ENERGIE
Voor warmte, licht, geluid en beweging is
energie nodig. Onze belangrijkste energiebron is de zon. De zon verlicht en
verwarmt de aarde: ze is de motor van onze aarde. Het licht en de warmte van
de zon (zonne-energie) kunnen we benutten door deze direct op te vangen. Het
licht en de warmte van de zon (zonne-energie) kunnen we ook langs een omweg
benutten (water, wind en fossiele brandstoffen) om energie (licht, geluid,
warmte, beweging) op te wekken. De belangrijkste energiebronnen op onze aarde
zijn wind- en waterkracht, en fossiele brandstoffen (aardolie, aardgas,
steenkool). De voorraad fossiele brandstoffen is niet onuitputtelijk; we
dienen daar dus verstandig mee om te gaan (ook uit milieu-overwegingen).
Daarnaast (naast wind- en waterkracht) zullen we moeten (blijven) zoeken naar
nieuwe vormen van duurzame en 'schone' energie.
Zonder energie geen warmte,
beweging, licht en geluid
Iets (laten) bewegen, warmte opwekken,
geluid laten maken of licht laten geven kost kracht. Een auto kan alleen
rijden als je zorgt voor benzine in de tank, zodat de motor kan gaan lopen. De
benzine noemen we de ‘brandstof’ 
voor de auto. De kracht (brandstof) om
een auto te laten rijden noemen we ook wel ENERGIE.
Ook om een computer, televisie of vaatwasser te laten werken heb je ook ‘energie’
nodig. Energie is ook nodig om een koud lokaal te verwarmen of de avondkoelte
bij een kampvuur te verdrijven. Om een kast of tafel te verplaatsen, een zware
boomstam of stapel stenen op te tillen heb je kracht nodig. Voor het opwekken
van kracht kun je wind of water gebruiken (zeilboot, molenwaterrad,
stoommachine). En voor een groot aantal gebruiksvoorwerpen in huis,
straatlantaarns, verkeerslichten enz. hebben we elektriciteit, gas, olie of
steenkool nodig. Voor alle beweging, warmte, licht en geluid hebben we dus ‘energie’
of ‘brandstof’ nodig. Die energie of brandstof moet natuurlijk ergens
vandaan gehaald worden en voortdurend aangevuld. Uiteindelijk komt alle
energie van de zon; de zon is onze belangrijkste (en onuitputtelijke?)
energiebron. Zonder zon is leven op aarde niet mogelijk: de zon is de motor
van onze aarde.
[terug]
De zon als primaire
energiebron
Vele miljoenen jaren geleden dreven er
in de ruimte allerlei gassen rond. Hier en daar dreef er zoveel gas dat het
dik genoeg was om vaste of vloeibare deeltjes te bevatten en eruit te zien als
een wolk. Die wolk groeide uit tot een verzameling van wervelwinden en werd
uiteindelijk een reusachtige stofwolk. De gasdruk in deze stofwolk werd steeds
hoger zodat er op den duur warmte vrij begon te komen. Door deze warmte
veranderde een van de gassen – waterstof – in een ander gas: helium. Zo
ontstond een enorme waterstofbom, die door de toename van warmte en licht
steeds groter werd: de ZON.
In werkelijkheid is de zon dus een grote bol met allerlei (brandende) gassen.
Behalve gassen zijn er nog wel 50 andere stoffen in de zon aanwezig, zoals
ijzer en nikkel. Maar omdat het op de zon zó heet is ( > 6000 graden),
komen er geen vaste of vloeibare metalen voor, maar alleen gassen. Ook die
gassen zijn zó heet, dat ze een helder wit licht uitstralen, dat wij
'zonlicht' noemen. Ondanks het feit dat de zon 150 miljoen kilometer van de
aarde vandaan staat, duurt het toch maar 8½ minuut voordat de zonnestralen
onze aarde bereiken. Het licht en de warmte die de zon uitstraalt naar onze
aarde, is maar een héél klein stukje van de gigantische hitte. De rest van
de uitgestraalde warmte gaat verloren in de ruimte. Het zal nog zeker vijf
miljard jaar duren, voordat het licht en de warmte van de zon ophouden.
Voorlopig hoeven we ons dus geen zorgen te maken over het licht en de warmte
van de zon. 
