Energie

Minerale oliën

Minerale oliën zijn oliën die niet van biologische oorsprong zijn, dus die niet door levende organismen zijn geproduceerd. Zij zijn gevormd door chemische processen, en sommige zijn omgevormd van dood plantaardig materiaal. Dit kan gebeuren onder zeer extreme omstandigheden, zoals enorme druk en hitte onder verschillende aardlagen. Men kan deze olie(aardolie) dan bovenhalen met boorplatformen. Door enorme pijpleidingen kunnen dan de olievooraden naar boven getransporteerd worden.

3.2 Wat is aardolie

In deze paper gaan we ons beperken tot de meest bekende olie-energiebron:aardolie. Aardolie is een fossiele brandstof; miljoenen jaren geleden gevormd van plantaardig materiaal. Afgestorven planten werden bedolven, en door druk en temperatuur werd er zo aardolie gevormd. Maar niet alleen aardolie, ook steenkool en aardgas werden zo gevormd. Steenkool bestaat ook uit plantaardig materiaal, maar dit is dichter samengepakt, en zit minder diep. Aardgas komt altijd samen voor met aardolie, dit zit opgelost in de olievelden.

Als we aardolie vanuit chemisch standpunt gaan bekijken, zijn we dat aardolie uit lange ketens koolstofatomen bestaat, met daarop waterstof gebonden. Dit worden koolwaterstofmoleculen genoemd. Het zijn vooral deze koolstofbindingen die bij de verbranding van olie zoveel energie leveren. Bij verbranding zullen de koolstofketens, ook alkanen genoemd, reageren met zuurstof.
Zo zal het alkaan uit elkaar vallen in CO2 (van de koolstofatomen) en H2O (van de waterstofatomen). Het water dat hierbij gevormd verdampt meteen, door de grote hitte van de brandende olie.

Olie kan overal gebruikt worden: in ovens, in ketels… Door dit handige gebruik, en de grote hoeveelheid energie die dit oplevert, is het de belangrijkste energiebron geworden op aarde.

3.3 Hoe komt olie uit de grond

Olie uit de grond halen is niet eenvoudig. Om te beginnen moet men een olieveld vinden. Hier worden jaarlijks miljoenen aan uitgegeven. Eerst doet men beroep op geologen, die de plaats moeten bepalen van grote plantenmassa’s, miljoenen jaren geleden. Dit zijn mogelijke plaatsen voor olievelden. Wanneer men denkt dat men een veld gevonden heeft, schiet men een sonde vol moderne apparatuur de aarde in. Deze sonde kan zeer precies bepalen waar olie zit, hoe diep die zit en hoe groot het veld is. Als het veld dan rendabel genoeg blijkt, doet men een proefboring, en dan kan de bouw van de boortoren beginnen.

De boortorens bestaat uit een hoge toren en een pijpleiding. De pijpleiding wordt in de grond geboort, tot in het olieveld. De olie in het olieveld is nooit zuiver, maar vermengt met gesteente en aardgas. Deze aardgas zorgt er voor dat de olie naar boven komt, omdat het aardgas met grote kracht naar boven komt, en zo de aardolie mee naar boven trekt. In het begin werd het aardgas gewoon afgefakkeld, bovenaan de toren, maar nu probeert men het aardgas zoveel mogelijk op te vangen. Dit aardgas kan dan weer apart verkocht worden. De olie die bovenkomt uit de leiding moet eerst verfijnd worden, omdat die nog vol zit met gesteenten. Daarom gaat de olie eerst door speciale machines die de olie van de gesteenten kunnen scheiden. Daarna kan de olie in vaten gebotteld worden.

