Alternatieve energie

Direct in contact komen met installateurs? Klik hier voor een Vrijblijvende ZONNEPANELEN offerte

Een definitie van alternatieve energie kan ongeveer zo klinken, “Energie die opgewekt is door een hernieuwbare bron”. Deze definitie klopt echter niet helemaal. Elke energiebron is hernieuwbaar, zelfs fossiele brandstoffen. Er geldt namelijk een fysische wet dat er een vaste hoeveelheid energie bestaat in het heelal, die constant wordt omgevormd tot een andere soort energie. Er zijn verschillende soorten, warmte, kinetische, elektrische, licht en zo nog meer. Een beter omschrijving van alternatieve energie zou inhouden dat men het omzetten van energiesoorten naar elektrische energie zo efficiënt mogelijk laat gebeuren waardoor men minder energie verliest aan andere omzettingen.

De ene energiebron gebruikt een efficiëntere omzetting als de andere. Om een voorbeeld te geven vergelijken we fossiele brandstoffen met zonne-energie. Als men fossiele brandstoffen gebruikt zal men deze verbranden om hitte op te weken, deze hitte zet water om in stoom. De stoom zal dan een turbine aandrijven die op zich een alternator laat draaien die elektrische energie opwekt. Als we dit omzetten naar energieomzetting krijgen we dit.

Chemische energie -> hitte (verbranding) -> kinetische (druk) -> kinetische (draaiende beweging) -> elektrische

Bij deze energieomzetting gaat er heel wat energie verloren.We overlopen de stappen. Bij het verbranden van de fossiele brandstof verliezen we niet alleen energie aan licht, maar ook aan alle warmte die verloren gaat door lucht rond de verbrandingsoven op te warmen die niet bijdraagt aan het omvormen van water tot stoom.Bij de turbine is er een wrijving tussen de as en de houder waarin deze ligt, dit creëert op zich warmte en dus ook een energieverlies.We kunnen dus zien dat er heel wat energie verloren wordt bij het omzetten.De truc bij het besparen van energie is om een manier te vinden om energie op te wekken zonder energie te verliezen. We beginnen bij het begin, de energie bron.

Fossiele Brandstoffen

Als we deze energiebron gebruiken verliezen we zeer veel energie tegenover de andere bronnen.olie Daarbovenop hernieuwt de brandstof zich erg traag. De cyclus gaat ongeveer zo. Een koolwaterstof verbinding (fossiele brandstof) wordt verbrand en produceert daarbij koolstofdioxide CO². Deze CO² wordt door planten gebruikt om via fotosynthese energierijke suikers te maken. Nu kunnen er twee dingen gebeuren. Ofwel wordt de plant opgegeten en verteerd door een ander levend wezen, ofwel “leeft” de plant veder. Uiteindelijk komt het er op neer dat de energierijke stoffen in de grond geraken waar ze over een lange periode terug koolwaterstofverbindingn vormen.Doordat dit proces zo lang duurt geraken we traag maar zeker door onze voorraad fossiele brandstoffen door. Dit wordt problematisch en leidt tot hoge brandstofprijzen en zelfs oorlogen. Daarnaast is de tijd dat de CO² in de lucht hangt lang genoeg om schadelijk te zijn voor het milieu, de lucht wordt vuil en schadelijk voor de mens en ze maakt van onze atmosfeer een spiegel die het warme zonlicht binnenhoudt. We hebben dus een alternatief nodig.

Kernenergie

Een energievorm die zich op dit moment in een lift bevindt is kernenergie. Energie opgewekt door het splijten van atomen.kernenergie Het enige atoom dat men op dit moment kan gebruiken is het artificieel opgewaardeerde element Uranium 238, 238 hoort erbij omdat het element 238 elektronen bevat. In zijn natuurlijke staat bevat het element veel minder elektronen, maar dan kan het niet gespleten worden.Uranium splijt men door er een neutron op “af te schieten”, het element zal onstabiel worden en uiteenvallen. Hier bij komen er 2 neutronen vrij bij hoge snelheid die dan weer twee andere Uranium atomen doen splijten, dit is een ketting reactie die zeer gevaarlijk is. Een atoombom berust op dit proces. In een kerncentrale is dit proces van kern splijting echter gecontroleerd. De hitte die ontstaat bij dit proces wordt opgevangen door water. Dat water verandert in stoom. Deze stoom kan op zich dan een turbine aandrijven die een alternator doet draaien die dan een elektrische stroom opwekt.