De zon zal nog heel lang de motor van de aarde kunnen zijn. Ook
als we de zon (door de bewolking) niet zien, verlicht en verwarmt deze onze
aarde toch. Maar de warmte van de zon is vaak direct merkbaar; het is de meest
directe vorm van ZONNE-ENERGIE.
Zonne-energie geeft dus warmte, en die warmte kunnen we direct benutten. Door
bijvoorbeeld op het dak van een huis zonnepanelen te zetten, zodat de zon kan
helpen ons huis te verwarmen. Of door een glazen kas of serre aan het huis te
bouwen, die voor een deel door de zon wordt verwarmd.
[terug]
Zonneboiler
Het meest gangbare type ZONNEBOILER
bestaat uit goed geïsoleerde vlakke-plaatcollectoren die de zonnestraling
omzetten in warmte en overdragen aan doorstromend water (of een ander
warmtetransportmedium) dat via een warmtewisselaar de warmte afgeeft aan het
opslagvat. Daar wordt het doorstromende tapwater verwarmd. Voor normaal
huishoudelijk gebruik bedraagt het collectoroppervlak 3 tot 6 m2 en
de inhoud van het opslagvat 160 tot 240 liter. Met een zonneboilerinstallatie
kan in de regel ongeveer de helft op het energieverbruik voor
tapwaterverwarming worden bespaard.
[terug]
Wind- en waterkracht
Bij het gebruik van zonne-energie gaat
het niet alleen om het benutten van de directe warmte van de zon. We kunnen de
zonne-energie ook gebruiken om andere vormen van energie (licht, geluid,
beweging) op te wekken:
- de zon verlicht en verwarmt de aarde, de
aarde verwarmt de atmosfeer die daardoor in beweging komt, waardoor
luchtcirculatie en wind wordt veroorzaakt; deze WINDKRACHT
kan worden opgevangen door windmolens (beweging), die middels een dynamo
elektriciteit verzamelen/opslaan die vervolgens kan worden 'afgegeven' aan
een lamp (licht), een zoemer (geluid) of electroscooter (beweging);
- de zon verlicht en verwarmt de aarde, de
aarde verwarmt de atmosfeer die daardoor in
beweg
ing komt, waardoor warme
lucht met waterdamp opstijgt, afkoelt en regen produceert; wanneer al dat
water weer terugstroomt (beweging) naar zee/oceaan, kan dat middels een dam
worden 'opgevangen/gespaard' in een stuwmeer en de stroomkracht ervan
middels een hydro-elektrische installatie (waterschoepenrad/dynamo's) worden
omgezet in elektriciteit en vervolgens afgegeven aan elektrische apparatuur
(licht, geluid, warmte, beweging): WATERKRACHT.
[terug]
Fossiele brandstoffen
We kunnen het licht en de warmte van de
zon ook gebruiken om langs een omweg op te wekken. De zon verlicht en verwarmt
immers onze aarde, de aarde verwarmt de atmosfeer die daardoor in beweging
komt, waardoor warme lucht met waterdamp opstijgt, afkoelt en regen
produceert, zodat planten en bomen kunnen groeien; deze sterven weer af,
verteren en worden gedurende miljoenen jaren via allerlei organische processen
omgezet in aardolie, aardgas of steenkool. Dit noemen we FOSSIELE
BRANDSTOFFEN. In deze brandstoffen ligt dus als het ware zonne-energie
opgeslagen.
Deze brandstoffen (opgeslagen zonne-energie) kunnen we rechtstreeks gebruiken
(gas voor fornuis, open haard en centrale verwarming, steenkool voor het
stoken van kolenkachels). Door verbranding van deze brandstoffen komt er
immers warmte vrij.
Via een omweg kunnen we deze brandstoffen (opgeslagen zonne-energie) gebruiken
om een andere vorm van energie op te wekken: door er de ketels van
elektriciteitscentrales mee te stoken, kunnen we er via dynamo's elektriciteit
mee opwekken, die vervolgens weer voor warmte kan zorgen (elektrische
radiator, föhn, strijkijzer enz).
Fossiele brandstoffen zorgen echter niet alleen door verbranding voor energie.
