Wat is een stroominfarct?

Een stroominfarct is een verschil in vraag en aanbod aan elektriciteit in het elektriciteitsnet waarbij de vraag het aanbod zo sterk overstijgt dat het elektriciteitsnet geheel of gedeeltelijk wordt uitgeschakeld. De term stoominfarct wordt onder andere door de Technische Universiteit van Delft gebruikt om de ernst en gevolgen van een groot tekort aan elektrische stroom te illustreren.

Vraag en aanbod elektriciteit
Een stroominfarct is een realistisch probleem wanneer het aanbod aan elektrische stroom onzekerder wordt en de vraag naar elektrische stroom toeneemt. Dat is een ontwikkeling die op dit moment gaande is. Vanwege de energietransitie zijn veel installaties en voertuigen meer elektriciteit gaan verbruiken in plaats van fossiele brandstoffen zoals aardgas, steenkool maar ook benzine en diesel.

Elektrische energie

Elektrische stroom kan men op verschillende manieren verkrijgen. De steenkolencentrales en aardgascentrales worden beschouwd als niet duurzaam omdat deze draaien op fossiele brandstoffen. Wel is de elektrische stroom die in deze centrales wordt opgewekt constant en controleerbaar. Men kan immers berekenen hoeveel steenkool men nodig heeft om in een bepaalde elektrische energiebehoefte te voorzien.

Weersafhankelijk

Lastiger wordt het wanneer men de elektrische energiebehoefte laat afhangen van weersomstandigheden. Dit is het geval bij energie-installaties die draaien op windkracht zoals windturbines of op zonlicht zoals zonnepanelen. Deze installaties zijn afhankelijk van weersomstandigheden die kunnen veranderen. Als er weinig wind staat en de zon onvoldoende kracht heeft kan er een tekort aan elektrische stroom ontstaan. Er wordt dan minder elektriciteit uit duurzame bronnen opgewekt waardoor er een stroominfarct kan ontstaan. De Technische Universiteit van Delft (TU Delft) zoekt naar oplossingen voor deze situatie.

Hoeveel zonnepanelen heb ik nodig?

Zonnepanelen worden steeds vaker aangebracht op woningen, utiliteit en andere bouwwerken. In 2017 zijn bijvoorbeeld ongeveer drie miljoen zonnepanelen geplaatst in Nederland. De meeste zonnepanelen die op woningen worden aangebracht worden grotendeels betaald door de particulieren zelf. Omdat de aanschaf van zonnepanelen een behoorlijke investering is zullen veel mensen zich afvragen hoeveel zonnepanelen ze nodig hebben om flink wat elektrische energie te kunnen opwekken. Nederland is niet een heel zonnig land maar desondanks kan er wel veel elektrische energie worden opgewekt met zonnepanelen.

Een groot voordeel zijn de vrij zachte winters die Nederland heeft ten gevolge van het zeeklimaat. Er is in Nederland voldoende zon aanwezig om zonnepanelen rendabel te kunnen maken. Toch verschild het aantal zonnepanelen op daken in Nederland behoorlijk. Het lijkt er op dat niet iedereen voor dezelfde hoeveelheid zonnepanelen kiest. Er zijn een aantal aspecten die meegenomen moeten worden als men wil bepalen hoeveel zonnepanelen ze op de daken willen aanbrengen. In de volgende alinea kun je lezen welke aspecten van belang zijn voor het bepalen van de juiste hoeveelheid zonnepanelen.

Belangrijk bij de aanschaf van zonnepanelen
Een aantal punten zijn belangrijk bij het bepalen van de hoeveelheid zonnepanelen die je nodig hebt. Allereerst moet je voor jezelf goed nagaan wat je met de elektrische energie wilt doen van zonnepanelen. Als dit alleen voor eigen gebruik is kun je ook het energieverbruik in de woning verlagen door LED-verlichting en energiezuinige apparaten aan te schaffen. Als je dat succesvol doet heb je ook minder elektrische energie nodig en dus ook minder zonnepanelen. Toch is het lastig om je woning volledig energieneutraal of CO2 neutraal te maken door alleen zonnepanelen te gebruiken. Dan zul je in de meeste gevallen veel meer investeringen moeten doen. Veel mensen leveren op bepaalde momenten, waarbij er veel zonlicht is en weinig energie worden afgenomen, ook elektrische energie terug aan het lichtnet. In dat geval spelen veel meer aspecten een rol bij het bepalen van het rendement en het nut van zonnepanelen. Hierbij kun je denken aan:

  • De aanschafprijs van zonnepanelen.
  • Het formaat van de zonnepanelen. Zonnepanelen hebben een standaardformaat van 165×100 cm. Dat zorgt er voor dat er een bepaalde hoeveelheid op een dakvlak kunnen worden aangebracht.
  • De kwaliteit en duurzaamheid van de zonnepanelen.
  • Het elektrische vermogen dat met het zonnepaneel wordt opgewekt.
  • De plek waar de zonnepanelen worden aangebracht. Zuid-Noord-West-Oost enz.
  • De regio waar de zonnepanelen worden aangebracht. In Zeeland en Texel worden bijvoorbeeld verhoudingsgewijs veel zonuren geregistreerd. Dat betekent dat zonnepanelen in die regio’s meer geld opbrengen.
  • Is het dak veel in de zon of juist in de schaduw.
  • De hellingshoek van het dak waar de zonnepanelen worden aangebracht. Een hellingshoek van 35 graden is het meest effectief voor zonnepanelen.

