelijk van de lichtinval)
~  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
~  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
~  per kilometer kost de afschrijving van de accu ruim
    40 keer zo veel als de verbruikte elektriciteit

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

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

  ondersteuning  
 

  watt-uur per  
kilometer

  actieradius  
 

turbo

8,0

  50 km

sport

6,7

  60 km

tour  

5,0

  80 km

eco   

3,0

135 km


Trapsensor of rotatiesensor?
De laatste tijd verschijnen er steeds meer elektrische fietsen op de markt, die
voorzien zijn van een rotatiesensor in plaats van een trapsensor. Het voordeel
van 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 (meestal
abrupt) ingeschakeld zodra de trappers worden rondgedraaid. Ook als men
daarbij weinig of geen kracht uitoefent, is de motor ingeschakeld en die levert
dan vrijwel alle energie die voor de voortbeweging nodig is. Als men sneller
wil gaan fietsen, dan moet men onevenredig veel harder op de pedalen gaan
trappen, omdat de berijder de extra energie dan geheel zelf moet opbrengen.
In de praktijk blijft men daarom meestal fietsen met de snelheid waarbij de
ondersteuning maximaal is. Een prima oplossing voor mensen die zich niet
willen inspannen, maar dat gaat dus wel ten koste van de actieradius. Als men
ophoudt 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 het
verkeer, vooral voor oudere berijders. Maar alles went.
Bij een elektrische fiets met een trapsensor, zijn genoemde problemen geheel
afwezig

Trapt een elektrische fiets zonder ondersteuning zwaarder dan een
gewone fiets?

Het is een wijd verbreid misverstand, dat een elektrische fiets (veel) zwaarder
trapt dan een gewone fiets, als de ondersteuning is uitgeschakeld. Bij het grotere
gewicht van een elektrische fiets, is alleen de rolweerstand wat groter dan bij
een gewone fiets. De luchtweerstand is uiteraard gelijk. Bij een constante
snelheid 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, vooral
bij enige tegenwind. Tijdens accelereren en bij het oprijden van een helling
speelt het grotere gewicht natuurlijk wel een belangrijke rol. Maar bij een lange
fietstocht (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 wind
B =  een fiets van 25 kilogram, een fietser van 75 kilogram, geen wind
C =  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 watt-uur    

    3,64 watt-uur    

    9,17 watt-uur    

zie ook:  fietstheorie en online rekenmodel

De actieradius van een elektrische fiets wordt voor een groot deel
bepaald door de luchtweerstand

Onlangs kwam ik in gesprek met een echtpaar met een elektrische fiets. De
man met een flink postuur zei, dat hij een veel kleinere actieradius op zijn fiets
realiseerde dan zijn tengere echtgenote. Hij dacht dat dit veroorzaakt werd
door het verschil in gewicht. Dat is niet het geval, want bij een constante snelheid
op een vlakke weg, speelt het gewicht van de berijder vrijwel geen rol. (afgezien
van een verwaarloosbaar verschil in rolweerstand). Het verschil in de actieradius
wordt veroorzaakt door het verschil in luchtweerstand. De luchtweerstand is
evenredig met het frontaal oppervlak van fietser + fiets. Als het frontaal oppervlak
50% groter wordt, dan neemt de actieradius met 25% af. Dat is gemakkelijk te
berekenen 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 kilowatt-uur)
  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 fietsen  
10. met een elektrische fiets, fiets je vaker, verder en vlugger  


De Waterstof fiets

Het 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
zie ook:  Valeswood Hydrogen Fuel Cells

Het tanken van de waterstof is omslachtig en de vraag is natuurlijk weer "waar
haalt men de waterstof vandaan", met name tijdens een fietstocht. Maar dit is een
eerste stap naar een fiets die op waterstof rijdt en als zodanig een interessante
ontwikkeling. Het is zeer onwaarschijnlijk, dat de waterstof fiets ooit zal worden
gebruikt. Bij toepassing van de nieuwe generatie lithium-ion accu's bij een
gewone elektrische fiets, duurt het opladen slechts enkele minuten en het kan
vrijwel overal plaatsvinden. Bovendien is het veel goedkoper. (10 eurocent)
Wel lijkt de combinatie van brandstofcel en waterstoftanks zinvol op plaatsen
waar geen elektriciteitsvoorziening is, zoals bijvoorbeeld op kampeerterreinen
en in pleziervaartuigen.


Elektrische centrales

Brandstof en vermogen van enkele centrales in Nederland

locatie en naam

    brandstof    

    vermogen    

  Borssele
  kerncentrale


Uranium


  449 megawatt

  Amsterdam
  Hemweg 8
  Hemweg 9


kolen
aardgas


  830 megawatt
  435 megawatt

  Geertruidenberg    
  Amercentrale 8
  Amercentrale 9


kolen +
biomassa


  620 megawatt
  620 megawatt

  Maasbracht
  Clauscentrale 1
  Clauscentrale 2


aardgas
aardgas


  640 megawatt
  640 megawatt

  Eemshaven
  5 STEG centrales
  1 combicentrale


aardgas
aardgas


  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 de
gasturbine en de uitlaattemperatuur van de stoomturbine veel groter dan bij een
enkelvoudig proces. Het totaalrendement is daardoor dus ook groter.  (Carnot)
De gasturbine heeft een rendement van 40%. Uit de uitlaatgassen, die dus nog
60% van de energie bevatten, wordt via de stoomturbine nog eens 30%
gewonnen. Dat levert 18% extra op. Totaal komt dit dus uit op 58%


Kerncentrales

De kerncentrale in Borssele
De kerncentrale in Borssele heeft een vermogen van 449 megawatt. In het jaar
2000 was de energie-opbrengst 3,7 miljard kilowatt-uur. De produktiefactor
van deze centrale was toen 94%. Een kerncentrale is slecht regelbaar en draait
daarom vrijwel altijd op maximaal vermogen. De Nederlandse regering heeft
besloten, dat de kerncentrale tot 2033 in bedrijf mag blijven.

De grootste kerncentrale ter wereld
Deze bevindt zich in Japan, aan de westkust, in Kashiwazaki. De kerncentrale
bestaat uit 7 units met een gezamenlijk vermogen van 8212 megawatt. Dat is
ruim 18 keer zoveel als de kerncentrale in Borssele en bijna 14 keer zoveel als
een centrale van 600 megawatt.


Het elektriciteitsverbruik in Nederland

In 2013 was het elektriciteitsverbruik in Nederland 115 miljard kilowatt-uur
Deze hoeveelheid elektrische energie werd verbruikt door de industrie,
alle huishoudens, diensten (zoals openbaar vervoer) en de landbouw.
Hiervoor zijn 115 / 4,2 = 28 centrales van 600 megawatt nodig.

Deze hoeveelheid energie zou ook opgewekt kunnen worden met  (afgerond):

  of   480 000 000  zonnepanelen van 1,6 vierkante meter  
  of              8 200  windmolens van 4 megawatt (op zee)  
  of     55 000 000  ton hout (of biomassa)
  of     36 000 000  ton steenkool
  of     33 000 000  kubieke meters aardgas
  of                 300  ton verrijkt uranium

geen CO2  
geen CO2  
CO2 neutraal  
94 000 000 ton CO2  
59 000 000 ton CO2  
geen CO2  


Nederland heeft 17 miljoen inwoners. Per inwoner was het totale elektriciteitsverbruik
dus 115 000 / 17 = 6 765 kilowatt-uur per jaar

Bij dezelfde hoeveelheid geproduceerde elektriciteit, ontstaat bij een kolengestookte
centrale 1,6 keer zoveel kooldioxide (CO2) als bij een gasgestookte centrale.

Men maakt zich meestal alleen maar druk over de CO2-uitstoot bij de produktie van
elektriciteit. Het totale energieprobleem is ruim 3 keer zo groot. Het moet daarom dus
ook gaan over verwarming, industrie, vervoer, voedselproduktie en vooral ook auto's


Vergelijking energiecentrales

A = vermogen per centrale (megawatt)
B = opgewekte energie per centrale in 1 jaar (miljard kilowatt-uur)
C = benodigd aantal centrales in Nederland
D = produktie factor (%)

energiecentrale

A

B

  C

D

  kolen- of gascentrale

    600    

    4,200    

    28

    80,0    

  kerncentrale  Borssele

449

3,700

    31

94,1

  getijdencentrale  Rance in Frankrijk  

240

0,540

  213

26,0

  zonnetrogcentrale  Andasol in Spanje  

150

0,495

  232

37,6

  windmolenpark  in zee bij  IJmuiden

120

0,422

  273

40,1

  zon-voltaïsche centrale  Waldpolenz  

  52

0,052

    2212    

11,4

In 2013 was het elektriciteitsverbruik in Nederland 115 miljard kilowatt-uur

Een elektrische centrale met een vermogen van 600 megawatt
levert per jaar 4 200 000 megawatt-uur energie

~  bij een produktiefactor van 80% is de jaaropbrengst:
    600 megawatt × 8760 uur × 0,80 = 4 200 000 megawatt-uur  
~  dat is 4,2 miljard kilowatt-uur
~  in 6 jaar levert zo'n centrale een hoeveelheid energie,
    die equivalent is aan 1 kilogram massa

Het Waldpolenz Solar Park is een grote zon-voltaïsche centrale in Duitsland
Deze centrale omvat 550 000 panelen op een oppervlakte van 1,2 vierkante
kilometer. De jaaropbrengst is 0,052 miljard kilowatt-uur. Dat is 95 kilowatt-uur
per paneel. Voor de volledige elektriciteitsvoorziening van Nederland zouden
er 2212 van deze centrales nodig zijn. Dat zijn 2212 × 550 000 = 1,2 miljard
panelen op een oppervlakte van 2654 vierkante kilometer. Een veld van ruim
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 3 keer zo groot.
Dat moet dus 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 de
wintermaanden 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 dan 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.


Elektrische auto's

~  in 2014 waren er in Nederland 8 miljoen auto’s
~  de totaal afgelegde afstand was 120 miljard kilometer
~  dat is 800 keer de afstand aarde - zon)
~  een elektrische auto verbruikt bruto 200 watt-uur per kilometer  
~  8 miljoen auto’s verbruiken dus 24 miljard kilowatt-uur per jaar  
~  daarvoor zijn 6 centrales van 600 megawatt extra nodig
~  de infrastructuur van het elektriciteitsnet (hoogspannings-
    leidingen, kabels en transformatoren) zou dus aanzienlijk
    moeten worden vergroot, als iedereen elektrisch gaat rijden

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
over elektrische auto's overdreven euforisch. Auto's met een verbrandings-
motor zullen nog zeker twintig jaar het straatbeeld domineren"

Vergelijking van enkele elektrische auto’s en de Prius
A = de energie-inhoud van de accu in kilowatt-uur
B = het energieverbruik van de motor in watt-uur per kilometer
C = de actieradius in kilometers
D = het aantal kilometers per liter benzine-equivalent
(de gegevens gelden voor een constante snelheid van 100 kilometer per uur)

A
    (accu)    

B
  (motor)  

C
  (actieradius)  

D
  (km / liter)  

  General Motors EV1  

    26    

    130    

      200    

    20    

  Tesla Roadster

56

165

  340

16

  Tesla model S

85

177

  480

15

  Toyota Prius

----

124

1000

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 accu, die in 40 minuten tot 80%
    kan worden opgeladen door een supercharger. Ook zou het bij deze auto
    mogelijk zijn, om een lege accu 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.
~  het benzineverbruik van de Prius is 1 liter per 25 kilometer. Dat is 364
    watt-uur per kilometer. Het rendement van de Atkinson benzinemotor is
    34%  De mechanische energie die deze motor levert is dus 124 watt-uur  
    per kilometer

Een paar elektrische auto’s die onlangs op de markt zijn verschenen
A = de energie-inhoud van de accu in kilowatt-uur
B = het energieverbruik van de motor in watt-uur per kilometer
C = de actieradius in kilometers
D = het aantal kilometers per liter benzine-equivalent
(de gegevens gelden voor een constante snelheid van 100 kilometer per uur)

A
    (accu)    

B
  (motor)  

C
  (actieradius)  

D
  (km / liter)  

  Citroën C-zero

16

125

128

21

  Mitsubishi i-MiEV

16

125

128

21

  BMW i3

19

129

147

21

  Volkswagen e-up

19

117

162

23

  Renault Kangoo ZE  

22

155

142

17

  Renault Fluence ZOE  

22

147

150

18

  Renault Fluence ZE  

22

176

125

15

  Hyundai IONIQ

28

112

250

24

  Nissan Leaf

30

150

200

18

  Ampera-E

60

120

500

22


  de actieradius  (kilometers) =  de energie-inhoud van de accu  (watt-uur)  
  / het energieverbruik van de elektromotor  (watt-uur per kilometer)

Het totaalrendement van de elektromotor en de produktie van elektriciteit is 30%
Hiermee is het aantal kilometers per liter benzine-equivalent berekend. Men komt
daarmee op een gemiddelde van ongeveer 1 liter per 20 km voor een elektrische
auto.

De problemen bij de elektrische auto zijn:
~  de kleine actieradius
~  de lange laadtijd van de accu
~  het grote volume van de accu
~  het grote gewicht van de accu  
~  de hoge prijs van de accu
Zolang deze problemen niet zijn opgelost, kan er geen sprake zijn van een
grootschalig gebruik van de elektrische auto. Het is veelzeggend, dat Toyota
zich heeft teruggetrokken uit de markt voor elektrische auto's


De plug-in hybride auto

Toyota bracht in 2012 de plug-in Prius op de markt. Deze plug-in hybride auto
heeft een relatief grote accu, die vanuit het lichtnet kan worden opgeladen.
De accu heeft voldoende energie-inhoud, om daarmee 20 kilometer elektrisch
te rijden. Voldoende voor (een enkele reis) woon-werk verkeer of om
boodschappen 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 accu is 5,2 kilowatt-uur
~  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 watt-uur per
kilometer. Deze gegevens roepen wel een aantal vragen op. Er is geen enkele
reden om aan te nemen, dat de plug-in Prius meer energie per kilometer
verbruikt dan de gewone Prius. (124 watt-uur per kilometer). Bij elektrisch
rijden wordt kennelijk niet de volledige energie-inhoud van de accu benut.
Om de levensduur van de accu te verlengen wordt deze steeds maar
tot de helft ontladen. De effectieve energie-inhoud is slechts 2,5 kilowatt-uur.
(20 kilometer × 124 watt-uur per kilometer). De auto zou een benzineverbruik
hebben van 2,6 liter per 100 kilometer. Men beschouwt elektrisch rijden blijkbaar
als emissievrij, maar dat is het natuurlijk niet. Als men ervan uitgaat, dat
steeds 20 kilometer elektrisch wordt gereden en 40 kilometer op benzine, dan
komt 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 als
een gewone hybride auto.
Dit alles neemt niet weg, dat het best wel leuk (en goedkoop) is, om thuis een
deel van de benodigde energie vanuit het stopcontact in de auto te stoppen.
Afhankelijk van 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 vrijwel
continu 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 accu is 16 kilowatt-uur
Bij elektrisch rijden zou het verbruik dus zijn: 16 000 / 60 = 267 watt-uur per
kilometer. Ook bij deze auto wordt kennelijk maar een deel van de volledige
accu-capaciteit benut. Tijdens het rijden met de "oplaadmotor" is het verbruik
6 liter benzine per 100 kilometer.
Bij een rendement van 25% van de oplaadmotor komt men dan op ongeveer
(0,25 × 6 × 9100) / 100 = 136 watt-uur per kilometer. Als men steeds eerst
60 kilometer elektrisch rijdt en daarna 40 kilometer op benzine, dan is het
verbruik (schijnbaar) 2,4 liter per 100 kilometer.
Met dit soort berekeningen kan men alle kanten op. Maar het feit blijft, dat een
plug-in hybride auto niet zuiniger is dan een gewone hybride auto en (indirect)
een vergelijkbare CO2-uitstoot veroorzaakt.


