Thema 1: Energie
Energie
Thema 1 gaat over energie. Wat is energie eigenlijk? En hoe gebruiken wij de verschillende vormen van energie? Hieronder staan de leerdoelen van dit thema beschreven:
Aan het einde van dit thema:
- Ken je 8 verschillende energiebronnen en weet je hoe uit deze bronnen de energie wordt gehaald.
- Heb je leren werken met een technische handleiding om de TWIK in elkaar te zetten
Theorie
Energiebronnen
Zonne-energie.
De grootste directe gebruikers van zonne-energie zijn planten. Zij gebruiken het zonlicht om te groeien. Zonne-energie is een duurzame energiebron omdat de bron, in dit geval de zon, ontzettend lang meegaat (wetenschappers denken dat de zon nog minstens 5 miljard jaar zal schijnen). Wij mensen gebruiken het zonlicht om elektriciteit of warmte op te wekken.
Op veel daken liggen tegenwoordig zonnepanelen. Als er geen bewolking is maken deze panelen genoeg elektriciteit om een gemiddelde woning van energie te voorzien. Dit klinkt goed, maar wanneer het twee weken lang erg bewolkt is wordt er veel minder elektriciteit opgewekt!
Ook kunnen wij het zonlicht gebruiken om warmte op te wekken. Dit doen we met zonnecollectoren. In de zonnecollectoren zit een vloeistof die warm wordt door het licht van de zon. Deze warmte wordt vervolgens op verschillende manieren gebruikt, bijvoorbeeld om een gebouw te verwarmen!
Wind-energie.
Wind-energie gebruikt de mens al heel lang. De zeilen van een zeilschip gebruiken de wind om het schip vooruit te bewegen. De bekende Nederlandse windmolens worden tegenwoordig nog steeds gebruikt om graan mee te malen. Tegenwoordig zie je in weilanden veel windturbines staan. Deze turbines zijn heel hoog (hoog in de lucht waait het harder) en wekken dankzij de wind veel energie op. De energie wordt in de vorm van elektriciteit opgewekt. Dit gebeurt net zoals bij een dynamo van een fiets. De windturbine gaat draaien, en dankzij magneten wordt er een elektrische stroom opgewekt. Ook wind-energie is een duurzame energiebron, omdat ook de wind haast niet op kan.
Waterkracht en getijden energie.
Dankzij de maan bestaan de getijden. Bij eb trekt het water zich terug van de kust, en bij vloed komt het weer terug. Het water beweegt en die beweging zetten wij om in elektrische energie. Dit gebeurt op een gelijke manier als bij wind-energie, maar dan onder water. Het water gaat langs een propellor en laat deze draaien, waardoor er elektriciteit wordt opgewekt. Dit is een duurzame energiebron en wordt getijden energie genoemd.
Op de afbeelding hierboven zie je ook een grote dam. Hier wordt water wat uit de bergen stroomt opgevangen in een groot meer, afscherm door de dam. Als de dam dan open wordt gezet stroomt het water dankzij de zwaartekracht weer verder naar beneden. Net zoals bij getijden energie maken we gebruik van deze beweging om elektrische energie op te wekken. Een dam wordt ook wel een waterkrachtcentrale genoemd.
Biomassa.
Energie uit biomassa wordt ook wel bio-energie genoemd. Die naam heeft alles te maken met de bron. Bio-elektriciteit en biowarmte komen namelijk voort uit biologisch (of organisch) materiaal. Dat varieert van (snoei)houtafval afkomstig uit de industrie en rioolslib uit waterzuiveringsinstallaties, tot gft uit huishoudens, plantaardige oliën en vetten uit de voedingsmiddelenindustrie, mest uit veebedrijven en speciaal voor bio-energie geteelde gewassen, zoals koolzaad en palmbomen.
Er zijn dus heel veel soorten bio-energiebronnen. Ook zijn de meningen verdeeld over welke van deze bronnen duurzaam zijn en welke niet.
Bodemwarmte.
Bij bodemwarmte maken we gebruik van de zon die het water in de aarde (tot ongeveer 500 meter diep) van de aarde opwarmt. Deze warmte wordt gebruikt om gebouwen op te warmen. In Nederland is dit goed bruikbaar. In de zomer stoppen we de warmte in het water en voeren het de grond in. In de winter halen we het warme water juist weer op om de gebouwen mee op te warmen.
Bij aardwarmte gebruiken we de hete kern van de aarde. Hoe heet die kern is weten we niet zeker, maar wetenschappers schatten de temperatuur tussen de 2000 en 6000 graden Celcius. Hoe dieper je de grond in gaat, hoe warmer het wordt (ongeveer 30 graden Celcius per kilometer). Mocht je ooit naar IJsland gaan, dan kan je deze aardwarmte voelen door een duik te nemen in een van de natuurlijke warmwater baden.
Beide vormen zijn duurzame energiebronnen.
Fossiele brandstoffen.
Er zijn verschillende fossiele brandstoffen, maar ze hebben allemaal hetzelfde gemeen. Ze zijn miljoenen jaren geleden ontstaan, onder hoge druk en hoge temperaturen in de aarde, van de resten van dode organismen. Ook wordt de energie uit deze bronnen op dezelfde wijze door verbranding opgewekt. Door deze verbranding onstaat warmte, waarmee water wordt opgewarmt. Het water gaat koken en verdampt. Deze damp stijgt op en laat een grote turbine draaien, die vervolgens de beweging omzet in elektrische energie.
