Zonne- en windenergie

Wind Energie Windenergie is al vrij lang bekend. In Nederland, maar ook in andere landen. Al eeuwen lang bewegen wij ons over het water voort met behulp van wind. Al eeuwenlang varen zeilboten en draaien windmolens door de beweging van de lucht. Wind verplaatst wolken, zodat het ook ver in het binnenland kan gaan regenen. In steden verdrijft de wind de uitlaatgassen van het verkeer. Af en toe blaast de wind woestijnzand uit de Sahara naar ons land. Met een beetje moeite kunnen we de wind als energiebron gebruiken. Energie hebben we nodig om onze huizen te verwarmen, om te reizen en om elektriciteit te maken. Waarom windenergie? Dat er elektriciteit is vinden we vanzelfsprekend. We staan er niet vaak bij stil dat het maken van elektriciteit uit aardgas of steenkool blijvende schade toebrengt aan ons leefmilieu. Bij de verbranding van deze brandstoffen komen schadelijke gassen vrij. Eén daarvan is het broeikasgas CO2 . Dit is een stof die zelfs tot een verandering van ons klimaat kan leiden. Daarnaast zullen de brandstofvoorraden op lange termijn opraken. Bij elektriciteitsopwekking met behulp van windturbines komen geen schadelijke gassen vrij. Het is schoon. En het zal altijd blijven waaien; het is dus onuitputtelijk en duurzaam.
Geschiedenis Rond 1900: De Hollandse molens verdwijnen uit het landschap. Elektriciteit en de stoommachines nemen het werk van de windmolens over. Er wordt nog wel geprobeerd met de oude windmolens elektriciteit op te wekken. In plaats van molenstenen wordt een dynamo aangedreven en de opgewekte elektriciteit wordt opgeslagen in accu’s. Het houten binnenwerk van de Hollandse molen is niet sterk genoeg. In Denemarken worden nieuwe stalen windmolens ontwikkeld, speciaal voor de productie van elektriciteit. In 1918 staan op het Deense platteland 120 van dergelijke installaties. Na de Eerste Wereldoorlog: Met succes worden sneldraaiende windturbines ontworpen voor het opwekken van elektriciteit. De turbines hebben gestroomlijnde bladen die veel weg hebben van vliegtuigvleugels. Een bekend voorwerp uit de jaren dertig is de tweebladige “Wincharger” met een elektrisch vermogen van 200 Watt. Deze kleine turbine wordt soms op afgelegen plaatsen nog gebruikt voor het opladen van accu’s. Na de Tweede Wereldoorlog: Grote centrales wekken goedkope elektriciteit op met behulp van kolen, gas en olie. Windturbines kunnen daar niet tegenop en de ontwikkeling komt stil te liggen. Jaren vijftig en zestig: Door de sluiting van het Suezkanaal wordt de olietoevoer naar Europa moeilijker, en dus krijgt windenergie een nieuwe kans. Engeland, Frankrijk en Duitsland ontwikkelen grote windenergie met gestroomlijnde rotorbladen. In 1957 wordt in Duitsland de eerste windturbine met bladen van kunststof gebouwd. Twee jaar later bouwt een elektriciteits- bedrijf een windturbine met een vermogen van 200 kilowatt. In de jaren zestig daalt de olieprijs opnieuw. Met grote tankers word opnieuw olie aangevoerd. Windenergie kan de prijsslag niet aan. De ontwikkeling van windenergie komt opnieuw tot stilstand. Jaren zeventig: De oliecrisis van 1973 jaagt de olieprijzen weer omhoog. Windenergie komt wereldwijd in de belangstelling en zal dat nu blijven. Veel landen, waaronder Nederland, stellen programma’s op voor onderzoek en ontwikkeling van windenergie. Denemarken maakt een vliegende start. Deense fabrikanten specialiseren zich op de productie van turbines met een rotordiameter van rond de tien meter. De particuliere markt ontwikkelt zich snel onder invloed van aantrekkelijke subsidies en een goede prijs voor aan het net geleverde