De CO2-uitstoot bij verschillende soorten auto's

(bij dezelfde hoeveelheid voortbewegingsenergie en alles "well-to-wheel")


elektrische
auto

hybride
auto

benzine
auto

diesel
auto

waterstof
auto

  voortbewegings-
  energie
 (per km) 

150 watt-uur

150 watt-uur

150 watt-uur

150 watt-uur

150 watt-uur

  rendement
  van de auto

77%

34%

25%

35%

45%

  toegevoerde
  energie
 (per km) 

195 watt-uur
uit elektriciteit

 441 watt-uur 
uit benzine

 600 watt-uur 
uit benzine

 429 watt-uur 
uit dieselolie

333 watt-uur
uit waterstof

  CO2-uitstoot
  (per km)

148 gram
 door de centrale 

150 gram
door de auto

204 gram
door de auto

150 gram
door de auto

258 gram
 door de centrale 

  primaire energie
  (afgerond)

195 / 0,33 =
591 watt-uur

441 watt-uur

600 watt-uur

429 watt-uur

333 / 0,32 =
1040 watt-uur

  verbruik in liters
  benzine-equivalent
 

1 liter per
15,4 km

1 liter per
20,6 km

1 liter per
15,2 km

1 liter per
21,2 km

1 liter per
8,8 km

    1,0 kilowatt-uur uit het stopcontact veroorzaakt
    9,1 kilowatt-uur uit 1 liter benzine veroorzaakt
  10,0 kilowatt-uur uit 1 liter dieselolie veroorzaakt
  33,6 kilowatt-uur uit 1 kilogram waterstof veroorzaakt  

760 gram CO2  
3100 gram CO2  
3500 gram CO2  
26000 gram CO2  


elektrische auto
~  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
~  de auto veroorzaakt geen CO2-uitstoot,
    maar de elektrische centrale des te meer

hybride auto
~  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 benzinemotor draait zo veel mogelijk onder
    omstandigheden waarbij het rendement maximaal is  
~  de benzinemotor draait nooit stationair

benzine- of dieselauto
~  de koude motor 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  
~  bij een benzinemotor is het rendement sterk  
    afhankelijk van het toerental en het koppel
~  de motor draait vaak stationair

waterstof auto
~  dit is een elektrische auto waarbij de energie  
    wordt geleverd door een brandstofcel
~  door de 4-voudige energie-omzetting is het
    totaalrendement slecht
~  de indirecte CO2-uitstoot is bijna 2 keer zo
    veel als bij een elektrische auto

Het aantal energie-omzettingen bij verschillende soorten auto's
benzine auto  1×
    primaire energie in benzine > mechanische energie
elektrische auto  2×
    primaire energie in aardgas > elektriciteit > mechanische energie  
waterstof auto  4×
    primaire energie in aardgas > elektriciteit > waterstof >
    elektriciteit > mechanische energie

Kan een elektrische auto uitsluitend op "groene" energie rijden?
Vaak wordt beweerd, dat elektrische auto's op termijn, op "groene" energie
zullen gaan rijden en daarbij dan geen CO2-uitstoot meer zullen veroorzaken.
De accu van een elektrische auto wordt vrijwel altijd opgeladen door
elektriciteit, afkomstig uit het lichtnet. Als bij de opwekking van elektriciteit het
aandeel van "groene" energie toeneemt, dan wordt dat aandeel natuurlijk niet
selectief door elektrische auto's verbruikt. Voorstanders van elektrische auto's
willen ons dat wel graag doen geloven. Alleen de opwekking van elektriciteit
wordt iets "groener".
Hooguit 15% van de elektriciteit zal in 2020 in Nederland zonder uitstoot van
CO2 kunnen worden opgewekt. De CO2-uitstoot, die een elektrische auto
indirect veroorzaakt, zou dan kunnen afnemen van bijvoorbeeld 130 naar 110
gram 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.

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 hun
elektrische auto te laten rijden op de energie die afkomstig is van hun
eigen zonnepanelen.
~  een elektrische auto verbruikt zo'n 150 watt-uur per kilometer
~  voor 60 kilometer heeft men dus 9 kilowatt-uur nodig.
~  een zonnepaneel van 1 vierkante meter levert in Nederland
    gemiddeld 350 watt-uur per dag.
~  er zouden dus 26 vierkante meters aan zonnepanelen nodig zijn  
~  op een zonnepaneel van 1 vierkante meter, kan een elektrische
    auto ongeveer 2 kilometer per dag rijden.


Stella, een elektrische auto met zonnepanelen

Deze 4-persoons auto is ontwikkeld door studenten van de TU Eindhoven
De auto doet mee aan de World Solar Challenge in Australië
~  het leeggewicht is 380 kilogram
~  de accu heeft een energie-inhoud van 15 kilowatt-uur
~  de totale oppervlakte van de zonnepanelen is 6 vierkante meter  
~  het rendement van de zonnecellen is 22,5%
~  het gemiddelde energieverbruik is 30 watt-uur per kilometer,
    bij een snelheid van 70 kilometer per uur
~  de actieradius, alleen op de accu is 430 kilometer
~  met bijvoeding door de zonnepanelen wordt dat 680 kilometer


De elektrische race-auto

Toyota 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 kilowatt-uur  
~  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 Peking werd op 13 september 2014 de eerste Formule E race verreden.
Niet met race-auto's van Toyota maar van Renault. Tijdens de race werden
pitstops gemaakt om van auto te wisselen met een volgeladen accu.
zie ook:  Formule E  en  Formula E Championship


De actieradius van auto'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 kilowatt-uur per uur.
~  de tankinhoud is 45 liter benzine, dat is 410 kilowatt-uur.
~  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 keer
zo groot als bij het continu rijden op topsnelheid.

Vergelijking van de actieradius van een auto met een dieselmotor
en een auto met een benzinemotor

~  de energie-inhoud van dieselolie is 10 kilowatt-uur per liter  
~  de energie-inhoud van benzine is 9,1 kilowatt-uur 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 men
het over de actieradius van een auto heeft, moet er dus wel altijd bij vermeld
worden om welk soort motor (en om welke brandstof) het gaat.


Vergelijking vervoermiddelen

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

vervoermiddel

    A

  vliegtuig   Jumbo   (450 passagiers)

    30

  brandstofcel auto   (4 inzittenden)

    36

  elektrische trein   Thalys   (377 passagiers)

    50

  benzine auto   (4 inzittenden)

    60

  elektrische auto   (4 inzittenden)

    80

  hybride auto   Prius   (4 inzittenden)

  100

  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

      3315      

Deze tabel geldt voor de maximale vervoerscapaciteit per vervoermiddel.
In de praktijk zit er in een auto meestal maar 1 persoon, terwijl vliegtuigen
bijna altijd tot de laatste stoel bezet zijn.
Dan is een vliegtuig, per passagier, 2 keer zo zuinig als een benzine auto.


Enkele projecten van Wubbo Ockels

De duurzame zeilboot
Dit is een groot zeewaardig zeiljacht (25 meter lang), dat in zijn eigen
elektrische energiebehoefte voorziet. Bij de maximum snelheid van
18 kilometer per uur, is het voortstuwingsvermogen van de wind
125 kilowatt. Een deel hiervan, ongeveer 10 kilowatt wordt "afgetapt"
voor de opwekking van elektriciteit. Dit gebeurt door middel van
2 schroeven die zich aan de onderzijde van het schip bevinden.
~  de energie wordt opgeslagen in een loodaccu met een
    capaciteit van 350 kilowatt-uur en een gewicht van 12 ton.
~  per etmaal kan aldus 240 kilowatt-uur worden geladen, wat
    voldoende is voor 10 etmalen energieverbruik.
~  de energiebehoefte van het schip is gemiddeld 24 kilowatt-uur  
    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 Superbus
Enkele 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'n
200 kilometer per uur op een speciaal daarvoor aangelegde baan rijdt. De bus
kan 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 een
spoorlijn. Er hoeven geen extra kunstwerken te worden gebouwd, want de bus
kan gebruik maken van bestaande tunnels en bruggen. Als toepassing wordt
gedacht aan trajecten, waarvoor ooit een spoorwegverbinding was gepland,
zoals de Zuiderzeelijn van Amsterdam naar Groningen via Lelystad.

De Waterstof race
De Technische Universiteit Delft wint de eerste Waterstof race ter wereld
De 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 supercaps
~  tijdens accelereren wordt extra energie gehaald uit de
    supercaps
~  de energie-inhoud van de supercaps is 56 watt-uur,
    dat is 20 kilowatt gedurende 10 seconden


De World Solar Challenge

In 2015 heeft het Nuon Solar Team (voor de 6e keer) de World Solar
Challenge gewonnen. Dit is een tweejaarlijkse wedstrijd voor voertuigen
die uitsluitend door zonne-energie worden aangedreven.
Het Nuon Solar Team wordt gevormd door een aantal studenten van de
Technische Universiteit Delft, die ooit onder begeleiding van ex-astronaut
Wubbo Ockels, de "zonnewagen" hebben ontworpen, resp. verbeterd.
De studierichtingen van deze studenten zijn: Luchtvaart- en Ruimtevaart-
techniek, Werktuigbouwkunde, Industrieel Ontwerpen en Informatica.
Het project wordt gesponsord door Nuon en de Technische Universiteit
Delft. De afgelegde afstand is 3021 kilometer, dwars door Australië van
noord naar zuid. De gemiddelde snelheid is ruim 100 kilometer per uur.
Enkele technische gegevens van het voertuig:
~  de lengte is 5 meter, de breedte is 1,8 meter en  
    de hoogte is 80 centimeter
~  de totale oppervlakte van de zonnepanelen is
    8,4 vierkante meter
~  het frontaal oppervlak is 0,79 vierkante meter
~  de luchtweerstand is 0,07
~  het gewicht is 189 kilogram (exclusief coureur)
~  de gallium arsenide triple junction zonnecellen
    hebben een rendement van 26%
~  het rendement van de (in-wheel) motor is 97%
~  de capaciteit van de lithium ion polymeer accu is  
    5 kilowatt-uur, bij een gewicht van 30 kilogram

De World Solar Challenge van 2009 werd gewonnen door Japan. De
doorslag werd gegeven door de indium-gallium-arsenide zonnecellen,
ontwikkeld door Sharp. Deze zonnecellen hadden een rendement van 30%


De Shell eco-marathon

De Shell eco-marathon is een jaarlijkse zuinigheidswedstrijd, die gesponsord
wordt door Shell. Het doel is, om met een voertuig zo veel mogelijk kilometers
af te leggen op 1 liter normale benzine (Euro 95). Dat is 9,1 kilowatt-uur.
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. Waterstof
levert in potentie een hogere actieradius op dan benzine. Tenminste als men
de energie die nodig is voor de produktie van waterstof buiten beschouwing
laat. Het rendement van een brandstofcel + elektromotor is hoger dan van
een 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"       3315 kilometer   (=   2,7 watt-uur per kilometer)  
~  in de klasse "urban-concept"  469 kilometer   (= 19,4 watt-uur 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 3315 kilometer,  
    dat is op 12 liter benzine de wereld rond.


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 kilowatt-uur
    per vierkante meter per jaar
~  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 kilowatt-uur.
~  als men de bijprodukten in rekening brengt (perskoek en stro)
    komt men op ruim 3 kilowatt-uur.  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 kilowatt-uur
~  de jaaropbrengst van een elektrisch zonnepaneel van
    1 vierkante meter is 150 kilowatt-uur
~  een elektrisch zonnepaneel produceert, bij dezelfde oppervlakte
    en gedurende dezelfde tijd, dus 125 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 opbrengst
is 0,57 liter per vierkante meter, met een primaire energie-inhoud van 3,5
kilowatt-uur. Dat is 2 keer zoveel als wat koolzaadolie oplevert.

Sinds september 2005 worden de oliemaatschappijen in Nederland
verplicht, 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 en
diesel. Het was de bedoeling dat volgend jaar 4,5% uit koolzaad en
palmen zou bestaan. Dat wordt naar 3,75% bijgesteld. Ook voor
2010 wordt het streefcijfer verlaagd, want het lijkt het erop dat het
stimuleren van biobrandstoffen nadelig is voor de voedselproduktie
in arme landen".

Het is immoreel en misdadig om kostbare landbouwgrond te gebruiken
voor (grootschalige) produktie van biobrandstof om hier onze auto’s op
te laten rijden, terwijl er in grote delen van de wereld in toenemende mate
hongersnood heerst. Bovendien wordt de effectieve uitstoot van CO2
door het gebruik van biobrandstoffen niet of nauwelijks verminderd.