Voorbeelden van fossiele brandstoffen zijn aardolie, aardgas, steenkool en bruinkool.
Fossiele brandstoffen zijn niet duurzaam. Het duurt miljoenen jaren voordat deze brandstof ontstaan en de mens maakt brandstoffen sneller op dan het er bij komt.
Kern-energie.
Kernenergie is energie opgewekt door kernreacties, de reacties waarbij atoomkernen zijn betrokken. Kernenergie komt in alle gevallen beschikbaar in de vorm van warmte, die in een kerncentrale (via stoom en turbines) in elektriciteit kan worden omgezet. De kernreacties bestaan in 2 vormen.
Bij kernsplitsing wordt er energie opgewekt bij het uit elkaar vallen van zware atomen (zoals plutonium of uranium). De atoombommen die in de 2e wereldoorlog werden gebruikt werkten op deze manier. Alle werkende kercentrales in de wereld maken gebruik van kernsplitsing.
Ook kan er energie worden opgewekt bij kernfusie. Hier worden twee lichte atomen gecombineerd tot een zwaardere atoom (dit is hoe de zon werkt). Naar deze techniek wordt al lange tijd onderzoek gedaan, maar is tegenwoordig nog niet in gebruik.
Kernenergie is nog geen duurzame energiebron. De gebruikte plutonium en uranium kan opgaan. Bij kernfusie zou het zeer duurzaam kunnen zijn, omdat de lichte atomen die worden gebruikt zeer veel voorkomen.
Sankey diagram
Opdracht: energiebronnen
Uitleg opdracht
Je gaat in een groepjes informatie opzoeken over twee verschillende energiebronnen. De informatie over deze energiebronnen verwerk je in een presentatie.
De fossiele brandstoffen raken uitgeput en zijn te vervuilend. Vandaar dat je kan kiezen uit alternatieve duurzame energiebronnen.
- Wind-energie
- Zonne-energie
- Biomasse
- Aardwarmte en bodemwarmte(stadsverwarming)
- Waterkracht en getijden energie
- Waterstof
- Kern-energie
Je moet de volgende vragen beantwoorden op je pagina op de WIX:
- Hoe wordt de energie uit de bron gehaald? Welke stappen zijn hier voor nodig?
- Hoe wordt de energie omgezet zodat jij je mobiel kan opladen?
- Op welke plek in Nederland vind je de energiebron vooral?
- Hoeveel procent van deze energiebron wordt in het dagelijks leven gebruikt?
- Wat zijn de voordelen en nadelen van deze energiebron? Leg ook uit waarom!
- Is de bron duurzaam, waarom wel of waarom niet?
Tips:
- Gebruik duidelijke taal, dus alleen woorden die je zelf snapt.
- Maak gebruik van afbeeldingen, foto's, schaalmodellen etc.
- Zorg voor een goede taakverdekling. Iedereen moet evenveel aan het woord zijn.
- Voorlezen van een blaadje of vanaf je PowerPoint presentatie is niet de bedoeling.
- Zet alles op je Wixpagina: Energie
Opdracht: De TWIK
Uitleg opdracht
Je gaat aan de slag met de TWIK. De TWIK is een Tegen de Wind In Kar. Deze wagen gaat tegen de wind in rijden. De wind laat de propellor draaien, die vervolgens via een koperen lasdraad een wormwiel laat draaien. Het wormwiel is verbonden met een tandwiel wat de as van de wielen laat draaien.
De TWIK wordt gemaakt volgens de instructies van het bouwpakket. Dit is een best lastige opgave, het is een zeer technische handleiding.
De handleiding
Om de TWIK te bouwen volgen we de instructies in de bijgeleverde handleiding. Deze krijg je uitprint van de docent. Ga hier netjes mee om en lever deze in bij de docent aan het einde van de les. Als je de handleiding kwijt raakt kan je ze hier vinden zodat je ze zelf kan uitprinten.
De planning
De TWIK wordt gemaakt in 6 blokuren. Hieronder zie je de 6 blokuren, met daarbij de activiteit die je in de les uitvoert. Het kan zijn dat je sneller werkt, dan heb je meer tijd om de TWIK te testen en te verbeteren. Na de 6 blokuren zijn we klaar en wordt je beoordeeld op wat je hebt.
Beoordeling TWIK
Om een voldoende te halen moet de TWIK aan een aantal eisen voldoen. Om je cijfer te verhogen wordt er gekeken naar hoe goed de TWIK werkt. Hoe sneller hoe beter!
Eisen:
- De TWIK kan 1 meter tegen de wind in afleggen.
- Er staat een filmpje op je Wixpagina (Energie) waarin je laat zien dat je TWIK die meter aflegt.
Als aan deze eisen is voldaan heb je minimaal 5,5.
De afwerking:
- Wanneer de TWIK netjes is afgewerkt kan je 0,5 punten erbij krijgen.
Een hoger cijfer:
- De snelste Twik van de klas heeft een 9,5
- Nummer 2 heeft een 9
- Nummer 3 heeft een 8,5
- Nummer 4 heeft een 8
- Nummer 5 heeft een 7,5
- Vanaf nummer 6 steeds 0,1 punt eraf, tot een minimum van 5,5.
Voorbeelden van de TWIK
