NLT 5H - Duurzaam en niet duur - St Bonifatiuscollege

NLT 5H - Duurzaam en niet duur - St Bonifatiuscollege

Inleiding

Deze module gaat over duurzaamheid en besparen op energie. De hoofdvragen zijn:

  • Wat is duurzaamheid precies?
  • Waarom is duurzaamheid zo belangrijk?
  • Wat zijn de gevolgen van de klimaatverandering?
  • Hoe kun je jouw ecologische voetafdruk kleiner maken?
  • Welke energiebronnen zijn duurzaam, en welke niet?
  • Hoe maak je het verwarmen duurzamer, hoe kun je besparen op energie?
  • Hoe kun je rekenen aan verwarmen en energiebesparing door isolatie?
  • Welke elektrische apparaten in huis gebruiken veel energie?
  • Hoe kun je meten en rekenen aan het energieverbruik en energiebesparing van elektrische apparaten??
  • Hoe kun besparen op het gebruik van elektrische energie?

    •  

Naast de theorie zijn er in deze module vier kleine praktische opdrachten:

PO1 - Soortelijke warmte

PO2 - Isoleren

PO3 - Energiegebruik

PO4 - Rendement waterkoker

 

1. Duurzaamheid

1.1 - Wat is duurzaam?

Deze module gaat over duurzaamheid en besparen op energie. Bij het woord duurzaam denk je waarschijnlijk aan iets dat lang meegaat. Bijvoorbeeld aan verf die bestand is tegen slecht weer of een terreinwagen die tegen een stootje kan. Duurzaam heeft de laatste jaren echter een bredere betekenis gekregen.

 

Opgave 1:       Definitie duurzaamheid

  • Geef je eigen omschrijving van het begrip duurzaamheid.
  • Geef de betekenis van het begrip duurzaamheid zoals deze is vastgelegd door de VN-commissie Brundtland in 1987.
  • Bekijk de website   SDG Nederland
  • Beschrijf wat de zeventien ‘Sustainable Development Goals’ voor Nederland inhouden.

1.2 - Waarom is duurzaamheid belangrijk?

Bij duurzaamheid spelen veel factoren mee: energiegebruik, armoede, gezondheid en hygiëne, onderwijs, de woonruimte en milieu, de biodiversiteit, water- en luchtkwaliteit, klimaat, voedselschaarste, grondstoffen en afvalverwerking.

Leven volgens een duurzaam principe is daarom gecompliceerd, temeer omdat tussen al deze factoren ook nog eens relaties bestaan. Vaak levert een verbetering in de ene factor ergens anders of op een later moment een verslechtering op.

Bij duurzaamheid gaat het er vooral om dat het leven op Aarde in de toekomst niet slechter wordt. Dat wordt vaak kort omschreven met de drie P's: People, Planet, Prosperity

 

Opgave 2:       De 3 P’s - Mensen, Aarde en Welvaart

  • Leg uit wat wordt bedoeld met het begrip ‘people, planet, prosperity’ in relatie tot duurzaamheid.
  • Leg met een voorbeeld uit hoe een verbetering in 1 van deze drie factoren een verslechtering in 1 van de andere factoren kan opleveren.

De temperaturen op aarde gaan onmiskenbaar omhoog. Je ziet dat aan de trend in het diagram. Volgens de verschillende modellen die wetenschappers hanteren stijgt de temperatuur in deze eeuw met 2,5 ºC tot 4,1 ºC.

 

1.3 - Gevolgen van klimaatverandering

De temperaturen op aarde gaan onmiskenbaar omhoog. Je ziet dat aan de trend in het diagram. Volgens de verschillende modellen die wetenschappers hanteren stijgt de temperatuur in deze eeuw met 2,5 ºC tot 4,1 ºC.

Kies de lange of korte versie van de film en beantwoord daarna opgave 3, 4 en 5.

Lange versie (klimaatverandering in 3x10 minuten)   

Korte versie (Wat is klimaatverandering precies)

Opgave 3:       Gevolgen klimaatverandering

  • Welke veranderingen in het weer zijn merkbaar als gevolg van klimaatverandering.
  • Welke gevolgen van klimaatverandering treden voor Noordwest-Europa op?
  • Welke veranderingen treden voor gebieden rondom de evenaar op?  
  • Lees het nieuwsartikel: Malawi: geen schuld wel groot slachtoffer
  • Noem de twee belangrijkste gevolgen van klimaatverandering voor de de inwoners van Malawi.                     

Opgave 4:       Het broeikaseffect

  • Leg duidelijk uit hoe door toedoen van de mens de aarde opwarmt. Gebruik in je antwoord in ieder geval de begrippen fossiele brandstoffen, infrarode straling, het versterkte broeikaseffect en industriële revolutie (geef de bron of bronnen die je hebt gebruikt).
  • Een deel van de verklaring van het broeikaseffect die iemand geeft is: ‘De zonnestraling die het aardoppervlak bereikt, wordt voor een groot deel door de aarde opgenomen. Daardoor stijgt de aarde in temperatuur en gaat .....’  Maak de redenering verder af.