De energie-opbrengst van houtteelt
Een 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 kilowatt-uur  
~  bij verbranding van 19 kubieke meter hout komt vrij:
    19 × 800 × 5,3 =  80 000 kilowatt-uur per hectare
~  de energie-opbrengst is dus 8 kilowatt-uur
    per vierkante meter per jaar
~  de energie-instraling van de zon in de tropen is
    3000 kilowatt-uur per vierkante meter per jaar
~  het energierendement van de houtteelt is dus
    (8 / 3000) × 100% = 0,3 procent


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 aardolie
van 5 kilometer diepte

~  1 liter aardolie weegt 0,8 kilogram
~  het oppompen van 1 liter aardolie kost dus netto
    5000 × 0,8 = 4000 kilogram-meter
~  dat is ongeveer 0,01 kilowatt-uur
~  de energie-inhoud van 1 liter aardolie is 10 kilowatt-uur  
~  het oppompen kost dus, vergeleken met de energie-
    inhoud, heel weinig energie  (0,1%)

Rijdt een fiets met een verende voorvork zwaarder dan een
gewone fiets?

Een verende voorvork wordt tijdens het rijden over een hobbelige weg
een beetje warm. Deze warmte (= thermische energie) moet extra door
de fietser worden opgebracht. Een fiets met een verende voorvork rijdt
dus zwaarder dan een gewone fiets. Door de verende werking gaat de
massa 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 watt-uur
~  elektrisch scheren: 2,8 watt-uur voor 7 keer scheren, inclusief  
    de laadcyclus van de batterij. Per keer dus 0,4 watt-uur
Gewoon scheren kost dus 11,6 / 0,4 = 29 keer zoveel energie
als elektrisch scheren

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 watt-uur  
~  elektrisch deken (1-persoons) = 25 watt
    de hele nacht aan = 8 uur = 8 × 25 = 200 watt-uur

Een elektrische geiser?
Bij een geiser wordt het uitstromende water verhit. Voor douchen is 7,5 liter
water per minuut nodig, met een temperatuur van ongeveer 50 graden celsius.
Dat kost 5 kilocalorieën per seconde. Omgerekend is dit een vermogen van
21 kilowatt. Dat vereist een stroom van bijna 100 ampère uit het lichtnet.
Dat is dus geen praktische oplossing. Daarom worden elektrische boilers
toegepast. Daarbij wordt het water (meestal gedurende de nacht) eerst
langzaam in een reservoir opgewarmd.

Vergelijking van koken op gas met elektrisch koken
Op het eerste gezicht lijkt koken op gas veel efficiënter dan koken op
elektriciteit, maar bij nadere beschouwing moet men dit toch enigszins
nuanceren

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)

Spaarlampen
Het gebruik van spaarlampen levert nauwelijks energiebesparing op. Omdat
deze lampen "toch vrijwel geen energie verbruiken", laat men ze de hele dag
maar branden en worden ze overal opgehangen.  ("rebound-effect").

Betrouwbaarheid van de levering van elektriciteit
Iedereen 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 gemiddeld
53 minuten per jaar in het donker zitten.

Het energieverbruik van de verlichting
Het energieverbruik van de verlichting is ongeveer 15% van het totale
elektriciteitsverbruik van een huishouden. Als men ook de verwarming van
de woning en het gebruik van de auto in rekening brengt, is het aandeel van
de verlichting slechts 4%. Als men ernst wil maken met energiebesparing, is
het 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 bereiken
Ook het idee om de verlichting van autowegen te verminderen (om energie te
sparen) terwijl men daarbij het autoverkeer ongemoeid laat, zet weinig zoden
aan de dijk.

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

Energieverbruik van de huishoudens in Nederland in het jaar 2008
A =  netto energieverbruik per huishouden
B =  primair energieverbruik per huishouden in kilowatt-uren
C =  primair energieverbruik van alle huishoudens in Nederland
        in miljard kilowatt-uren

A

B

C

  elektriciteit   3560 kilowatt-uur

  8 900

  62

  verwarming     1625 kubieke meter aardgas  

14 300

100

  de auto   1444 liters benzine

13 140

  92

  totaal

    36 340    

    254    

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

De huishoudens in Nederland verbruiken 27% van de totale
hoeveelheid primaire energie

~  in 2008 was het primaire energieverbruik van alle huishoudens
    254 miljard kilowatt-uur. 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 kilowatt-uur.  
De huishoudens verbruikten dus 27% van de totale hoeveelheid
primaire energie.

Nederland verbruikt 0,57% van de wereldenergie
~  in 2013 was het verbruik van primaire energie  
    in Nederland 900 miljard kilowatt-uur.
~  het wereldverbruik van primaire energie was
    toen 157 000 miljard kilowatt-uur
Nederland verbruikte dus 0,57% van de wereldenergie.

Een Nederlander verbruikt 48 keer zoveel energie als nodig is
om in leven te blijven

~  een mens verbruikt aan voedsel gemiddeld
    2500 kilocalorie per dag. Dat is 3 kilowatt-uur  
~  in 2013 was het verbruik van primaire energie  
    in Nederland 900 miljard kilowatt-uur
Omgerekend naar het verbruik per inwoner per dag komt men op ongeveer
145 kilowatt-uur. Dat is 48 keer zoveel energie als nodig is om in leven te
blijven en equivalent aan de energie-inhoud van 16 liter benzine. Inwoners
van Afrika moeten het met 13 kilowatt-uur per dag doen.

Een Nederlander verbruikt in zijn leven bijna net zoveel energie
als een Jumbo, die 1 keer om de aarde vliegt

~  het energieverbruik van een Nederlander is 16 liter
    benzine-equivalent per dag
~  in 80 jaar is dat: 80 × 365 × 16 = 467 200 liter
    benzine-equivalent
~  dat veroorzaakt 1450 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 geboren
~  als we dit aantal mensen zouden tellen met een snelheid
    van 1 per seconde, dan heeft men daar 222 jaar voor nodig  
~  bij een onderlinge afstand van 1 meter tussen 2 mensen, is
    dit een rij van 7 miljard meter
~  dat is 175 keer de aardomtrek
~  dat is een afstand van 23 lichtseconden
~  een vliegtuig met een snelheid van 900 kilometer per uur
    doet er 324 etmalen over om deze afstand af te leggen
~  7 miljard mensen is een kolonne van 18 mensen breed en
    een lengte gelijk aan de afstand van de aarde tot de maan
    (bij een onderlinge afstand van 1 meter tussen de rijen)
(Hoezo, overbevolking ?)

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 miljard
wagens tegen 2010 is slechts een tussenfase. Ondanks de milieuproblemen
groeit het wagenpark in 2015 tot 1,124 miljard stuks".

Persbericht op 20 december 2007:
"De NAM  (Nederlandse Aardolie Maatschappij) gaat weer olie winnen in
Schoonebeek. In 25 jaar zullen 100 miljoen vaten worden geproduceerd".
Het wereldverbruik van olie is 1000 vaten per seconde. De produktie van
Schoonebeek in 25 jaar is dus voldoende voor het wereldverbruik gedurende
100 000 seconden = 28 uur

Teletekst 6 juni 2012
Voor het eerst heeft een vliegtuig op zonne-energie een intercontinentale vlucht
gemaakt. Bertrand Piccard deed 19 uur over een reis van Madrid naar Rabat in
Marokko. Zijn toestel, Solar Impulse, heeft 12 000 zonnecellen. Het heeft een
spanwijdte van 64 meter en weegt net zoveel als een auto. In 2014 is een vlucht
om de wereld gepland

Teletekst 23 juni 2016
Het zonnevliegtuig Solar Impulse is de Atlantische Oceaan overgestoken. Het
toestel landde bij Sevilla, na een vlucht van drie dagen vanuit New York. De trans-
Atlantische vlucht is de 15e etappe in een reis om de wereld. Hij blijft in de lucht
door 17 000 zonnecellen op de vleugels. 's Nachts levert een accu stroom.

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

  Midden  
Oosten

  Afrika  

Noord
  Amerika  

Zuid
  Amerika  

Azië en
  Oceanië  

Oost
  Europa  

West
  Europa  

  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

  aard gas

32,5

6,4

  5,5

3,9

  9,3

37,3

  5,2


De wereldproduktie van primaire energie in 2014 was
160 × 1012 kilowatt-uur. Dat is equivalent aan:

 of  17,6 × 1012 liter benzine,
      dat is een kubus met een ribbe van 2,6 kilometer  
 of  19,8 × 1012 kilogram steenkool,
      dat is een trein met 40 × 107 goederenwagons
      van 50 ton en een lengte van 10 meter
      De lengte van de trein is dan 40 × 105 kilometer
      = 100 keer de aardomtrek

Energieën op wereldschaal
(per jaar en omgerekend in kilogram massa-equivalent)
  netto elektriciteitsverbruik
  totaal primair energieverbruik  
  ingestraalde zonne-energie
=
=
=

860 kilogram massa-equivalent 
6280 kilogram massa-equivalent 
  44 miljoen kilogram massa-equivalent 



Enkele eenheden

Wattpiek
Wattpiek is het elektrisch vermogen van een zonnepaneel, bij een loodrechte
instraling van 1000 watt per vierkante meter en een paneeltemperatuur van
25 graden celsius.
Voorbeeld:
~  een zonnepaneel heeft een oppervlakte van 1 vierkante meter  
~  het rendement is 15%  (huidige stand van de techniek)
~  het elektrisch vermogen is dan 1 × 1000 × 15% = 150 wattpiek  

De theoretisch jaaropbrengst van 1 wattpiek is 1 × 8760 = 8760 watt-uur.
De werkelijke jaaropbrengst in Nederland van 1 wattpiek is ongeveer
850 watt-uur. 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 de ingestraalde  
    energie 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 150 wattpiek levert in Nederland in 1 jaar:
150 × 850 watt-uur = 127 500 watt-uur.
Dat is gemiddeld 127 500 / 365 = 350 watt-uur per dag

1 huishouden = 3650 kilowatt-uur per jaar = 10 kilowatt-uur per dag
(dat is een continu vermogen van 417 watt)
1 huishouden is de hoeveelheid elektrische energie die een gemiddeld
huishouden in Nederland in 1 jaar verbruikt. Dat is natuurlijk niet elk jaar
hetzelfde, maar deze (afgeronde) waarde wordt vaak gebruikt om de
opbrengst van zonne- of windenergie aan te geven.
Voorbeeld:
Het windmolenpark bij IJmuiden levert 422 000 megawatt-uur per jaar.
Dat is dus voldoende voor 422 000 000 / 3650 = 115 600 huishoudens

1 kilocalorie = 427 kilogram-meter = 1,16 watt-uur
1 kilocalorie is de hoeveelheid energie die nodig is om de temperatuur
van 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 kilowatt-uur
1 mtoe  (mega ton 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 kilogram massa equivalent)

1015 btu = 293 miljard kilowatt-uur
1 btu  (British thermal unit) is de hoeveelheid energie die nodig is om de
temperatuur van 1 pound water (= 0,45 kilogram) met 1 graad fahrenheit
(= 0,56 graad celsius) te verhogen.  1 btu = 0,252 kilocalorie

Omrekening van kilowatt-uur naar kilogram-meter
 1 kilowatt-uur
 1 kilogram-meter
 dus 1 kilowatt-uur  
=  3600 kilonewton-meter
=  9,81 newton-meter
=  3600 000 / 9,81   =  367 000 kilogram-meter  


Tabellen en grafieken

  Primaire energie is de energie-inhoud van brandstoffen in hun natuurlijke  
  vorm, voordat enige technische omzetting heeft plaatsgevonden.

De wereldproduktie van primaire energie in 2014 was 13 699 mtoe
Dat is 160 × 1012 kilowatt-uur


Verdeling van de primaire energie naar energiebron in 2014
  aardolie

  31,3%

  steenkool

  28,6%

  aardgas

  21,2%

  biobrandstof

  10,3%

  kernenergie

    4,8%

  waterkracht

    2,4%

  geothermisch, wind en zon    

    1,4%

  totaal wereld

      100,0%      

(bron:  IEA =  International Energy Agency)

Men kan wel "tegen steenkool" zijn, maar dat verandert
niets aan het feit, dat bijna 29% van de wereldproduktie
van primaire energie afkomstig is van steenkool


OECD = Organisation for Economic Co-operation and Development
Dit is een samenwerkingsverband van 34 landen die hun economisch
beleid coördineren en de wereldhandel bevorderen.

De toename van primaire energie vanaf 1973 tot 2013
(mtoe)

1973  

2013  

  toename  

  Midden Oosten

49  

689  

1 406%  

  China

427  

3 023  

708%  

  Azië (zonder China)

336  

1 655  

493%  

  Afrika

207  

747  

361%  

  Non OECD  Amerika’s

214  

619  

289%  

  OECD

3 739  

5 300  

142%  

  Non OECD  Europa en Eurazië  

946  

1 156  

122%  

  Wereld

    6 100  

    13 541  

222%  

(bron:  IEA =  International Energy Agency)

De primaire energie en het elektriciteitsverbruik per regio in 2013
(miljard kilowatt-uur)

    primaire    
energie

  elektriciteits-  
verbruik

  Nederland

       900

     115

  Midden Oosten

    8 013

     841

  China

  35 157

  5 165

  Azië (zonder China)

  19 248

  2 155

  Afrika

    8 688

     649

  Non OECD Amerika’s

    7 199

  1 011

  OECD

  61 639

10 179

  Non OECD Europa en Eurazië  

  13 444

  1 538

  Wereld

157 481

21 538

(bron:  IEA =  International Energy Agency)

De primaire energie en het elektriciteitsverbruik per inwoner in 2013
(kilowatt-uur)

    primaire    
energie

  elektriciteits-  
verbruik

  Nederland

53 571

6 823

  Midden Oosten

36 867

3 863

  China

25 702

3 778

  Azië (zonder China)

  8 257

   918

  Afrika

  7 792

   584

  Non OECD Amerika’s

15 235

2 142

  OECD

48 846

8 072

  Non OECD Europa en Eurazië  

39 426

4 510

  Wereld

22 097

3 026

(bron:  IEA =  International Energy Agency)

  Finale energie is het eindverbruik van energie door
  industrie, huishoudens, diensten, vervoer en landbouw  

Het finale wereld energieverbruik in 2014 was 9425 mtoe
Dat is 110 × 1012 kilowatt-uur


Verdeling van de finale energie naar energiebron in 2014
  aardolie

  39,9%

  elektriciteit

  18,1%

  aardgas

  15,1%

  biobrandstof en afval

  12,2%

  steenkool

  11,4%

  geothermisch, wind en zon    

    3,3%

  totaal wereld

    100,0%    

(bron: IEA =  International Energy Agency)

Verdeling van het elektriciteitsverbruik in Nederland in 2009
  industrie

  40%

  huishoudens    

  23%

  diensten

  30%

  landbouw

    7%

  totaal

    100%    

(bron: IEA =  International Energy Agency)

