Mavo 3 Energie paragraaf 3

• Natuurkunde
• Middelbare school
• mavo
• Leerjaar 3

3.3 Zonne-energie

Lesdoelen

Aan het einde van de les kun/ken je ...

• stralingsenergie beschrijven.
• de werking van een zonnecollector beschrijven.
• de werking van zonnecellen beschrijven.
• het rendement van zonnecellen berekenen.

Stralingsenergie

wordt gebruikt voor/door:

• verwarmen van het aardoppervlak en atmosfeer
• fotosynthese 
• zonnecollector
• zonnepaneel

LET OP:

ZONNECOLLECTOR: 

stralingsenergie --> warmte

ZONNEPANELEN (ZONNECEL): 

stralingsenergie --> elektrische energie

Zonnecollector

De werking:

1. Dak van huis zonnecollector (zwarte metalen plaat, daaronder buizen waar water doorheen stroomt).
2. Zwarte plaat absorbeert zonlicht, stralingsenergie omgezet in warmte --> door geleiding afgeven aan water in buizen.
3. Zo weinig mogelijk warmte weglekken (dubbel glas boven zwarte plaat, onderkant isolatiemateriaal).
4. Water door warmtewisselaar --> spiraalvormige buis door vat met leidingwater, warmte afgeven.
5. Water verdeeld in huis vanuit opslagvat, kleine verwarmingsketel zorgt voor eventuele bijverwarming.

Zonnecellen

•  Zonnecel zet stralingsenergie (van zonlicht) om in elektrische energie.
• Op een zonnepaneel zit een groot aantal zonnecellen.
• Een doorsnee zonnepaneel van 1 m2  heeft een maximaal elektrisch vermogen van 190 W (190 J/s).
• Maximaal elektrisch vermogen afhankelijk van omstandigheden, meestal niet optimaal.

Rendement

Een zonnecel zet helaas niet alle stralingsenergie die hij opvangt, om in elektrische energie. 

Het rendement is zo'n 17%. 

Dit betekent dat 17% van de stralingsenergie wordt omgezet in elektrische energie. 

Rendement is 17 % 

Stralingsenergie

100 %

Elektrische energie 17 %

Warmte 83 %

Rendement berekenen:

Voorbeeld:

Een gloeilamp krijgt 200 J elektrische energie.

De lamp zet 40 J om in licht en 160 J om in warmte. 

Hoe groot is het rendement van deze gloeilamp?

Oplossing:

Gegeven: Enut is 40 J

                     Etot is 200 J

Gevraagd: rendement

Oplossing: 

                        n = 40/200 x 100% = 20%

Er valt op een zonnecel 1080 W aan stralingsenergie. Het elektrisch vermogen is in deze situatie 135 W. Bereken het rendement in deze situatie.

Het rendement van een zonnepaneel is 16%. Het elektrisch vermogen van de zonnepaneel is 112 W. Wat is de hoeveelheid stralingsenergie die op de zonnepaneel valt?

Lesdoelen

Aan het einde van de les kun/ken je ...

• stralingsenergie beschrijven.
• de werking van een zonnecollector beschrijven.
• de werking van zonnecellen beschrijven.
• het rendement van zonnecellen berekenen.

Huiswerk

Opgaven paragraaf 3 zonne-energie