Opgave 5:       Bijdrage aan broeikaseffect

Bekijk het artikel:  Broeikasgassen in de EU en per land

  • Wat zijn de belangrijkste drie broeikasgassen?
  • Welke sectoren dragen het meeste bij aan de uitstoot van broeikasgassen?
  • Welke landen hebben wereldwijd de hoogste bijdrage aan de uitstoot van broeikasgassen?
  • Op welke plaats staat Nederland binnen Europa?
  • Welke doelen heeft Nederland gesteld voor 2030 en 2050 om klimaatverandering tegen te gaan?
  • Hoe groot is de kans dat Nederland deze doelen gaat halen? 

1.4 - Verklein je ecologische voetafdruk

De Ecologische Voetafdruk geeft aan hoeveel land (mondiale hectares) per persoon nodig is voor onze consumptie. De grootte van je voetafdruk hangt dus af van je leefgewoonten.

Waar komt de Voetafdruk vandaan?
Het begrip ‘ecologische voetafdruk’ bestaat al ruim 15 jaar en werd geïntroduceerd aan de Canadese Universiteit van British Colombia door Mathis Wackernagel. De ecologische voetafdruk is een soort meetinstrument waarmee het ruimtebeslag van een mens op de Aarde bepaald kan worden aan de hand van iemands leefstijl. De ruimte die iemands leefstijl inneemt wordt uitgedrukt in hectares. Hoe groot deze voetafdruk is hangt met name af van het consumptiegedrag. De berekening neemt onder andere de oppervlakte mee welke nodig is voor het gebruik van energie en grondstoffen en de productie van voedsel. In Nederland is de ecologische voetafdruk in 1995 geïntroduceerd door milieuorganisatie De Kleine Aarde.

Leven op te grote voet
Per mens is op basis van een eerlijke verdeling 1,63 mondiale hectare beschikbaar. Wereldwijd gebruiken we nu per mens 2,7. Een gemiddelde Nederlander gebruikt zelfs 4,9 hectare! Op dit moment hebben we anderhalve Aarde nodig om te produceren wat we in één jaar gebruiken. We vragen dus meer van de Aarde dan ze kan bieden. Hierdoor komen ook de natuur en soortenrijkdom onder druk te staan en erven volgende generaties een Aarde die steeds minder leefbaar wordt.

Je voetafdruk en CO2
Het broeikasgas koolstofdioxide (CO2) beslaat maar liefst de helft van de Ecologische Voetafdruk. Het gas komt vrij bij verbranding van fossiele brandstoffen zoals aardolie, gas en steenkool, bijvoorbeeld voor elektriciteitsopwekking, verwarming en vervoer. CO2 draagt bij aan de opwarming van de Aarde en klimaatverandering. Gelukkig zijn bomen in staat om CO2 uit de lucht te halen en op te slaan. Daarmee leveren ze een belangrijke bijdrage aan het tegengaan van klimaatverandering. Je CO2-uitstoot wordt doorberekend in je Ecologische Voetafdruk door uit te rekenen hoeveel hectare bos er nodig is om je CO2 weer uit de lucht te halen.(bron; https://voetafdruknederland.nl/over-de-voetafdruk/)

 

Opgave 6:       Ecologische voetafdruk

Ga naar de website: Ecologische Voetafdruk Nederland

  • Zoek uit wat bedoeld wordt met de ecologische voetafdruk of footprint.
  • Bereken je eigen footprint met behulp van de scan op de website. Geef hier de uitslag van jouw footprint.
  • Hoe groot is je voetafdruk in vergelijking met de gemiddelde Utrechter?

 

Ga naar de website:  Earth Overshoot Day

  • Wat is overshoot day? Op welke datum valt die dag dit jaar?

 

Er zijn verschillende manieren om je voetafdruk te verkleinen, bekijk op de website de verschillende tips om jouw afdruk te verkleinen. Geef bij elk onderwerp aan welke tip jij het beste vindt en waarom

  • Voedsel
  • Energie
  • Afval
  • Vervoer
  • Vakantie
  • Bedenk zelf ook nog een om je voetafdruk te verkleinen.

 

 

1.5 - Welke energiebronnen zijn duurzaam?

Duurzame energiebronnen zijn natuurlijke bronnen die niet opraken en automatisch worden aangevuld, zoals zon, wind, waterkracht, biomassa en aardwarmte. Zulke bronnen worden ook wel hernieuwbare energiebronnen genoemd.

Duurzame energiebronnen geen of nauwelijks CO2 uit en dragen niet bij aan klimaatverandering zoals fossiele brandstoffen (kolen, olie, gas) dat doen.

Voorbeelden van duurzame energiebronnen

  • Zonne-energie: Energie die wordt opgewekt met behulp van zonnepanelen of zonneboilers.
  • Windenergie: Energie die wordt opgewekt door windmolens die draaien op windkracht.
  • Waterkracht: Energie uit de stroming van water, bijvoorbeeld via waterkrachtcentrales.
  • Aardwarmte: Energie die wordt gewonnen uit de warmte van de aarde.
  • Biomassa: Energie uit organisch materiaal, zoals planten en afval.
  • Golf- en getijdenenergie: Energie die wordt opgewekt uit de beweging van golven en getijden.