Want door bijvoorbeeld van olie benzine te maken, kunnen we bromfiets- of
automotoren laten werken: de benzine wordt in de motor tot ontploffing
gebracht, waardoor de auto/bromfiets gaat rijden (beweging), de koplampen
kunnen branden (licht) of (wat de auto betreft) binnenin verwarmd kan worden
(warmte).
[terug]
Steenkool
Heel lang geleden (in het
Carboontijdperk) was heel West-Europa warm, drassig en vochtig, waardoor er
veel planten konden groeien. De afgestorven planten kwamen in het
(zuurstofarme) water van moerassen terecht en vormden zo dikke veenlagen.
Droge planten bestaan voor de helft uit koolstof en voor de andere helft uit
zuurstof en waterstof. In een zuurstofarme omgeving ontstaan dan vooral water
en gassen (moerasgas, methaan en
koolzuurgas) die ontsnappen; bacteriën
onttrekken de zuurstof aan de planten. Het aandeel koolstof wordt tijdens dit
afstervingsproces dus steeds groter. Dit 'inkolingsproces' wordt voortgezet
wanneer de plantenresten door dikke lagen worden bedekt en dieper in de
aardkost bij hogere temperaturen en druk worden samengeperst en 'verstenen'.
Zo ontstaat STEENKOOL.
In Nederland hebben wij geen mijnen meer waar steenkool wordt gewonnen. In
Nederland zijn we daar in 1974 mee gestopt, omdat de productie ervan veel te
duur werd en er bovendien steeds meer aardgas gebruikt ging worden. Maar in
veel andere landen wordt in kolenmijnen nog steeds steenkool gewonnen: in
ondergrondse schachten worden de 'verkoolde' resten van planten en dieren
losgehakt.
[terug]
Aardolie
Van de plantenresten die bedekt werden
door dikke, ondoordringbare aardlagen, konden de gassen 
minder goed of niet
meer ontsnappen. Gevolg: ontstaan van aardgas'velden' ('droog aardgas'). Maar
aardgas en –olie konden ook nog op een andere manier ontstaan.
Lang geleden stierven kleine organismen in zee, zakten naar de zeebodem die ze
bedekte met zand en ander materiaal. In de loop van miljoenen jaren werden uit
deze resten AARDOLIE en AARDGAS
gevormd. Aardolie en gas bevinden zich in de poriën van gesteente en
kunnen daaruit omhoog gehaald worden.
Aardolie is wereldwijd de belangrijkste energiebron. Van alle energiebronnen
wordt aardolie het meest uit de grond gehaald en gebruikt. Over de hele wereld
is veel aardolie en aardgas 'op voorraad', opgeborgen in diepe aardlagen. De
meeste aardolie zit in het Midden-0osten. In Nederland werd in 1943 voor het
eerst aardolie gevonden (Schoonebeek, Drenthe); in 1947 begon men met de
exploitatie. Aardolie is niet zo gemakkelijk uit de grond te halen, want 
het
is een stroperig goedje. Dat wordt met grote pompen (vroeger: ja-knikkers in
Nederland) en boren gedaan. Daarna gaat het spul via grote pijpleidingen naar
een fabriek (raffinaderij), waar het wordt verwerkt tot bruikbare producten
(o.a. benzine, maar bv. ook als grondstof voor kunststof).
In 1958 is in Nederland (Slochteren, Groningen) voor het eerst aardgas
ontdekt. Het aardgasveld bij Slochteren bleek een van de grootste velden ter
wereld te zijn. Om te weten of er ergens aardgas in de grond zit, moet er
eerst worden geboord. Daarvoor moet eerst 'seismisch onderzoek' worden gedaan.
Als zo'n onderzoek aantoont, dat er gas in de grond zit, wordt eerst een
proefboring gedaan om te kijken of het geschikt gas is en hoe groot het
gasveld is. Pas daarna wordt beslist of het gas uit de grond gehaald wordt.
Via ondergrondse pijpleidingen wordt het aardgas over het gehele land verdeeld
(en ook naar het buitenland verkocht).
[terug]
Elektriciteit
In veel energieketens is het opwekken
van ELEKTRICITEIT van belang. Daarvoor
kunnen wind- en watermolens of elektriciteitscentrale dienen.
Om een elektrische motor te kunnen laten draaien, een lamp te laten branden,
een cd-speler of televisie te laten spelen, koelkast te koelen, enz.) heb je
ook energie (kracht) nodig: elektriciteit. Ook voor het maken van
elektriciteit hebben we de zon nodig. Hoe komen we aan elektriciteit?
