Wat is getijdenenergie?

Getijdenenergie is energie die men heeft gewonnen door gebruik te maken van eb en vloed. Tussen eb en vloed ontstaat namelijk een verschil in waterhoogte. Dit verschil in waterhoogte kan worden gebruikt om energie op te wekken. De hoeveelheid energie die men door de getijden kan opwekken heeft te maken met het verschil in de waterhoogte. Op een open oceaan zal bijvoorbeeld het verschil tussen eb en vloed slechts enkele centimeters of decimeters verschil zijn. In sommige wateren kan het verschil tussen eb en vloed echter behoorlijk groot zijn en oplopen tot meters verschil.

Dit kan doordat de kust een bepaalde vorm heeft of omdat er een bepaalde stroming is, een combinatie tussen die twee is ook mogelijk. Als er een groot verschil tussen eb en vloed ontstaat kan het water bij vloed achter een dam worden opgevangen en kan men dit bij laag water via turbines terug laten lopen naar de zee. De turbines zijn aangesloten aan generatoren zodat elektrische stroom kan worden opgewekt. In feite werkt men bij het opwekken van getijdenenergie met behulp van waterkracht elektrische energie op.

Getijdencentrale
Elektrische energie kan in verschillende soorten elektriciteitscentrales worden opgewekt. Voorbeelden hiervan zijn kolencentrales, gascentrales en waterkrachtcentrales. Getijdenenergie wordt echter opgewekt in getijdencentrales. Deze centrales bestaan uit een afsluitbare dam. Gedurende de vloed wordt de dam open gezet zodat het vloedwater kan stromen in de waterbekken die zich achter de dam bevinden. Als de hoogste waterstand is bereikt worden de sluisdeuren gesloten. Het water wordt dan in de waterbekken gehouden. Vervolgens wacht men totdat het water zover is weggeëbd dat het water op de laagste stand staat. Dan worden de deuren van de dam open gezet. Het water gaat dan vervolgens langs waterkrachtturbines  terug naar de zee stromen. De druk van het water dat hierbij naar beneden valt zorgt er voor dat de schoepen van de turbines hard gaan draaien. De turbines drijven daarbij de generatoren aan en deze wekken vervolgens elektriciteit op.

Problemen bij getijdenenergie
De hoeveelheid energie die opgewekt wordt is afhankelijk van het watervolume dat door de turbines stroomt en het verschil in de hoogte van het water voor de dam en achter de dam. Een getijdencentrale levert ongeveer 12 uur elektrische energie. Dat zorgt er voor dat er na 12 uur een periode ontstaat waarin geen elektrische energie kan worden opgewekt. Dat zorgt er voor dat een getijdencentrale slechts in een beperkte periode elektrische energie kan leveren. Deze cyclus is afhankelijk van de getijden en daardoor afhankelijk van wat door de natuur geboden wordt. De getijdenstroom valt echter lang niet altijd samen met de vraag naar elektriciteit. Daardoor wordt bijvoorbeeld te weinig of geen elektriciteit geleverd in een periode waarin dat juist wel gewenst is. Het verschil kan worden opgevangen door ook bij de waterstroom van vloedwater elektriciteit op te wekken. Daarvoor zijn echter aangepaste turbines nodig.

Deze turbines zijn duurder en complexer dan de turbines die worden gebruikt bij het laten terugstromen van water tijdens eb. Dit is echter niet het enige probleem dat ontstaat bij getijdenenergie. Het zoute zeewater zorgt er voor dat er corrosie ontstaat aan metalen delen van deze installatie. Verder verstoort de getijdencentrale voor bepaalde zeedieren het verschil tussen eb en vloed. Dat komt omdat deze centrales deze natuurlijke werking verstoren door de opslag van het vloedwater in de waterbekken. 

Wat is energieopslagtechniek?

Energieopslagtechniek is het gebruiken van technische oplossingen en mogelijkheden om elektrische energie op te slaan. Er zijn verschillende energieopslagtechnieken die gebruikt kunnen worden om elektriciteit op te slaan. Deze opslagtechnieken worden vrijwel altijd gebruikt om een balans te realiseren tussen de vraag naar elektriciteit en het aanbod van elektriciteit op een elektriciteitsnetwerk.