Al deze aspecten kun je meenemen in een berekening. Als je wilt weten wanneer je jouw zonnepanelen echt hebt terugverdient zal je ook moeten kijken naar het aantal zonuren.

Aantal zonuren
Het aantal zonuren met betrekking tot zonnepanelen is in feite het aantal uren dat de zon of zonlicht daadwerkelijk op de zonnepanelen schijnt. Het aantal zonuren dat een zonnepaneel ontvangt heeft niet alleen te maken met de schaduw die wel of niet op het zonnepaneel valt. Zonuren hebben ook veel te maken met het weer. In 2018 was er bijvoorbeeld sprake van een zonnig voorjaar en een zonnige zomer. Dat zorgde er voor dat het rendement van veel zonnepalen hoger lag. Eerder werd al genoemd dat bepaalde regio’s zoals Zeeland en Texel meer zonuren hebben dan andere regio’s daarom is het aanbrengen van zonnepanelen in die regio’s extra effectief. Het rendement van zonnepanelen ligt in Texel en Zeeland ongeveer tien procent hoger dan in andere regio’s van Nederland.

Hoeveel zonnepanelen moet je plaatsen?
Tja en dan nu de vraag hoeveel zonnepanelen je daadwerkelijk nodig hebt. Dat kun je in feite zelf uitrekenen wanneer je weet wat het gemiddeld aantal zonuren van je regio is. Daarbij moet je eerst berekenen wat de aanschafwaarde is van alle zonnepanelen die je wilt plaatsen en wat het rendement daarvan is. Hoe meer zonnepanelen je koopt hoe hoger de investering maar ook hoe hoger het rendement. Als je hulp nodig hebt met de berekening kan een leverancier van zonnepanelen je daarbij helpen. Let wel op dat deze leverancier een commercieel belang heeft en daardoor vaak een iets gunstiger beeld schetst dan de werkelijkheid.

Wat is getijdenstroomgenerator of een tidal stream generator?

Een getijden stroomgenerator is een machine die wordt gebruikt om energie op te wekken uit bewegende watermassa’s waaronder de waterverplaatsing tussen eb en vloed. Een getijdenstroomgenerator is in feite een soort propeller die in beweging gebracht wordt door de druk van stromend water. Dit stromend water hoeft overigens niet beslist door eb en vloed te worden veroorzaakt wat de naam tidal energy converter (TEC) eigenlijk doet vermoeden. In feite kan deze stroomgenerator ook worden geplaatst in een rivier of andere situatie waar veel watermassa in beweging is. Hieronder is in een aantal alinea’s meer informatie weergegeven over getijdenenergie en de manier waarop deze energie kan worden opgewekt.

Getijdenstroom of getijdenenergie
De waterkrachtcentrales die worden gebruikt om energie op te wekken uit stromend water vanuit stuwmeren zijn al een oude beproefde methode om elektrische energie op te wekken uit stromend water. Het opwekken van elektrische uit getijden oftewel eb en vloed is echter vrij nieuw. In het Engels wordt dit ook wel tidal stream genoemd wat in het Nederlands vertaald kan worden met getijdenstroom of getijdenenergie. Kenmerkend voor deze manier van duurzame energie opwekken is dat de waterdruk iets in beweging brengt. Waterdruk is kracht en kracht is energie. Men kan energie omzetten in andere vormen van energie als men daarvoor de juiste werktuigen gebruikt. Een bekend werktuig hiervoor is de turbine. Er zijn verschillende soorten turbines zoals de stoomturbine die in kolencentrales aanwezig is en de windturbines die in de praktijk vaak windmolens worden genoemd.

Getijdenstroom opwekken
In feite is het opwekken van getijdenstroom vergelijkbaar met het opwekken van windenergie. Bij het opwekken van getijdenstroom wordt ook gebruik gemaakt van propellers en rotorbladen die in beweging worden gebracht. Alleen wordt deze beweging door waterdruk veroorzaakt in plaats van door windkracht. Getijdenstroomgenerators of getijdenstroomturbines kunnen net als windmolens op de bodem van de zee worden geplaatst alleen komende propellers dan als het goed is niet boven het water uit terwijl windmolens juist wel in de wind worden geplaatst boven het wateroppervlak. Een andere vorm is het bevestigen van een turbine met propeller aan een kabel. Een voorbeeld hiervan is een TidalKite.

