H11 energie paragraaf 1 fossiele brandstoffen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4

paragraaf 1 fossiele brandstoffen

energie en het milieu

energiebronnen

Alles wat bruikbare energie kan leveren noem je een energiebron.

Te denken valt aan:

- (fossiele)brandstoffen, de brandstof voor energiecentrales die elektriciteit opwekken.

- uranium, levert energie die in kerncentrales gebruikt wordt om elektriciteit op te wekken.

- de zon, deze energie kan door zonnepanelen worden omgezet in elektriciteit

- de wind, deze energie kan door windmolens worden omgezet in elektriciteit, of de kracht van de wind kan worden gebruikt om iets in beweging te zetten bijv. schepen (zeilen)

- water, de kracht van water kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken

energiebron

bliksem bevat ook veel energie, toch noemt men dit geen energiebron, omdat bliksem niet vaak genoeg aanwezig is om dit als energiebron te gebruiken.

bruikbare energie komt van energiebronnen die:

- (bijna) altijd beschikbaar zijn,

- genoeg energie leveren voor dagelijks gebruik en

- eenvoudig om te zetten zijn naar een bruikbare vorm van energie, zoals elektriciteit.

fossiele brandstoffen

Je kunt verschillende brandstoffen verbranden, enkele voorbeelden zijn hout, papier, spiritus, aardolie, aardgas en steenkool. niet alle brandstoffen zijn fossiele brandstoffen. aardgas, aardolie en steenkool zijn wel voorbeelden van fossiele brandstoffen. Fossiele brandstoffen zijn, zoals het woord fossiel al doet vermoedden, brandstoffen die zijn ontstaan uit resten van dode planten en dieren (fossielen) die miljoenen jaren geleden zijn gestorven.

fossiele brandstoffen: fossiele brandstoffen zijn brandstoffen die zijn ontstaan uit resten van dode organismen die miljoenen jaren geleden zijn gestorven. deze resten zijn onder diverse aardlagen gekomen en door hoge druk en temperatuur zijn deze samengeperst. olien en gassen zijn uit deze resten geperst en dat kent men als aardolie en aardgas. de overige rest noemt men steenkool.

Fossiele brandstoffen

Fossiele brandstoffen worden voornamelijk gebruikt voor:

* opwekken van elektriciteit

* verwarmen van huizen en gebouwen

* vervoer (auto’s, boten en vliegtuigen verbranden vaak benzine, kerosine of diesel wat gemaakt wordt uit aardolie)

* industrie (productie van goederen)

energiecentrale (elektriciteit)

werking energiecentrale

1.) in grote branders worden fossiele brandstoffen verbrand (meestal aardgas of steenkool, maar aardolie kan ook)

2.) de warmte energie die vrij komt uit het verbranden van deze fossiele brandstoffen wordt gebruikt om water op te warmen. water zal hierbij gasvormig worden (stoom).

3.) water in de gasvormige fase (stoom) neemt meer ruimte in dan water in de vloeibare fase, hierdoor ontstaat er een hoge druk.

4.) de druk van de ontstane stoom wordt gebruikt om een stoomturbine aan te draaien. aan de stoomturbine zit een generator (soort grote dynamo) vast die ook mee draait.

5.) de grote magneet in de generator draait hierdoor langs een spoel en er ontstaat elektriciteit. 

Thermische verontreiniging

Veelal worden fabrieken aan het water gebouwd. Bij de productie van goederen ontstaat vaak veel warmte. Soms wordt er water uit meren/rivieren gebruikt om de installaties te koelen. Dit water moet worden opgeslagen totdat dit ver genoeg is afgekoeld, want als dit water direct wordt teruggestort in oppervlakte water, dan warmt dit water te snel op en kunnen planten, dieren en andere organismen sterven. In warm water kan namelijk minder zuurstof worden opgenomen en vastgehouden. 

Warm water = zuurstof armer dan koud water. 

het natuurlijke broeikaseffect

Om de aarde zit een laag met gassen, de atmosfeer genaamd. In de atmosfeer zitten van nature gassen, waaronder koolstofdioxide en methaan. Deze gassen noemt men broeikasgassen. broeikasgassen zorgen dat de warmte die de aarde uitstraalt vast wordt gehouden, hierdoor wordt het warmer op aarde, net als in een broeikas.

zonder natuurlijk broeikaseffect zou het op aarde zo'n 30 graden kouder zijn, daar moet je toch niet aan denken?!

het versterkte broeikaseffect

De aarde heeft dus een natuurlijk broeikaseffect. Dit natuurlijke broeikaseffect is wenselijk, anders is leven op aarde erg moeilijk/niet goed mogelijk. (als het 30 graden kouder is wordt het verbouwen van gewassen en het houden van vee wat moeilijk)

Echter door de uitstoot van extra koolstofdioxide door de industrie, verkeer en landbouw wordt dit broeikaseffect waarschijnlijk versterkt. In deze sectoren vinden namelijk verbrandingsprocessen plaats en bij volledige verbranding komt altijd koolstofdioxide vrij. De landbouw produceert ook nog extra methaan (gas dat in poep zit van de landbouwdieren). Door dit versterkte broeikaseffect warmt de aarde meer op dan nodig, hierdoor kunnen de poolkappen smelten, sommige gebieden worden te warm om nog gewassen te verbouwen (geen landbouw meer mogelijk) --> woestijnvorming.

uranium

uranium levert energie voor het opwekken van elektriciteit in kerncentrales. Uranium wordt hierbij niet verbrand zoals fossiele brandstoffen, maar gespleten. Bij het splijten van uraniumkernen komt veel energie vrij die gebruikt kan worden om water op te warmen tot stoom net als in de energie centrales die fossiele brandstoffen verbranden.