Boorplatformen

Zoals je op het land boortorens hebt, heb je op zee de boorplatformen. Maar hoe worden deze dingen nu gebouwd, op volle zee? Op zee heb je geen vaste grond om een toren te zetten, daarom moet er eerst een platform geplaatst worden. Eerst wordt er bepaald waar op zee olievelden te vinden zijn. Dan zijn er 2 mogelijkheden:
 Vaste platforms worden gebruikt in ondiep water. Zij zitten met pijlers, geplaatst door speciale schepen, verankert in de zeebodem. Deze boorplatformen steken een stuk uit het water. Het systeem van olieboren gebeurt ongeveer het zelfde als het boren op land, alleen wordt de olie opgeslagen in olietankers.

 Drijvende boorplatforms worden gebouwd in dieper water. Zij zitten met een zeer dikke pijler in de zeebodem, en drijven op het water. Het olieboren is hier een beetje gecompliceerder, omdat de pijler (met hierin de pijpleidingen) soms duizend meter lang moet zijn.

Naast boorplatforms zijn er ook productieplatforms. Deze platforms worden gebruikt om de bovengehaalde olie te verwerken. Hier wordt zeer zelden geboord, en staan vaak in ondiep water. Dit is offshore techniek, de verwerking van de olie, om die voor te bereiden voor algemeen gebruik.

3.4 Verwerking van olie

Wanneer olie is bovengehaald, en in vaten zit, kan het nog niet meteen verbrand worden om de opgeslagen energie vrij te maken, in de vorm van warmte. Eerst moet deze ruwe olie verwerkt worden in olieraffinaderijen. Hier kan men van ruwe olie stookolie maken, en tal van andere producten. De samenstelling van de ruwe aardolie hangt af van de winningplaats. De olie kan dik zijn, of juist zeer vloeibaar. Om uit deze brij van olie de bruikbare en onbruikbare producten van elkaar te scheiden, moet men dus de olie verfijnen of raffineren. Dit gebeurt in drie stappen: Destilleren, verbeteren en mengen.

Om de olie te destilleren, gaat men de ruwe olie verwarmen, zodat de olie gescheiden wordt. De verschillende fracties van de olie hebben allemaal een verschillend kookpunt, en zullen dus op andere tijdstippen verdampen als de andere fracties. Eerst zullen de lichtere oliesoorten verdampen, waar benzine of diesel van gemaakt zal worden. Op het laatste worden de zeer zware oliesoorten opgevangen, die enkel gebruikt kunnen worden voor asfalt of waterdichte dakbedekking.

Het verbeteren van de olie houdt in dat de opgevangen fracties van de olie van onzuiverheden worden ontdaan. Dit gebeurt met bepaalde stoffen, die zich aan het afval vastzetten, waarna dit naar boven komt drijven. De onzuiverheden kunnen er dan afgeschept worden, en dan is de olie klaar voor de derde en laatste stap in het verfijningproces.

Soms worden verschillende soorten olie met elkaar gemengd, om zo olie voor verschillende doeleinden te kunnen maken. Zo is gasolie geen zuivere olie, maar een mengeling van drie of meer oliesoorten.

3.5 OPEC

De Opec (Organisation of Petrolium Exporting Countries), heeft ongeveer 75% van alle bekende olievoorraden op aarde in handen. Deze 12 landen produceren jaarlijks 34 miljoen vaten ruwe olie per dag. In feite heeft de Opec dus een monopolie op olie. Toen in 1960 het verbruik van olie ging stijgen, schoten de prijzen dus ook pijlsnel omhoog. Om dit monopolie te proberen tegen te gaan zijn dan ook andere landen olie gaan produceren, maar Opec blijft toch nog altijd de grootste producent van olie.

4.0 Groene energie

Olie is een fossiele brandstof, die in miljoenen jaren gevormd is. Dit is energie die niet milieuvriendelijk is, omdat het zo lang heeft geduurd om het te vormen, en toch in zeer korte tijd verbruikt wordt. Groene energie is energie uit natuurlijke energiebronnen, wind- en waterenergie, deze zijn onuitputtelijk en hebben geen vervuilende afvalproducten. Die heeft geen eeuwenlang omvormingsproces te ondergaan, maar kan meteen gebruikt worden.