TidalKite

Als je getijdenenergie opwekt met behulp van een turbine aan een kabel heb je als het ware een getijdenvlieger. Deze vlieger gaat met de stroom van eb en vloed mee en kan daardoor bij opgaand en afgaand water stroom opwekken. Omdat de getijdenvlieger aan een kabel vast zit zal deze niet boven het water uitkomen en altijd onder het watervlak blijven als de kabel op de juiste plaats verankerd is aan de zeebodem. Een voorbeeld van dit principe is de TidalKite. Deze getijdenvlieger wordt getest vanaf medio 2018 in het water van de Friese Waddenzee. Vanaf de TidalKite loopt er een stroomkabel naar de vaste wal waardoor elektrische stroom naar de wal kan worden getransporteerd. Op die manier kan men aan de wal gebruik maken van de elektrische energie die door de TidalKite is opgewekt.

Getijdenenergie als alternatief voor windenergie
Energie die opgewekt wordt uit eb en vloed zou in de toekomst een groter aandeel kunnen krijgen in de hernieuwbare energievoorziening van Nederland. Een belangrijk voordeel van getijdenstroom en getijdenenergie is dat deze stroming altijd aanwezig is waardoor er sprake is van een vrij constante energieopbrengst. Een ander voordeel is het feit dat deze energievoorziening in tegenstelling tot windturbines vrijwel geheel aan het oog onttrokken wordt waardoor er geen sprake is van horizonvervuiling. Deze steekhoudende argumenten en voordelen kunnen er voor zorgen dat er in de toekomst steeds vaker getijdenstroomgeneratoren worden geplaatst in de zeeën rondom ons.

Wat is een energieverbruiksmanager?

Een energieverbruiksmanager is een apparaat of een applicatie (app) waarmee men op een display of digitaal op een smartphone, tablet of pc inzicht kan krijgen in het energieverbruik van een gebouw en de daarin aanwezige energieverbruikende apparaten en installaties. Met een energieverbruiksmanager kan men informatie inwinnen over het energieverbruik. Dit systeem is meestal gekoppeld aan een slimme meter of staat hiermee in contact. De meetgegevens van de slimme meter worden in de energieverbruiksmanager gevisualiseerd aan de gebruiker. De meterstanden die door de slimme meter worden geregistreerd worden vertaald in grafieken en tabellen. Dat maakt het voor mensen mogelijk om inzicht te krijgen in de momenten waarop veel of juist weinig energie wordt verbruikt in een bepaald gebouw.

Energieverbruik managen
Energieverbruiksmanagers zijn er in verschillende soorten. Zo zijn er fysieke kastjes maar er zijn ook digitale energieverbruiksmanagers zoals de eerder genoemde app of de programma’s die men kan bekijken op een tablet of op een pc. De programma’s kunnen heel uitgebreid zijn. Zo kan men in tabellen en grafieken een duidelijk beeld krijgen van het energieverbruik. Dit energieverbruik kan men dikwijls ook vergelijken met verschillende periodes die zijn geweest. Men kan het energieverbruik per dag inzichtelijk krijgen. Sommige dagen maakt men meer gebruik van bepaalde energieverslindende apparaten en dat heeft een effect op de meetresultaten die worden gemeten door de slimme meter. Deze meetgegevens worden vervolgens weer doorgestuurd naar de energieverbruiksmanager.

Op die manier kan men meer inzicht krijgen in het energieverbruik en kan met het energieverbruik ook gaan managen. Men kan dan namelijk bepalen welke apparaten veel of weinig energie verbruiken. Indien mogelijk kan men de installaties en apparaten die veel energie verbruiken gaan vervangen voor energiezuinige varianten. Op die manier kan men een woning meer klimaatneutraal of CO2 neutraal maken en bovendien besparen op de energielasten.

Slimme meter of energieverbruiksmanager?
Uit de alinea’s hiervoor komt al een beetje naar voren dat een slimme meter en een energieverbruiksmanager twee verschillende apparaten of systemen zijn. Dat is in de praktijk ook zo. Een slimme meter is altijd een fysiek meetinstrument dat dikwijls in de meterkast is geplaatst. Een slimme meter meet het gasverbruik en het elektriciteitsverbruik. Deze meetgegevens zijn in principe voldoende om aan een energieleverancier door te geven. Een slimme meter wordt ook gebruikt om te meten hoeveel energie wordt teruggeleverd op het elektriciteitsnet.

Alleen meetgegevens maken geen tendens inzichtelijk met betrekking tot het energieverbruik. Men kan dus met een slimme meter niet goed inzichtelijk krijgen in welke periode pieken en dalen in het energieverbruik zijn gemeten en welke ontwikkelingen hierin zijn geweest. Dergelijke ontwikkelingen kan men wel inzichtelijk krijgen met een energieverbruiksmanager. Een energieverbruiksmanager staat wel in contact met de slimme meter. Dat is noodzakelijk want de energieverbruiksmanager meet zelf het energieverbruik niet. Het apparaat of de app wordt alleen gebruikt voor het inzichtelijk maken van gegevens.

Wat is een slimme meter?