Verdeling van het elektriciteitsverbruik in Nederland in 2009
verdeling


Overzicht van de energiebronnen voor de opwekking van elektriciteit in
enkele landen in 2009

(miljard kilowatt-uur)

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

      96,8

    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)


Overzicht van de energiebronnen voor de opwekking van elektriciteit in
enkele landen in 2009

(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

38,2

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

1,8

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 in 2009
taart5
groen = windenergie, zonne-energie, geothermisch en biomassa


Windenergie en zonne-energie in enkele landen in 2009
(miljard kilowatt-uur)

  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

21,00

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

Bronnen voor de opwekking van elektrische energie in Duitsland in 2014

miljard
  kilowatt-uur  

  procenten  

  bruinkool

140,9

  27,0

  steenkool

  99,0

  19,0

  uranium    

  91,8

  17,6

  biomassa

  53,9

  10,3

  wind

  51,4

    9,9

  gas

  33,2

    6,4

  zon

  32,8

    6,3

  waterkracht

  18,5

    3,6

  totaal

521,5

100,0

bron:  Fraunhofer Instituut


Alternatieve energiebronnen

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


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

Zonnetoren
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 grond
een opslagruimte voor de opgewarmde lucht. In het midden van het ronde
dak staat een toren. De verwarmde lucht stijgt op in deze toren. Daardoor
wordt nieuwe koude lucht aangevoerd aan de rand van de opslagruimte.
Ook 's nachts is er een continue stroom warme lucht naar de toren, omdat
de gehele grondoppervlakte bestaat uit met water gevulde buizen. Overdag
warmen deze buizen op en ’s nachts geven ze hun warmte weer af.
In de luchtstroom naar de toren staan een aantal windturbines 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 megawatt-uur
~  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  

Berekening van het rendement
~  de oppervlakte van de collector is  π r2 = 3,14 × 25002 =
    19 625 000 vierkante meter.
~  de energie-instraling van de zon in Australië is
    2,3 megawatt-uur per vierkante meter per jaar.
~  de totale hoeveelheid energie, die in de collector instraalt is  
    dus 45 137 500 megawatt-uur per jaar.
~  het rendement is (680 000 / 45 137 500) × 100% = 1,5%  
~  vergelijk hiermee het rendement van een elektrisch
    zonnepaneel, dat is 15%

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 Energy
Blue Energy is een vorm van duurzame energie-opwekking die gebaseerd is
op het verschil in zoutconcentratie van (zout) zeewater en (zoet) rivierwater.
Door op het grensvlak een "generator" met kunststof membranen (een soort
filters) 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 de
andere kant negatief. Het spanningsverschil is 80 millivolt. Door stapeling van
een groot aantal membranen kan voldoende spanning worden verkregen voor
een praktische toepassing. Het systeem werkt als een soort accu. Er is geen
andere energiebron (?) nodig dan zoet en zout water. De opbrengst zou
theoretisch voldoende kunnen zijn voor de elektriciteitsvoorziening van Noord
Nederland, als al het zoete water dat via Nederland de zee in stroomt, benut
wordt voor deze vorm van energie-opwekking. Een onrealistisch verhaal.

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

Laddermolen
De laddermolen bestaat uit een windgedragen systeem van een groot aantal
vleugels die aan een sterk touw zijn gebonden en die een lus vormen. Eén
uiteinde van de lus drijft op de grond een dynamo aan. De vleugels zijn als
schoepen zo ingesteld, dat langs één kant van de lus de vleugels omhoog
bewegen onder invloed van de wind. Voorbij het kantelpunt (?) hoog in de
lucht gaan de vleugels langs de andere kant van de lus weer naar beneden
Daarbij wordt de stand van de vleugels zodanig veranderd, dat ze een
neerwaartse druk ondervinden. Zo ontstaat een draaiende beweging van de lus.
De energie-opbrengst van de laddermolen zou minstens 50 keer zoveel zijn
als bij een windmolen met een vermogen van 1 megawatt. Wie het gelooft,
mag het zeggen.

De Maglev wind turbine
maglev
Maglev is de afkorting van magnetische levitatie (= zweving). De Maglev
windturbine heeft een verticale as. De as en de "windvanen" rusten op een
magnetische lagering. Een magnetisch lager is vrijwel wrijvingsloos. (maar
verbruikt 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
geen probleem, de molen kan dan gewoon blijven draaien. Hierdoor kan,
volgens de Chinese uitvinders, dit type windturbine 20% meer energie
leveren in vergelijking met een conventionele windturbine van hetzelfde
vermogen. Hoe de magnetische lagering werkt, komt niet uit de verf. Die zou
met permanente magneten zijn opgebouwd en daardoor geen elektrische
energie gebruiken voor de "levitatie". Een zeer onwaarschijnlijk verhaal, dus.
De lagerwrijving verbruikt normaal slechts enkele procenten van de energie
die door een windturbine wordt opgewekt. Daar is dus zeer weinig winst aan
te behalen.
Wel interessant is de verticale as, waardoor deze molen ongevoelig is voor
de windrichting, terwijl zeer grote constructies mogelijk zijn. De windenergie
wordt daarbij over de gehele hoogte van de molen opgewekt.
Dit soort constructies is overigens al vele jaren (eeuwen) bekend. De molen
zou monstrueuze afmetingen hebben, (zoiets van 600 meter hoog, bij een
diameter van 400 meter) en dan net zoveel energie kunnen opwekken als
1000 gewone windmolens.

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

Energie-instraling vanuit de ruimte
Om dit mogelijk te maken, moeten enorme zonnepanelen in een geostationaire
baan om de aarde worden gebracht. De opgevangen zonne-energie wordt
vervolgens door middel van microgolven naar de aarde gestraald en daar
omgezet in elektriciteit. Een waanzinnig plan, dat uiteraard nooit zal worden
gerealiseerd.  (leuk voor James Bond films)
zie ook:  energie door zonnepanelen in de ruimte


Vrije energie

tesla2

Nikola Tesla

In deze opsomming van alternatieve energiebronnen, mag de vermelding van
"vrije energie" niet ontbreken. Er is geen enkele wetenschappelijke
onderbouwing voor het bestaan van "vrije energie". Toch kan men hierover
vage 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 wij
die tegenwoordig overal gebruiken. Dus energietransport door middel van
wisselstroom via hoogspanningsleidingen en transformatoren. Ook was hij de
uitvinder 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 Tesla
de uitvinder van de radio was en dus niet Marconi. Zijn grootste uitvinding
zou zijn, de wereldwijde energievoorziening door "vrije energie", afgetapt uit
de "ether".
("vrije energie" is de letterlijke vertaling van "free energy" = gratis energie)
Experimenten hiermee vonden echter nooit plaats, omdat zijn geldschieters
het lieten afweten. Die zagen helemaal niets in gratis energie

wardenclyff

De Warden Clyff Tower
Met 5 van deze torens wilde Tesla
een wereldwijde, draadloze energie-
voorziening mogelijk maken

Tesla was in staat om energie draadloos over grote afstanden te transporteren
Vermeld wordt dat hij lampen op een afstand van enkele honderden meters
draadloos 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
zie ook:  patenten van Tesla

Op zichzelf is het draadloos overbrengen van energie niets bijzonders. Vrijwel
alle energie die we op aarde gebruiken is draadloos overgebracht van de zon
naar de aarde. Het is eigenlijk veel vreemder, dat men zeer grote hoeveelheden
elektrische energie kan transporteren via een paar koperdraden. Bijvoorbeeld
van 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.
zie ook:  Who Killed the Electric Car

Interessant zijn onderstaande internetsites. De lezer moet zelf maar zijn (haar)
conclusies trekken. Tesla was een genie, maar op latere leeftijd misschien ook
wel een fantast. Het is fascinerend om zijn levensverhaal te lezen.
Nikola Tesla
The Autobiography of Nikola Tesla
Educate Yourself
Tesla Inside the Lab


Opslag van Energie

Enkele vormen van energie-opslag
 1. Elektrische energie in supercondensatoren
 2. Chemische energie in batterijen, accu's en waterstofgas
 3. Thermische energie in stoffen met een grote warmtecapaciteit  
 4. Kinetische energie in vliegwielen
 5. Potentiële energie door het verplaatsen van massa tegen
     de zwaartekracht in of het comprimeren van gassen

1. Elektrische energie
In een supercondensator (supercap) kan elektrische energie worden opgeslagen
in de vorm van elektrische lading. Supercondensatoren kunnen zeer snel met hoge
piekstromen worden geladen en ontladen. In hybride en elektrische auto’s kunnen
supercondensatoren worden gebruikt voor het snel en effectief opslaan van de
rem-energie, terwijl bij accelereren die energie dan even snel weer beschikbaar is.
De energie-inhoud van een supercondensator is betrekkelijk klein, terwijl de
spanning snel afneemt tijdens de ontlading. Recente ontwikkelingen zijn echter
veelbelovend. 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 watt-uur
~  de levensduur is meer dan 1 000 000 laadcycli  
~  het vermogen is 18 kilowatt per kilogram

  de energie-inhoud  (joule) van een condensator =  ½ CV2  
  C = de capaciteit  (farad)  en V = de spanning  (volt)

Er zijn al modules met supercondensatoren op de markt, met een energie-inhoud
van 282 watt-uur, bij een capaciteit van 17,8 farad en een spanning van 390 volt
Ook schijnt er een supercondensator in de maak te zijn, die een energie-inhoud
heeft van 52 kilowatt-uur. Op termijn zal de supercondensator de batterij bij
bepaalde toepassingen kunnen gaan vervangen. De levensduur is vrijwel
onbeperkt, terwijl het rendement van de laadcyclus zeer hoog is, ongeveer 97%
Het ziet er naar uit, dat de aangekondigde supercondensator van 52 kilowatt-uur
nooit op de markt zal verschijnen.

Onlangs is de grafeen supercondensator aangekondigd. Hierin zou 20 keer
zoveel energie kunnen worden opgeslagen als in een gewone supercondensator
zie ook:  Electric double-layer capacitor

2. Chemische energie
In batterijen en accu’s, maar ook bij de produktie van waterstofgas, wordt
elektrische energie opgeslagen in de vorm van chemische energie

2.1. Batterijen en accu’s
Batterijen en accu’s zijn relatief goedkoop en betrouwbaar. Het rendement van
de laadcyclus is vrij hoog, ongeveer 85%. Daar staat tegenover, dat batterijen
en 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

2.2. De thuisbatterij van Elon Musk
Elon Musk, de mede-oprichter van Tesla Motors, brengt in 2015 de thuisbatterij
op de markt. Deze batterij heeft een energie-inhoud van 10 kilowatt-uur. Dat is
gelijk aan het energieverbruik van een huishouden in 24 uur. In combinatie met
een voldoend aantal zonnepanelen zou men in de zomer dan geen elektriciteit uit
het lichtnet meer nodig hebben. Maar in de winter gaat dat niet lukken. Inmiddels
is bekend gemaakt, dat de thuisbatterij niet op de markt zal verschijnen.
De batterij is te duur en de levensduur is te kort.  (500 laadcycli).

2.3. Waterstofgas
De produktie van waterstofgas en terugwinning van elektriciteit in een
brandstofcel gaat gepaard met een slecht (totaal)rendement. De energie-inhoud
van waterstofgas per gewichtseenheid is weliswaar groot, maar het volume
is ook (zeer) groot, zelfs als het gas sterk is samengeperst. Dat samenpersen
kost veel energie. Waterstofgas wordt pas vloeibaar bij 252 graden celsius
onder nul. Vloeibaar maken is dus geen optie. Wel lijkt het mogelijk, om
waterstof op een efficiënte manier op te slaan in metaalhydriden of gashydraten
met behulp van nanotechnologie. Het gebruik van waterstofgas is potentieel
gevaarlijk. (knalgas). Chemische verbindingen van waterstof met koolstof zijn
probleemloos. Dat zijn de bekende koolwaterstoffen, zoals aardgas en
(synthetische) benzine.

2.3.1. Seizoenopslag van zonne-energie in waterstofgas
(theoretisch en alles in kilowatt-uur)

opbrengst
zonne-energie

seizoen
opslag

verbruik
  huishouden
 

  maart
  t/m augustus  

  80% van de jaaropbrengst  
= (1825 + S)

in waterstofgas
S


1825

  september
  t/m februari  

20% van de jaaropbrengst
= (20 / 80) × (1825 + S)

  uit waterstofgas  
(0,40 × S)


1825

~  het elektriciteitsverbruik van een huishouden is 3650 kilowatt-uur  
    per jaar, dat is 1825 kilowatt-uur in een half jaar
~  in maart t/m augustus moet er S kilowatt-uur extra beschikbaar
    zijn voor seizoenopslag in waterstofgas
~  de opbrengst van de zonnepanelen in maart t/m augustus moet
    dan zijn: (1825 + S) kilowatt-uur
~  beschikbaar uit de zonnepanelen in september t/m februari:
    (20 / 80) × (1825 + S) kilowatt-uur
~  beschikbaar uit de seizoenopslag in september t/m februari:
    (0,40 × S) kilowatt-uur  (het cyclusrendement van de
    energie-opslag in waterstofgas = 40%)
~  totaal beschikbaar in september t/m februari:
    (20 / 80) × (1825 + S) + (0,40 × S) = 1825 kilowatt-uur
~  hieruit volgt: S = 2106 kilowatt-uur
~  de jaaropbrengst van de zonne-energie moet dus zijn:
    (100 / 80) × (1825 + 2106) = 4914 kilowatt-uur

2.3.2. Benodigde hoeveelheid waterstofgas voor seizoenopslag
van zonne-energie voor 1 huishouden

~  de seizoenopslag S = 2106 kilowatt-uur
~  dat is 63 kilogram waterstofgas
~  de soortelijke massa van waterstofgas is
    0,09 kilogram per kubieke meter, bij een
    druk van 1 bar
~  dat is 9 kilogram bij een druk van 100 bar  
~  bij deze druk is 7 kubieke meter
    waterstofgas nodig

In bovenstaand rekenvoorbeeld is de energie-opbrengst in maart t/m augustus
80% en in september t/m februari 20% van de jaaropbrengst. Deze verhouding
wordt bepaald door de seizoenen, maar ook door de stand van de zonnepanelen.
Als de panelen meer vertikaal staan, dan wordt de verhouding tussen de opbrengst
in de zomer en in de winter wat kleiner. Daardoor wordt zowel de benodigde
seizoenopslag als ook de benodigde jaaropbrengst kleiner.
Een paar voorbeelden:

    verhouding    

        S        

        J        

80 / 20

2106

4914

75 / 25

1659

4645

70 / 30

1261

4408

S = de seizoenopslag in waterstofgas  (kilowatt-uur)
J = de jaaropbrengst van de zonnepanelen  (kilowatt-uur)

2.4. Seizoenopslag van zonne- en windenergie in ammoniak
De waterstofeconomie zou in de praktijk wel eens een ammonia-economie
kunnen worden


Teletekst 26 maart 2016
De Nuon-gascentrale in Eemshaven zal worden verbouwd tot een “superbatterij”
waar overtollige (?) zonne- en windenergie in kan worden opgeslagen. De energie
wordt opgeslagen met behulp van ammoniak, een vorm van energie-opslag die
nog niet op grote schaal is toegepast. Met de overtollige energie wordt stikstof
uit de lucht en waterstof uit water gehaald. Daar wordt ammoniak van gemaakt.
De ammoniak kan worden verbrand in turbines en daarbij komt geen CO2 vrij
Rond 2025 moet de centrale in werking zijn

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

3.1. Opslag van warmte in een reservoir
Bij opslag van warmte in een reservoir, is de verhouding tussen de oppervlakte
en 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 het
reservoir 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

3.2. Opslag van warmte in gesmolten zout
Bij een zon-thermische centrale wordt voor (kort durende) opslag van de
zonne-energie, gebruik gemaakt van gesmolten zout. Met de opgeslagen
warmte kan tijdens zonloze periodes elektriciteit worden geproduceerd.
De opgeslagen warmte komt hierbij grotendeels vrij als stollingswarmte
en 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 voor
1 graad verwarmen van water. Bij het bevriezen komt die warmte weer vrij.