4.1 Waterenergie

Water in beweging heeft kinetische energie. Deze energie kan worden gebruikt in ons voordeel, maar dan moeten we wel eerst deze kinetische energie transporteren. Dit kan bijvoorbeeld met een waterrad, de oudste methode om dit te doen. De energie van de watermoleculen wordt aan het rad doorgegeven, waardoor dat dit rond een as gaat draaien. Deze as kan worden aangesloten op iets anders, bijvoorbeeld op tandwielen, die op hun beurt weer een molenwiel kan laten draaien. Zo kon men vroeger op eenvoudige wijze de energie uit water benutten. Nu gebruiken wij nog altijd dit systeem, alleen is het nu verfijnder, en kan er veel meer energie worden opgewekt. Allereerst is er de turbine: waar vroeger enkel een waterrad was, gebruikt men nu een turbine waar het water wordt samengeperst, zodat er meer van de kinetische energie benut kan worden. Hierdoor stroomt het water met hoge kracht de turbine uit. De aandrijfas zal door deze hogere kinetische energie sneller ronddraaien, en waar vroeger mechanische aandrijvingen zaten naar de maalstenen, zitten nu elektriciteitsgeneratoren, die wisselspanning genereren door de ronddraaiende assen. Deze wisselspanning is echter nog veel te hoog, en moet eerst worden omgevormd door transformatoren. De spanning wordt dan verdeeld over het elektriciteitsnet, die zo tot bij ons komt.

4.2 Windenergie

Zoals de bewegende waterdeeltjes kinetische energie hebben, zo hebben ook de bewegende luchtdeeltjes kinetische energie. Deze luchtmoleculen hebben een lagere dichtheid dan water, omdat ze gasvormig zijn, maar ze bewegen echter veel sneller, zodat er ongeveer een zelfde hoeveelheid kinetische energie overblijft. Deze windenergie kan echter geen waterrad doen draaien, omdat de stroomrichting van de deeltjes verkeerd is. Om de energie van de luchtdeeltjes optimaal te benutten, moet men dus windmolens bouwen, die loodrecht op de windrichting staan. De wieken van de molen zijn aërodynamisch geplaatst, om een optimale draaisnelheid van de molen te verkrijgen. De wieken zijn ook weer verbonden met een as en een generator, die hetzelfde werken als die in de waterturbine. Omdat de wind echter niet altijd vanuit dezelfde windrichting komt, is het nooit mogelijk een molen te maken die voor 100% effectief is. Er wordt beroep gedaan op meteorologen, die de optimale plaatsingsstand kunnen bepalen. Men is momenteel ook bezig met een project waarbij de windmolens zich kunnen draaien in een optimale hoek, zodat zelfs wanneer de wind draait, het rendement zo hoog mogelijk blijft.

4.3 Zonne-energie

Zonne-energie is een van de laatst uitgevonden technieken om groene stroom te produceren. Het is ook een van de meest complexe technieken die ooit voor energieopwekking zijn uitgevonden. Het principe is dat energierijke fotonen van licht (voornamelijk zonlicht) moleculen gaan aanslaan. Dit betekent dat er in de atomen van de stof elektronen naar een hoger energieniveau worden gebracht. Deze energie kunnen zij dan weer afgeven wanneer zij terugvallen, en deze energie kan vrije elektronen in een geleider laten stromen: er wordt elektrische stroom gevormd. Deze ontdekking is gedaan in 1971, maar deze zonnepanelen waren nog maar weinig rendabel. Zij konden slechts een spanning opwekken van enkele ampère. We moesten wachten tot 1979 tot de eerste goede zonnepanelen in gebruik werden genomen. Het voordeel van zonne-energie is dat je hier geen overdreven grote installaties voor nodig zijn. Je kunt zonnepanelen ook overal op plaatsen (daken, gebouwen…), en ze hebben een goed rendement, zeker in de landen waar het zeer zonnig is. Toch worden zij nog niet zo veel gebruikt omdat voorral de eerste installatie duur is, en de mens over het algemeen vrij gierig is. En dan hebben we ook nog de oliemaatschappijen die dit willen verhinderen, want zij vrezen binnenkort zonder enorme inkomsten te zitten.