Een slimme meter is een digitale energiemeter waarmee kan worden bijgehouden hoeveel elektrische stroom of gas is verbruikt. De slimme meter is daardoor een nieuwe soort gasmeter en elektriciteitsmeter in één. Slimme meters zijn geschikt voor het registreren van een zogenaamd dubbeltarief. Daarnaast is een slimme meter ook uitgerust met speciale technologie waardoor deze meterstanden op een afstand kan doorsturen. Deze meters worden ook gebruikt om bij te houden hoeveel elektrische energie wordt terug geleverd op het energienet. Deze terug levering van elektrische energie vindt plaats bij woningen met zonnepanelen of andere systemen waarmee elektrische energie kan worden opgewekt.

Slimme meter is niet slim
Een slimme meter is niet slim in de letterlijke zin. Dit houdt in dat deze meters niet voorzien zijn van hoogwaardige kunstmatige intelligentie. In plaats daarvan is een slimme meter meer een meetinstrument voor de energiesector. Slimme meters zijn echter wel uitgerust met een geheugen waarmee ze het energieverbruik van een gebouw digitaal kunnen opslaan. Dit geheugen is geplaatst in de elektriciteitsmeter. In deze meter worden de elektriciteitsmeterstanden én gasmetersstanden opgeslagen. Dit betekent dat de gasmeter is verbonden met de elektriciteitsmeter.

Naast deze mogelijkheid om gegevens op te slaan is deze energiemeter ook een communicatiesysteem omdat hiermee de meterstanden automatisch naar een energieleverancier kunnen worden gestuurd. Woningeigenaren kunnen echter ook zelf hun energieverbruik doormiddel van een slimme meter in kaart brengen. Daarvoor moet men echter wel een zogenaamde slimme thermostaat met display hebben, een energieverbruiksmanager of een speciale energieverbruik-app.

Dubbeltarief
Zoals hiervoor genoemd kunnen slimme meters worden gebruikt voor de registratie van een enkeltarief en een dubbeltarief. Bij een dubbeltarief is er sprake van een piek en een dal in de tariefopname. Dit is meestal gekoppeld aan een lager tarief gedurende de nacht en een hoger tarief gedurende de dag. Het wordt ook wel een hoog-laag tarief genoemd. De energieleverancier brengt dan twee verschillende tarieven in rekening bij de energieafnemer. Een slimme meter maakt deze gegevens inzichtelijk voor de energiegebruiker en is daardoor een interessant meetinstrument.

Energie terugleveren
Het terugleveren van energie op het energienet wordt een steeds belangrijker onderwerp in de energiesector. Er worden in Nederland steeds meer energiezuinig en CO2 neutrale woningen gebouwd. Hierbij kun je denken aan het type nulwoning of een passiefhuis. Deze woningen gebruiken een groot deel van het jaar niet of nauwelijks energie en kunnen daarom in bijvoorbeeld hele zonnige periodes meer zonne-energie opwekken dan nodig is voor het energieverbruik van de woning. Dit overschot aan energie kan worden teruggeleverd aan het energienet. Niet alleen een passiefhuis of nulwoning kan een energieoverschot hebben.

Ook andere woningen en utiliteit kunnen terugleveren op het energienet. Een slimme meter is daarbij een handig instrument waarmee de teruglevering van energie inzichtelijk wordt gemaakt. Het is belangrijk dat de slimme meter goed werkt omdat energie geld kost en geld oplevert. Door gebruik te maken van een slimme meter kan de energieleverancier zien hoeveel energie daadwerkelijk is afgenomen. Daarvoor kan de energieleverancier de hoeveelheid afgenomen energie in mindering brengen op de hoeveelheid geleverde energie. In de meeste gevallen zal men meer energie afnemen dan terugleveren maar bij een nulwoning of passiefhuis is dat niet altijd het geval.

Energieverbruiksmanager
Het meten van de energieafname is slechts één aspect van energiemanagement. Iemand die echt goed inzicht wil krijgen in het energieverbruik van een gebouw of woning zal een energieverbruiksmanager moeten aanschaffen. Een energieverbruiksmanager geeft inzage in het energieverbruik. Een energieverbruiksmanager bestaat meestal uit een los kastje dat wordt aangesloten op de elektriciteitsmeter en zorgt voor meer informatie over het daadwerkelijke gebruik van gas en elektriciteit. De aansluiting van de energieverbruiksmanager kan rechtstreeks worden gedaan. Dan blijven de gegevens binnen de woning. Voor een dergelijke aansluiting kan men gebruik maken van de zogenaamde P1-poort die inde slimme meter aanwezig is.

Veel energieverbruiksmanagers werken met een softwaresysteem zoals een app. Een energieverbruiksmanager zou je daardoor kunnen rekenen tot domotica of in een bepaalde mate tot internet of things. Toch is de communicatie vanuit een energieverbruiksmanager wel eenzijdig. Men kan een energieverbruiksmanager dus niet programmeren om alle energieverbruikende installaties aan te sturen zodat meer of minder energie wordt verbruikt.

Gegevens van een slimme meter raadplegen

Slimme meters zijn een informatiebron met betrekking tot het energieverbruik van een woning of ander gebouw bijvoorbeeld utiliteit. Het is natuurlijk belangrijk dat men de meetgegevens kan uitlezen. Natuurlijk worden meetgegevens door computersystemen geregistreerd en verwerkt. De taal van computers is echter anders dan de taal van mensen. Daarom wordt gebruik gemaakt van een interface. Deze interface is meestal een display die voorzien is van een paneel met knoppen.