3.3. Opslag van zonnewarmte in de vorm van chemische energie
Bij ECN  (Energieonderzoek Centrum Nederland) worden experimenten
uitgevoerd met materialen, waarbij zonnewarmte in de vorm van chemische
energie wordt opgeslagen. Bij langdurige opslag van deze chemische energie
treden geen warmteverliezen op. Hierdoor wordt seizoenopslag van warmte
mogelijk.
Goed bruikbaar lijken zouthydraten. In de zomer wordt de warmte van een
zonneboiler gebruikt om de watermoleculen van het zout te scheiden, waarna
zout en water gescheiden worden opgeslagen. In de winter wordt dit proces
omgekeerd en de binding van water aan het zout levert dan weer warmte op

4. Kinetische energie
Kinetische energie (= bewegingsenergie) kan worden opgeslagen in een
vliegwiel. De opslagcapaciteit is vrij klein. Een vliegwiel kan worden gebruikt
bij het afremmen van een voertuig. Er wordt dan bewegingsenergie in het
vliegwiel opgeslagen. Bij het optrekken kan die energie weer worden gebruikt.
Dit wordt bij sommige stadsbussen toegepast

5. Potentiële energie
Potentiële energie ontstaat bij het verplaatsen van massa tegen de zwaartekracht
in, of bij het comprimeren van gassen. Potentiële energie kan bijvoorbeeld worden
verkregen, door water op te pompen naar een hoger gelegen spaarbekken. Dit
gebeurt vaak bij waterkrachtcentrales. Voor het oppompen wordt de overtollige
energie gebruikt, die in de dal uren beschikbaar is. In tijden van droogte kan de
potentiële energie, die is opgeslagen in het spaarbekken, door de waterkracht-
centrale weer worden omgezet in elektrische energie. Het rendement van deze
vorm van energie-opslag is vrij hoog, ongeveer 80%

5.1. Potentiële energie van perslucht
Potentiële energie ontstaat als men lucht samenperst. Het samenpersen van
lucht gaat gepaard met een slecht rendement. Perslucht kan worden gebruikt
voor de aandrijving van gereedschappen en zelfs van auto's
~  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. (= 9,1 kilowatt-uur)  
~  het gewicht van de samengeperste lucht is 100 kilogram
bron:  Opslag van Energie

5.2. Potentiële energie van gecomprimeerde lucht
Er zijn 2 mogelijkheden:
 1. Lucht comprimeren in een vast volume.
     Hierbij wordt de druk bepaald door de
     hoeveelheid lucht
 2. Lucht comprimeren in een variabel volume.  
     Hierbij kan de druk constant blijven

5.2.1. Lucht comprimeren in een vast volume
Voor het comprimeren van lucht in een vast volume maakt men vaak
gebruik van ondergrondse ruimtes zoals zoutkoepels en grotten. Bij
het comprimeren van lucht ontstaat warmte, terwijl bij expansie de
lucht afkoelt. Daardoor is het rendement vaak slecht. Er zijn 2 vormen
van compressie mogelijk:
 1. Adiabatische compressie
     Hierbij vindt geen warmte uitwisseling met de omgeving  
     plaats. De temperatuur stijgt bij compressie en daalt bij
     expansie.
 2. Isotherme compressie
     Hierbij vindt wel warmte uitwisseling met de omgeving
     plaats. De temperatuur blijft (min of meer) constant bij
     compressie en expansie

5.2.2. Lucht comprimeren in een variabel volume
Voor het comprimeren van lucht bij een constante druk maakt men gebruik
van een ruimte met een variabel volume. Dat kan een opblaasbare ruimte zijn,
die zich een paar honderd meter onder het wateroppervlak in zee bevindt.
De waterdruk zorgt dan voor een constante druk in die ruimte. Door de
constante druk kunnen de benodigde pompen en turbines met een hoog
rendement werken.

5.3. Potentiële energie van een "Gravity Power Module"
Bij deze vorm van energie-opslag wordt gebruik gemaakt van de potentiële
energie van een massa van 8000 ton in een hydraulisch systeem. Deze massa
kan in verticale richting over een afstand van 500 meter op en neer worden
bewogen. De massa is een stalen cilinder met een diameter van 6 meter en
een hoogte van 36 meter. Dat is een volume van 1000 kubieke meter.
Door de opwaartse druk in het systeem is de effectieve massa 7000 ton
~  de potentiële energie =  7000 ton × 500 meter  
    =  3,5 × 109 kilogram-meter
1 kilowatt-uur =  3,67 × 105 kilogram-meter
~  de potentiële energie is dus
    10 000 kilowatt-uur   (afgerond)

5.4. Potentiële energie van een "Ondergrondse Pomp Accumulatie Centrale"
In Limburg wordt misschien ooit een "ondergrondse pomp accumulatie centrale"
gebouwd. Er moet dan een waterreservoir van 2,5 miljoen kubieke meter op het
aardoppervlak worden aangelegd en een waterreservoir met dezelfde capaciteit
op 1400 meter diepte. Daar bevinden zich dan ook de turbines, pompen en de
generatoren. De werking is hetzelfde als bij een waterkrachtcentrale met een
spaarbekken.
~  2,5 miljoen kubieke meter water
~  verval 1400 meter
~  dat is 2,5 × 106 × 103 kilogram × 1400 meter  
    = 3,50 × 1012 kilogram-meter
1 kilowatt-uur = 3,67 × 105 kilogram-meter
~  de potentiële energie is dus
    10 000 megawatt-uur   (afgerond)
Zo'n "ondergrondse pomp accumulatie centrale" zou bijna tweederde van
de dagproduktie van een centrale van 600 megawatt kunnen opslaan.
zie ook:  De Ingenieur  (1 okt. 2010)

Enkele mogelijkheden voor energie-opslag   (afgerond)

  watt-uur per  
kilogram

  watt-uur per  
liter

rendement
  opslagcyclus
 

  benzine   (ter vergelijking)

12 600

9 100

- -

  waterstof   200 atmosfeer

33 600

   600

40%

  lithium-ion-polymeer batterij  

     200

   300

  99%  

  vanadium redox accu

       20

     25

80%

  pomp accumulatie centrale  

         4

      4

80%



Energiebesparing

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

Isolatie van de woning
Voor de verwarming van een slecht geïsoleerd huis is gemiddeld 2150 kubieke
meter aardgas per jaar nodig. Voor een goed geïsoleerd huis is dit nog maar
700 kubieke meter. Isoleren helpt dus echt heel veel. Het ideale huis is natuurlijk
energieneutraal

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

Warm water
Het (voor)verwarmen van tapwater kan met een hoog rendement (65%)
plaatsvinden met behulp van zonnecollectoren. Bij het douchen kan men het
verbruik van warm water enigszins beperken door gebruik te maken van een
waterbesparende douchekop. Eén keer een bad nemen kost 120 liter water. Eén
keer douchen de helft (7,5 liter water per minuut, gedurende 8 minuten). Een
waterbesparende douchekop verbruikt 7,5 liter water per minuut, een gewone
douchekop 8,2. Veel besparing kan worden bereikt, door de warmwaterboiler
vlak bij de kraan te monteren, zowel in de keuken als bij de douche. In veel
huizen bevindt zich een combiketel op zolder. Dat is wel de slechtst denkbare
plaats. Als men warm water nodig heeft, moet eerst de lange leiding naar de
keuken of badkamer worden opgewarmd voordat het water op de verbruiks-
plaats de gewenste temperatuur heeft. Na dichtdraaien van de kraan koelt het
water in de leiding weer af, wat puur energieverlies betekent. Bovendien kost
dit ook nog eens extra veel water.

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

De zuinigste 4-persoons auto met een benzinemotor, zal bij een snelheid van
100 km per uur nooit veel zuiniger kunnen worden dan 1 liter per 40 km. Dit
kan 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 nieuwe
plug-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 kon slechts 1 persoon in half liggende houding vervoeren.

Verlichting
Hoewel verlichting relatief weinig energie verbruikt, kan men daar toch wel wat
op bezuinigen door het consequent gebruik van spaarlampen en Led-lampen.


De ineenstorting van de olie-economie

peakoil

De beschaving, zoals wij die nu kennen, zal spoedig eindigen, omdat de olie
opraakt. Dat is een wetenschappelijk onderbouwde conclusie. De olie zal niet
plotseling op zijn, want de produktie verloopt volgens een klokvormige curve.
Aan de opgaande kant van de curve is er in toenemende mate goedkope olie
beschikbaar. Aan de neergaande kant is er steeds minder olie, die steeds
duurder wordt. De top van de produktie valt samen met het punt, waarbij de
helft van de olie verbruikt is. Na de top, neemt de produktie af en nemen de
kosten toe omdat de olie steeds moeilijker winbaar wordt. Bovendien heeft de
schaarste een zeer sterk prijsopdrijvend effect. Nog dit jaar (2007) zal het
wereldolieverbruik 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 in
2020 evenveel olie worden geproduceerd als in 1980. De wereldbevolking
is intussen verdubbeld en bovendien is men steeds afhankelijker van olie
geworden. Het gevolg hiervan is, dat wereldwijd de vraag naar olie in 2020
zeer veel groter zal zijn dan de produktie. De olieprijs zal dan exploderen tot
zo’n 400 dollar per vat. Olie-afhankelijke economieën zullen ineenstorten en
waarschijnlijk zullen er oorlogen om de olie uitbreken.

De prijsontwikkeling van de ruwe olie

        jaar        

    dollars per vat    

1973

  3 -   12

1998

10 -   15

2000

24 -   37

2002

20 -   28

2004

30 -   51

2006

58 -   80

2007

53 -   99

2008

32 - 146

2009

32 -   81

2010

67 -   92

2011

75 - 115

2012

77 - 110

2013

86 - 108

2014

53 - 107

2015

34 -   62

2016

26 -   52






Inmiddels (2014) is de situatie op de olie- en gasmarkt totaal veranderd
De prijs van de ruwe olie daalt

~  in Amerika worden grote voorraden schaliegas en olie ontdekt  
~  in 2005 importeerde Amerika 60% van de behoefte aan olie.
    Dat is nu gedaald tot 30% en omstreeks 2020 zal Amerika
    zelfs olie gaan exporteren
~  ook in Rusland, Europa en Azië blijkt zeer veel schaliegas
    en olie in de grond te zitten
~  door de wereldwijde recessie vermindert de behoefte aan olie  

Schaliegas en olie
Schaliegas en olie wordt gewonnen uit leisteenformaties. Het winnen ervan
gaat gepaard met grote vervuiling van het milieu. Men gaat als volgt te werk:
Er wordt in leisteen, horizontaal geboord. Daarna wordt een mengsel van
water, zand en chemicaliën onder extreme druk in de horizontale put gepompt.
Dit mengsel veroorzaakt mechanische spanningen in het gesteente, waardoor
kleine scheurtjes ontstaan, de zogenaamde "fracs". Via deze scheurtjes komt
het gas of de olie, die zich in het gesteente bevindt, te voorschijn.

Volgens IEA  (International Energy Agency) zijn de wereldwijde voorraden
schaliegas voldoende voor 60 jaar wereldverbruik. De voorraden van schalie
olie zijn bijna even groot als de bewezen voorraden van conventionele olie.
Er blijkt geen energiecrisis meer te zijn, maar wel een klimaatcrisis.

Nog geen 10 jaar geleden waren experts er van overtuigd dat de olieproduktie
een definitieve daling had ingezet. Deskundigen gebruiken de term "peak oil"
nu niet meer.
Het tijdperk van de fossiele brandstoffen is nog lang niet voorbij
De toename van CO2 in de atmosfeer gaat dus gewoon door
zie ook:  De Ingenieur  (8 febr. 2013)


Hoe zal het nu verder met de energie gaan?

Olie
De gemakkelijk winbare olie begint op te raken. Men gaat daarom in Canada
en Venezuela de moeilijk winbare olie uit teerzand halen. Ook gaat men naar
olie boren bij de Noordpool en op 5 kilometer diepte in de Golf van Mexico.
In Amerika, West Europa en Rusland zijn grote voorraden schaliegas en olie
gevonden. Het winnen hiervan gaat gepaard met een grote vervuiling van het
milieu, maar daar zit natuurlijk niemand mee. "Als het autootje maar rijdt".

Gas
Er is voorlopig nog voldoende gas, waarschijnlijk nog voor de komende
60 jaar. De top van de aardgasproduktie wordt over 20 jaar bereikt. Daarna
zal de prijs sterk gaan stijgen. West Europa is daarbij vooral afhankelijk van
Noorwegen, Rusland, Noord Afrika en het Midden Oosten.

NRC-Handelsblad 14 Juli 2010:
"Na dreigend tekort nu overschot aardgas". Nieuwe technologie heeft een
revolutie ontketend in de wereld van het aardgas. Reusachtige voorraden
gas uit compacte lagen leisteen en steenkool komen binnen bereik, onder
andere in Amerika. Met overproduktie tot gevolg.