Producenten van elektriciteit zoals kolencentrales maar ook grote windparken sturen goedkope overtollige dalurenelektriciteit via het transmissienet naar zogenaamde buffercentrales. Deze buffercentrales worden gebruikt voor tijdelijke opslag van de energie. Buffercentrales spelen tevens een rol bij de grootschalige belastingsverdeling van een onderling verbonden elektriciteitsnetwerk.

Energieopslagtechniek is een oplossing voor black-outs
Wanneer er ten opzichte van de vraag naar elektriciteit te weinig elektriciteit wordt opgewekt dan kan men zich wenden tot de buffercentrales om meer elektrische energie op het elektriciteitsnet te distribueren naar de afnemers. Men zou de buffercentrales dan kunnen beschouwen als energieleveranciers. Door energieopslagtechniek worden de kosten van elektriciteit bij een sterk stijgende vraag naar elektriciteit beperkt. Men kan dan namelijk elektriciteit uit de buffercentrales halen. Als men geen energieopslagtechniek zou gebruiken dan was men genoodzaakt om voortdurend veel elektriciteit te produceren. Dan zou er juist sprake zijn van een overproductie op de elektriciteitsmarkt op momenten met weinig vraag naar elektriciteit.

Als men de productie niet zou gaan verhogen wordt de kans groot dat er zogenaamde back-outs ontstaan op het elektriciteitsnet. Deze black-outs zijn momenten waarop er te weinig stroom beschikbaar is ten opzichte van de vraag. Black-outs kunnen echter worden voorkomen door energieopslagtechniek. Nu steeds meer kolencentrales worden gesloten en men steeds meer gebruik gemaakt maakt van windmolenparken is naast de vraag naar elektriciteit ook het aanbod van elektriciteit niet meer constant.

Men is voor de opbrengsten van elektriciteit immers afhankelijk van de windkracht die aanwezig is om de windturbines in beweging te brengen. Als er te weinig windkracht is kunnen er ook black-outs ontstaan op het elektriciteitsnet als de vraag naar elektriciteit constant blijft of toeneemt. Juist dan is energieopslag van groot belang om voor een constante beschikbaarheid van elektriciteit te zorgen. Dit is echter nog moeilijk realiseerbaar in de praktijk. Men verwacht namelijk enorme schommelingen in de energieproductie van windmolens en zonne-energie. Verschillende engineers zijn op dit moment bezig om een concrete werkbare oplossing te bedenken voor dit probleem.

Wat is een alternator of wisselstroomdynamo?

Een wisselstroomdynamo of alternator is een machine waarmee men mechanische energie kan omzetten in elektrische wisselstroomenergie. De mechanische energie komt binnen via een draaiende as. Dit is bewegingsenergie oftewel mechanische energie. De bewegingsenergie wordt omgezet in elektrische energie. Men kan beweging dus met behulp van een alternator omzetten in elektriciteit.

Hoe werkt een alternator?
De as, die de mechanische energie overbrengt, is bevestigd aan een rotor. Dit deel draait in een stilstaand gedeelte dat ook wel de stator wordt genoemd. De elektrische geleider aan de rotor beweegt zich door een magnetisch veld waardoor elektrische spanningen worden opgewekt in de geleider. Bij een gesloten kring ontstaat er een stroom die gaat vloeien.

Bij kleine alternatoren wordt het magnetisch veld opgewekt door één of meerdere permanente magneten. Als men gebruik maakt van grotere alternatoren zit er een elektromagneet in de rotor. De stator bevat één of meerder spoelen waarin de gewenste  sinusvormige wisselspanning wordt opgewekt door de rotor.

Waar worden alternatoren toegepast?
Alternatoren worden in verschillende technische installaties toegepast. Hieronder zijn drie bekende voorbeelden genoemd:

  • In elektriciteitscentrales zoals kolencentrales maar ook kerncentrales wekt men elektriciteit op en daarvoor worden alternatoren gebruikt.
  • Veel moderne auto’s bevatten een alternator in plaats van een dynamo. Voor 1960 maakte men in de autotechniek gebruik van dynamo’s. Tegenwoordig maakt men gebruik van een 3 fasen alternator. De opgewekte wisselspanning wordt gelijkgericht met diodebruggen. De aandrijving van de alternator wordt gedaan door de motor van de auto met behulp van een V-snaar of multiriem. Via een spanningsregelaar laadt de alternator de accu van de auto op.
  • Veel aggregaten bevatten een verbrandingsmotor. Met deze verbrandingsmotor wordt de generator aangedreven. De verbrandingsmotor levert energie die doormiddel van de alternator omgezet wordt in elektrische energie. Aggregaten worden daarom vaak gebruikt voor elektrische energievoorziening als er geen netstroom aanwezig is of als er een storing is in het lichtnet.