Door de knoppen op de interface kan een mens gegevens opvragen en als het ware communiceren met in dit geval de slimme meter. Men kan doormiddel van een stekker een display in contact brengen met de slimme meter. De display en het bijbehorende kastje is in dit geval de energieverbruiksmanager die ook in de vorige alinea werd benoemd. De energieverbruiksmanager geeft een beter inzicht in het daadwerkelijke energieverbruik van de woning. Een slimme meter kan ook draadloos gegevens doorsturen naar bijvoorbeeld een app op een smartphone of richting een energieleverancier. Uiteraard zal men wel toestemming moeten geven aan een energieleverancier voordat een dergelijke draadloze verbinding tot stand wordt gebracht.

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 duspol of tweepolige spanningzoeker?

Duspol is een merk voor een tweepolige spanningzoeker. Het merk duspol is een geregistreerde handelsmerk voor een meetinstrument dat in de elektrotechniek gebruikt wordt. Een duspol bevat twee meetpennen die over het algemeen een rode kleur hebben. Deze pennen zijn aan elkaar verbonden doormiddel van een soepel, dun snoer dat een donkergrijze of zwarte kleur heeft.

Meetpennen van een duspol
Een duspol heeft twee meetpennen maar de omvang van deze pennen verschilt. De handgreep van één van de pennen is groter dan het handvat van de andere pen. De dikkere meetpen heeft een ingebouwde spanningsindicatie. Over het algemeen bestaat deze spanningsindicatie leds. Bij de leds is een duidelijke omschrijving aangegeven van hetgeen gemeten wordt. Het is echter ook mogelijk dat men in het dikkere handvat een digitaal afleesscherm heeft aangebracht waar men de waardes van kan aflezen.

Hoe werkt een duspal
Een duspal wordt gebruikt als meetinstrument voor de elektrotechniek. Het is een spanningszoeker wat in feite inhoudt dan men met een duspal kan meten of op een bepaald elektrotechnisch component spanning staat of niet. Men kan een duspal bijvoorbeeld gebruiken om de spanning te meten in een wandcontactdoos. Als een wandcontactdoor is voorzien van een aardcontact dan kan men het beste eerst de beide spanningvoerende contactpolen controleren met de duspal. Als men vervolgens de contactpolen om de beurt op de aarde gaat meten kan men bepalen welke contactpool de stroom aanvoert en welke de nul is.

Lekstroom
Een aardlekschakelaar wordt ingeschakeld wanneer er sprake is van zogenoemde lekstroom. Een spanningzoeker zoals een duspal trekt stroom. Als men de duspal gaat gebruiken om de spanning te meten tussen de fase en de aarde dan zal er een lekstroom gaan lopen. Als de elektrische installatie goed functioneert zal de aardlekschakelaar vanwege de lekstroom worden ingeschakeld. Als dat gebeurd wordt de levering van elektrische spanning stopgezet. Om dit te voorkomen hebben sommige tweepolige spanningzoekers een speciale testfunctie met een hoge impedantie. Deze testfunctie wordt gebruikt om de lekstromen te onderdrukken.

Meetbereik van duspal spanningzoeker
Het meetbereik van spanningszoekers kan verschillen. Een tweepolige spanningzoeker heeft over het algemeen een bereik van ongeveer 6 Volt tot 400 Volt. Het aantal Volt wordt in verschillende waarden aangegeven. Deze waardes lopen op en zijn vermeld op de spanningsindicatie van het dikke handvat van de duspal. Een duspal of tweepolige spanningzoeker is geschikt voor het meten van zowel gelijkspanning als wisselspanning.

Wat is een eenpolige spanningzoeker?

Een spanningzoeker is gereedschap waarmee men kan meten of ergens elektrische spanning op staat. Elektromonteurs en installateurs gebruiken vaak een spanningszoeker om te meten of er bijvoorbeeld spanning staat op contactpolen voordat ze daadwerkelijk hun werkzaamheden gaan verrichten. Men moet namelijk spanningsvrij werken om te voorkomen dat men onder elektrische spanning komt te staan tijdens werkzaamheden.

Het onder spanning komen te staan van een persoon wordt ook wel een elektrische schok genoemd en is zeer gevaarlijk voor de gezondheid. Men kan zelfs overlijden ten gevolge van een elektrische schok. Daarom moet men van te voren goed meten of ergens elektrische spanning op staat. Men kan hiervoor een eenpolige spanningszoeker of een tweepolige spanningzoeker (ook wel duspal genoemd) gebruiken. In onderstaande tekst is de werking van een eenpolige spanningzoeker beschreven.

