Opslag en transport van elektriciteit
Elektriciteit moet je soms opslaan of verplaatsen. In deze les zie je hoe je de energie van een accu berekent met capaciteit en energiedichtheid.
Een batterij of accu slaat elektrische energie op als chemische energie. Bij het laden verandert de chemische energie, en bij het gebruiken komt die weer vrij als elektrische energie.
De energiedichtheid zegt hoeveel energie een opslag per kilogram kan bevatten. Hoe hoger de energiedichtheid, hoe lichter de opslag voor dezelfde hoeveelheid energie. Daarom kiest men bij een racefiets een accu met een hoge energiedichtheid.
Bij een accu hoort ook de capaciteit, die je in Ah geeft. Energie is gelijk aan spanning maal capaciteit, E = U · C. Zo wordt 3,0 V en 31 Ah omgerekend naar 93 Wh.
Elektrische energie kun je ook opslaan als waterstof. Bij elektrolyse van water gebruik je elektrische energie om waterstof te maken. Waterstof en andere brandstoffen vervoer je daarna, bijvoorbeeld via een pijpleiding of in tankwagens. Elektriciteit zelf vervoer je via kabels.
Let goed op de eenheden. Bij energie hoort Wh of kWh, bij vermogen W of kW en bij tijd h of s. Zet die eenheden gelijk voordat je gaat rekenen.
Onthoud
Een accu slaat elektrische energie op als chemische energie.
Energiedichtheid is de energie per kilogram opslagmedium, in Wh/kg.
Met de spanning rereken je de capaciteit in Ah om naar energie in Wh.
Bij elektrolyse van water maakt elektrische energie waterstof, die je kunt opslaan en vervoeren.
Voorbeeld uit een echt examen
ex2
Hoe lang kan de Li-ion-accu van 0,80 kg de motor van 2,0·10² W van energie voorzien? Bij deze vraag gebruik je de energiedichtheid uit de tabel in figuur 2.
- 1
Eerst bereken je de capaciteit van de accu met capaciteit = massa · energiedichtheid.
Veelgemaakte fouten
Wie alleen de massa gebruikt, vergeet de energiedichtheid; reken eerst massa maal energiedichtheid uit.
Ah en Wh worden vaak door elkaar gehaald; reken eerst met de spanning om van capaciteit naar energie te komen.
Eenheden van vermogen en energie worden vaak niet gelijkgezet; zet W en Wh of h en s gelijk voor je deelt.
Snel checken
Een accu van 0,50 kg heeft een energiedichtheid van 120 Wh/kg. Hoeveel energie kan deze accu opslaan?
Wat gebeurt er bij de elektrolyse van water met de elektrische energie?