Energie, hard nodig

Niets kan bewegen, werken of veranderen zonder energie. Mensen en dieren halen hun energie uit dingen die ze eten. Als je iets eet moet je lichaam dat verteren. Het verteerde voedsel vermengt zich in je lichaam met zuurstof en verbrandt. De chemische energie in dat voedsel komt dan vrij. De energie die je lichaam niet direct gebruikt, wordt in cellen opgeslagen. De hoeveelheid energie die mensen per dag nodig hebben hangt af van hun leeftijd, geslacht en gewicht. Te veel energie kan gevaarlijk zijn voor je gezondheid. Als je veel eet waar veel energie in zit wordt er teveel energie opgeslagen. Die energie wordt dan omgezet in vet, waardoor je te zwaar wordt.
Energie kan ook arbeiden verrichten. Energie kan bijvoorbeeld iets laten bewegen, verwarmen of op een andere manier veranderen. Energie kun je niet vastpakken of aanraken. Maar je kunt het wel meten. Hoeveelheden energie worden uitgedrukt in eenheden die we joules noemen, naar de Engelse natuurkundige James Joule. Die ontdekte dat warmte een vorm van energie is. De energie in eten wordt gemeten in kilojoules. Eén kiljoule is 1000 joule.

Fossiele brandstoffen

We gebruiken veel verschillende energiebronnen om machines aan te drijven. Meer dan 85 procent van de energie is afkomstig van fossiele brandstoffen. Ze worden fossiele brandstoffen genoemd, omdat ze miljoenen jaren geleden uit de versteende resten van planeten en dieren zijn gevormd en omdat ze niet hergebruikt kunnen worden. Deze brandstoffen worden steeds sneller vergebruikt en kunnen niet worden hergebruikt, ze zijn fossiel. De komende jaren zullen de olie en gasbronnen uitgeput raken en zullen we op andere energiebronnen moeten overstappen. Er wordt al geëxperimenteerd met groene stroom. Die energie is ook minder belastend voor het milieu. Van olie, benzine, diesel en kerosine word brandstof gemaakt. Dat wordt gebruikt om auto’s, vliegtuigen en raketten te laten rijden of vliegen. Verbrande olie is slecht voor het milieu omdat er tijden het verbrandingsproces koolstofdioxide vrij komt. Die koolstofdioxide kan leiden tot zure regen en het klimaat beïnvloeden.

Soorten Energie

Hieronder staat een opsomming van verschillende soorten energie en hun werking:

Waterenergie

In bergachtige gebieden valt water snel naar benden door het hoogteverschil in de rivier. Waterkrachtcentrales die profiteren van de valsnelheid van het water werken met impulsturbines. Om verzekerd te zijn van voldoende water als er ook weinig neerslag valt, worden er stuwmeren aangelegd. Door de kracht van het water gaat een waterturbine draaien en hierdoor wordt elektrische tijd opgewekt. Waterkrachtcentrales hebben meestal een groot elektrisch vermogen van enkele honderden megawatt.

Windenergie

Warme lucht is lichter dan koude lucht. Hierdoor ontstaan drukverschillen. Door die drukverschillen en de draaiing van de aarde krijg je wind. De wind laat de twee of drie smalle, gestroomlijnde bladen van de windturbine draaien. De rotorbladen drijven de generator aan. De molen wordt zo in beweging gebracht, de generator gaat draaien en wekt elektriciteit op. De computergestuurde windturbine kan zelf de windkracht en de windrichting bepalen. De rotorbladen kunnen in de juiste hoek worden versteld, zodat ze extra veel wind vangen. Bij ongeveer windkracht 2 gaan de rotorbladen draaien. Bij windkracht 7 of 8 draaien ze op volle toeren. Om schade te voorkomen schakelt de windturbine zichzelf bij te veel wind uit. Windturbines hebben een open ruimte nodig om genoeg wind te vangen. Vaak vind je ze langs de kust, omdat het daar regelmatig waait.
Aan een windturbine zitten een paar scherpe randjes. Vogels zien een dergelijk turbine gemakkelijk over het hoofd. Jaarlijks sterven er ongeveer 20.000 vogels in de draaiende wieken. Sommige mensen klagen over irritante geluiden in de buurt van de windturbines.

Zonne-energie

Zonne-energie kun je gebruiken om elektriciteit en warmte energie mee op te wekken. Voor elektriciteit zijn zonnecellen nodig, voor warmte-energie gebruikten ze collectoren. Een zonnecel zet licht om in elektriciteit.
Zonnecellen zijn gemaakt van silicium. Dat bestaat uit twee lagen: een negatieve en een positieve laag. Het verschil tussen die twee lagen bestaat uit kleine chemische toevoegingen. Hierdoor ontstaat een spanningsverschil. Je kunt het vergelijken met de plus en de min van een batterij. Als er zonlicht op de zonnecellen valt, worden er extra elektronen in de cel losgemaakt. Door een verbinding tussen de lagen gaat er een elektrische stroom lopen. Op een bewolkte dag werkt het ook: de zon hoeft dan niet de hele dag te schijnen. De meeste systemen slaan de elektriciteit die niet gebruikt wordt in een accu op.
Met een zonneboiler kun je een huis verwarmen. De boiler bestaat uit een collector en een voorraadvat. De collector is gemaakt van een zwarte plaat, zodat de warmte in de collector blijft. De buizen die zigzaggend over de collector lopen, zijn afgedekt met een glasplaat. Door buizen stroomt collectorvloeistof. De collector voert de warme vloeistof naar het voorraadvat. In het voorraadvat loopt de vloeistof door een spiraal. De vloeistof verwarmt het water dat in het voorraadvat zit. De temperatuur van de vloeistof kan oplopen tot 90 ºC.

Kernenergie

Kernenergie is energie die vrijkomt door reacties tussen atoomkernen. Die atoomkernen zijn van staven uranium gemaakt. De energie komt vrij door kernsplijting. Atoomkernen zijn opgebouwd uit neutronen en protonen. Deze kleine deeltjes worden in de kern bijeen gehouden door bindingsenergie. Als je de kernen op elkaar laat botsen, breken ze en vallen de losse deeltjes uit de kern. De bindingsenergie is niet meer nodig en komt zo vrij. De energie wordt gebruikt om water op te warmen. Het verhitte water wordt daarna naar een warmtewisselaar geleid, de stroomgenerator. Daar wordt het water omgezet in stroom omdat de druk nu veel lager ligt. De stroom drijft een grote turbine aan, en zo krijg je stroom.
Bij kernsplijting ontstaat niet alleen warmte, maar ook straling. De deeltjes en stralen die vrij komen, kunnen het leven van dieren en mensen aantasten of zelfs dodelijk gevolgen hebben. Daarom zijn veel mensen tegenstanders van kernenergie. De gevolgen van straling zijn moeilijk aan te tonen. Kerncentrales proberen strikte veiligheidsmaatregelen te nemen. De hoeveelheid straling die vrij komt is maar een klein deel van de totale hoeveelheid straling waaraan we blootstaan. De meeste straling om ons heen komt van natuurlijke radioactieve stoffen. Voorstanders menen dat kernenergie positieve gevolgen heeft voor het broeikaseffect. Bij kernenergie komt namelijk geen koolstofdioxide vrij. Tegenstanders vinden dat de opslag van radioactief afval en het risico voor een ongeluk zwaarder wegen.