Eenpolige spanningszoeker
Een eenpolige spanningszoeker is de meest eenvoudige en goedkope spanningzoeker die een elektromonteur kan gebruiken. Deze spanningzoeker bestaat uit één pen die in een contactpool kan worden gestoken om te meten of deze onder elektrische spanning staat of niet. Een bekend voorbeeld van de eenpolige spanningszoeker is de fittingschroevendraaier met neonlampje. Dit zijn kleine doorzichtige schroevendraaiertjes die aan het uiteinde een platte schroefkop hebben.

Vanaf deze platte schroefkop is de schroevendraaier geheel geïsoleerd. Deze isolatie voorkomt dat de gebruiker van de spanningszoeker onder elektrische spanning komt te staan tijdens het verrichten van metingen met de spanningszoeker. Het is belangrijk dat deze isolatie niet beschadigd wordt. In de spanningzoeker zit een klein neonlampje dat oplicht als de spanningszoeker een spanning voerend deel van de elektrische installatie raakt met het metalen uiteinde (platte schroevendraaierkop).

Hoe wordt een eenpolige spanningszoeker gebruikt?
Een eenpolige spanningszoeker wordt gebruikt voor het meten van de aanwezigheid van een wisselspanning tussen de 110 V en 240 V. Over het algemeen wordt de eenpolige spanningszoeker gebruikt als fasetester als men werkzaamheden gaat verrichten aan lichtnetinstallaties in bijvoorbeeld woningen of utiliteit.

De eenpolige spanningszoeker wordt met de punt in contact gebracht met een deel van een elektrische installatie. Men moet daarbij de vinger op het uiteinde van het kunststof heft houden. Als het gedeelte dat geraakt wordt met de spanningszoeker ook daadwerkelijk spanning voert dan zal het neonlampje in de spanningszoeker gaan branden. Het  neonlampje gaat branden door de elektrische spanning. Er is echter ook een hoogohmige weerstand aanwezig in de spanningszoeker die zorgt er voor dat het lampje door de elektrische spanning niet kapot brand.

Belangrijke informatie over spanningszoeker
Het branden van het lampje van de spanningzoeker geeft aan dat er spanning staat op het onderdeel van de elektrische installatie. De exacte hoogte van de spanning wordt door de eenpolige spanningsmeter niet aangegeven. Het lampje gaat over het algemeen branden als er een spanning wordt gemeten van 110 Volt tot 240 Volt.

Als het neonlampje niet brand is dat niet een garantie dat een geleider spanningsloos is. Er zijn namelijk een aantal factoren die van invloed zijn op de werking en het aflezen van de spanningszoeker. Allereerst kan de elektromonteur de spanningzoeker niet goed hanteren waardoor het lampje niet gaat branden. Hij of zij kan de spanningzoeker niet stevig genoeg tegen de geleider aanhouden waardoor de spanningzoeker de spanning niet goed kan meten.

Ook kan de geleider of de spanningszoeker bevuild zijn wat het meten en aflezen bemoeilijkt. Het lampje kan bovendien kapot zijn of er is een te grote overgangsweerstand tussen de vinger en contactplaatje waardoor het licht van het lampje te zwak is. Om er zo zeker mogelijk van te zijn dat de spanningzoeker werkt kan men de spanningszoeker het beste van te voren testen door de spanningzoeker in een contactpool te steken van een wandcontactdoos waar spanning op staat.

Professioneel gebruik eenpolige spanningzoeker is niet toegestaan
Een eenpolige spanningszoeker kan wel door elektromonteurs worden gebruikt maar ze zijn niet toegestaan voor professioneel gebruik. Om de hierboven genoemde redenen wordt een eenpolige spanningszoeker onvoldoende betrouwbaar geacht. De Nederlandse norm voor veilige bedrijfsvoering van werkzaamheden aan elektrische installaties is de NEN 3140. Hierin staan richtlijnen voor het veilig werken aan elektrische installaties. In de NEN 3140 is vastgelegd dat men voor het aantonen van spanningafwezigheid een tweepolige meting dient te doen. Hiervoor maakt men gebruik van een tweepolige spanningzoeker zoals een duspal. Een duspal is een merk van een tweepolige spanningzoeker.

Wat is een contactloze spanningszoeker?

Voor het meten van elektrische spanning gebruikt men over het algemeen een enkelpolige of tweepolige spanningszoeker zoals een duspal. Een enkelpolige spanningszoeker mag niet professioneel worden gebruikt omdat deze minder betrouwbaar is dan een tweepolige spanningzoeker. Dit is vastgelegd in de NEN 3140. Zowel een enkelpolige spanningszoeker als een tweepolige spanningszoeker worden gebruikt om metingen te verrichten aan onderdelen van elektrische installaties. Daarbij moet echter wel contact worden gemaakt met de geleiders van de installatie. Er zijn echter ook spanningszoekers waarbij geen direct contact gemaakt hoeft te worden met de installatie of onderdelen daarvan. Deze spanningszoekers worden ook wel contactloze spanningzoekers genoemd.

Hoe werkt een contactloze spanningzoeker?
Een contactloze spanningzoeker bevat een sensor waarmee een  elektrische veldsterkte om een spanningvoerende geleider wordt gedetecteerd. Contactloze spanningszoekers zijn alleen geschikt voor het opsporen van een wisselspanning. Er zijn verschillende soorten contacloze spanningzoekers en het meetbereik van deze meetinstrumenten kan verschillen. Over het algemeen kan men deze spanningzoekers gebruiken om een spanning te meten van 100 tot 1000 volt.

