Vraag 9Noodstroom voor de Arena
Schreef je op papier? Maak een foto van je uitwerking op papier. Je foto blijft privé en de nakijker leest hem. Zet je naam er niet op.
Hoe pak je dit aan?
- Bij deze vraag reken je eerst uit hoeveel energie één gebruikte accu kan leveren, met de gegevens uit figuur 3.
- Let op de cellen: een accu bestaat uit meerdere cellen, dus de energie van één cel telt niet alleen mee.
- Daarna bepaal je hoeveel accu's nodig zijn om de totale energieopslag van de superbatterij te halen.
- Laat in je antwoord beide berekeningen zien, met de juiste eenheden erbij.
Hier verliezen leerlingen punten
- Wie de energie van één cel uitrekent en die als energie van de hele accu neemt, verliest punten, dus denk na over het aantal cellen per accu.
- Eenheden die niet kloppen, zoals wattuur en kilowattuur door elkaar gebruiken, kosten punten, dus zet de omrekening er duidelijk bij.
- Zonder tussenstap laten zien hoe je aan het aantal accu's komt, levert minder op, dus schrijf de deling en de afronding op.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Voetbalstadions als de Johan Cruijff Arena worden gebruikt voor grote evenementen, zoals sportwedstrijden en concerten. Hiervoor wordt in de Arena 9,0 miljoen kWh per jaar aan elektrische energie verbruikt. De Arena wordt verduurzaamd. Een deel van de energie wordt nu geleverd door een oppervlak van 7,20 · 10 3 m 2 aan zonnepanelen. Het rendement van de zonnepanelen is 18% . De zon schijnt gemiddeld 1,2 · 10 3 h per jaar op de zonnepanelen met een gemiddeld stralingsvermogen van 7,5 · 10 W 2 per vierkante meter zonnepaneel.
De Arena is ook voorzien van een noodstroomsysteem. Als tijdens een evenement het stroomnet buiten het stadion is uitgevallen, wordt de elektriciteitsvoorziening binnen het stadion overgenomen door dieselgeneratoren die elektriciteit opwekken door diesel te verbranden. Diesel heeft een verbrandingswarmte van 36 · 10 9 J m − 3 . In de Arena wordt tijdens een evenement 1,3 · 10 3 kWh elektrische energie voor de verlichting gebruikt.
Om de zonnepanelen ook geschikt te maken als duurzaam noodstroomsysteem wordt de energie van de zonnepanelen opgeslagen in een superbatterij. Hierdoor worden de dieselgeneratoren overbodig. Zie figuur 1. figuur 1 De superbatterij bestaat uit geschakelde accu’s. Een accu is te beschouwen als een serieschakeling van een spanningsbron U en een interne weerstand R . Deze serieschakeling int wordt aangesloten op een verbruiker met weerstand R . Zie figuur 2. verb figuur 2 De superbatterij van de Arena is gemaakt van gebruikte accu’s van elektrische auto’s. Op een gegeven moment wordt de accu uit de auto ( R verb is klein) gehaald en in de superbatterij van de Arena geplaatst. Iedere accu voorziet een klein deel van de Arena van energie. Per accu is de R verb dan groot. De R verandert niet bij de overplaatsing van de auto int naar de superbatterij. Als gevolg van de interne weerstand R int wordt een accu warm tijdens het gebruik.
Voor het ontwerp van de superbatterij moest berekend worden hoeveel accu’s nodig waren. Iedere accu bestaat uit 192 aparte cellen. Zie figuur 3. figuur 3 Elke cel in een gebruikte accu heeft een capaciteit van 31 Ah bij een spanning van 3,0 V . De superbatterij in de Arena heeft een totale energieopslag nodig van 2,8 10 · 3 kWh .
Voer de volgende opdrachten uit. − Bereken de energieopslag voor één gebruikte accu. − Bereken het benodigde aantal accu’s voor de Arena.