Opgave 7:  Duurzame energiebronnen

  • Leg uit waarom kernenergie (door kernsplijting) geen duurzame energiebron is, ondanks dat er geen CO2 wordt uitgestoten.
  • Zou kernenergie door kernfusie wel een duurzame energiebron kunnen zijn in de (verre) toekomst? Noem enkele argumenten.
  • Leg uit wat het verschil is tussen een zonneboiler en zonnepanelen.
  • Er is discussie over de vraag of biomassa een duurzame energiebron is. Noem argumenten voor en tegen.

Opgave 8:  Duurzaam verwarmen

  • Hoe zou je aardwarmte kunnen gebruiken om woningen of gebouwen te verwarmen?
  • In welk land wordt aardwarmte op grote schaal ingezet? Is dat alleen voor het verwarmen van gebouwen?
  • Zonne-energie wordt al veel langer gebruikt om gebouwen te verwarmen. Zoek op wat passieve zonne-energie (PZE) is, en hoe daarmee rekening gehouden wordt bij de bouw van woningen.

Opgave 9:  Elektrisch verwarmen

Duurzame energiebronnen worden vaak gebruikt om elektriciteit op te wekken. Er zijn drie manieren op met elektriciteit woningen te verwarmen: met een straalkachel of infraroodpanelen, met een warmtepomp of met een airco. De meeste airco's kunnen zowel koelen als verwarmen.

  • Bij welk van deze drie methoden is de investering in de installatie het grootst? Leg uit.
  • Bij welk van deze drie methoden zijn de kosten voor het gebruik het grootst? Leg uit.
  • Beschrijf de overeenkomsten en verschillen tussen een airco en een warmtepomp.
  • Leg uit hoe het rendement van een airco en een warmtepomp (veel) hoger kan zijn dan 100%.

Opgave 10: Nul-energiewoning

Bekijk het filmpje:   Schooltv: Nulenergie-woningen

  • Welke maatregelen/technologieën zijn toegepast om er voor te zorgen dat het huis netto geen energie gebruikt?

Eindopdracht 1 - Verslag of VLOG

Welke aanpassingen kun jij de komende weken doen aan jouw gedrag zodat je ecologische voetafdruk verkleind wordt? 

  • Maak een concreet plan met een aantal haalbare doelen.
  • Betrek ook anderen (broers, zussen, ouders) bij het plan.
  • Maak hiervan een verslag of een Vlog van 1 tot 3 minuten waarin je de gedragsverandering (resultaten) beschrijft,

De vlog bestaat uit bewijsmateriaal van de gedragsverandering.

Hieronder vind je een aantal bronnen met suggesties die je op weg kunnen helpen om je voetafdruk te verminderen.

 

2. Verwarmen en isoleren

2.1 - Water opwarmen

In huis gebruiken we vaak warm water: om eten te koken, bij het douchen en in een (vaat)wasmachine. Het verwarmen van water kost veel energie en geld. Hoeveel energie heb je eigenlijk nodig om water te verwarmen?

De energie die je nodig hebt om een stof op te warmen kun je berekenen met de volgende formule:

 

•  ∆T = met hoeveel graden je de temperatuur wilt verhogen.

•  m = hoeveel kilogram van de stof je hebt.

•  c = de soortelijke warmte van de stof (in joule per kilogram per graad).

Het maakt voor de energie niet uit of je van 20 °C tot 60 °C verwarmt of dat je van 30°C tot 70 °C verwarmt. Het gaat om het verschil tussen de begintemperatuur en de eindtemperatuur.  ΔT = Teind - Tbegin.

De soortelijke warmte c is hoeveel joule energie je nodig hebt om één kilogram met één graad (Celsius of Kelvin) te verwarmen.

PO1 - Warmte om te douchen

Veel mensen douchen vaak en lang. En soms ook nog onder een douche waar heel veel water uitstroomt. Al dat warme water spoelt daarna het riool in. Dat is niet duurzaam.

De eerste stap naar verduurzaming is minder water gebruiken bij het douchen. De tweede stap is warmteterugwinning.

Maar eerst de vraag: 'Hoeveel energie gebruik je nu eigenlijk bij het douchen?

 

Hoeveel warmte gebruik je om te douchen?

 

1 ultra-dun 12 inch ronde regendouche - wand/plafond gemonteerd roestvrij staal met tape, drukverhogende hoge doorstroming & volledige lichaamsdekking waterfall effect, gepolijste chrome afwerking voor geweldige douche-ervaring, gladde regenval effekt, eenvoudige installatieOnderzoeksvraag:

Hoeveel energie heeft jullie gezin per week nodig om te douchen?

 

Deelvragen:

  1. Hoeveel energie is er nodig om 1 liter water te verwarmen tot douchetemperatuur?
  2. Hoeveel liter water gebruikt jouw gezin per week voor het douchen?

 

Meetapparatuur:

Bekerglas, weegschaal, dompelaar, thermometer

Opgaven

 

Opgave 11:    Korter douchen

De gemiddelde Nederlander staat thuis 5 keer per week 9 minuten onder de douche (bron: milieucentraal.nl). Hiervoor is veel gas nodig met de bijkomende CO2-uitstoot. Maar hoeveel gas is er eigenlijk nodig?

De doorstroomsnelheid van de gebruikte douchekop is 10 L per minuut. Om lekker te kunnen douchen moet het water wel van 12 °C verwarmd worden naar een meer comfortabele 37 °C.

a.       Bereken hoeveel energie één douchebeurt van 9 minuten kost

Een HR-ketel heeft een rendement van 90% voor het verwarmen van tapwater.

b.      Bepaal hoeveel m3 aardgas er nodig is voor 1 douchebeurt. Gebruik Binas tabel 28 om de verbrandingswarmte van aardgas op te zoeken.