Een contactloze spanningzoeker hoeft geen daadwerkelijk contact te maken met een blanke geleider. In plaats daarvan kan men met de contactloze spanningzoeker elektrische spanning meten door de spanningszoeker in de buurt van een contactdoos, stroomdraad of contactstrip te houden. Het is zelfs mogelijk om met een contactloze spanningszoeker elektrische spanning te meten die stroomt door een geïsoleerde draad. Men kan hierdoor vaak eenvoudig onderbrekingen van elektrische spanning opsporen in kabels.

Hoe kan men een contactloze spanningzoeker aflezen?
Een contactloze spanningzoeker bevat een led. Deze led gaat branden als de sensor elektrische spanning meet. Daarnaast is er ook vaak een akoestische signalering met een pieptoon. In tegenstelling tot een eenpolige spanningszoeker bevat een contactloze spanningszoeker elektronica. Daarvoor is voedingsspanning nodig die wordt geleverd door twee potloodbatterijen (AAA).

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 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 is de Kooi van Faraday of de Faraday cage?

De Kooi van Faraday is een benaming voor een behuizing die gemaakt is van materiaal dat elektriciteit geleid.  De behuizing bestaat uit een kooi die gemaakt is van bijvoorbeeld koper of ander materiaal dat elektriciteit goed geleid. Door dat de kooi aan de buitenzijde is voorzien van elektriciteit geleidend materiaal kunnen statische elektrische velden niet tot in de kooi doordringen. Hierdoor biedt de kooi onder andere bescherming tegen een statische ontlading zoals deze ontstaat bij blikseminslag. De volgende punten zijn van belang om te onthouden:

  • De Kooi van Faraday is ook ondoordringbaar door  elektromagnetische straling wanneer de maaswijdte kleiner is dan een tiende van de golflengte van die elektromagnetische straling. De doordringbaarheid is echter afhankelijk van de gewenste uitdoving.
  • De Kooi van Faraday kan wel worden doordrongen door een  aardmagnetisch veld en andere statische magnetische velden.

Waarom de naam Kooi van Faraday?
De Kooi van Faraday is genoemd naar de Britse Natuur- en Scheikundige Michael Faraday (22 september 1791 – 25 augustus 1867). In het Engels wordt deze kooiconstructie van geleidend materiaal ook wel de Faraday cage genoemd.

De Kooi van Faraday tegenwoordig
Tegenwoordig wordt er nog gebruik gemaakt van ruimtes die elektromagnetische straling moeten  buitensluiten. Deze ruimtes worden ook wel elektromagnetisch dode ruimtes genoemd. In feite zijn deze ruimtes gebaseerd op het principe van de Kooi van Faraday. Verder zijn er nog een aantal praktische toepassingen van de Kooi van Faraday:

  • Magnetrons vormen ook een Kooi van Faraday. Dit komt doordat magnetrons bestaan uit een metalen kast. De doorzichtige deur van de magnetron is opgedampt met een metaalfilm. Deze metaalfilm bevat kleine gaatjes zodat men er doorheen kan kijken. De metalen behuizing zorgt er voor dat er geen elektromagnetische straling naar buiten kan ontsnappen. De geleidende metalen behuizing zorgt er daarnaast voor dat er een reflectie ontstaat waardoor een golfpatroon wordt gecreëerd.
  • Een MRI-scanner staat in een ruimte die van de buitenwereld is afgeschermd doormiddel van een Kooi van Faraday.
  • Verder wordt de Kooi van Faraday tegenwoordig nog gebruikt voor het testen en controleren van apparatuur zoals de noodzendertjes voor vliegers bij de Koninklijke Luchtmacht. Deze noodzendertjes worden gecontroleerd en afgeregeld in een elektromagnetisch dode ruimte.
  • Een volledig afgesloten auto of caravan die gemaakt is van geleidend materiaal (bijvoorbeeld metaal) kan het zelfde effect hebben als de Kooi van Faraday. Hierin is men goed beschermd tegen blikseminslag omdat deze de lading van de bliksem via de buitenkant van de auto of caravan wordt afgevoerd. Er kan nog wel sprake zijn van restlading.
  • Een metalen afsluitbare boot kan eveneens dienen als  een kooi van Faraday in geval van bliksem. Men kan dan bij nood schuilen in de kajuit. Het meest veilig zit men uiteraard aan wal. Daarbij komt dat veel boten tegenwoordig van kunststof zijn gemaakt en een mast hebben met metalen er in verwerkt. Deze boten zijn juist zeer onveilig bij onweer.
  • Soms worden horloges ook wel uitgerust met een Kooi van Faraday om deze te beschermen tegen magnetische velden die worden opgewerkt door elektrische apparatuur zoals computers, mobiele telefoons en huishoudelijke apparatuur.

Wat is een zonnecel en waarvoor kan een zonnecel worden gebruikt?

