H7-1 Elektriciteit maken 2KTL

• Natuurkunde
• Voortgezet speciaal onderwijs
• Leerroute 1

7-1 Elektriciteit maken

Elektriciteit om je heen!

Kernwoorden

• Elektrische energie
• Spanningsbron
• Batterij en accu
• (draaiende) Dynamo
• Turbine en generator
• Energiebronnen
• Kernenergie
• Duurzame energie
• Wind, water en zon

Hoe maak je elektriciteit?

Van energie, energie maken!

Hoe doe je dat?

Kort samengevat!

In elektriciteitscentrales wordt vaak een brandstof verwarmt om elektriciteit te maken. Denk bijvoorbeeld aan steenkool, aardolie of aardgas (afbeelding 1).

Stap 1: De fossiele brandstof wordt verbrand in een oven.

Hierin lopen buizen waar water in zit meestal opgepompt van een nabije rivier. De warmte van de oven verandert het water in stoom. 

Stap 2: De stoom komt onder hoge druk en met grote snelheid uit de buizen.

Stap 3: De stoom blaast tegen de bladen van een turbine een soort windmolen. Die draait hierdoor met hoge snelheid . De draaiende beweging van de turbine laat een generator draaien die de elektriciteit opwekt.

Kolen verbranden is niet ok!

Het oudste type centrale is de thermische centrale. In thermische centrales wordt elektriciteit opgewekt met behulp van stoom, die verkregen wordt door verbranding van de fossiele brandstoffen kolen, olie of gas. Om elektriciteit te verkrijgen uit een thermische centrale moet men 3 stappen volgen. De thermische centrale is de basis van alle andere centrales.

Afbeelding: Kolencentrale Nijmegen

Wat is een dynamo?

• Spoel van koperdraad
• Magneet (permanent)
• Wiel(tje) en een as 

Wat is een batterij?

Een batterij is een voorwerp dat elektriciteit kan leveren aan draadloze apparaten. Het bestaat uit materialen die zorgen voor een chemische reactie zodat daaruit elektrische energie kan ontstaan. Een batterij heeft twee zijden. Een pluspool (+) en een minpool (-). Dit geeft de richting aan waarin de elektriciteit gaat stromen. Wanneer we een batterij aan een apparaat koppelen, dan stroomt de elektriciteit van de minpool door een netwerk van draadjes om bij de pluspool te komen.

Hoe ziet een accu eruit?

In iedere auto zit vlak bij de motor een rechthoekig bakje met daaraan twee kabels. Dat is de accu. Deze accu levert stroom. Deze stroom is nodig voor het starten van de verbrandingsmotor van de auto, de verlichting, de autoradio enzovoorts. Een accu is dus een grote batterij die met behulp van de auto-dynamo weer opgeladen kan worden.

Loodaccu (zie afbeelding)

De gebruikelijke auto-accu is een loodaccu (Pb). In de accubak hiervan zit zwavelzuur waardoor de elektronen van de ene pool naar de andere pool gaan zodat er een (ontladende) elektrische stroom ontstaat. Dit noemt men het elektrolyt en is hier een bijtende vloeistof. Vandaar ook dat accu's zo slecht zijn voor het milieu als ze daar in gedumpt worden. De loodaccu in de auto heeft vaak 6 gekoppelde cellen die elk 2 volt leveren. Bij een goed geladen accu kom je op zo'n 12 volt.

Hoe werkt een waterkrachtcentrale?

Elektriciteit kan ook worden opgewekt door stuwdammen. Wanneer het water hoog genoeg staat gaat er een schuif open. Wat er voor zorgt dat het water naar de turbine stroomt. Doordat de turbine ervoor zorgt dat het water nog harder gaat stromen kan er elektriciteit worden opgewekt. Dit gebeurt bij de generator. De generator heeft dezelfde werking als bij de windmolen. De generator zorgt ervoor dat de bewegingsenergie, water dat stroomt, wordt omgezet in  elektriciteit.

Hoe werkt een windmolen?

De wind zorgt ervoor dat de wieken, ook wel rotorbladen genoemd, gaan draaien. Wanneer de wind van een andere kant komt zorgt de windvaan ervoor dat de rotorbladen zo draaien dat het nog steeds de wind opvangt. Achter de rotorbladen bevindt zich het lichaam van de windmolen. Dit gedeelte van de molen wordt ook wel de gondel genoemd. Hier bevindt zich de generator en de tandwielkast. De generator zorgt ervoor dat de bewegingsenergie, dus de wind, wordt omgezet in elektriciteit. Dit gebeurt hetzelfde als met een dynamo op de fiets. Wanneer de dynamo tegen het wiel aanstaat en je hard fiets zorgt het ronddraaien, ook wel bewegingsenergie, ervoor dat het lampje op je fiets gaat branden. De tandwielkast zorgt ervoor dat de rotatiesnelheid wordt vergroot. De tandwielkast zorgt er dus voor dat de elektriciteit nog sneller wordt opgewekt.

Hoe wek je elektriciteit op met de zon?

Met zonlicht kun je groene energie opwekken. Dit kun je doen door middel van zonnepanelen. Wanneer de zon op de zonnepanelen schijnt komen er elektronen in beweging. Doordat deze elektronen in beweging komen ontstaat er gelijkstroom. Gelijkstroom kunnen we thuis nog niet gebruiken. Hiervoor hebben we wisselstroom nodig. Wisselstroom ontstaat doordat de omvormer gelijkstroom omzet in wisselstroom en kan dan weer gebruikt worden om een lamp te laten branden.

Wat is kernenergie?

Kernenergie wordt gemaakt door de kernen van atomen te splijten in een kerncentrale. Als je de kern van een atoom splijt komt er heel veel warmte (energie) vrij. Die warmte gebruik je om water te verwarmen. Het water wordt stoom en de stoom zet grote turbines aan het werk. De turbines drijven generatoren aan. Die generatoren maken elektriciteit.