Vraag 12Power-to-ammonia
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?
- Reken eerst de elektriciteit van het huishouden om van kilowattuur naar joule, met de gegeven omrekening.
- In figuur 2 zie je dat niet alle reactiewarmte als elektriciteit terugkomt, dus houd rekening met het rendement.
- Met de reactiewarmte per mol ammoniak bereken je hoeveel mol ammoniak er nodig is.
- Zet het aantal mol daarna om naar massa, met de molaire massa uit Binas.
Hier verliezen leerlingen punten
- Laat de tussenstappen zien, want een los eindantwoord is onvolledig.
- Schrijf bij elke stap de eenheid op, zodat je ziet of je joule, mol of kilogram hebt.
- Controleer of je eindantwoord in de gevraagde eenheid staat en of het aantal cijfers klopt.
Met een gratis account wordt je antwoord nagekeken per scorepunt, volgens het officiële correctievoorschrift. Wat je hier typt, blijft bewaard.
De vraag als tekst
Wind-energie en zonne-energie kunnen nog niet grootschalig worden opgeslagen in Nederland. Daardoor kunnen deze duurzame energievormen, wanneer er veel wind of zon is, niet altijd optimaal benut worden. Op de Technische Universiteit Delft is onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om de energie-overschotten op te slaan in de vorm van ammoniak ( NH ). Deze manier van energieopslag wordt het 3 ‘power-to-ammonia’-proces genoemd en bestaat uit vier stappen: Stap 1: in een waterstoffabriek worden wind-energie en zonne-energie gebruikt om water door middel van elektrolyse om te zetten tot waterstof en zuurstof. Stap 2: in een luchtscheider wordt stikstof gescheiden van de overige gassen die in lucht voorkomen. Stap 3: in een ammoniakfabriek reageert waterstof vervolgens met stikstof tot ammoniakgas. Stap 4: ammoniakgas wordt vloeibaar gemaakt en daarna opgeslagen in tanks. In figuur 1 is het power-to-ammonia-proces met een vereenvoudigd blokschema weergegeven. figuur 1
In tijden waarin te weinig elektriciteit kan worden opgewekt uit zon of wind kan de opgeslagen ammoniak weer worden omgezet tot energie, door de ammoniak als brandstof te gebruiken in elektriciteitscentrales. Dit verloopt als volgt: Stap 5: vloeibare ammoniak wordt gasvormig gemaakt. Stap 6: ammoniakgas wordt onder gecontroleerde omstandigheden verbrand tot stikstof en water in een daarvoor geschikte elektriciteitscentrale. In figuur 2 is het gehele proces met een vereenvoudigd blokschema weergegeven. figuur 2
Stap 6 vindt plaats onder gecontroleerde omstandigheden, waardoor minder ongewenste bijproducten ontstaan. Deze stap kan netto worden weergegeven met de volgende vergelijking: 4 NH (g) + 3 O (g) → 2 N (g) + 6 H O (l) ( reactie 1) 3 2 2 2 De reactiewarmte van reactie 1 is –3,83∙10 5 J per mol NH . 3
In Nederland verbruikt een gemiddeld huishouden per jaar 3,3∙10 3 kWh (kilowattuur) aan elektriciteit.
Bereken hoeveel kg ammoniak moet worden verbrand om 3,3∙10 3 kWh aan elektriciteit op te wekken. Gebruik hierbij onder andere de volgende gegevens: − 1,0 kWh = 3,6∙10 6 J. − 60 procent van de reactiewarmte van reactie 1 wordt omgezet in elektriciteit.