Inhoud
Inleiding ...................................................................................................................................................... 4
Belangrijke basis kennis.......................................................................................................................... 4
en temperatuur ............................................................................................................................. 5
Thermal energy .......................................................................................................................................... 5
Energie van de zon ................................................................................................................................. 5
Zonenergie op aarde .............................................................................................................................. 7
Verband tussen zonneconstante en temperatuur ............................................................................... 10
Fouriers Wet ......................................................................................................................................... 11
Aardwarmte.......................................................................................................................................... 12
Gaswet / Ideal gas law.............................................................................................................................. 13
Afleiding van de algemene gaswet....................................................................................................... 13
Soortelijke warmte / specific heat ....................................................................................................... 15
Wetten van thermodynamica .............................................................................................................. 15
Soortelijke warmte en ............................................................................................................... 16
Carnot en Stirling ...................................................................................................................................... 17
Carnot engine ....................................................................................................................................... 17
Adiabaten en isothermen: ................................................................................................................ 17
Carnot efficiëntie .............................................................................................................................. 18
Stirling engine ................................................................................................................................... 21
Isochoren en isothermen ................................................................................................................. 22
Stirling efficiëntie.............................................................................................................................. 22
Stirling engine met regenerator ....................................................................................................... 23
OTEC-Power (ocean thermal energy converter) .................................................................................. 24
Druk .......................................................................................................................................................... 24
Vloeistof vs. Gas ................................................................................................................................... 24
Druk van een gas .................................................................................................................................. 25
Temperatuur als functie van de hoogte ............................................................................................... 25
Continuïteitsvergelijking....................................................................................................................... 26
Bernoulli ............................................................................................................................................... 26
Energie uit water ...................................................................................................................................... 28
Euler’s turbine: ..................................................................................................................................... 28
Pelton Wheel ........................................................................................................................................ 28
Waterdam............................................................................................................................................. 29
,Golven ...................................................................................................................................................... 29
Golfsnelheid ......................................................................................................................................... 29
Windenergie ............................................................................................................................................. 30
Vermogen van wind ............................................................................................................................. 30
Power factor ( ) ................................................................................................................................ 32
Betz limiet............................................................................................................................................. 32
Lift en Drag ........................................................................................................................................... 32
Drag op een verticale plaat in een vacuüm ...................................................................................... 33
Wind op een bladelement .................................................................................................................... 33
Wind turbine blad design ..................................................................................................................... 34
Elektrische geleiding ................................................................................................................................. 34
p-n junction .......................................................................................................................................... 34
Recombination en generation currents ............................................................................................... 35
Drie situaties..................................................................................................................................... 35
PV cel ................................................................................................................................................ 36
Vermogen van het circuit ................................................................................................................. 37
,Inleiding
De toenemende wereldbevolking in combinatie met de aanhoudende economische groei resulteert in
een grotere vraag naar energie. De eindige voorraad fossiele energie zal met het oog op de toekomst
niet voldoende zijn om aan deze toenemende vraag te voldoen. Dit zal uiteindelijk leiden tot een punt
in de tijd dat we ‘peak oil’ noemen. Dit punt kan gezien worden als de grens van de olieaanbod. Er kan
gewoon niet meer geproduceerd worden terwijl er wel meer gevraagd wordt. Na dit punt zal dit
aanbod alleen nog maar afnemen omdat het steeds ingewikkelder en steeds duurder wordt om de olie
uit de grond te halen. Het gevolg zal zijn dat de olieprijzen ongecontroleerd omhoog zullen gaan. Dit
zal een hoop chaos opleveren.
Oplossingen probeert men te vinden in oneindige energiebronnen / duurzame energiebronnen. Deze
cursus gaat in op oplossingen voor het hierboven geschetste probleem.
Belangrijke basis kennis
Voorzetsel Symbool Grootte
femto f
pico p
nano n
micro
milli m
centi c
deci d
- -
deka D
hecto h
kilo k
mega M
giga G
tera T
peta P
, en temperatuur
Er bestaat een duidelijk verband tussen de concentratie in de atmosfeer en de temperatuur op
aarde. Er is echter niet goed uit de data te halen welke voorloopt op de ander. Wat wel bekend is, is
dat de mensheid grote invloed heeft op de concentratie in de atmosfeer als gevolg van de
verbranding van fossiele brandstoffen. Een hogere concentratie leidt tot meer zonne-energie dat
vastgehouden wordt op aarde en dus tot een opwarming van de aarde (global warming
/broeikaseffect).
Vraag 1: Broeikaseffect
De gemiddelde jaarlijkse afname wordt gegeven door: . De
gemiddelde jaarlijkse uitstoot is .
a.) Wat is de waarde van als je er vanuit ga dat alle die ontstaat het gevolg is van
verbranding van fossiele brandstoffen volgens:
Gebruik hierbij dat de lucht voor uit zuurstof bestaat, dat het volume van de
atmosfeer is. En dat het molair volume gelijk is aan
. Verder vul je pas getallen in aan het einde. Gebruik voor de molaire massa’s voor
zuurstof en koolstofdioxide respectievelijk en
b.) De gemiddelde jaarlijkse afname bedraagt . Is het dan realistisch om te
zeggen dat deze afname grotendeels het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen?
Thermal energy
Er zijn drie manieren waarop overdracht van warmte plaats kan vinden:
1. Straling / radiation (zwart lichaam)
2. Geleiding / conduction
3. Stroming / convection
Energie van de zon
De zon dankt zijn energie aan de onderstaande proton-proton kettingreactie.
