Vraag 15Waterkrachttruck
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?
- Bedenk eerst welke energie per dag nodig is, en hoeveel daarvan de truck echt levert.
- Kijk naar wat één rit aan energie oplevert, en reken daarbij het water mee dat naar beneden gaat.
- Deel de dagelijkse energiebehoefte door de energie per rit om het aantal ritten te vinden.
Hier verliezen leerlingen punten
- Vergeet niet dat het rendement van 70% betekent dat je meer energie nodig hebt dan de dorpsvraag.
- Reken met de massa van het water dat naar beneden gaat, niet met de massa van de hele truck.
- Zet je tussenstappen en eenheden op papier, zodat de punten voor de berekening niet verloren gaan.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
In bergachtige gebieden wordt vaak stromend water in een rivier gebruikt om elektriciteit op te wekken. Er zijn echter berggebieden waar een waterkrachtcentrale niet mogelijk is. Voor die situatie is een ontwerp uitgedacht waarbij trucks met water worden gevuld en elektrisch heen en weer rijden tussen berg en dal. Zie figuur 1. figuur 1 Eén rit bestaat uit de volgende fases: 1) De truck rijdt zonder water en met een halfvolle accu de berg op. 2) De truck wordt boven op de berg gevuld met water uit een meer. 3) De truck rolt naar beneden, waarbij de elektromotor als generator werkt om de accu van de truck op te laden. 4) In het dal wordt het water afgevoerd en wordt een gedeelte van de elektrische energie uit de accu aan het stroomnet geleverd. Hierna begint een nieuwe rit. Het ontwerp gaat ervan uit dat de truck na een rit een vollere accu heeft dan ervóór.
Het rendement van de energieomzetting in fase 3 hangt onder andere af van de hellingshoek van de berg. De rolweerstandskracht op de wielen van de truck is namelijk recht evenredig met de normaalkracht op de truck. Op de uitwerkbijlage staat een schematische weergave van de truck op een helling. Hierin is de zwaartekracht op de truck getekend, en zijn met stippellijnen twee richtingen aangegeven. Ook staat op de uitwerkbijlage een aantal zinnen.
Om de haalbaarheid van de waterkrachttruck te onderzoeken wordt alles doorgerekend. Men gaat ervan uit dat de truck 1,0 km is gedaald als hij in het dal aankomt. De truck heeft een totale massa van 33,1 · 10 3 kg als hij maximaal gevuld is met water, en een massa van 9,9·10 3 kg als hij leeg is. Het totale rendement van alle energieomzettingen samen tijdens een rit is 70% . 9 In een klein dorp in een dal wordt gemiddeld 2,7 · 10 J per dag aan elektrische energie gebruikt.
Bereken hoeveel ritten per dag nodig zijn om deze hoeveelheid energie op te wekken.