04 Energieopslag

Energieopslag

Lesonderwerpen

Batterijen

Waterstof

Biobrandstof

Warmte

Lesdoelen

Aan het eind van deze les kan de student:

• verschillende vormen van energieopslag benoemen
• belangrijke parameters van energieopslag herkennen
• verschillende vormen van energieopslag rangschikken op energiedichtheid en opslagduur

Overzicht componenten

Batterijen

Lood-accu, Lithium

opslagcapaciteit in Ah (Ampère x uur)

DoD (depth of discharge)

C-rate (snelheid van ontladen)

energiedichtheid: ~50-500 Wh/kg

opslagduur: minuten tot enkele dagen

Zoek op:
Wat voor type batterij zit er in jouw mobiel?

Voorbeeld:
Lithium-ion

Zoek op:
Hoeveel Ah heeft de batterij in jouw mobiel?

Voorbeeld:

5 Ah (5000 mAh)

Waterstof

Van water naar waterstof en zuurstof

PEM elektrolyse

opslag onder druk of lage temperatuur

energiedichtheid: ~1-3 kW/L

opslagduur: uren tot weken

2H​2​​O⟷2H​2​​+O​2​​

Opdracht 4.1

Onderzoek de opslag van waterstof onder hoge druk.

• Onder welke druk wordt waterstof opgeslagen?
• uitgaande van de ideale gaswet:
  welk volume (V) krijgt 1 m³ waterstof als je de druk van 1 bar naar 500 bar brengt?
• Hoeveel procent van de energie gaat er verloren bij het comprimeren?

p​1​​⋅V​1​​=p​2​​⋅V​2​​

Antwoorden:

• 200, 350 of 700 bar
• V2 = p1 x V1 / p2 = 1/500 = 0,002 m3 = 2 dm3
• 6% van de energie gaat verloren

Opdracht 4.2

Onderzoek de opslag van waterstof op lage temperaturen.

• Op welke temperatuur wordt waterstof opgeslagen?
• Hoeveel ˚C ligt dit van het absolute nulpunt?
• Hoeveel procent van de energie gaat er verloren bij het koelen?

Antwoorden:

• lager dan –252,87 °C
• 20,28 °C van het absolute nulpunt
• 12,8%

Biobrandstof

energiedichtheid: vergelijkbaar met fossiele brandstoffen

opslagduur: uren tot maanden

Opdracht 4.3

Leg in je eigen woorden uit wat er wordt bedoeld met eerste, tweede en derde generatie biobrandstof. Noem voor elke vier voorbeelden.

Voorbeeld:

• Eerste generatie biobrandstoffen zijn afkomstig van voedselteelt, zoals suikerriet, mais, palmolie of gft afval.
• Tweede generatie biobrandstoffen zijn niet afkomstig van voedselteelt. Voorbeelden zijn houtsnippers, stro, frituurvet en restafval
• De derde generatie biobrandstoffen zijn nog in ontwikkeling. Er wordt hierbij vooral gericht op zeewier, algen, bacteriën en schimmels.

Warmte

warmte (of koude) in water of gesteente

in de grond, goed geïsoleerd

alleen efficiënt voor warmtevraag

temperaturen tot: 90°C

opslagduur: uren tot maanden

energiedichtheid:

Opdracht 4.4

Zoek een boiler online en beantwoord de volgende vragen. Gebruik de formule 

• hoeveel liter water past er in de boiler?
• wat is de maximum temperatuur dat het water kan hebben?
• wat is de minimum temperatuur dat het water kan hebben?
• Hoeveel energie kost het om het water van de minimum tot de maximum temperatuur op te warmen?
• Stel een appartement heeft per dag 50 MJ nodig aan warmte, hoe lang kan jouw gekozen boiler dit leveren?
• Is jouw gekozen boiler geschikt voor dit appartement? Hoe zou je de boiler kunnen verbeteren?

E=c⋅m⋅ΔT

Voorbeeld (TR7501T 120 DERB):

• 93 l
• 75 °C 
• kamertemperatuur (~20 °C)
• E = 4186 x 93 x (75-20) = 21,4 MJ
• t = 21,4 / 50 = 0,428 dagen = 10u17min
• Nee, te klein. De boiler is te verbeteren door een grotere opslagvat of een hogere maximum temperatuur te nemen.

Opdracht 4.5

Rangschik de volgende vormen van opslag op energiedichtheid, in J/kg en J/m3:

• 
  

Lesonderwerpen

Batterijen

Waterstof

Biobrandstof

Warmte