Opwekking van elektriciteit: energieomzetting en vergelijking
Bij elke centrale zet een andere energiesoort om in elektrische energie. Dit onderwerp komt terug in het examen als je energieomzettingen moet beschrijven en opwekkingsvormen moet vergelijken op duurzaamheid en energiedichtheid.
Elektriciteit wordt altijd opgewekt uit een andere energiesoort. Het gaat dus steeds om een energieomzetting.
Bij een kerncentrale komt energie vrij bij kernsplijting. Die energie maakt water heet tot stoom. De stoom draait een turbine, en de turbine draait een generator. De generator zet bewegingsenergie om in elektrische energie.
Bij een conventionele centrale verbrand je fossiele brandstof. Chemische energie wordt dan eerst warmte, daarna stoom, daarna beweging en tot slot elektriciteit. Een waterkrachtcentrale begint met zwaarte-energie van water dat hoog staat. Het water stroomt naar beneden en draait de generator aan.
Een windturbine zet kinetische energie van de wind om in beweging van de wieken. Met een generator wordt die beweging elektrische energie. Een zonnecel werkt zonder tussenstappen met beweging. Stralingsenergie van de zon wordt direct elektrische energie. Een brandstofcel zet chemische energie van waterstof direct om in elektrische energie.
Bij het vergelijken let je op twee dingen. De energiedichtheid vertelt hoeveel energie je per kilogram of per vierkante meter krijgt. Uranium en fossiele brandstoffen leveren per kilogram veel energie. Wind en zonlicht leveren per vierkante meter veel minder.
Duurzaamheid gaat over of een bron opraakt en wat er achterblijft. Fossiele brandstoffen raken op en geven CO2 vrij. Uranium is ook eindig, en een kerncentrale laat radioactief afval achter. Water, wind en zon zijn duurzaam. Bij waterstof hangt het ervan af hoe de waterstof is gemaakt.
Onthoud
Elke opwekkingsvorm zet een andere energiesoort om in elektrische energie.
De generator zet bewegingsenergie om in elektrische energie.
Een zonnecel en een brandstofcel zetten energie direct om, zonder beweging als tussenstap.
Energiedichtheid gaat over energie per kilogram of per vierkante meter.
Water, wind en zon zijn duurzaam, fossiele brandstoffen en uranium niet.
Voorbeeld uit een echt examen
ex1
Bij deze vraag reken je het temperatuurverschil uit dat hoort bij een spanning van 5,0 V, met de meting bij 2,8 V.
- 1
Gebruik U = C·ΔT voor de meting bij 2,8 V.
Veelgemaakte fouten
Leerlingen nemen de losse temperaturen in plaats van het verschil; trek eerst af en reken dan pas met ΔT.
Leerlingen gebruiken na de eerste berekening een verkeerde waarde voor C; reken C één keer uit en houd die waarde vast.
Kerncentrales en fossiele centrales worden vaak duurzaam genoemd omdat ze veel energie leveren; let daarbij op of de brandstof opraakt.
Snel checken
Welke energieomzetting hoort bij een waterkrachtcentrale?
Welke uitspraak over duurzaamheid is juist?