Zonnecellen zijn elektrisch en worden gebruikt om de energie die afkomstig is van licht om te zetten in elektrische energie. Deze elektrische energie kan worden getransporteerd door goed geleidende metalen zoals koper. Hierdoor is elektrische energie bruikbaar in woningen en bedrijfspanden. Een zonnecel zorgt er voor dat deze elektrische energie beschikbaar wordt gemaakt doordat de zonnecel zonlicht kan omzetten. Er worden twee verschillende soorten zonnecellen gebruikt. De fotovoltaïsche cel is de bekendste zonnecel en wordt onder andere gebruikt in de zonnepanelen. Daarnaast zijn er ook Foto-elektrochemische cellen.

Fotovoltaïsche cellen
In zonnepanelen worden de fotovoltaïsche cellen met grote hoeveelheden tegelijk geplaatst. Deze fotovoltaïsche cellen bestaan uit een vaste stof. Dit type zonnecel wordt ook wel PV-cel genoemd. De afkorting PV staat voor Photo-Voltaic. Dit type cel wordt gebruikt in zonnepanelen. Zonnecellen worden massaal geplaatst in zonnepanelen zodat voldoende rendement kan worden gerealiseerd.

Hoe werkt een zonnepaneel?
Zonnepanelen produceren gelijkstroom. Wanneer een zonnepaneel aangesloten is op een omvormer kan deze gelijkstroom in wisselstroom omzetten. De wisselstroom kan direct worden gebruikt om apparaten te voorzien van stroom. Daarnaast kan doormiddel van een zonnepaneel ook een accu worden opgeladen. Het opladen van een batterij is alleen verstandig wanneer er geen netstroom beschikbaar is. Dit kan bijvoorbeeld gebruikt worden voor verlichtingssystemen die niet aangesloten zijn op het stroomnet.  Hierbij kan gedacht worden aan tuinverlichting, lichtbakens, lichtsignalen of pompsystemen in weilanden voor het oppompen van water voor het vee. PV-panelen kunnen, zoals eerder genoemd is, ook direct op het lichtnet worden aangesloten. Hierdoor kunnen deze zonnepanelen meteen elektrische stroom leveren.

Foto-elektrochemische cellen
Foto-elektrochemische cellen zijn zogenoemde ‘natte zonnecellen’. Deze bestaan niet uit een vaste stof zoals de hierbovengenoemd fotovoltaïsche cellen.  Foto-elektrochemische cellen worden ook wel PEC’s genoemd. PEC is een Engelse afkorting en staat voor Photoelectrochemical. Dit zijn zonnecellen die gebruik maken van foto-elektrochemie. Foto-elektrochemische cellen halen elektrische energie uit licht. Deze zonnecellen kunnen daarnaast ook energie op een chemische manier opslaan. Deze cellen bestaan uit een halfgeleidende fotoanode en daarnaast een metaalkathode. Deze metaalkathode is ondergedompeld in elektrolyt. Foto-elektrochemische cellen kunnen worden gebruikt voor het omzetten van lichtenergie naar elektrische energie. Daarnaast worden deze zonnecellen ook gebruikt voor de productie van waterstof. Het laatste proces lijkt op de elektrolyse van water. Dit type zonnecel wordt minder vaak gebruikt dan de vaste fotovoltaïsche cellen.

Duurzame energie
Zonnepanelen worden tegenwoordig veel gebruikt voor het opwekken van elektriciteit. Zonne-energie is duurzame energie omdat er geen gebruik wordt gemaakt van fossiele brandstoffen die op kunnen raken. De zon is altijd aanwezig en levert altijd energie in de vorm van licht en warmte ook wanneer er wolken tussen de zon en de zonnepanelen aanwezig zijn.

De zon schijnt kosteloos en daardoor is zonne-energie een effectieve kostenbesparing. De aanschafprijs van zonnepanelen moet echter wel terugverdient worden. Bedrijven kunnen met het gebruik van zonnepanelen ook naar buiten toe tonen dat ze werk maken van milieuverantwoord ondernemen. Het gebruik van duurzame energie wordt daardoor een belangrijk middel in public relations.

Niet alleen bedrijven maken veel gebruik van zonnepanelen, ook particulieren kiezen er vaak voor om zonnepanelen op hun daken te laten plaatsen om daarmee voor een deel in hun eigen energiebehoefte te voorzien. In Nederland wordt daarnaast ook gekeken naar zonnevelden. Op Ameland wordt een zonneveld geplaatst met honderden zonnepanelen. Hiermee wil Ameland een groot deel van haar eigen energie opwekken. Het rendement van zonnepanelen is van groot belang wanneer de aanschaf van zonnepanelen wordt overwogen. De techniek en de fabricage van zonnepanelen wordt steeds beter. Zonnepanelen worden steeds meer 3D toegepast.  Zonnekegels leveren meer rendement op dan de standaard zonnepanelen. Zo zouden zonnekegels die langzaam draaien op daken in de zon ongeveer twintig procent meer elektriciteit genereren dan de bekende vlakke zonnepanelen.