Shell is wereldwijd bezig met projecten om gas te gebruiken voor de
fabricage van een soort dieselolie.  GTL (gas to liquid), een variant
op het Fischer-Tropsch procédé.

Steenkool
Er is wereldwijd zeer veel steenkool. Voldoende voor minstens 200 jaar.
Steenkool is overal goed voor. Er kan stadsgas, waterstofgas, synthetische
benzine en dieselolie mee worden geproduceerd. De techniek voor de
produktie van synthetische benzine uit steenkool is al sinds 1923 bekend
en werd in de 2e wereldoorlog door Duitsland op grote schaal toegepast.
(Fischer-Tropsch synthese)

Waterkracht
Hoewel de meest rendabele projecten al zijn gerealiseerd, liggen er nog grote
mogelijkheden in Afrika en Zuid-Amerika. Waterkrachtcentrales veroorzaken
veel 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 noorden
in het Amazonegebied. De lokale bevolking en de natuurorganisaties zijn
fel tegen. Er zouden tienduizenden mensen dakloos worden door de bouw.
De regering benadrukt dat de dam aan 23 miljoen huishoudens energie kan
leveren en dat veel banen worden gecreëerd

Groene energie
Groene energie verkregen uit wind, zon, biomassa etc. is voorlopig van
weinig betekenis. Men denkt hiermee (in Nederland) maximaal 14% van
(alleen) de elektriciteit in 2020 te kunnen opwekken. Windenergie komt
in enkele landen uit de "startblokken". Zonne-energie is vooralsnog te
verwaarlozen. Men moet hierbij denken aan hooguit enkele promillen van
de totale elektriciteitsproduktie. In 2009 was de wereldproduktie van
zonne-energie slechts 0,1 procent van de totale hoeveelheid opgewekte
elektrische energie

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

Kernenergie
Kernenergie is, bij het huidige verbruik, nog zo’n 75 jaar mogelijk. Daarna is
het 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 men
waarschijnlijk met Thorium verder. Thorium kan volledig worden "verbrand"
in eenvoudige reactoren. Dit in tegenstelling tot Uranium, waarvan slechts
0,7% kan worden gebruikt. (de isotoop U235).
In India zijn al enkele Thoriumreactoren in bedrijf. Thorium zal op termijn
waarschijnlijk de belangrijkste nucleaire brandstof worden. De hoeveelheid
Thorium op aarde is 3 keer zo groot als de hoeveelheid Uranium.

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

Waterstof
Waterstof kan worden geproduceerd met behulp van kernenergie via een
thermo-chemisch proces of door elektrolyse van water. De benodigde elek-
triciteit voor de elektrolyse van water zal door kernfusie geleverd moeten
worden, of door "groene" energie. Maar daarvoor is nog een lange weg te
gaan. Waterstof is een "onhandelbare" brandstof, waarvoor nog geen infra-
structuur bestaat. De brandstofcel is voorlopig nog veel te duur en vraagt
nog veel ontwikkeling. Waterstof is geen energiebron, maar een energie-
drager. Het produceren van waterstofgas door elektrolyse van water kost
1,25 keer meer energie dan het oplevert.
Waterstof is dus geen oplossing voor het energieprobleem

Er dreigt een wanverhouding te ontstaan tussen de produktie en consumptie
van energie. Er zouden vrijwel geen problemen zijn, als er een paar miljard
mensen minder op deze aarde zouden rondlopen. (rondrijden).
De werkelijkheid is, dat er voor het jaar 2050 nog een paar miljard mensen
bij zullen komen. Dat zijn gemiddeld 1 miljoen per week erbij.

De enige oplossing lijkt: (sterk) bezuinigen op energie en (veel) minder
mensen. Bezuinigen op het energieverbruik, terwijl tegelijkertijd het aantal
aardbewoners toeneemt, levert per saldo niets op. Dat is "dweilen met de
kraan open".

Veel mensen denken: "Crises zijn van alle tijden en men heeft altijd
een oplossing gevonden, dus dat zal nu ook wel weer gebeuren".
~  de mensheid wordt, voor het eerst in de wereldgeschiedenis,  
    bedreigd door een extreme overbevolking.
~  alle energievoorraden raken vroeg of laat op.
~  de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer neemt voortdurend toe  
~  deze situatie heeft zich nog nooit eerder voorgedaan.

  Het worden interessante tijden  



Het Energieakkoord

bron: NRC-Handelsblad en Trouw 13 juli 2013
Veertig partijen en meer dan zeven maanden onderhandelen hebben
het 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 2600 windturbines van 4 megawatt nodig. Dan
moeten er gedurende 10 jaar elke week 5 stuks worden geplaatst.
Ik geloof er helemaal niets van.
zie ook:  recordaantal windmolens gebouwd

Teletekst 26 september 2013
Nog geen 3 maanden na het sluiten van het energieakkoord, wordt het
sluiten van de 5 kolencentrales ter discussie gesteld, door het ACM
(Autoriteit Consument en Markt). Met de gemaakte afspraken verdwijnt
10% van de produktiecapaciteit en dat zal leiden tot hogere prijzen voor
de consument. Daar wegen de milieuvoordelen niet tegen op. De partijen
die het energieakkoord hebben gesloten gaan op zoek naar een manier
waarop de vervroegde sluiting toch kan doorgaan.

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

Teletekst 3 juli 2014
De kolencentrales in Nederland mogen openblijven als ze aan strenge eisen
voldoen, meldt minister Kamp aan de Tweede Kamer. Door aanvullende
eisen te stellen, wordt een vergelijkbare milieuwinst geboekt als met de
sluiting van de vijf kolencentrales. (?)
(Wie het snapt mag het zeggen. Ontstaat er dan opeens minder CO2 bij de
verbranding van steenkool ? Of gaat het weer eens over "groene" CO2 of
ondergrondse opslag van CO2 ?)

Teletekst 15 september 2014
De plannen voor windmolenparken op zee dreigen op een fiasco uit te lopen.
Energiebedrijf Eneco en andere grote partijen zeggen dat ze overwegen te
stoppen met investeren in de windparken omdat minister Kamp zich volgens
hen niet aan zijn beloften houdt.
De windmolenparken zijn een van de pijlers van het energieakkoord dat in
2013 werd gesloten. De komende jaren zou er drie keer zoveel energie door
molens moeten worden opgewekt, onder meer door acht parken op zee

Teletekst 26 september 2014
Het kabinet heeft drie locaties voor de bouw van windmolens op zee gekozen.
De bouw van het eerste bij Borssele begint volgend jaar. In 2017 gaat de
bouw van windmolenparken voor de Noord- en Zuid-Hollandse kust van start.
Eerst werd gedacht aan negen parken. Door op drie locaties te bouwen wordt
volgens minister Kamp de afspraak uit het Energieakkoord om meer wind-
energie op te wekken zo snel en goedkoop mogelijk gehaald. Ook wordt de
horizonvervuiling beperkt.

Teletekst 3 oktober 2014
De doelen die Nederland heeft gesteld voor het opwekken van duurzame
energie, zijn volstrekt onhaalbaar, zelfs in het gunstigste scenario.
In het Energieakkoord uit 2013 staat dat in 2020 minstens 14 procent van
de energie duurzaam moet worden opgewekt. Maar dat blijft steken op
10,6 procent. Als alles meezit en als nieuw beleid volledig slaagt, wordt
dat 12,6 procent.

Teletekst 5 oktober 2014
Het bouwen van grote windmolenparken op zee kost de maatschappij meer
dan het oplevert, ook als je de effecten op milieu en gezondheid meerekent.
Een studie in opdracht van het ministerie van Economische Zaken stelt de
schade vast op ruim 5 miljard euro

Teletekst 3 maart 2015
Minister Kamp denkt dat Nederland mogelijk Russisch gas moet importeren
vanwege het beperken van de gaswinning in Groningen en het sluiten van
oude kolencentrales.

Teletekst 25 maart 2015
De Tweede Kamer stemt in met de bouw van 3 grote windmolenparken op
de Noordzee. Nog dit jaar start bij Borssele de bouw van het eerste park.
De andere 2 parken volgen over een paar jaar.

Teletekst 16 april 2015
Nederland dreigt de afspraken in het Energieakkoord niet te halen. Volgens
de Algemene Rekenkamer valt het resultaat van sommige energieprojecten
tegen. Een oplossing is om 12,8 miljard extra te besteden aan subsidies voor
windmolens op zee. In een reactie zegt minister Kamp dat hij het te vroeg
vindt om in te grijpen

Teletekst 1 juli 2015
Energiebedrijf Eneco werkt niet meer mee met de doelstellingen van het
energieakkoord. Topman Jeroen de Haas zegt dat het "simpelweg niet meer
mogelijk is". De investeringen moeten de komende jaren teruggeschroefd
worden met 400 miljoen. "Er is geen geld meer voor de bouw van windparken
en biomassa-installaties en de aanleg van warmteleidingen. Die groei is wel
nodig om de doelstellingen van het energieakkoord te halen"

Teletekst 10 juli 2015
Tot 2018 wordt in Nederland niet naar schaliegas geboord. De komende vijf
jaar wordt er ook geen schaliegas voor commerciële winning opgespoord. Aan
het eind van dit jaar besluit het kabinet of schaliegaswinning in de verre toekomst
toch een optie blijft. Minister Kamp zegt dat het kabinet ook goed kijkt naar de
alternatieven, zoals windmolens, biomassa, gas uit Rusland en schone (?) kolen.

Teletekst 12 augustus 2015
Minister Kamp wil meer gas winnen uit de Noordzee, om minder afhankelijk te
worden van het Russisch aardgas. In de bekende velden in de bodem van de
Noordzee zit 116 miljard kubieke meter aardgas en in onontdekte gasvelden
mogelijk 165 miljard kuub. Die voorraad is maar toereikend voor tien jaar. Kamp
wijst erop dat aardgas voorlopig nog onmisbaar is, omdat de energievoorziening
pas in 2050 helemaal duurzaam is. (De PvdA is tegen gaswinning uit de Noordzee)

Teletekst 27 augustus 2015
De Nederlandse energiecentrales hebben in de eerste vijf maanden van dit
jaar veel meer kolen verstookt. Ondanks pogingen om de energievoorziening
groener te maken, was het kolenverbruik bijna een derde hoger dan in de
laatste drie jaar, meldt het CBS. De toename wordt veroorzaakt door de
opening van kolencentrales aan de Eemshaven en op de Maasvlakte. Ook
de economische groei is van belang.

Teletekst 8 oktober 2015
Het kabinet heeft grote moeite om de afspraken over duurzaamheid na te komen.
Dat blijkt uit de Nationale Energieverkenning 2015. In het Energieakkoord staat
dat het aandeel duurzame energie op 14 procent moet uitkomen. (dat was 16%)
De jongste ramingen laten zien dat het blijft steken op 11,9 procent, Het probleem
zou vooral de lange en ingewikkelde procedure zijn voor de bouw van windmolens
op land. Ook valt de energiebesparing door de transportsector en huishoudens
tegen. (tot nu toe is er geen enkele campagne voor energiebesparing geweest)

zie ook:  evaluatie Energieakkoord


Urgenda

Urgenda is een organisatie die zich ten doel stelt om Nederland sneller duurzaam
te maken. Op 24 juni 2015 won Urgenda een rechtszaak tegen de Nederlandse
Staat over het landelijke klimaatbeleid. Via de rechtbank werd afgedwongen dat
de Nederlandse Staat de uitstoot van broeikasgassen eind 2020 met minimaal
25% moet hebben teruggedrongen in vergelijking met 1990.
zie ook:
Nederland 100% duurzame energie in 2030
biografie Marjan Minnesma


Energie-inhoud van een accu

Bij een accu wordt altijd de spanning en het aantal ampère-uren vermeld.
De energie-inhoud kan men berekenen, door de spanning (volt) te
vermenigvuldigen met het aantal ampère-uren. Dit levert de hoeveelheid
watt-uren (= 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 × 15 = 360 watt-uur  
~  een accu van 36 volt en 10 ampère-uur heeft
    een energie-inhoud van 36 × 10 = 360 watt-uur
Beide accu’s hebben dus dezelfde energie-inhoud. Vermelding van alleen
de spanning of alleen het aantal ampère-uren geeft geen informatie over
de energie-inhoud.

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


Watervoorbeeld

Om de eigenschappen van elektriciteit duidelijk te maken, gebruikt men
vaak het watervoorbeeld. Stel, de waterleiding is in staat om (maximaal)
10 liter water 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 liter
water in de emmer. Na bijvoorbeeld 5 minuten is er 50 liter water uit de
kraan gekomen. De geleverde "energie" is dan 50 liter water
Energie levert altijd iets op, in dit geval water.
Energie = vermogen × tijd
Hoe langer de kraan open staat, hoe meer "energie" er uit stroomt. Draait men
de kraan weer dicht, dan houdt de "energielevering" op, maar  het vermogen
om 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. Een
lage emmer met een grote diameter kan net zoveel water bevatten als een hoge
emmer 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 daarbij
niet van belang. Een accu met een lage spanning en veel ampère-uren kan net
zoveel 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



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 punt
van vertrek. De auto heeft dan een aantal liters benzine verbruikt. De benzine
bevat energie. (9,1 kilowatt-uur per liter). Het rendement van een benzine-
motor is ongeveer 25%. Dat betekent dat 25% van de energie in de benzine
wordt omgezet in nuttige mechanische arbeid. Hierdoor wordt de auto
gedurende de tocht voortbewogen. Via de koeling van de motor en de hete
uitlaatgassen verdwijnt 75% van de energie in de vorm van nutteloze warmte.
Na afloop van de rit is de nuttige mechanische arbeid ook volledig omgezet in
warmte. Die warmte ontstaat bij het overwinnen van de luchtweerstand, door
wrijving in de banden, in de versnellingsbak, in de lagers etc. Na afloop van
de rit is alle energie in de vorm van warmte "vervlogen" in de ruimte.
De mechanische arbeid was daarbij een tussenvorm


Energieverbruik van enkele huishoudelijke apparaten

apparaat

  vermogen  

  gebruik per dag  

  energie per dag  

  kosten per dag  

  Led-lamp

      10 watt

        5 uur

      50 watt-uur

€ 0,01

  koffiezetter

    750 watt

      12 minuten

    150 watt-uur

€ 0,03

  waterketel

  2000 watt

        6 minuten

    200 watt-uur

€ 0,04

  elektrische deken    

      25 watt

        8 uur

    200 watt-uur

€ 0,04

  gloeilamp

      50 watt

        5 uur

    250 watt-uur

€ 0,05

  stofzuiger

  1500 watt

      10 minuten

    250 watt-uur

€ 0,05

  internet router

      12 watt

      24 uur

    288 watt-uur

€ 0,06

  elektrische fiets

    100 watt

        3 uur

    300 watt-uur

€ 0,06

  flatscreen TV

    100 watt

        3 uur

    300 watt-uur

€ 0,06

  computer

    100 watt

        4 uur

    400 watt-uur

€ 0,08

  stoomstrijkijzer  

  1000 watt

      30 minuten

    500 watt-uur

€ 0,10

  sluipverbruik  

      25 watt

      24 uur

    600 watt-uur

€ 0,12

  koelkast

    180 watt

        5 uur

    900 watt-uur

€ 0,18

  wasmachine

  1000 watt

        1 uur

  1000 watt-uur

€ 0,20

  wasdroger

  2000 watt

      90 minuten

  3000 watt-uur

€ 0,60

  120 liter boiler

  3000 watt

      90 minuten

  4500 watt-uur

€ 0,90

  airco

  1000 watt

      12 uur

12000 watt-uur

€ 2,40


~  Een internet 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 watt-uur
    wordt dan 50 liter water verhit van 10 naar 85 graden celsius
~  Een sluipverbruik van 600 watt-uur 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 ongeveer
10 kilowatt-uur per dag. Dat is een continu vermogen van 417 watt.
Bij een kilowatt-uur prijs van 20 eurocent, kost de elektriciteit dus
€ 2 per dag =  € 730 per jaar.