 

1 m3 aardgas voor de particulier kost op dit moment ongeveer € 1,37

c.       Bereken wat douchen de gemiddelde Nederlander op jaarbasis kost.

Op de website van MilieuCentraal staat de volgende uitspraak: “Door 5 i.p.v. 9 minuten te douchen, kun je met de huidige gasprijzen zo'n 140 euro per jaar besparen”.

d.      Laat met een berekening zien of je het met deze uitspraak eens bent.

2.2 - Woning verwarmen

Bij het verwarmen van een woning gaat het vooral om het op temperatuur houden van de woning: wat er aan warmte verdwijnt (duur ramen, muur en dak) moet ook weer aangevuld worden. De warmtestroom van de verwarming (in feite het vermogen) is dan gelijk aan de warmtestroom naar buiten toe.

 

Opgave 12: Duurzaam verwarmen

De meeste woningen in Nederland worden nog verwarmd met aardgas, maar dat is niet duurzaam. En tegenwoordig moet al het aardgas geïmporteerd worden. Hoog tijd dus om te kijken naar alternatieven:

  • Elektrische verwarming (straalkachel, infrarood)
  • Airco
  • Warmtepomp
  • Aardwarmte
  1. Leg uit waarom aardwarmte voor de meeste gezinnen geen optie is.

  1. Beschrijf de overeenkomsten en verschillen tussen een airco en een warmtepomp.

  1. Leg uit hoe het rendement van een airco en een warmtepomp (veel) hoger kan zijn dan 100%

 

Opgave 13: Een warmtepomp plaatsen?

De meeste huizen worden nog verwarmd met een CV-ketel. Een warmtepomp kan een cv-ketel vervangen. Het is een zuinige en duurzame manier om je huis te verwarmen. In deze opdracht zoek je uit of een warmtepomp een goede optie is voor bij jullie thuis.

  1. Leg in een paar zinnen de werking van een warmtepomp uit.

  1. Noem twee voordelen van een warmtepomp ten opzichte van een gewone Cv-installatie.

Een warmtepomp is alleen geschikt als het huis voldoende geïsoleerd is.

  1. Beschrijf hoe je met de verwarmingstest van milieucentraal kunt checken of de woning voldoende geïsoleerd is.

  1. Onderzoek wat de kosten zijn van een warmtepomp.

  1. Zoek op hoeveel m3 aardgas en geld je op jaarbasis bespaart met een warmtepomp. Ga uit van een gasprijs van € 1,37.

  1. Maak hiermee een schatting van de terugverdientijd van een warmtepomp.

 

Opgave 14: Een airco als verwarming?

Een airco kan zowel koelen als verwarmen, en een airco werkt (ongeveer) op dezelfde manier als een warmtepomp. Net zoals bij een koelkast wordt warmte verplaatst van een koude plek (buiten) naar een warme plek (binnen). Bovendien wordt de elektrische energie die een airco gebruikt ook omgezet in warmte. Daardoor is het rendement van een airco en een warmtepomp groter dan 100%.

  1. Hoe groot is (gemiddeld) het rendement van een airco bij verwarmen? En van een warmtepomp?

  1. Leg het verschil tussen een airco (lucht-lucht) en een warmtepomp (lucht-water) uit.

  1. Zoek op hoe groot gemiddeld de kosten zijn van een installatie? Zowel voor een airco als voor een warmtepomp.

  1. Bereken hoeveel euro een gemiddeld gezin kan besparen met een airco. Voor verwarming verbruikt het gezin jaarlijks 2500 m3 aardgas. Ga uit van een gasprijs van € 1,37, een kWh kost € 0,27.

 

2.3 - Woning isoleren

Een slecht geïsoleerd huis verliest vooral warmte via het dak, de muren, de ramen en de vloer. Door je huis beter ‘in te pakken’ met een dikke laag isolatiemateriaal lekt er minder warmte weg. En heb je dus minder energie nodig om het te verwarmen.

 

Warmte kan op drie manieren verdwijnen uit een ruimte.

Drie vormen van warmtetransport:

  • Door kieren en open ramen/deuren verdwijnt warmte door stroming. De lucht beweegt dan zelf, en neemt de warmte mee.
  • De bovenkant van een metalen theelepeltje dat je in de hete thee zet, wordt ook heet. Het metaal beweegt zelf niet. Dit heet geleiding.
  • De derde manier is door straling. Hiervoor is helemaal geen stof nodig, een heet voorwerp kan door straling ook warmte  door een luchtledige ruimte sturen.        

            

Stroming: Ventilatie

Moderne woningen hebben vaak een ventilatiesysteem. Daarmee wordt warme lucht naar buiten geblazen, en door kieren komt dan koude lucht naar binnen. Dan is energieverlies door stroming.

Bij een duurzaam systeem wordt warmteterugwinning toegepast. De warme lucht die uitgeblazen wordt stroomt dan langs de koude lucht die binnenkomt. Daarmee wordt een flink deel van de warmte teruggewonnen. Warmteterugwinning kan ook worden toegepast bij een douche.