5.0 kernenergie

De meest moderne soort van energiebron, is natuurlijk kernenergie. Maar wat houdt dat nu precies in?

5.1 Wat is kernenergie?

Kernenergie is het maken van energie door middel van atoomsplitsing en atoomfusie, door deze acties komt er warmte vrij, deze warmte maakt een heleboel stoom, de stoom gaat naar buiten langs generators en zo wordt er energie gecreëerd.

“Zwaarwaterreactor”. NRG. oktober 2008.

5.2 Geschiedenis:kernsplijting

In 1939 experimenteerden 2 duitse wetenschappers (Hahn en Strassmann) voor het eerst met kernsplijting. Een aantal jaren later in 1942 werd de eerste kerncentrale gebouwd, op 2 december 1942 werd er voor het eerst een kernspijting in gedaan. De jaren daarna tijdens wereldoorlog twee werd kernenergie vooral gebruikt bij militaire doelen onder andere de atoomonderzeeër en de atoombom. Sindsdien zijn er overal op de wereld nieuwe kerncentrales gebouwd. Helaas zijn er tot nu toe een aantal kernrampen geweest doorheen de geschiedenis. In Groot Britanië is er al eens een kernramp geweest en ook op de Three Miles in de Verenigde Staten is er een kernramp geweest. De bekendste kernramp tot nu toe is De explosie van de Kerncentrale in Tsjernobyl, die vond plaats op 16 april 1986, deze explosie was dodelijk op een oppervlakte van 26.000 km2, 135.000 mensen moesten geëvacueerd worden, 3500 weigerden en daar zijn nu slechts minder als 500 mensen van in leven. Het is daar nu nog altijd gevaarlijk, in een omtrek van 30 kilometer van waar de ramp heeft plaatsgevonden is het nu nog altijd een verboden terrein om te betreden.Het aantal en de effectiviteit van de kerncentrales verhoogd de hele tijd en er zijn in de toekomst nog veel plannen om kerncentrales te bouwen, helaas veroorzaakt kernenergie schade aan het milieu en proberen we het aantal kerncentrales juist te verminderen en over te schakelen op alternatieve energie.

5.3 Kernsplijting

Kernsplijting is gebaseerd op de theorie van Albert Einstein (E=mc^2), als er een atoom gesplits wordt worden de kernen twee kleinere atomen de overige atoom massa wordt dan omgezet in energie, veel energie! Voor de kernsplijting wordt er alleen gebruik gemaakt van plutonium en uranium. De splijting is niet altijd succesvol er kan ook heel weet misgaan:

Kernsplijting is gebaseerd op de theorie van Albert Einstein (E=mc^2), als er een atoom gesplits wordt worden de kernen twee kleinere atomen de overige atoom massa wordt dan omgezet in energie, veel energie! Voor de kernsplijting wordt er alleen gebruik gemaakt van plutonium en uranium. De splijting is niet altijd succesvol er kan ook heel weet misgaan:

1. “het ontsnapt volledig aan het splijtbare materiaal”
2. “het wordt ingevangen door splijtbaar materiaal zonder tot een splijting te leiden”
3. “het wordt ingevangen door niet-splijtbare verontreinigingen in het materiaal”
4. “het wordt ingevangen en leidt tot een nieuwe splijtingsreactie”

Radioactief afval

Kernenergie is zeer vervuilend voor het milieu, als er energie wordt gemaakt door een kerncentrale ontstaan er ook een heleboel radioactieve afvalstoffen. Deze moeten veilig opgeslagen worden tot de radioactiviteit verdwenen is, bij de lage radioactieve stoffen duurt dit 10 jaar tot 100 jaar voorat de nucleaire straling verdwenen is, deze stoffen worden opgeslagen in grote hallen. De Zware nucleaire afval wordt opgeslagen onder de grond de beste plekken zijn meer als 500 meter onder de grond, onder klei en zout lagen. Er zijn een aantal alternatieve manieren gevonden om radioactief afval te dumpen helaas zijn de meeste (nog) niet mogelijk.