In kerncentrales zoals we die nu kennen doet men dit door middel van uranium staven die in een bad zwaar water worden neergelaten. Zwaar water is water waar een extra neutron aan gekoppeld is, waardoor het straling van het uranium isoleert. Dit is ook het water dat opgewarmd wordt en waarvan de stoom gebruikt wordt om de turbines aan te drijven. Men kan de diepte waarmee de staven in het bad hangen aanpassen om de temperatuur van het water op het gewenste peil te houden.

Voordelen van dit systeem is dat het relatief proper is, er komen geen schadelijke stoffen vrij in het milieu. De schadelijke stoffen die overblijven na een kernsplijting worden opgevangen en in betonnen blokken gestopt met bewapening zodat de schadelijke straling die ze vrijgeven niet kan vrijkomen. De overblijfselen van de kernsplijting blijven echter nog eeuwen radioactief en het afval stapelt zich snel op. Er zijn reeds kelders gemaakt die honderden meters onder de grond liggen om de straling vast te houden. Maar ooit raken deze ook vol.

Zonne-energie

Uiteindelijk is het ophalen van zonne energie niet meer dan een reeks omzettingen, net zoals bij fossiele brandstoffen. In onze zon begint het bij waterstof, het lichtste element in ons heelal, het beschikt over 1 elektron een proton en een neutron. De zon is een grote zware bal waterstof met een zwaartekracht zo groot dat het gas naar het centrum wordt getrokken, daar zit het zo dicht op elkaar dat het een temperatuur heeft waardoor er een kernreactie ontstaat. Twee waterstofatomen binden zichzelf samen tot een heliumatoom, waardoor er een grote hoeveelheid energie vrijkomt in de vorm van licht en warmte.Dit licht wordt rondom de zon verspreid en wij kunnen het gebruiken om het om te zetten in elektrische energie.

Maar waarom is zonne energie zo interessant?
Zonne energie is beter in het opzicht dat er amper een energie verlies is bij het omzetten van de energie.Er zijn verschillende manieren waarop men zonne energie kan gebruiken.

Zonnepanelen

We beginnen bij zonnepanelen die zonlicht rechtstreeks omzetten in energie.Deze energie omzetting van licht naar energie berust op de fysische eigenschappen van halfgeleiders.Halfgeleiders hebben de eigenschap dat ze zich in een ruststand bevinden, de kernen delen elektronen zodat ze geen behoefte hebben om zich te binden met andere atomen zonnepanelenom tot een ruststand te geraken.Een halfgeleider is in zijn gewone toestand ook geen geleider. Dit verandert echter als men elektronen gaat “wegkaatsen” uit de stabiele atomenketting, er is dan een onstabiliteit die moet vereffend worden. De atomenketting gaat dit doen door elektronen langs de ene kant weg te trekken om het “gat” op te vullen, er is dus een elektrische stroom.Deze elektrische stroom kunnen we dan gebruiken om onze elektrische apparaten van stroom te voorzien.Er zijn zowel voordelen als nadelen verbonden aan deze manier van energie opwekken. Als eerste gaat er amper energie verloren, de omzetting van licht naar een elektrische stroom gebeurt vrijwel zonder verlies.

Er zijn ook amper bijproducten, in tegenstelling to verbranding hebben we hier geen last van schadelijke gassen. Het nadeel is wel dat zonnepanelen op dit moment zeer veel kosten. De meest gebruikte halfgeleider is Silicium en omdat de informatica wereld hier zeer veel gebruik van maakt zijn de prijzen vaak hoog. Ook is er amper een afzetmarkt, dus doen de fabrikanten hun best om de prijzen hoog te houden om uit de kosten te blijven.Daarnaast is het ook zo dat men een groot oppervlak aan panelen nodig heeft om een benoemenswaardige hoeveelheid energie op te wekken. Men kan met één vierkante meter aan zonnepanelen ongeveer 1300 watt aan vermogen produceren, dit is relatief weinig. Pas bij grote oppervlakten is een zonnepanelenpark rendabel.Dan hebben we ook nog niet gedacht aan bepaalde verzwarende omstandigheden.Des te lager men zit tegenover de zeespiegel, des te minder een zonnepaneel opbrengt omdat het zonnelicht niet zo ver doordringt.Ook maakt de hoek waarop het licht het paneel raakt een groot verschil, des te dichter bij 90° des te beter, dan valt de maximum hoeveelheid licht per vierkante meter op het paneel.Om niet te spreken van wolken, deze zijn de grote boosdoener als het om zonnepanelen gaat. Ze zorgen ervoor dat er amper licht bij de panelen raakt waardoor de opbrengst bijna nul is.Er hangt dus toch nog steeds een groot nadeel aan zonnepanelen.