 

Straling: Reflectie

Om warmteverlies door straling tegen te gaan wordt gebruik gemaakt van een reflecterende laag, zoals bijvoorbeeld radiatorfolie. Het wordt ook gebruikt bij andere isolatiematerialen zoals glaswol. Dan werkt het glaswol beter omdat het zowel geleiding als straling van warmte tegengaat.

Twee rollen isolatiewol, waarvan één met aluminium bekleding   

Op dubbel of tripel glas wordt soms een reflectiecoating aangebracht. Zo’n coating is vrijwel onzichtbaar omdat het alleen infraroodstraling tegenhoudt, terwijl het zichtbaar licht wordt doorgelaten. Dat betekent dat de coating meer dan de helft van de straling van de zon weerkaatst, en daardoor wordt het in de zomer minder heet in huis.

In de winter reflecteert de coating de warmtestraling die alle voorwerpen in huis uitzenden. Daardoor verdwijnt er minder warmte uit huis, maar er komt ook iets minder straling naar binnen. Dat maakt het lastig om te berekenen hoeveel energie er precies bespaard wordt met zo’n coating.

Een ander voorbeeld van reflectie is bij (rol) gordijnen. Vanwege de lage kosten en het grote oppervlak is dit een interessante maatregel om een woning te verduurzamen.

 

Geleiding: Isolatiematerialen

De meeste isolatiematerialen zijn slechte warmtegeleiders. Dat zijn materialen die de warmte slecht duurgeven, zoals piepschuin, hout en stilstaande lucht.

Voor een woning is het belangrijk om de warmtestroom door het dak en de muren te verminderen. De warmtestroom geeft aan hoeveel joule er elke seconde door bijvoorbeeld een muur ‘weglekt’.

De warmtestroom hangt af van de dikte d van de muur, de oppervlakte A van de muur, het temperatuurverschil ΔT en de warmtegeleiding k van het materiaal waarvan de muur gemaakt is.

Het symbool voor vermogen is P (in watt, denk aan het Engelse Power). De formule is:

Met de waarde van k, de warmtegeleidingcoëfficiënt, geef je precies aan hoe goed of slechte een stof isoleert. Een stof met een grotere k geleidt de warmte beter dan een stof met een kleinere k. De waarde van k is een materiaaleigenschap, net als de dichtheid ρ en de soortelijke warmte c.

Wat in de tabel opvalt, is de lage waarde voor lucht. De werking van veel “isolatiematerialen” is hierop gebaseerd. In bijvoorbeeld polystyreen zorgt een netwerk van kunststof vezels ervoor dat er lucht zit opgesloten. Die lucht kan niet stromen, en die lucht geleidt slecht.

Een dikke wollen trui en een gevoerde jas werken net zo. De slechte warmtegeleiding van lucht is ook de reden waarom een ruit veel minder warmte doorlaat dan je zou denken: Het luchtlaagje aan de binnenkant van het glas is kouder dan de rest van de kamer, aan de buitenkant is het luchtlaagje juist warmer dan de buitentemperatuur. De lucht geleidt slecht en geeft de warmte dus niet snel door.

 

Opgaven

 

Opgave 15:   Radiatorfolie

  1. Leg uit waarom een radiator vaak onder een raam is geplaatst. Gebruik in je antwoord één van de drie vormen van warmte transport.

  1. Leg uit wat radiatorfolie is, hoe het werkt en welk type warmtetransport hierbij een rol speelt.

 

Opgave 16:   Isolatiewaarde

Bij isolatiemateriaal wordt altijd de warmteweerstand Rd aangegeven. De Rd-waarde wordt berekend met de dikte d van het isolatiemateriaal en de warmtegeleidingscoëfficiënt k van de isolatie.

     

  1. Bereken de Rd-waarde van een rol glaswol van 60 mm dik en een k-waarde van 0,035.

Voor de gevel is bij nieuwbouw een isolatiewaarde van Rd = 4,4 de norm.

  1. Bereken hoe dik de laag glaswol moet zijn om aan deze Rd waarde te voldoen.

  1. Leg uit dat de Rd-waarde van glaswol met een reflectielaag ongeveer gelijk is aan de Rd-waarde van glaswol zonder zo’n laag.

 

Opgave 17: Beter isolerende ramen                         

Stel dat uit een kamer de warmte vooral verdwijnt door één raam. Het glas is 4 mm dik. De breedte is 2,5 m, de hoogte is 1,0 m. De temperatuur van de lucht in het laagje aan de binnenkant van de ruit is 18 °C, aan de buitenkant 14°C. Je hebt in deze kamer een straalkacheltje dat een vermogen van 1,0 kW levert.

a.       Bereken of dat kacheltje genoeg is om deze ruimte op dezelfde temperatuur te houden. Gebruik de tabel in de tekst voor de warmtegeleidingscoëfficiënt van glas en de formule op pagina 17.

Tegenwoordig hebben alle nieuwbouwhuizen minimaal HR++ glas. HR++ is dubbel glas met een coating en een isolerend gas tussen de platen, waardoor het heel goed isoleert. Hieronder staat wat je bespaart als je alle ramen (24 m2) in een gemiddelde hoekwoning vervangt door HR++ glas.