Wat is grijze energie of grijze stroom?

Elektrische stroom is kleurloos, men kan niet zeggen dat de stroom van elektronen een bepaalde kleur heeft. Daarnaast kan men al helemaal niet zeggen dat er sprake is van verschillende kleuren van elektronenstromen. Ondanks dit feit heeft men het in de praktijk vaak over groene stroom en grijze stroom. Over groene stroom is vrij veel informatie te vinden over grijze stroom is minder te vinden op internet. Dit komt omdat groene stroom populair is. Grijze stroom is minder populair en dat heeft voor een deel ook te maken met de benaming. Grijs klinkt nu eenmaal minder populair als groen. Groen wordt gezien als kleur van de verjonging en jeugdigheid. Grijs is de kleur van verouderd of gedateerd. Eigenlijk is dit ook het geval bij de kleuraanduiding voor groene en grijze stroom.

Groene stroom
Groene stroom is de laatste jaren veel in het nieuws. Bij groene stroom hebben veel mensen een duidelijk beeld. Men denkt aan duurzame energie die wordt gewonnen doormiddel van windturbines of de zonnecellen in zonnepanelen. Bij deze energie wordt er gebruik gemaakt van elementen die reeds in de natuur aanwezig zijn zoals zonlicht en windkracht. Ook waterkracht is een bron waaruit men elektrische energie kan winnen. Daarvoor zijn echter wel bepaalde technische voorzieningen nodig die in gebruik misschien niet heel milieubelastend zijn maar wel in de bouw en productie daarvan. Groene energie is vaak duurder dan grijze energie omdat er meer voorzieningen voor nodig zijn. Voordeel van groene energie is dat deze energie duurzaam is en nooit opraakt. Immers zo lang de wind waait, het water stroomt en de zon schijnt kan men energie winnen uit deze elementen en weersinvloeden.

Grijze energie
In tegenstelling tot groene energie worden bij grijze energie wel brandstoffen verbrand. Men heeft het daarbij over het algemeen over fossiele brandstoffen. Tegenwoordig worden echter ook wel houtpallets mee gestookt. Dit stoken gebeurd in kolencentrales. In een kolencentrale wordt voornamelijk steenkool verbrand. Hierdoor ontstaat een enorme hitte waarmee water wordt omgezet in stoom. De stoomdruk brengt turbines in beweging die zeer snel gaan draaien. Zo wordt elektrische energie opgewekt. Het winnen van deze energie is goed te controleren omdat men niet afhankelijk is van het weer. Een nadeel is echter dat de fossiele brandstoffen op den duur op raken. Daarnaast is de CO2 uitstoot van kolencentrales enorm. Daarom wordt grijze energie ook wel niet-duurzame energie of milieubelastende energie genoemd.

Toekomst van grijze energie
Grijze energie is altijd belangrijk geweest voor de energievoorziening van bedrijven en huishoudens. De laatste jaren investeert men echter steeds meer in duurzame energie en worden de grijze energiebronnen zelfs openlijk ter discussie gesteld. Men vraagt zich af of men nog wel fossiele brandstoffen moet gaan verstoken of dat men beter geheel over kan gaan op groene energie. Verschillende overheden zijn al in gesprek met de eigenaren van kolencentrales om te kijken of de kolencentrales geheel gesloten kunnen worden. Vanuit de hele wereld is dit nu bespreekbaar geworden. Toch kan men nog geen duidelijk antwoord geven op de vraag hoe men elektrische energie voor veel afnemers kan opslaan voor het geval de windmolens tijdelijk onvoldoende elektrische energie produceren.

Wat is een kerncentrale en waarvoor worden kerncentrales gebruikt?

Kerncentrales zijn energiecentrales waarin elektrische energie wordt opgewekt door een proces van kernsplijting. Kernsplijting is een proces waarbij een zware onstabiele atoomkern wordt opgesplitst in twee lichtere kernen. Hierbij komt veel energie vrij met bijbehorende splijtingswarmte. Deze splijtwarmte zorgt er voor dat water wordt omgezet in stoom. Door de stoom wordt een stoomturbine aangedreven. De stoomturbine draait hierdoor enorm snel rond. De mechanische energie van de turbine wordt via een alternator omgezet in elektrische energie. Uiteindelijk wordt in een kerncentrale dus elektrische energie opgewekt.