Het energieverbruik (en ook het "sluipverbruik") van huishoudelijke
apparaten kan men gemakkelijk meten met een energiemeter. Die
kan worden geplaatst tussen de wandcontactdoos en het apparaat
waarvan men het verbruik wil meten.

Anekdote
Tijdens een verjaarsvisite kwam ik in gesprek met een mevrouw van
middelbare leeftijd. Het gesprek kwam al gauw op treinen en auto's.
"Wàt, bent u met de trein ?" vroeg ze met een uitdrukking van ongeloof
en afgrijzen op haar gezicht. Toen ik zei, dat op termijn de benzine op
zal 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 meestal
verteld door mensen, die er nooit gebruik van maken.


Boeken over energie

energie survival gids
Wilt u letterlijk alles weten over energie, lees dan dit populair wetenschappelijke boek
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 duurzame
energie.   Lees vooral hoofdstuk 19:   "Every BIG helps"
auteur:  David MacKay, professor aan de Universiteit Cambridge.

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?   (inmiddels 7 keer)
~  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) naar
aanleiding van zijn stellingname in 2006 over de energieproblematiek.
Tony Blair:
Unless we act now, not some time distant but now, these consequences,
disastrous as they are, will be irreversible. So there is nothing more
serious, more urgent or more demanding of leadership.
Tenzij we nu handelen, niet over enige tijd maar nu, zullen de rampzalige
gevolgen onomkeerbaar zijn. Dus niets is belangrijker, dringender of
vereist meer leiderschap

Interviewer:
Have you thought of perhaps not flying to Barbados for a holiday and not using
all those air miles?
Hebt u misschien overwogen niet naar Barbados te vliegen om daar vakantie
te 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 geven
Interviewer:
It would send out a clear message though wouldn’t it, if we didn’t see that great
big 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 lange
luchtreis 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 expect
people to do that. I think that what we need to do is to look at how you make air
travel more energy efficient, how you develop the new fuels that will allow us to
burn less energy and emit less. How – for example – in the new frames for the
aircraft, they are far more energy efficient.
Eh, ja - maar persoonlijk denk ik dat het eigenlijk niet erg praktisch is om dit
soort dingen van de mensen te verwachten. Wat we moeten doen is, denk ik,
onderzoeken hoe we het vliegverkeer efficiënter kunnen maken, hoe we nieuwe
brandstoffen kunnen ontwikkelen die het mogelijk maken om minder energie te
verbranden en die minder uitstoot opleveren. Hoe - bijvoorbeeld - de nieuwe
vliegtuigen veel efficiënter met de energie kunnen omgaan.

I know everyone always – people probably think the Prime Minister shouldn’t go
on holiday at all, but I think if what we do in this area is set people unrealistic
targets, you know if we say to people we’re going to cancel all the cheap air
travel - You know, I’m still waiting for the first politician who’s actually running
for office who’s going to come out and say it – and they’re not.
Ik weet dat iedereen altijd - de mensen denken waarschijnlijk dat de Minister
President helemaal niet op vakantie zou moeten gaan, maar ik denk, dat als we
op dit gebied onrealistische doelen stellen, weet u, als we tegen de mensen
zeggen dat we alle goedkope vliegreizen gaan afschaffen - weet u, ik moet de
eerste politicus nog zien, die op dit moment in functie is, die naar voren treedt
en dat zegt - die is er niet



Zes graden
In zes hoofdstukken wordt beschreven wat de wereld te wachten staat bij een
opwarming van zes graden. Zes graden is de voorspelde opwarming aan het
einde van deze eeuw, als we niet snel tot een wereldwijde reductie van de
CO2-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. Moderne
kerncentrales kunnen eigenlijk niet meer ontploffen, Ze verbruiken inmiddels het
radioactieve afval waar we toch vanaf moesten. Gezondheidsrisico’s vallen in het
niet bij andere gebruikte technieken. Het levert enorme hoeveelheden stroom uit
een minuscule hoeveelheid brandstof. De hoeveelheid afval is heel erg klein en het
is niet zo schadelijk voor de natuur als sommige mensen denken. Ik durf zelfs te
beweren dat het principieel afwijzen van kernenergie de grootste fout is die de
milieubeweging ooit heeft gemaakt. Dat is omdat het de deur heeft opengezet
naar kolencentrales. We hebben het aan de antikernenergie-beweging te danken
dat er miljarden tonnen CO2 de atmosfeer in zijn geblazen. Achteraf was dat een
slecht 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 aan
herinneren dat we nog maar een paar jaar hebben om het zelfregulerend
vermogen 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 nu
opeens toe te geven dat ze fout zaten met kernenergie.


Enkele persberichten

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

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

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

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

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

Teletekst 16 april 2010
Het 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 de
Pettense reactor. Extra kerncentrales zijn nodig als ons land over 30 jaar
nog zeker wil zijn van energie, zei Verhagen. Hij wees op de vooruitgang
bij het veilig opslaan van kernafval.

NOS 23 april 2010
Op het booreiland Deep Horizon, op ruim 80 kilometer uit de kust van
Louisiana, was dinsdagavond 20 april, een zware explosie. Het platform
kapseisde 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 een
miljoen liter olie per dag. Op het moment van de explosie was er 2,5 miljoen
liter olie opgeslagen. De oorzaak van de explosie is vooralsnog onbekend.
De Amerikaanse overheid doet er alles aan om de milieuschade na het
ongeluk te beperken. Dat heeft de hoogste prioriteit, heeft president Obama
gezegd. De Amerikaanse autoriteiten, oliemaatschappij BP en het bedrijf
Transocean hebben een grootscheepse operatie opgezet om de oliemassa
te isoleren. Daarmee moet worden voorkomen dat de olie de kusten van
Louisiana, Alabama en Mississippi bereikt en vervuilt. Deskundigen waren
bang dat het ongeluk zou uitgroeien tot de ergste olieramp sinds 1989, toen
zich in de wateren bij Alaska een ramp voordeed met de olietanker Exxon
Valdez.

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

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

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

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

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

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

Teletekst 18 augustus 2011
Nog dit jaar wordt de 7 miljardste aardbewoner geboren. De bevolkings-
toename komt vooral voor rekening van Afrika, waar vrouwen gemiddeld
vijf kinderen krijgen. De groei van de wereldbevolking neemt wel af. Pas (?)
over 14 jaar wordt het volgende miljard bereikt, terwijl dat nu 12 jaar heeft
geduurd. 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 2011
De zeven miljardste is een ongewenst kind. Waarschijnlijk krijgt het een
rotleven. Op 31 oktober 2011 wordt de zeven miljardste mens geboren.
Verwacht geen beschuit met muisjes op het hoofdkantoor van de Verenigde
Naties. De organisatie is een campagne begonnen om alle aardbewoners
op hun verantwoordelijkheid te wijzen.

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

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

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

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

Teletekst 27 september 2013
De opwarming van de aarde leidt tot een forsere stijging van de zeespiegel dan
tot dusver was aangenomen. In 2100 ligt de zeespiegel 26 tot 82 centimeter
hoger 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 2013
Op de VN-klimaattop in Warschau is op de laatste dag overeenstemming bereikt
over een tekst over het tegengaan van klimaatverandering. In het compromis
worden alle landen opgeroepen om minder broeikasgassen uit te stoten. Harde
beloften ontbreken. Het Westen weigerde meer bij te dragen aan de strijd tegen
broeikasgassen dan de groeilanden. Over twee jaar komen de 190 deelnemende
landen bijeen in Parijs om een groot klimaatakkoord te sluiten.

Teletekst 24 september 2014
Op de klimaattop in New York heeft China opnieuw beloofd om de uitstoot van
broeikasgassen met bijna de helft te verlagen, Vice-premier Zhang zegt dat de
CO2-uitstoot in 2020 ten opzichte van 2005 met 45% moet zijn gedaald. (?)

Teletekst 2 november 2014
Landen moeten op den duur volledig stoppen met het gebruik van fossiele
brandstoffen, om verdere opwarming van de aarde tegen te gaan. Onderzoekers
zeggen dat in een VN-rapport. Rond het jaar 2100 zouden fossiele brandstoffen
moeten zijn uitgebannen, anders ontstaat onherstelbare schade aan het milieu.
Het advies betekent dat er volledig moet worden overgeschakeld op onder
meer zonne-energie en kernenergie.

Teletekst 8 juni 2015
Op de G7, de bijeenkomst van 7 grote industrielanden in Duitsland, zijn afspraken
gemaakt over de strijd tegen de klimaatverandering. Alle 7 leiders zijn bereid
afspraken te maken, waarin staat dat de opwarming van de aarde in vergelijking
met 1990 maximaal 2 graden Celsius mag zijn. Daarvoor moet de uitstoot van
CO2 worden beperkt. Verder willen ze binnen 10 jaar het gebruik van kolen en
olie substantieel hebben teruggedrongen.  (kan het nog vager?)

Teletekst 24 juni 2015
De Nederlandse Staat moet in 2020 de uitstoot van CO2 met zeker 25 procent
hebben teruggebracht ten opzichte van 1990. Dat heeft de rechter bepaald in
een zaak die aangespannen was door klimaatorganisatie Urgenda.
De organisatie eiste een vermindering van 40%. De rechter hield het op 25%

Teletekst 2 juli 2015
Oliebedrijf BP heeft een schikking getroffen met de Amerikaanse overheid voor
de olieramp in de Golf van Mexico in 2010. In totaal zal BP 18,7 miljard dollar
betalen. Het gaat om een boete van 5,5 miljard dollar, 7 miljard voor herstel van
de natuurschade en ruim 6 miljard voor schadeclaims,

Teletekst 23 juli 2015
Shell heeft de twee laatste vergunningen gekregen die nodig zijn om bij Alaska
te mogen boren naar olie. De Amerikaanse overheid stelde wel als voorwaarde
dat Shell een nooduitrusting aan boord heeft, zodat eventuele lekkage snel kan
worden verholpen.

Teletekst 30 juli 2015
In 2050 wonen er 9,7 miljard mensen op aarde en in 2100 zal dat aantal zijn
gegroeid naar 11,2 miljard. De groei zal vooral plaatsvinden in Afrika. Van
28 Afrikaanse landen zal de bevolking in 2050 zijn verdubbeld. Europa is de
enige regio waar de bevolking deze eeuw zal afnemen,

Teletekst 3 augustus 2015
Obama heeft gezegd dat de VS een leidende rol op zich neemt bij de aanpak
van de klimaatverandering. Het "Clean Power Plan" dat hij gisteren ontvouwde
is de belangrijkste stap die we op dit gebied gezet hebben. Het beoogt de
uitstoot van broeikasgassen in 15 jaar met 30% te verminderen, vooral door
de sluiting van kolencentrales. Critici vrezen gevolgen voor de economie en
willen het plan voor de rechter aanvechten

Teletekst 25 augustus 2015
De overheid gaat fors meer belasting heffen op plug-in hybrides, auto's die
zowel op brandstof als op elektriciteit rijden. De bpm voor een Mitsubishi
Outlander stijgt van 439 euro in 2016 naar 2306 euro in 2020 en die voor
Volvo V60 dieselhybride van 565 naar 6873 euro. De maatregel moet het
gebruik van volledig elektrische auto's stimuleren. De aanschafbelasting voor
volledig elektrische auto's, zoals de Tesla Model S en de Nissan Leaf, blijft nul.
(zodra een subsidieregeling succesvol blijkt te zijn, wordt die onmiddellijk
afgeschaft. Zo ook bij zonnepanelen, daarom wordt het niets in Nederland)

Teletekst 29 augustus 2015
Door de opwarming van de aarde is de hoeveelheid ijs op de Noordpool in
de afgelopen dertig jaar al met 65% afgenomen. Op de Noordpool gaat de
opwarming sneller dan in de rest van de wereld. Wereldwijd is de temperatuur
sinds eind 19e eeuw met 0,9 graad gestegen. Op de Noordpool is de stijging
ruim 2 graden.

Teletekst 1 september 2015
Het kabinet gaat in beroep tegen de uitspraak van de rechter in juni, dat
Nederland meer moet doen om uitstoot van CO2 te beperken. Regeringspartij
VVD heeft principiële bezwaren tegen het vonnis en vindt dat de rechter niet
op de stoel van de politiek moet gaan zitten. De PvdA kan zich er inhoudelijk
wel in vinden

Teletekst 1 september 2015
President Obama vindt dat landen veel meer moeten doen om klimaatverandering
tegen te gaan. Op een klimaattop in Alaska zei hij dat de veranderingen sneller
gaan dan de maatregelen die ertegen worden genomen. Obama zei dat zonder
maatregelen "onze kinderen tot een planeet veroordeeld zijn die niet meer te
repareren valt"

Teletekst 22 november 2015
De PvdA wil dat alle kolencentrales in Nederland binnen 10 jaar worden
gesloten. Nederland zou op de klimaattop in Parijs andere landen moeten
oproepen hetzelfde te doen. Coalitiepartner VVD is geen voorstander van
sluiting. De VVD vindt dat Nederland "goed bezig is en niet moet doorslaan".