elektriciteit. Ook in Nederland wordt windenergie serieus genomen. Jaren tachtig: De ontwikkeling van windenergie is niet meer gestopt, hoewel een oliecrisis, zoals die in 1973, niet meer is voorgenomen. Het belang van windenergie wordt nu vooral ingegeven door het grote milieuvoordeel ervan. Ook Nederland maakt zich op voor de toepassing van windenergie op grote schaal. Na jaren van onderzoek en ontwikkeling is de technologie zover ontwikkeld dat windturbines op een betrouwbare manier een deel van de elektriciteitsvoorziening voor hun rekening kunnen nemen. Jaren negentig: Begin negentiger jaren wordt een nieuwe mijlpaal gepasseerd: in Nederland staan dan 500 windturbines met een totaal vermogen van honderd megawatt. De energiebedrijven komen met een investeringsplan voor de bouw van 250 megawatt windturbine-vermogen. Besturen van provincies en gemeenten gaan de plaatsing van grote aantallen turbines in streek- en bestemmingsplannen voorbereiden. Ook de technische ontwikkeling van windturbines gaat door. Windturbines worden groter, stiller en technisch beter. De veiligheid van de windturbines
De meeste landen kennen een veiligheidskeuring voor windturbines. In Nederland wordt elk nieuw type windturbines getest volgens de veiligheidsnormen. De keuring is gericht op een veilige en betrouwbare werking van een windturbine en wordt verricht door een erkend keuringsbedrijf. Het windturbineontwerp wordt gecontroleerd op sterkte en constructie, elektrische veiligheid, bliksemafleiding en beveiliging tegen harde wind. Ook in de praktijk wordt de turbine getest. De elektrische opbrengst wordt gemeten en er worden geluidsmetingen uitgevoerd. Als de turbine deze testprocedure goed doorstaat, geeft het keuringsinstituut een veiligheidscertificaat af. Windturbines die zo in Nederland geplaatst worden, voldoen dus aan strenge veiligheidsnormen. Het geluid van de windturbines Windturbines maken geluid. Door goede geluidsisolatie van tandwielkast en generator en door een speciale vorm van de rotorbladen, hebben de makers het geluid al een heel stuk omlaag gebracht. Zij werken nog steeds aan verdere verbeteringen. Maar het is nu al zo, dat een middelgrote windturbine, op zo’n vierhonderd meter van de dichtstbijzijnde woning, geen geluidshinder oplevert. De locatie voor de windturbines moet zo gekozen worden, dat het maximum niet wordt overschreden. Een gemeente kan andere maxima gebruiken wanneer een woongebied bijvoorbeeld vlak bij een drukke snelweg ligt. Die snelweg moet dan wel het geluid van de windturbines overtreffen. Niet alleen overdag, maar juist ook ‘s nachts. In de praktijk blijkt dat door een goede keuze en inrichting van de locatie en door de stille windturbines er weinig sprake van geluidhinder hoeft te zijn. Opbrengst De elektriciteitsopbrengst hangt sterk af van de hoeveelheid wind op een locatie. Langs de kust heerst een hogere windsnelheid dan in het binnenland. En in een vlakke, weide poldergebied waait het harder dan boven een dicht bos. Een klein verschil in de gemiddelde windsnelheid veroorzaakt een groot verschil in de opbrengst. Om te voorkomen dat windturbines elkaars opbrengst beïnvloeden moeten ze dan ook op een bepaalde minimale afstand van elkaar staan. Toch is het zo dat op een locatie van een gegeven grootte, een klein aantal grote windturbines meer opbrengst geeft dan een groot aantal kleinere windturbines. Zonne-energie Wat is zonne-energie? De zon is een krachtige energiebron. Zonder de warmte en het licht van de zon zou leven op onze aarde niet mogelijk zijn. Bij elk aspect van ons dagelijks leven maken we gebruik van energie: we