Alternatief radioactief afval storten

 “De ruimte inschieten naar de zon of buiten het zonnestelsel. Het risico daarbij is dat tijdens de lancering problemen kunnen optreden en een explosie hoog in de aardatmosfeer zou een wereldwijde ramp opleveren.”
 “Tussen tektonische platen door naar de mantel van de aarde. Met de huidige stand van de techniek is dat onmogelijk.”
 “Opslaan op Antarctica. Afgezien van het Antarctisch Verdrag dat dat onmogelijk maakt, is de grond daar niet stabiel genoeg en toekomstige klimaatveranderingen kunnen er toe leiden dat het afval alsnog in zee terecht komt.”
 “Opslaan op de bodem van de oceaan. In het verleden is dat gedaan, maar mee gestopt vanwege de risico's op lekkage.”
 “Verdunnen en dumpen in zee. Op kleine schaal gebeurt dat al, maar op grote schaal is dat niet mogelijk zonder dodelijke gevolgen voor het leven in, op en aan zee.”

5.4 Afbreken van kerncentrales

Een kerncentrale blijft natuurlijk niet voor altijd werken, bij de meeste kerncentrales gaat men er van uit dat een kerncentrale een levensduur van 40 jaar heeft, maximaal 60 jaar. Als deze kerncentrale eenmaal versleten is moet hij afgebroken worden. Dit gebeurt als volgt. Eerst wordt het gebouw ontruimd van al het nucleair materiaal. Dan worden de instalaties schoongemaakt, delen worden gedemonteerd en vervoerd naar de afbreker van radioactief afval. De dingen die niet besmet zijn worden als bedrijfsafval afgevoerd of gerecycleerd. Het afval dat wel besmet is zoals het koelwater, dit wordt gedaan met behulp van robots omdat dichtbij komen nog altijd fataal kan zijn. Dan wordt de centrale met de grond gelijk gemaakt en is er plaats voor een ander gebouw.

5.5 Kernfusie

Kernfusie is de droom van iedere wetenschapper die zoekt naar alternatieve energie bronnen, het is gebaseerd op hoe de zon zijn energie maakt. Het wekt heel veel energie op zonder radioactief afval achter te laten, dit is door 2 kleine atomen samen te voegen tot 1 en de overige atoommassa wordt omgezet in energie, er is slechts 1 probleem, voor de kernen samen te brengen heb je een gigantisch grote hoeveelheid warmte nodig, een nog groter probleem is dat er geen enkele stof bestaat die bestendigt is tegen de extreme temperatuur, hier wordt nog steeds onderzoek naar gedaan en hopelijk hebben we binnen enkele jaren de mogelijkheid om kernfusie energie te gebruiken.

6.0 Bronvermelding

Hans Van Vloten , ”Natuur Wetenschap en Techniek”, veenmagazines Amsterdam.5 mei 2006 nr 74,

Walter, Ulrich. Energie en Entropie.spektrum Akademischer Verlag Gmbh Heidelberg Belijn. Een uitgave van Natuur en Techniek, Veenmagazines Amsterdam

“Historie”. NODE. 10 oktober 2008.

“Olie”. Wikipedia. 8 oktober 2008.

“Waterkrachtcentrale”. Wikipedia. 6 oktober 2008.

“Windenergie”. Wikipedia. 8 oktober 2008.

“Kernramp van Tsjernobyl”. Wikipedia. 10 oktober 2008.

“kernenergie”. Wikipedia. 10 oktober 2008.

“Kernsplijting”. Wikipedia. 10 oktober 2008.

“Radioactief afval”. Wikipedia. 10 oktober 2008.

“Ontmanteling_van_een_kerncentrale”. Wikipedia. 10 oktober 2008.

“Kernfusie”. Wikipedia. Oktober 2008.

“Kernfusie”. NODE. oktober 2008.