Zonneboilers

Zonneboilers zijn in hoofdzaak een vervanging voor de traditionele boiler die werkt op aardgas of stookolie. De traditionele boiler verwarmt water door middel van een vlam die in stand gehouden wordt door de fossiele brandstof.
Net als bij het verschil tussen zonnepanelen en verbrandingsenergie blijven er bij het verbranden van fossiele brandstoffen schadelijke gassen achter, die niet alleen ongezond zijn, maar ook de poolkappen doen smelten waardoor het zonneboilerwaterniveau stijgt en het ecosysteem grondig verstoort raakt.Er zijn verschillende manieren om water te verwarmen met zonne energie.Er bestaan systemen die in de vorm voorkomen van zonnepanelen waar een buis door het paneel kronkelt en zo veel mogelijk licht opvangt. Op het moment dat het water de panelen verlaat is het zeer warm en kan het gebruikt worden om het huis te verwarmen, of om te gebruiken als warm water voor uw bad, uw douche, uw vaatwasser of dergelijke.

Dit systeem is te gebruiken in het huis, en men hoeft geen grote installatie te kopen, panelen op het dak zijn vaak genoeg. Het is wel niet zelfstandig, men heeft best nog een gewone boiler aangezien er niet altijd zon is. Daarnaast is het ook zo dat als het koud is, de zon dit niet kan compenseren en men zit met koud water. Een ander systeem dat op een veel grotere schaal gebruikt wordt is het focussen van licht op een buis water. Op een groot oppervlak laat men een buis lopen die met zo veel mogelijk lengte een zo klein mogelijk oppervlak bedraagt.
Rond de buis zit een spiegel die een halve cirkel beslaagt, de curve is zodanig gemeten dat het al het licht op de buis weerkaatst. Al dit licht verhit dan het water in de buis waardoor het kookt en zich omvormt tot stoom. Om het proces te versnellen is de buis zwart zodat die meer warmte opneemt.De stoom wordt dan gebruikt om een turbine aan te drijven die op zich elektrische energie opwekt.Het grote voordeel aan dit systeem is dat het op grote schaal kan gebruikt worden om zeer grote hoeveelheden energie op te wekken zonder de schadelijke bijproducten die fossiele brandstoffen wel hebben.Men is op dit moment bezig met het systeem uit te testen op een kleinere schaal om het daarna te gebruiken op grote open plaatsen die anders niet gebruikt worden omdat ze geen vruchtbaarheid houden en er dus ook geen gewassen op kunnen groeien.

Zonnetoren

Een ander systeem dat reeds in gebruik is in onder andere Spanje is een zonnetoren. Men heeft een toren waar een buis water van onder naar boven en dan weer naar onder loopt in een omgekeerde U. Op de grond staan honderden spiegels waarvan men de hoek kan aanpassen. Met een geautomatiseerd systeem wordt ervoor gezorgd dat alle spiegels hun licht naar één plaats sturen, het bovenste stuk van de buis. Door al dit licht warmt deze plek enorm op en vormt het water zich bijna onmiddellijk om in stoom. Deze stoom drijft een turbine aan die een alternator aandraait en zo energie opwekt.Er zijn reeds plannen gemaakt die inhouden dat grote stukken land opgekocht worden om zo zonne energie parken te maken. Deze parken kunnen dan vele malen meer energie opwekken dan de huidige energiecentrales die we kennen.

Conclusie
We hebben de verschillende manieren gezien waarop men deze dag energie opwekt, of eerder gezegd omzet. We kunnen enkel besluiten dat zonne energie de enige echte manier is die geen gevolg heeft voor het milieu. Maar zonnepanelen zijn duur en brengen hun geld niet op, dus hoe kunnen we toch iets doen tegen de opwarming van de aarde die in hoofdzaak het gevolg zijn van de bijproducten die we produceren door energie op te wekken?

Oplossing
Het antwoord is relatief simpel, door minder energie te gebruiken produceren we ook minder bijproducten.