gebruiken energie voor ons vervoer, voor het maken van voedsel, voor het omhoog pompen van water en voor het verwarmen en koelen van onze woningen en kantoren. Brandstoffen zoals olie, steenkool en aardgas worden hiervoor gebruikt hoewel de hoeveelheid zonne-energie die de aarde bereikt op een dag meer dan voldoende is om onze jaarlijkse energievraag te dekken. Zonne-energie kan op verschillende manieren gebruikt worden. Naast simpele vormen zoals het drogen van kleding, het verwarmen van water of van gebouwen of het drogen van agrarische producten, kunnen we ook zonne-energie gebruiken om elektriciteit te produceren voor huishoudens of kantoren, zogenaamde zonnestroom. Geschiedenis Al in de oudheid werd er een manier van zonne-energietoepassing gevonden. Archimedes, een oude uitvinder die zo’n 200 jaar voor Chr. Leefde, vond uit dat je met het licht van de zon, opgevangen in een spiegel, iets in brand kon steken. Vanaf die tijd tot ongeveer 1700 werden er op dit gebied geen nieuwe experimenten uitgevoerd. In 1694 werd door middel van een brandspiegel geprobeerd om diamanten te verdampen, en in 1699 werden die zelfde spiegels gebruikt om goud en zilver mee te smelten. Daarna volgden tin, ijzer en koper. Lavoisier (1743-1794), een franse uitvinder, was de eerste die waarschuwde voor het ooit opraken van brandstoffen zoals olie en steenkool. Hij zei dat het verstandig was om de zon als energiebron te gebruiken. In de 19e eeuw kwamen er steeds meer boeken over zonne-energie. Onderzoek naar de effecten van de zonnecel begon al in 1839 toen de Franse wetenschapper Becquerel ontdekte dat een elektrische stroom kon worden opgewekt door de stralen van de zon te laten schijnen op bepaalde chemische oplossingen. Door onderzoek van Einstein in 1905 konden er steeds betere zonnecellen worden gemaakt. Rond dezelfde periode werd ook de zonnegenerator uitgevonden door de Engelse wetenschapper Eneas, welke werd gebruikt op een struisvogelfarm in Californië en later werd de zonnegenerator gebruikt voor waterpompen. Tegenwoordig hebben zonnecellen een grote opbrengst. Zonne-energie wordt vandaag de dag op grote schaal in heel de wereld gebruikt. Er zijn nu ook vele andere mogelijkheden en materialen om een zonnecel te maken. Was vroeger het maken van zonnecellen heel duur, tegenwoordig wordt het steeds goedkoper.
Toepassingen zonne-energie Je kunt zonne-energie op 2 manieren toepassen: 1. Zonne-energie omzetten in warmte met behulp van collectoren. • Voor het verwarmen van water door middel van zonneboilers. Er worden wereldwijd wel 7 miljoen zonneboilers gebruikt voor de warmwatervoorziening. Vooral in de Zuidelijke landen, waar de opbrengst van zonne-energie hoog is en de kosten laag. Dicht in de buurt zijn dat bijvoorbeeld Turkije, Italië, Spanje en Griekenland. Ook te denken valt aan het verwarmen van water voor huishoudens in afgelegen gebieden, douches in vluchtelingenkampen op afgelegen gebieden en voor verwarming van water in ziekenhuizen, klinieken. • Voor het verhitten van vuil water voor de zuivering daarvan. • Voor het schoonmaken van medische instrumenten, na operaties bijvoorbeeld. • Gebruik voor het drogen van gewassen. In Nederland vaak gebruikt voor het bewaren van bloembollen en in de Tropen voor het drogen van koffiebonen, cacao en eetbare gewassen. • Gebruik voor het verwarmen van ruimten in huishoudens, industrie, recreatie (zwembaden). • Koken op zonne-energie. De Zonneboiler: een zonnecollector zet zonne-energie om in warmte. De warmte die door een op het dak geplaatste zonnecollector wordt opgevangen wordt in een vat opgeslagen. Dit opslagvat is