Binnen de techniek wordt veel gebruik gemaakt van energie. Machines, voertuigen en werktuigen hebben energie nodig om een bepaalde bewerking te kunnen uitvoeren of om zich te verplaatsen. Zonder energiebronnen komt de maatschappij vrijwel geheel tot stilstand want ook ziekenhuizen, woningen en bedrijven maken volop gebruik van energiebronnen. Er zijn verschillende energiebronnen in de maatschappij aanwezig. Deze worden voor verschillende doeleinden gebruikt. Energie is een belangrijk onderwerp van gesprek in nationaal en internationaal verband. Aan het woord energie worden ook vaak de woorden duurzaamheid, milieubewust en verantwoord ondernemen gekoppeld.
Definitie van energie
Energie kan als volgt worden gedefinieerd:
Energie is het vermogen of de mogelijkheid om arbeid te verrichten of een verandering te bewerkstelligen.
Energie brengt zowel mensen, dieren en planten in beweging maar ook materiële zaken zoals auto’s, machines en werktuigen. Energie is een grootheid in de natuurkunde. Joule is de SI-eenheid waarmee energie wordt aangeduid.
Techniek helpt de mens
Duizenden jaren geleden bewerkte men het land voornamelijk met de hand en een eenvoudige ploeg die door een mens of een trekdier werd voortbewogen. Hiervoor had de mens of het trekdier energie nodig. Naarmate de mens voorderingen maakte op het gebied van de bouw van werktuigen kon de mens het zware werk meer aan machines en voertuigen overlaten. De stoommachine die door James Watt (1736-1819) werd uitgevonden zorgde voor een cruciale doorbraak. Warmte (chemische energie) kon met een stoommachine worden omgezet in beweging (mechanische energie). Het industriële tijdperk werd een feit. De mens zou in toenemende mate afhankelijk worden van werktuigen. De energiebronnen die deze werktuigen nodig hadden werden belangrijke grondstoffen in de wereldhandel.
Energiebronnen
Er zijn verschillende bronnen waaruit energie gehaald kan worden. Deze energiebronnen worden ook wel energiedragers genoemd. Er zijn verschillende energiebronnen die in de praktijk worden gebruikt. Er zijn duurzame energiebronnen die altijd aanwezig zullen zijn maar ook fossiele brandstoffen die op kunnen raken. Een aantal voorbeelden van energiebronnen zijn:
- Wind
- Zonlicht
- Aardolie
- Aardgas
- Uranium
Naast energiebronnen bestaan er ook verschillende energievormen. Deze worden in de volgende alinea weergegeven.
Energievormen
Er zijn verschillende soorten energie. Dit worden ook wel energievormen genoemd. Hieronder volgen een aantal voorbeelden van energievormen die veel in de praktijk voorkomen:
- Elektromagnetische energie
- Elektrische energie
- Chemische energie
- Nucleaire energie/ Kernenergie
- Thermische energie
- Kinetische energie
- Straling
Binnen de werktuigbouwkunde wordt veel gebruik gemaakt van verschillende energievormen. De energievorm die wordt gebruikt voor een machine of voertuig is afhankelijk van de eisen die aan de machine of voertuig worden gesteld. Uiteindelijk leidt energie tot een bepaalde activiteit of beweging.
Machines die energie in een bruikbare vorm omzetten
Er zijn verschillende machines die energie kunnen omzetten zodat er beweging of druk ontstaat. Een aantal voorbeelden hiervan zijn de stoomketels waarbij warmte er verdampt water er voor zorgt dat er druk ontstaat. Deze druk kan schoepen in beweging brengen waardoor een as kan worden aangedreven. Stoom waarmee schoepen in beweging worden gebracht worden ook wel stoomturbines genoemd. Er zijn ook machines in de energietechniek aanwezig die gebruik maken van elektriciteit zoals elektromotoren en ventilatoren. Daarnaast zijn er nog de verbrandingsmotoren die gebruik maken van fossiele brandstoffen.