Teletekst 22 november 2015
Over 10 jaar zullen er tien procent meer auto's in Nederland rijden. Dat zijn
er dan 8,8 miljoen. Dit komt ondermeer door de vergrijzing.

Teletekst 12 december 2015
Op de klimaattop in Parijs is voor het eerst een akkoord over de uitstoot van
broeikasgassen gesloten, dat voor alle landen juridisch bindend is. Alle landen
beloven de uitstoot te beperken en hebben ingestemd met de slotverklaring.
Er is overeengekomen dat de stijging van de temperatuur op aarde ruim onder
de 2 graden moet blijven, bij voorkeur zelfs 1,5 graden. Verder moet er een
einde komen aan de stijging van de uitstoot van broeikasgassen. Elke 5 jaar
zullen de afspraken opnieuw worden geëvalueerd en mogelijk verscherpt.
(geen woord over het autogebruik, kernenergie en de overbevolking)

Teletekst 13 december 2015
Het onderhandelingsakkoord in Parijs is met instemming begroet door milieu-
organisaties, maar er is ook bezorgdheid bij onder meer Greenpeace.
“De ambities gaan bij lange na niet ver genoeg, maar het is hoopvol dat er
expliciet een nieuwe grens wordt genoemd”. Staatssecretaris Dijksma noemt
het akkoord evenwichtig, met een helder en ambitieus doel.
“We hebben onze kinderen een grote dienst bewezen”

Teletekst 26 december 2015
Op zowel Eerste als Tweede Kerstdag zijn nog nooit zulke hoge temperaturen
gemeten. Gisteravond steeg het kwik in De Bilt tot bijna 14 graden.

De Telegraaf 18 januari 2016
Het kabinet wil “onomkeerbare” stappen zetten richting duurzame energie.
Op de oude voet doorgaan met fossiele energie leidt volgens minister Kamp
tot een “onbeheersbaar klimaatprobleem”. Hij benadrukt dat de overgang naar
100 procent duurzaam tijd zal vergen en dat fossiele energie daarom nog lang
nodig zal zijn. Het kabinet neemt nu een klein jaar de tijd om te bepalen op
welke vormen van duurzame energie er straks moet worden ingezet,
“Er is geen alternatief. Nederland moet duurzaam worden”

Teletekst 4 februari 2016
Benzine en diesel worden de komende 30 jaar alleen maar belangrijker. Dat
zegt Shell-topman Ben van Beurden. Hij wijst op de groeiende wereldbevolking.
Volgens de klimaatafspraken in Parijs moet de wereld nog deze eeuw afscheid
nemen van olie en gas. Van Beurden zegt dat dat alleen kan “als we collectief
armoede omarmen”. Hij verwacht ook over 60 jaar nog in gas te investeren,
omdat de voorraden van Shell anders opraken. Om de opwarming van de aarde
tegen te gaan pleit Van Beurden voor “meer gas, minder kolen, meer efficiency
en uiteindelijk meer opvang en opslag van CO2”

Teletekst 10 februari 2016
Het Amerikaanse Hooggerechtshof heeft het klimaatbeleid van president
Obama een grote slag toegebracht. Het heeft een streep gezet door het plan
van Obama om de uitstoot van CO2 door energiecentrales aan banden te
leggen. Obama wilde met het Clean Power Plan een ommezwaai maken
in de houding van de VS tegenover klimaatverandering en het land een
leidende rol in de wereld geven bij de aanpak van de CO2-uitstoot

Teletekst 29 maart 2016
De 2e kamer wil dat vanaf 2025 alle auto’s duurzaam zijn. Er mogen dan geen
nieuwe benzine- of dieselauto’s meer worden verkocht. De VVD is fel tegen.
Fractievoorzitter Zijlstra noemt het plan onrealistisch. Volgens hem doorkruist dit
de afspraken uit hef Energieakkoord. PvdA leider Samson vindt het voorstel wel
haalbaar, omdat de technologie snel beter wordt (?) en andere landen Nederland
al voor gaan (?). Hij wijst er op, dat het Energieakkoord maar tot 2023 loopt.

Teletekst 31 maart 2016
Nederland is ver verwijderd van de Europese doelstelling voor hernieuwbare
energie voor 2020. Alleen Frankrijk doet het slechter, zegt het CBS, dat zich
op de cijfers van de Europese Unie baseert. Nederland streeft naar 14%
hernieuwbare energie in 2020. In 2015 was dat 5,5%

Teletekst 2 april 2016
De CO2-uitstoot door energiebedrijven in Nederland is vorig jaar gestegen
met 12%. Dat komt door het toegenomen gebruik van kolen. In 2015 kwamen
er 3 kolencentrales bij, 2 op de Maasvlakte en 1 bij de Eemshaven.

Teletekst 9 april 2016
Het kabinet overweegt de sluiting van 2 kolencentrales. Dat moet bijdragen
aan het halen van de CO2-doelen, zegt staatssecretaris Dijksma. Het betreft
de Hemwegcentrale en de Amercentrale. Met de sluiting hoopt het kabinet de
CO2-reductie te halen die nodig is door de “Urgenda”-uitspraak van de
Haagse rechtbank.
(weer geen woord over terugdringen van het autogebruik)

Teletekst 15 april 2016
Het kabinet wil zich niet vastleggen op de wens dat vanaf 2025 alle nieuwe
auto’s duurzaam moeten zijn. Minister Kamp is niet van plan een motie van
de Tweede Kamer daarover uit te voeren. In het Energieakkoord staat dat
in 2035 alle nieuwe auto’s in staat moeten zijn emissieloos te rijden

Teletekst 15 april 2016
Op Groenland is het deze week extreem zacht geweest. Het dooide op
12 procent van het landoppervlak. Deense meteorologen wilden het pas
geloven toen ze hadden gecheckt of de metingen wel goed waren gedaan

Teletekst 20 mei 2016
De Verenigde Naties maken zich grote zorgen over de temperatuurstijging
op aarde. Het temperatuurrecord wordt al een jaar lang elke maand gebroken,
wat sinds het begin van de metingen in 1880 niet eerder is voorgekomen.
In India werd vandaag een temperatuur van 51 graden gemeten

Teletekst 26 mei 2016
Het gebruik van duurzame energie is vorig jaar gestegen naar 5,8 procent,
een stijging van 0,3 procent. Het Energieakkoord schrijft voor dat in 2020
14 procent afkomstig moet zijn uit duurzame bronnen, waaronder wind, zon
en biomassa.

Teletekst 8 juli 2016
Voor het eerst in de geschiedenis van de Europese Unie was er het afgelopen
jaar geen natuurlijke bevolkingsgroei. Door immigratie groeide de bevolking
toch met bijna 2 miljoen tot boven de 510 miljoen. Nederland kende iets meer
geboortes dan sterfgevallen. Daardoor zijn er in 2015 bijna 80 000 mensen
bijgekomen

Teletekst 13 juli 2016
Het sluiten van alle kolencentrales in 2020 kost 7 miljard euro. Dat staat in een
rapport van minister Kamp. Hij moet na de zomer een beslissing nemen over de
toekomst van de vijf centrales. In het klimaatakkoord staat dat de CO2-uitstoot
met 31% afneemt als de centrales dicht zijn. (maar de uitstoot door auto’s gaat
gewoon door en dat is veel meer dan van alle centrales in Nederland)

Teletekst 3 september 2016
Het Chinese parlement heeft het klimaatakkoord bekrachtigd dat vorig jaar in
Parijs werd gesloten. Het land had beloofd te ratificeren voor de G20-top in
Hangzhou, die morgen begint. Ook de Amerikanen ratificeren een dezer dagen
waarschijnlijk het akkoord. Samen met China zijn zij goed voor bijna 40% van
de CO2-uitstoot. De verwachting is dat andere landen volgen en het akkoord
volgend jaar kan ingaan.

Teletekst 3 september 2016
De Amerikaanse staat Oklahoma sluit na de aardbeving van vanochtend per
direct 35 schalieputten in de wijde omgeving van het epicentrum. Volgens
deskundigen is bewezen dat de opslag van afvalwater bij de winning van
schaliegas en -olie leidt tot bevingen. In 2012, toen werd begonnen met de
winning van schaliegas, waren er tientallen bevingen met een kracht van 3
of meer. In 2015 waren het er al meer dan 900

Teletekst 5 september 2016
De uitstoot van broeikasgassen is in Nederland afgelopen jaar met 5%
gestegen. Dat komt omdat er meer steenkool en minder aardgas is verstookt
door elektriciteitscentrales.

Teletekst 5 september 2016
Nuon sloopt het windmolenpark in het IJsselmeer, waar op 2e Kerstdag 2014
bij windstil weer een rotorkop met 2 bladen afbrak door metaalmoeheid. Het
park werd in 1992 opgeleverd. De turbines hebben een vermogen van 0,5
megawatt, terwijl 3 megawatt of meer nu de standaard is.  (40 auto's)

Teletekst 15 september 2016
Het kabinet moet drastische keuzes maken om de milieudoelen te halen die
zijn vastgelegd in het klimaatakkoord van Parijs. Volgens het Planbureau
voor de Leefomgeving moet er vooral meer gebeuren om de CO2-uitstoot
terug te brengen. Sluiting van kolencentrales en het overgaan op duurzame
energie is niet genoeg. De uitstoot van broeikasgassen in de landbouw daalt
niet en die in de lucht- en scheepvaart stijgt. Als dat niet snel verandert, zijn
andere maatregelen nodig, zoals ondergrondse CO2-opslag
(van wat, de CO2-uitstoot van auto’s?)

Teletekst 16 september 2016
Het kabinet heeft het klimaatakkoord van Parijs goedgekeurd. Hiermee is het
nog niet geratificeerd. De 2e en 1e kamer moeten ook nog instemmen. Volgens
staatssecretaris Dijksma betekent het akkoord een gigantische aanslag op de
wijze waarop de economie is georganiseerd. Alleen zo kunnen de doelstellingen,
minder CO2-uitstoot en de opwarming van de aarde ruim onder de 2 graden
houden, worden gehaald

Persbericht 8 oktober 2016
Op de klimaattop in Parijs zijn zaterdag 195 landen akkoord gegaan met een
nieuw klimaatverdrag dat de uitstoot van broeikasgassen moet terugdringen.
Hieronder de belangrijkste punten uit het akkoord
~ de gemiddelde temperatuur op aarde mag niet meer dan 2 graden stijgen
~ de partijen zullen zo snel mogelijk hun best doen (?) om de uitstoot van
    broeikasgassen en schadelijke stoffen te verminderen in combinatie met
    de beschikbare techniek van dat moment
~ er is extra inzet nodig om negatieve gevolgen van klimaatverandering aan
    te pakken zonder dat dit de voedselproduktie in gevaar brengt

Teletekst 10 oktober 2016
Essent sluit per 1 februari 2018 zijn gasgestookte warmtekrachtcentrale in
Moerdijk. De kleinere gasgestookte centrales in Den Bosch, Erica, Klazienaveen
en Bergen op Zoom liggen al stil sinds 2012. Vorige week maakte Engie bekend
2 van de 5 eenheden van de gascentrale in Delfzijl te sluiten. Grootste reden is
de toenemende vraag naar zonne- en windenergie

Teletekst 10 oktober 2016
De reductie van de uitstoot van broeikasgassen in Nederland gaat sneller dan
verwacht. Nederland stevent af op een vermindering van zo’n 23% in 2020 ten
opzichte van 1990.

Teletekst 24 oktober 2016
Staatsbosbeheer heeft met de bos- en houtsector een plan ontwikkeld voor de
aanleg van 100.000 hectare (= 1000 vierkante kilometer) nieuw bos. De bedoeling
is hiermee broeikasgassen terug te dringen. De kosten bedragen 3 miljard euro
over dertig jaar, maar op termijn levert elke boom winst op.

Teletekst 26 oktober 2016
Het bedrijfsleven, maatschappelijke organisaties en overheden hebben op de
Nationale Klimaattop afspraken gemaakt over vermindering van de CO2-uitstoot.
Een grote bijdrage moet komen van een “CO2 Smart Grid”, een netwerk waarin
vervuilers en gebruikers van CO2 aan elkaar zijn gekoppeld. Het broeikasgas van
fabrieken kan bijvoorbeeld worden gebruikt in de tuinbouw.
Staatssecretaris Dijksma is tevreden.

Teletekst 6 november 2016
Het aantal elektrische auto’s zal de komende jaren in Nederland nauwelijks
groeien. Veel elektrische lease-auto’s zullen de komende jaren verdwijnen
naar de 2e handsmarkt in het buitenland. Miljoenen euro’s subsidie op die
auto’s zijn dus weggegooid geld. De ANWB, Stichting Natuur en Milieu, enkele
universiteiten en bedrijven wilden naar 200.000 elektrische auto’s in 2020.
Ze vrezen dat het nu blijft bij 100 000. Ze nemen het minister Kamp kwalijk,
dat hij geen aanschafsubsidie op deze auto’s wil geven.

Trouw 7 november 2016
In Marrakesh begint vandaag de volgende top om de afspraken, die gemaakt
zijn bij het akkoord van Parijs verder uit te werken. Dat gebeurt in het jaarlijkse
overleg van de landen die het klimaatverdrag van de Verenigde Naties uit
1994 ondertekenden, in jargon de COP22, de 22e Conference of the Parties.
In Marokko zullen echter geen harde besluiten worden genomen.

Teletekst 13 november 2016
Trump wil de VS binnen een jaar terugtrekken uit het klimaatakkoord van Parijs
Volgens Trump is klimaatverandering een leugen en wordt de VS te veel
benadeeld in het klimaatverdrag

Teletekst 14 november 2016
De wereldwijde uitstoot van CO2 is voor het 3e jaar op rij nauwelijks toegenomen,
terwijl de wereldeconomie wel groeit. De stagnatie zou vooral komen doordat er
in China minder steenkool wordt gebruikt. Dat land is verantwoordelijk voor bijna
een derde van de wereldwijde uitstoot.

Algemeen Dagblad 19 november 2016
Op de Noordpool is het vandaag 20 graden warmer dan normaal. Een bizarre
situatie. Wetenschappers slaan alarm. De poolnacht is ingetreden op de Noord-
pool, de periode tijdens de winter waarin de zon niet opkomt. Het is tijdens deze
periode waarin de extreme kou inzet en de Noordpool wordt bedekt met ijs.
Maar de kou blijft uit dit jaar en het water is te warm om te bevriezen.

enzovoort,  enzovoort,  enzovoort