Voordeel: er komen geen broeikasgassen vrij omdat er geen verbranding plaats vind. Uranium versterkte dus niet het broeikaseffect.

Nadeel: radioactief afval is gevaarlijk als dit niet goed wordt opgeslagen.

energie soorten vergelijken

Bij het verbranden van brandstoffen komt er altijd koolstofdioxide (broeikasgas) vrij. kerncentrales verbranden geen brandstoffen, dus komt er geen koolstofdioxide vrij. kerncentrales dragen dus niet bij aan het broeikaseffect en centrales die fossiele brandstoffen verbranden wel. groot nadeel van kerncentrales is dat de gespleten kernen radioactief zijn en dit lange tijd ook blijven. Dit kernafval kan gevaarlijk zijn voor de gezondheid als dit niet goed opgeslagen wordt. Daarbij moet dit afval duizende jaren worden opgeslagen.

energie soorten vergelijken

Bij het vergelijken van energie soorten (om te kijken welke vorm het minst schadelijk is voor het milieu, dus welke is het duurzaamst) moet je in ieder geval kijken naar:

> raken de grondstoffen ooit op (uitputting)

> komen er veel afvalproducten vrij (uitlaatgassen of radioactief restafval)

> raken planten/dieren ziek of gaan ze dood (dit is bijv. het geval bij horizonvervuiling door windmolens. hierdoor nemen trekvogels in aantal af. lees: ze vliegen zich dood in de wieken)

stuwdam en stuwmeer

In landen met (hoge) bergen, zoals frankrijk heeft men vaak hoog in de bergen een stuwdam gebouwd die al het water tegen houd. Er ontstaat achter de stuwdam een stuwmeer. water uit dit stuwmeer kan men naar beneden laten storten door sluizen open te zetten. De zwaarte energie van het water wordt hierbij omgezet in kinetische energie. de kracht van het bewegende water draait een schoepenrad beneden in het dal aan. dit schoepenrad zit vast aan een generator die elektriciteit opwekt.

biomassa en biogas

biomassa is al het materiaal afkomstig van planten (en dieren) dat verbrand kan worden. Te denken valt aan snoeihout, afvalhout (oude schutting bijv.), plantenresten etc.

mest van dieren kan met een biogasinstallatie worden omgezet tot biogas. biogas levert bij verbranding ook veel energie.

biomassa is afkomstig van (resten van) planten en dieren, net als fossiele brandstoffen. Biomassa is echter direct te verbranden zonder dat dit onder druk van aardlagen over een tijdbestek van miljoenen jaren geproduceert wordt.

aardwarmte

Hoe dichter je bij de kern van de aarde komt, des te warmer het wordt. Deze aardwarmte verwamt het water dat zich in de aarde bevindt. Dit warme water kan worden aangeboord en naar boven worden gepompt. Wanneer dit warme water na gebruik (bijv. de opwarming van een huis) is afgekoeld, dan wordt dit koude water via een andere put de aarde weer ingepompt, zodat dit weer opgewarmt kan worden en het proces opnieuw kan plaats vinden.

zure regen

In sommige brandstoffen zitten verontreinigingen. Verontreinigingen zijn stoffen, zoals bijv. stikstof of zwavel, die opgeslagen zitten in brandstoffen. Deze stoffen komen vrij bij de verbranding.

stikstof komt vrij in de vorm van stikstofoxiden (NOx)

zwavel komt vrij in de vorm van zwavelzuur (SO2)

stikstofoxiden en zwavelzuur komen als gasvormige stof in de lucht. wanneer het gaat regenen, dan lossen deze gassen op in de regendruppels, waardoor zure regen ontstaat. zure regen kan de huidmondjes van bladeren beschadigen, waardoor planten dood kunnen gaan.

effecten zure regen

smog

smog is een soort bruinige mist vol met uitstoot gassen van verkeer en industrie. smog komt men name voor op bebouwde plaatsen, omdat de smog dan tussen gebouwen blijft hangen in plaats van over te waaien. smog is sterk vervuilde lucht en kan dan ook luchtwegproblemen veroorzaken. Tevens kan het erg prikken aan je ogen.

uitputting van grondstoffen (fossiele brandstoffen raken op)

B

* er ontstaan geen schadelijke gassen

* grondstoffen raken niet uitgeput

A

uitputting van grondstoffen (fossiele brandstoffen raken op)

* er ontstaan geen schadelijke gassen

* grondstoffen raken niet uitgeput

A

D