  • Stel, je had overal dubbel glas, dan scheelt dat 11 m3 gas per m2 raam. Dat betekent elk jaar een besparing van zo’n € 360,- aan energiekosten, uitgaande van een gasprijs van € 1,37 per m3.
  • Stel je had overal nog enkel glas dan scheelt dat 24 m3 gas per m2 raam. Dat betekent elk jaar een besparing van zo’n € 790,- per jaar uitgaande van een gasprijs van € 1,37 per m3.

(bron: isolatieglaswijzer.nl/besparingen)

 

Op de bovenverdieping van een rijtjeshuis is nog 8 m2 aan dubbelglas.

Een bewoner wil weten hoe snel hij zijn investering terugverdient als hij het dubbelglas laat vervangen door HR++ glas. Het plaatsten van HR++ glas kost € 160,- per m2.

b.      Bereken hoelang het bij een gemiddelde gasprijs van €1,37 duurt voordat hij de investering heeft terugverdiend.

PO2 - Isolatiematerialen

Welke beker is het beste geïsoleerd?

 

Onderzoeksvraag

Je onderzoekt de warmtestroom uit een metalen beker bij verschillende manieren van isoleren. De warmtestroom is hoeveel joule er per seconde verdwijnt uit het water in de beker.

Beker 1 wordt in een leeg plastic bakje geplaatst.

Beker 2 wordt in bubbeltjesplastic gewikkeld.

Beker 3 met bubbeltjesplastic plus alufolie.

De bekers worden gevuld met heet water en koelen langzaam af.

 

Onderzoeksvraag: Hoeveel procent daalt de warmtestroom door isolatie?

 

Meetopstelling: zie foto

  • Drie plastic bakjes
  • Drie aluminium bekers
  • Bubbeltjes plastic
  • Alufolie
  • Een thermometer
  • Een stopwatch
  • Waterkoker

       

Vraag 1: Bij welke van de drie bakjes verwacht je dat de warmtestroom het kleinst zal zijn? Leg uit.

Vraag 2: Welke vorm van warmtetransport stroming, straling of geleiding wordt kleiner door de isolatie bij beker 2? En bij beker 3?

 

Stappenplan

Stap 1: Vul de metalen beker met 200 ml kokendheet water.

Stap 2: Meet met een thermometer elke twee minuten de temperatuur.

Stap 3: Noteer de metingen van drie bakjes in de tabel

Stap 4: Verwerk de gegevens in één grafiek.

 

Metingen

Voer het onderzoek uit, en noteer de metingen en maak een diagram met alle metingen in hetzelfde assenstelsel.

Verwerking Meetresultaten

  • Noteer de grootheden en eenheden langs de assen.
  • Teken alle meetpunten. Gebruik daarbij verschillende symbolen (zoals ×, + en ●) voor de drie bakjes.
  • Teken bij elk bakje een vloeiende lijn door de meetpunten.
  • Geef aan welke lijn bij welk bakje hoort.

Warmtestroom bepalen

  • Teken bij elke grafiek een raaklijn bij 60 °C.
  • Bepaal bij elke raaklijn de steilheid (in °C per minuut).
  • Bereken bij elke raaklijn de warmtestroom (in joule per seconde). Bereken daartoe eerst hoeveel warmte er is verdwenen uit het water met de formule Q = c·m·ΔT.

 

Vragen over isolatieproef

1 - Welke beker isoleert het beste, beker 1,2 of 3?

2 - Leg met behulp van een formule uit waardoor de lijnen in het begin sterker dalen dan aan het einde van de meting.

3 - Bereken hoeveel procent de gemiddelde warmtestroom daalt:

  • door alleen het bubbeltjesplastic:
  • door het alufolie:
  • bubbeltjesplastic plus alufolie samen:

4 - Gebruik deze metingen om een schatting te maken van hoeveel procent je zou kunnen besparen op energie voor verwarming door jullie woning (nog) beter te isoleren.

3. Besparen op elektrische energie

Inleiding

Ongeveer 37 % van de energierekening van een gemiddeld huishouden in Nederland gaat naar stroomverbruik. Apparaten gebruiken wel steeds minder stroom, maar we hebben er ook steeds meer. In de afbeelding hieronder is dat goed te zien.

Het elektriciteitsgebruik is gedaald doordat elektrische apparaten steeds zuiniger zijn. Daar staat tegenover dat er meer warmtepompen en elektrische auto’s zijn. Daarvoor is er juist veel meer elektriciteit nodig. Dat lijdt al tot problemen op het elektriciteitsnet.

Gemiddeld gebruikt een huishouden in Nederland per jaar 2600-2800 kWh (kilowattuur) aan Elektrische energie. Er zijn verschillende manieren om het elektriciteit gebruik in huis te verminderen, bijvoorbeeld door je apparaten slim en zuinig te gebruiken. Daarnaast is het bij het aanschaffen van nieuwe apparaten goed om op het energielabel te letten. In dit hoofdstuk ga je onderzoeken met hoeveel kWh het elektriciteitsgebruik bij jou thuis naar beneden kan.

 

3.1 - Theorie: rendement en vermogen

 

De meeste theorie over energieverbruik van elektrische apparaten, vermogen en rendement heb je al gehad in de onderbouw.

 

Rendement

In een windmolen wordt bewegingsenergie van de wind omgezet in elektrische energie. Een zonnepaneel zet stralingsenergie om, en een batterij of accu werkt met chemische energie. Daarbij gaat een deel van de energie ‘verloren’. Dat wordt omgezet in warmte.