Om elektriciteit op te wekken, hebben we kolen of gas nodig om water in grote
stookketels te verhitten tot stoom. Deze stoom drijft een turbine aan, de
turbine een generator, en dan ontstaat elektriciteit). Voor het maken van
elektriciteit heb je dus de zon (fossiele brandstoffen) nodig! Bij wind- en
watermolens maak je gebruik van de kracht van wind en water. Het hart van het
proces is in alle gevallen hetzelfde, alleen de aandrijving verschilt.
[terug]
Energie vrijmaken en
verbranden
In de fossiele brandstoffen ligt, zo
zagen we, veel zonne-energie opgeslagen. Energie die we weer kunnen vrijmaken
en gebruiken. Maar wat gebeurt er eigenlijk als we de energie uit steenkool
halen? En wat gebeurt er als er benzine in de motor van een auto wordt
gestopt? We krijgen dan te maken met VERBRANDING.
Verbranding kan langzaam (kolen) of snel/explosief (motor) verlopen:
- langzaam (kolen): in steenkool zit een heel
hoog percentage koolstof (65 tot 98%). Door verhitting en contact met
zuurstof komt deze koolstof tot ontbranding (vuur), waardoor energie (=
warmte) vrijkomt. Milieu-probleem: bij verbranding van steenkool komen
schadelijke gassen vrij (zoals koolmonoxide en kooldioxide) die in de
atmosfeer terecht komen;
- snel/explosief (motor): de 'arbeidscyclus'
van een viertaktmotor berust op vier 'slagen' (hetgeen twee omwentelingen
van de krukas ten gevolge heeft):
[terug]
Geluid, beweging, licht en
warmte
We vinden het heel gewoon dat ze er
zijn GELUID, BEWEGING, LICHT,
WARMTE. We hebben zelfs allerlei apparaten en instrumenten bedacht en
uitgevonden, die dat voor ons kunnen maken. Maar die apparaten en instrumenten
werken alleen als we er energie in stoppen in de vorm van elektriciteit,
benzine of gas. Maar die energie komt er niet alleen maar uit in de vorm
waarvoor we het apparaat of instrument bedoeld hebben; die energie komt er
tegelijkertijd ook uit in vormen waar niet om vragen en waar we weinig of
niets mee doen.
De energie die we in apparaten stoppen om geluid te maken (radio,
luidsprekers), zorgt voor meer dan alleen geluid: de meeste van die apparaten
worden ook warm en sommige maken zelfs bewegingen. We hebben ook allerlei
apparaten die voor ons beweging kunnen maken. Maar tegelijkertijd krijgen we
vaak ook warmte en geluid. De energie die we in een lamp stoppen, zorgt niet
alleen voor het licht waarom we vragen. Lampen worden immers ook warm en
sommige lampen maken zelfs een zacht geluid. Naast de energie die in apparaten
stoppen om warmte te krijgen, komen er vaak nog andere vormen van energie uit:
we voeren gas toe aan een verwarmingsketel en krijgen daarvoor niet alleen
warmte (nuttig rendement), maar ook geluid en licht ‘op de koop toe’
(niet-nuttig rendement).
[terug]
Energierendement
Voor energie en het gebruik ervan
geldt: wat je ergens in stopt, komt er ook weer helemaal uit (rendement is
100%). Het komt er alleen nooit helemaal uit in de vorm waarvoor je het ergens
hebt in gestopt (geluid, beweging, licht, warmte) (= NUTTIG
RENDEMENT). Het komt er ongevraagd, ongewild en onbedoeld altijd ook
uit in een of meer andere vormen, dan waarvoor we het ergens hebben in gestopt
(= NIET-NUTTIG RENDEMENT).
Wanneer we de oude, vertrouwde energie (fossiele brandstoffen) maar steeds
blijven gebruiken, ontstaat daar op den duur natuurlijk een tekort aan. De
vraag is dan ook, hoe we het nuttig rendement van energie groter kunnen maken
en het niet-nuttig rendement kleiner.