Inleiding ...................................................................................................................................................... 4
Belangrijke basis kennis.......................................................................................................................... 4
en temperatuur ............................................................................................................................. 5
Thermal energy .......................................................................................................................................... 5
Energie van de zon ................................................................................................................................. 5
Zonenergie op aarde .............................................................................................................................. 7
Verband tussen zonneconstante en temperatuur ............................................................................... 10
Fouriers Wet ......................................................................................................................................... 11
Aardwarmte.......................................................................................................................................... 12
Gaswet / Ideal gas law.............................................................................................................................. 13
Afleiding van de algemene gaswet....................................................................................................... 13
Soortelijke warmte / specific heat ....................................................................................................... 15
Wetten van thermodynamica .............................................................................................................. 15
Soortelijke warmte en ............................................................................................................... 16
Carnot en Stirling ...................................................................................................................................... 17
Carnot engine ....................................................................................................................................... 17
Adiabaten en isothermen: ................................................................................................................ 17
Carnot efficiëntie .............................................................................................................................. 18
Stirling engine ................................................................................................................................... 21
Isochoren en isothermen ................................................................................................................. 22
Stirling efficiëntie.............................................................................................................................. 22
Stirling engine met regenerator ....................................................................................................... 23
OTEC-Power (ocean thermal energy converter) .................................................................................. 24
Druk .......................................................................................................................................................... 24
Vloeistof vs. Gas ................................................................................................................................... 24
Druk van een gas .................................................................................................................................. 25
Temperatuur als functie van de hoogte ............................................................................................... 25
Continuïteitsvergelijking....................................................................................................................... 26
Bernoulli ............................................................................................................................................... 26
Energie uit water ...................................................................................................................................... 28
Euler’s turbine: ..................................................................................................................................... 28
Pelton Wheel ........................................................................................................................................ 28
Waterdam............................................................................................................................................. 29
,Golven ...................................................................................................................................................... 29
Golfsnelheid ......................................................................................................................................... 29
Windenergie ............................................................................................................................................. 30
Vermogen van wind ............................................................................................................................. 30
Power factor ( ) ................................................................................................................................ 32
Betz limiet............................................................................................................................................. 32
Lift en Drag ........................................................................................................................................... 32
Drag op een verticale plaat in een vacuüm ...................................................................................... 33
Wind op een bladelement .................................................................................................................... 33
Wind turbine blad design ..................................................................................................................... 34
Elektrische geleiding ................................................................................................................................. 34
p-n junction .......................................................................................................................................... 34
Recombination en generation currents ............................................................................................... 35
Drie situaties..................................................................................................................................... 35
PV cel ................................................................................................................................................ 36
Vermogen van het circuit ................................................................................................................. 37
,Inleiding
De toenemende wereldbevolking in combinatie met de aanhoudende economische groei resulteert in
een grotere vraag naar energie. De eindige voorraad fossiele energie zal met het oog op de toekomst
niet voldoende zijn om aan deze toenemende vraag te voldoen. Dit zal uiteindelijk leiden tot een punt
in de tijd dat we ‘peak oil’ noemen. Dit punt kan gezien worden als de grens van de olieaanbod. Er kan
gewoon niet meer geproduceerd worden terwijl er wel meer gevraagd wordt. Na dit punt zal dit
aanbod alleen nog maar afnemen omdat het steeds ingewikkelder en steeds duurder wordt om de olie
uit de grond te halen. Het gevolg zal zijn dat de olieprijzen ongecontroleerd omhoog zullen gaan. Dit
zal een hoop chaos opleveren.
Oplossingen probeert men te vinden in oneindige energiebronnen / duurzame energiebronnen. Deze
cursus gaat in op oplossingen voor het hierboven geschetste probleem.
Belangrijke basis kennis
Voorzetsel Symbool Grootte
femto f
pico p
nano n
micro
milli m
centi c
deci d
- -
deka D
hecto h
kilo k
mega M
giga G
tera T
peta P
, en temperatuur
Er bestaat een duidelijk verband tussen de concentratie in de atmosfeer en de temperatuur op
aarde. Er is echter niet goed uit de data te halen welke voorloopt op de ander. Wat wel bekend is, is
dat de mensheid grote invloed heeft op de concentratie in de atmosfeer als gevolg van de
verbranding van fossiele brandstoffen. Een hogere concentratie leidt tot meer zonne-energie dat
vastgehouden wordt op aarde en dus tot een opwarming van de aarde (global warming
/broeikaseffect).
Vraag 1: Broeikaseffect
De gemiddelde jaarlijkse afname wordt gegeven door: . De
gemiddelde jaarlijkse uitstoot is .
a.) Wat is de waarde van als je er vanuit ga dat alle die ontstaat het gevolg is van
verbranding van fossiele brandstoffen volgens:
Gebruik hierbij dat de lucht voor uit zuurstof bestaat, dat het volume van de
atmosfeer is. En dat het molair volume gelijk is aan
. Verder vul je pas getallen in aan het einde. Gebruik voor de molaire massa’s voor
zuurstof en koolstofdioxide respectievelijk en
b.) De gemiddelde jaarlijkse afname bedraagt . Is het dan realistisch om te
zeggen dat deze afname grotendeels het gevolg is van de verbranding van fossiele brandstoffen?
Thermal energy
Er zijn drie manieren waarop overdracht van warmte plaats kan vinden:
1. Straling / radiation (zwart lichaam)
2. Geleiding / conduction
3. Stroming / convection
Energie van de zon
De zon dankt zijn energie aan de onderstaande proton-proton kettingreactie.