nodig, omdat de zon soms niet schijnt en je toch warm water nodig hebt. In opslagvat zit een warmtewisselaar die de opgevangen warmte afgeeft aan het leidingwater. De zonnedouche: met behulp van aantal zonnecollectoren wordt de energie opgevangen en verzameld in een goed geïsoleerd waterreservoir, waardoor ook avonds gedoucht kan worden. Vooral toepasbaar in afgelegen vluchtelingenkampen, ziekenhuizen en klinieken in ontwikkelingslanden. Het drogen van gewassen: in tegenstelling tot het verwarmen van water en het opwekken van elektriciteit is het drogen met behulp van zonne-energie een direct gebruik. Het wordt al vele jaren toegepast in de Tropen. Veel eetbare producten en handelsgewassen, zoals koffiebonen en cacao worden op droogrekken in de zon geplaatst. De zon verwarmt de gewassen en de lucht, zodat het water uit de gewassen verdampt. In Nederland wordt het drogen met behulp van zonne-energie toegepast voor het bewaren van bloembollen. Behalve het drogen op droogrekken worden ook speciale installaties voor het drogen toegepast, de zogenaamde zonnedrogers. Verwarmen van ruimten: toegepast in woningen (centrale verwarming), de gebouwensector, de agrarische sector (bewaren van gewassen), de recreatiesector (verwarmde ruimten zwembaden), de industrie. Dit wordt vooral toegepast in westerse landen. Het wordt niet veel toegepast in de warme landen, omdat de noodzaak daar veel minder is. 2. Zonne energie omzetten in elektriciteit door middel van zonnepanelen. Toepassing van deze elektriciteit(zonder dat er een vast elektriciteitsnetwerk is): • Verlichting van mobiele woning/boot • Het pompen van water • Koelen, koelmachines op zonne-energie. Dit zou goed toepasbaar en nuttig zijn in de ontwikkelingslanden. Hier gebruikt men vaak brandstoffen die schadelijk zijn voor het milieu. Dit heeft ook als nadeel dat het duur is. • Elektriciteit voor apparaten in huis • Ruimtesatellieten • Huishoudelijke energievoorziening in de Derde Wereldlanden en energievoorziening voor ziekenhuizen, klinieken enz. • voor de verlichting en communicatiedoeleinden van rondtrekkende nomaden in ontwikkelingslanden In 1993 leefden 2 miljard mensen zonder elektriciteit. Deze zullen in de toekomst wel elektriciteit willen. • Boeien op zee: Het aantal viskwekerijen rond de Middellandse Zee neemt snel toe. In Griekenland wordt dit aantal nu al geschat op meer dan 10.000. Om deze viskwekerijen gedurende de nacht voor schepen af te bakenen, wordt op dit moment nog gebruik gemaakt van knipperlichten met batterijen. Om de 3 maanden moeten deze batterijen echter vervangen worden en waarschijnlijk belandt een groot deel van de opgebruikte batterijen in zee. • Lichttorens • Camera’s • Telefoon langs snelweg • Parkeermeters • Fiets op zonne-energie • Informatieborden langs de weg • Informatiepalen aan de bus- en tramhaltes, deze geven de wachttijden voor de volgende verbindingen weer door communicatie met een centraal systeem dat de positie van de aankomende bussen/trams opvolgt. In plaats van de stoep op te breken om aan te sluiten op het plaatselijk elektriciteitsnet is gekozen voor een voeding op zonnecellen omdat dit voordeliger was voor deze kleine verbruiker. Vooral toegepast in de Westerse landen. • Rekenmachines • Tuinsproeiers • lantaarnpalen • Voederdoseer-installatie • Wildsensor langs de weg voor automobilisten • Afzetting van een weiland, het gebruik van schrikdraad op zonne-energie
Speciale projecten op zonne-energie, zoals: • Een auto op zonne-energie. • Een vliegtuig op zonne-energie • Zeppelin op zonne-energie
Zo kan je zien dat men steeds meer kan doen met zonne-energie.