In principe kan dat op twee manieren:
- hetzelfde nuttig rendement proberen te
bereiken door minder energie in apparaten en instrumenten te stoppen,
waardoor we vanzelf ook minder ongevraagd rendement krijgen;
- zoveel mogelijk nuttig gebruik maken van de
extra's die we bij elke energie-investering onbedoeld en ongevraagd krijgen.
Een van de middelen om met minder energie
minder ongevraagd rendement te krijgen zijn bijvoorbeeld spaar- en LED-lampen.
De lichtopbrengst van een 60W gloeilamp is even groot als die van een
spaarlamp van 15W. We krijgen dus evenveel licht met minder energie. Bovendien
gaan spaarlampen aanzienlijk langer mee dan gewone gloeilampen (meer branduren).
Technische veranderingen en aanpassingen in benzinemotoren van auto’s hebben
er toe geleid, dat automotoren met minder energie (benzine, diesel) toch
dezelfde kracht weten te maken. Ook betere stroomlijning draagt bij aan een
lager energieverbruik met dezelfde prestaties.
Een andere toepassing is bijvoorbeeld dubbel glas in raamkozijnen, dat
voorkomt dat de warmte in het huis zo lang mogelijk binnen wordt gehouden. Er
is dan minder energie nodig om het huis op temperatuur te houden.
Nog andere toepassingen zijn te vinden in de energiecentrale en in
warmtepompen. Het warme water van de elektriciteitscentrale kunnen we
gebruiken voor verwarming van gebouwen en huizen, van de kassen van
groentetelers en bloemenkwekers. Door de niet-nuttige warmte van het maken van
elektriciteit op deze manier nuttig te maken, kunnen we het nuttig rendement
van de energie die in de centrale gestopt moet worden gebruiken. Een
warmtepomp werkt eigenlijk hetzelfde als een koelkast. Daar koelen we de
binnenkant door warmte aan de binnenkant te ontrekken en deze weer af te
voeren aan de achterkant. Een warmtepomp neemt warmte mee in de vloeistof,
deze verdampt, een compressor zorgt ervoor dat de vloeistof weer afkoelt en de
warmte wordt elders afgegeven (vgl. de warmte die uit het rooster op de
achterkant van de koelkast vrijkomt).
[terug]
Duurzame energie
Belangrijke energiebronnen zijn voor
ons dus de fossiele brandstoffen. Maar... de voorrade
n hiervan zijn niet
onuitputtelijk. We zullen er dus zuinig mee om moeten gaan. Behalve deze
fossiele brandstoffen zijn er echter ook nog andere energiebronnen: wind en
water. Wind en water kunnen ‘brandstof’ leveren aan bv. zeilschepen, wind-
en watermolens, auto’s op zonne-energie. En het opvangen van zonne-energie
in zonnepanelen levert stroom in huizen, voor lichtmasten, verkeerszuilen enz.
Van dit soort energiebronnen zeggen we dat dat DUURZAME
ENERGIE is: zon, wind en water.
Het zuiniger omgaan met onze fossiele
brandstoffen kan bijvoorbeeld door:
- hergebruik (recycling) van (grond)stoffen; bv.
het maken van (zwarte) kunststof banken of kilometerpaaltjes langs de weg:
gemaakt uit afvalstoffen; maken van nieuw papier uit verzameld oud papier;
enz.
- opwekken van energie uit biomassa (verwerken
van GFT d.m.v. biogasinstallaties op afvalverwerkingsplaatsen of
landbouwbedrijven; biogas opwekken uit suikerriet, maïs, zonnebloemen,
koolzaad enz.);
- energie halen uit aardwarmte (geothermische
energie);
- gebruik maken van 'groene stroom'.
[terug]
Groene stroom
Om de aarde zo min mogelijk te
vervuilen, worden veel dingen tegenwoordig ‘milieu-vriendelijk’ gemaakt:
denk bijvoorbeeld aan milieuvriendelijke verpakkingen en auto's. Ook GROENE
STROOM hoort hier bij. Groene stroom is elektriciteit die voor een
belangrijk deel opgewekt is door windmolens of door elektriciteitscentrales
die gestookt worden met biogas. We noemen deze stroom ‘groen’ omdat hij op
een milieu-vriendelijke manier is opgewekt. Deze elektriciteit wordt
toegevoegd aan de ‘gewone’ elektriciteitsleidingen die naar onze huizen
lopen.
[terug]
Terug naar
overzicht