Het rendement geeft aan hoeveel procent van de gebruikte energie wordt omgezet in nuttige energie. Bij een spanningsbron is elektriciteit de nuttige energie, maar bij een lamp is licht de nuttige energie.

          

Het rendement wordt weergegeven met de Griekse letter η (spreek uit: êta) en het is een getal zonder eenheid. Vaak wordt het uitgedrukt in procenten.

In formule: 

Bij berekeningen met procenten kun je ook een verhoudingstabel gebruiken.

 

Energie en vermogen

Veel apparaten gebruiken elektrische energie. Het vermogen van een apparaat geeft aan hoeveel energie het apparaat elke seconde verbruikt. Een stofzuiger van 1800 watt verbruikt elke seconde 1800 joule.

         

Om het aantal kilowattuur te berekenen vul je voor P het aantal kW in en voor t het aantal uur dat het apparaat aan staan.

LET OP: bij zonnepanelen en een windmolen geeft het vermogen aan hoeveel elektrische energie elke seconde geleverd wordt.

Opgaven

 

Opgave 18: Koelkast vervangen?

Over het algemeen is het milieuvriendelijk om lang met je spullen te doen. Maar voor koelkasten geldt dit niet altijd. Koelkasten zijn steeds zuiniger geworden. Een hele oude koelvries-combi verbruikt misschien wel 400 kWh per jaar; een gemiddelde koelvries-combi die mensen nu in de keuken hebben staan is 9 jaar oud en verbruikt ruim 280 kWh per jaar; een nieuwe zuinige koelvries-combi verbruikt minder dan 200 – en soms zelfs minder dan 150 – kWh per jaar (Bron: milieucentraal.nl)

Stel dat in een huishouden een vrij oude koelvries-combi met een verbruik van 350 kWh. Je vervangt deze door een nieuwe koelvries-combi die een jaarverbruik heeft van 160  kWh. 

a.  Bereken hoeveel euro je per jaar bespaart op de elektriciteitsrekening als je de oude koelkast vervangt door de nieuwe. Neem aan: 1 kWh kost € 0,27.

Hoeveel CO2-uitstoot dit verbruik veroorzaakt, hangt af van het soort stroom en gas dat een huishouden gebruikt. Als je ‘gewone’, grijze stroom gebruikt, wordt er veel meer CO2 uitgestoten dan als je groene stroom van een duurzame energieleverancier gebruikt. De emissiefactor van grijze stroom is 0,649 kg CO2 per kWh (Wisenederland.nl)

b.   Bereken met deze gegevens met hoeveel kg de CO2 uitstoot per jaar verminderd als je de oude koelkast vervangt voor de nieuwe koelkast.

 

Opgave 19:    Gloeilampen vervangen?

Wist je dat je (online) nog steeds gloeilampen kunt kopen? Gloeilampen verbruiken veel meer energie dan LED-lampen. Daarom is het milieuvriendelijker om ze direct te vervangen, ook als ze nog niet ‘op’ zijn. Wat je bespaart aan energieverbruik compenseert bovendien de kosten die je maakt voor het vervangen van je lampen. In deze opgave onderzoek je hoeveel het vervangen van een gloeilamp je op lange termijn oplevert.

Een gloeilamp van 60 Watt heeft een stralingsvermogen van 500-700 Lumen.  Dit type lamp kun je vervangen door een Led-lamp met een vermogen van 5-7 Watt. Stel je vervangt een gloeilamp van 60W die in de woonkamer hangt door een LED-lamp van 7W. De LED-lamp kost € 3,82. De lamp brandt gemiddeld 1000 uur per jaar.

a.   Bereken hoelang het duurt voordat je de investering hebt terugverdiend met de lange termijn elektriciteitsprijs van € 0,27/kWh.

De emissiefactor van grijze stroom is 0,649 kg CO2 per kWh. De LED-lamp gaat ongeveer 15000 branduren mee.

b.   Bereken met deze gegevens met hoeveel kg de CO2 uitstoot in totaal verminderd over de levensduur van de LED-lamp.

Meer of minder?  Een enkele vlucht van Amsterdam naar Parijs levert per reiziger dus een uitstoot op van ongeveer 125 kg CO2.

 

Opgave 20:   Zonnepanelen plaatsten?

In deze opgave ga je bepalen of zonnepanelen een goede optie zijn voor jullie thuis en zo ja hoeveel zonnepanelen je adviseert.

  1. Leg kort uit hoe een zonnepaneel werkt.

  1. Leg uit waar je rekening mee moet houden om te bepalen of een stuk dak geschikt is om zonnepanelen te plaatsen.

  1. Bepaal met google maps of met de website Hoe geschikt is je dak? hoeveel m2 aan zonnepanelen er mogelijk is op jullie dak. Geef een uitleg en voeg eventueel een uitkomst van de dakscan bij het antwoord.

  1. Leg uit hoeveel zonnepanelen je adviseert aan je ouders.

  1. Bereken de investeringskosten.

  1. Schat de verwachte opbrengsten per jaar.

  1. Schat hiermee hoe groot de terugverdientijd is van de maatregel.

PO3 - Energiegebruik Digibord

In deze opdracht gebruik je de energiemeter om het verbruik van een elektrisch apparaat te schatten. In dit voorbeeld is dat een digibord.