Hoeveel energie levert een kerncentrale?
Kerncentrales zijn opgebouwd uit een aantal verschillende kernreactoren. Er zijn kernreactoren die een paar megawatt leveren maar grote kerncentrales leveren tot wel 8000 megawatt. Aan het begin van 2013 waren er over de gehele wereld 427 kernreactoren in gebruik. Deze kernreactoren zijn verspreid over 31 landen. In de Verenigde Staten zijn een honderdtal kernreactoren en in Frankrijk zijn er 58 geplaatst. In totaal zouden al deze kernreactoren indien ze operationeel blijven een elektrisch vermogen kunnen leveren van  364 gigawatt. In het jaar 2012 was ongeveer tien procent van de mondiale elektriciteitsproductie afkomstig uit kerncentrales.

Wat zijn nutsbedrijven en wat doen deze bedrijven?

Nutsbedrijven zijn vaak door de overheid opgericht en dienen voor het algemeen ‘nut’. De diensten van nutsbedrijven zijn van openbaar nut en zijn vaak zo belangrijk voor de maatschappij dat men er eigenlijk niet meer zonder kan. Daarom wil de overheid garanderen dat haar burgers van de diensten van nutsbedrijven gebruik kunnen maken. Concurrentie en economische belangen zoals winstgevendheid zijn vaak van ondergeschikt belang. Nutsbedrijven bevinden zich vaak in een monopolypositie waardoor concurrentiestrijd vaak niet aan de orde is. In de negentiende en twintigste eeuw zijn er door de overheid in Nederland veel nutsbedrijven opgericht.

Voorbeelden van nutsbedrijven
Er zijn verschillende voorbeelden van bedrijven die een algemeen nut dienen en daardoor belangrijk zijn voor het functioneren van een samenleving of maatschappij. Hieronder staan een aantal belangrijke voorbeelden van voorzieningen die door een nutsbedrijf geleverd worden.

Watervoorziening
Nutsbedrijven kunnen zich richten op drinkwatervoorziening omdat drinkwater van levensbelang is voor mensen. Burgers moeten er zeker van zijn dat ze drinkwater ter beschikking hebben. Daarnaast moeten burgers er van uit kunnen gaan dat het drinkwater van voldoende kwaliteit is om daadwerkelijk te drinken.

Elektriciteitsvoorziening
Ook de elektriciteitsvoorziening is in handen van een nutsbedrijf. Zonder elektriciteit kunnen veel bedrijven niet draaien en hebben ook ziekenhuizen, scholen en overheidsgebouwen een probleem. Naast de utiliteit zijn ook de burgers afhankelijk van elektriciteit. Hoewel de elektriciteitsvoorziening in handen is van een nutsbedrijf zijn de burgers wel vrij om te kiezen voor een energieleverancier.

Gasvoorziening
Naast elektriciteit is ook de voorziening van gas in handen van een nutsbedrijf. Gas is voor een samenleving van groot belang. Doormiddel van gas kan onder andere worden gekookt en kunnen daarnaast gebouwen van warmte worden voorzien. Daarom is ook de gasvoorziening in handen van een nutsbedrijf.

Openbaar vervoer
Ook openbaar vervoer is in handen van nutsbedrijven. De overheid wil graag dat burgers in Nederland verzekerd zijn van een mogelijkheid om zich doormiddel van openbaar vervoer te verplaatsen. Ook afgelegen plaatsen zijn vaak doormiddel van openbaar vervoer te bereiken.

Invloed van de overheid op nutsbedrijven
De overheid heeft invloed op nutsbedrijven. Toch hebben veel nutsbedrijven de afgelopen jaren door de overheid meer vrijheid gekregen in de besluitvorming. De politiek is verdeeld over de vrijheid die nutsbedrijven hebben in hun besluitvorming over belangrijke investeringen. Het geld wat nutsbedrijven besteden wordt namelijk door de overheid verstrekt. De belastingbetaler betaalt uiteindelijk de nutsbedrijven en het personeel wat daar werkzaam is. Bepaalde politieke partijen willen dat de overheid meer invloed heeft op wat er met het geld wordt gedaan. Zo moet de overheid volgens deze partijen meer invloed kunnen uitoefenen op de geplande investeringen en de benoeming van managers in hoge bestuursfuncties.