Met een energiemeter kun je meten:

  • de spanning (in volt)
  • de stroomsterkte (in ampère)
  • het vermogen (in watt)
  • het energieverbruik (in kilowattuur)

Plaats de energiemeter is het stopcontact en sluit vervolgens het digibord aan op de energiemeter. Dan worden afwisselend de spanning, de stroomsterkte en het vermogen getoond op het display.

  1. Meet met de energiemeter het elektrisch vermogen van het smartboard, zowel in gebruikstand als in stand-by stand. Noteer de gegevens in de tabel.

  1. Bereken de kosten aan elektrische energie op jaarbasis, ga ervanuit dat de digiborden 200 dagen per jaar worden gebruikt. De prijs van 1 kWh is € 0,35.

Neem aan dat de digiborden op school elke dag 2 uur aan staan zonder gebruikt te worden. De school heeft 50 lokalen met een digibord en een schooljaar telt 200 lesdagen.

  1. Bereken hoeveel euro per jaar, per lokaal en in totaal op school bespaard kan worden.

  1. Leg uit hoe je met deze energiemeter het jaarverbruik van een elektrisch apparaat thuis kunt meten.

PO4 - Rendement water verwarmen

Het rendement η (spreek uit: êta) is de verhouding tussen de nuttige energie en de toegevoerde energie. Het rendement is een getal zonder eenheid. In formule:

        

Als je met procenten rekent kun je ook een verhoudingstabel gebruiken. Dan is de toegevoerde energie gelijk aan 100%.

 

Onderzoeksvraag

Hoe groot is het rendement van de door jullie gebruikte waterkoker?

 

Meetapparatuur

  • bekerglas
  • thermometer
  • waterkoker
  • energiemeter
  • stopwatch

                 

Plan

Beschrijf in stappen wat je gaat doen en gaat meten.

 

Metingen

Voer het onderzoek uit, en noteer hieronder de metingen.

 

Conclusie/berekening

Bereken nu aan de hand van jullie gegevens het rendement.    

4. Energierapport

 

Energieadviesrapport

Bekijk eerst het volgende filmpje: Energiecoach helpt bewoners - YouTube    

Een energieadvies rapport is een op maat gemaakt rapport dat inzicht geeft in het huidige energieverbruik en concrete aanbevelingen doet om energie te besparen en te verduurzamen. Het bevat een analyse van de woning of het pand, een stappenplan met maatregelen zoals isolatie of zonnepanelen, en bespreekt de financiële en bouwkundige haalbaarheid, aldus Bouwkeurders.nl en www.energieadvies-nederland.nl. Het doel is het verlagen van energiekosten, het verbeteren van comfort en het verhogen van de energie-efficiëntie.

 

Stappenplan

Stap 1: Bekijk de analyse van de woning / het gezin.

Stap 2: Inventariseer welke mogelijkheden er zijn om te verduurzamen. Denk niet alleen aan het verminderen van het energieverbruik, maar ook beter gebruik van duurzame bronnen.

Stap 3: Maak bij de meest kansrijke mogelijkheden de ‘winst’ concreet hoeveel kost het en hoeveel levert het op.

Stap 4: Kies de drie tot vijf maatregelen die het meest zullen opleveren.

Stap 5: Schrijf daarover een helder en goed leesbaar adviesrapport.

 

TIPS

  • Welke apparaten staan vaak aan zonder dat ze gebruikt worden? Schat of bereken om hoeveel energie het per week gemiddeld gaat.
  • Welke apparaten staan lang/altijd op standby
  • Zijn er oude apparaten aan vervanging toe of hangen er in huis nog gloeilampen? Bereken de besparing die je mogelijk kunt maken door deze apparaten te vervangen door nieuwe apparaten.

Gebruik ook: 12 tips om te besparen op stroom | Milieu Centraal

Gebruik ook: Bespaartips verwarming | Milieu Centraal

Gebruik ook: Bespaartips warm water | Milieu Centraal

1. Thuisopdrachten - Analyse huidige situatie

2. Opties voor verbetering

 

Besparen op elektriciteit: 12 tips om te besparen op stroom | Milieu Centraal

 

Besparen op verwarming : Bespaartips verwarming | Milieu Centraal

 

Besparen op warm water: Bespaartips warm water | Milieu Centraal

3. Energieadviesrapport

  • Het arrangement NLT 5H - Duurzaam en niet duur - St Bonifatiuscollege is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    Kees Hooyman
    Laatst gewijzigd
    2025-10-23 11:11:57
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    Dit lesmateriaal hoort bij de NLT-module voor havo - Duurzaam en niet duur
    Leerniveau
    HAVO 5;
    Leerinhoud en doelen
    Natuur, leven en technologie; Gezondheid, bescherming en veiligheid;
    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld

    Gebruikte Wikiwijs Arrangementen

    Hooyman, Kees. (2025).

    NLT 5H - Sportprestaties & metingen - St Bonifatiuscollege

    https://maken.wikiwijs.nl/218926/NLT_5H___Sportprestaties___metingen___St_Bonifatiuscollege

  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    Voor developers

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.

  • Gebruik
    Weergave
  • Wikiwijs is een dienst van