Energie

Duurzame energie: wind, zon, biobrandstof; afvalverwerking

Energie en klimaat

Wat is groene energie

Groene energie kan worden opgewekt door middel van wind, zon, water en aardwarmte. De meest gebruikelijke vormen van groene energie zijn: aardwarmte, hydro-electriciteit, windenergie, zonne-energie, etc.

Duurzame energie en klimaatverandering

Onder groene energie verstaan we opwekking van energie waarbij geen uitstoot vrij komt en het milieu en het klimaat niet worden aangetast.

Over energie

Dit artikel gaat over energie oftewel het vermogen om arbeid te verrichten.

De totale hoeveelheid energie in een gesloten systeem (dat wil zeggen dat er geen materiaal of straling in- of uit kan) blijft altijd gelijk; dit heet de wet van behoud van energie. De totale energie van een systeem is de optelsom van alle microscopische en macroscopische energieën, namelijk; thermische, mechanische, kinetische, potentiële, elektrische, magnetische, chemische en nucleaire energie. De inwendige energie (U) van een systeem wordt gegeven door de som van alle microscopische energieën; alle bovenstaande behalve kinetische, potentiële en mechanische energie. In veel processen wordt een soort energie in een andere omgezet. Zo wordt in een gaskachel de chemische energie in het gas omgezet in warmte. En tijdens het vallen van een voorwerp wordt zwaartekrachtsenergie of potentiële energie omgezet in bewegingsenergie of kinetische energie.

Energie versus vermogen

Vaak wordt energie verward met vermogen: dit is echter energie per tijdseenheid. Iemand die op een keukentrapje klimt heeft daarvoor theoretisch net zoveel energie nodig als wanneer hij even hoog springt. Het springen gebeurt in minder tijd en daarom is daarvoor wel meer vermogen nodig.

De intensiteit waarmee een mens diverse vormen van energie ervaart verschilt soms van de objectief te meten fysische waarde van die energie. Zo is bijvoorbeeld ca. 40kJ (40 000 joule) nodig om een kopje water tot tegen het kookpunt te brengen. Met diezelfde hoeveelheid energie zou men een baksteen van een kilogram vanaf het aardoppervlak naar 4 km hoogte kunnen gooien, of een stadsbus van 4 ton een meter optillen. (Afgezien van omzettings- en wrijvingsverliezen.)

Vormen van energie

* Kinetische energie (bewegingsenergie)
* Gravitatie-energie (energieverandering in een gravitatieveld)
* Elektromagnetische energie
* Nucleaire energie (kernenergie)
* Warmte (thermische energie)
* Straling
* Chemische energie
* Elektrische energie
* Thermodynamica en vrije energie

Het energievraagstuk verwijst naar het probleem dat vooral rijke landen steeds meer elektriciteit en warmte willen produceren terwijl de voorraad fossiele brandstoffen (kolen, gas en olie) steeds kleiner wordt.

Vooral opkomende landen als  China, Brazilië en India hebben een groot aandeel in de wereldwijde toename van de vraag naar energie. Bovendien draagt het gebruik van fossiele brandstoffen bij aan de luchtvervuiling en vermoedelijk ook aan het broeikaseffect. Er wordt dus naarstig gezocht naar alternatieve, liefst duurzame energiebronnen, waarover veel maatschappelijke discussie is.

Waterkracht is een relatief weinig omstreden energiebron, die in bergachtige gebieden op aarde al eeuwen wordt toegepast. De aanleg van stuwmeren kan echter wel leiden tot spanningen met de plaatselijke bevolking, die gedwongen is te verhuizen.

Getijdenenergie is slechts enigszins rendabel op plaatsen waar de zeekust een geschikte vorm heeft en verstoort de natuurlijke getijdebeweging, wat invloed heeft op het milieu.

Zonne-energie en windenergie zijn in principe onuitputtelijk, maar voorlopig nog lang niet voldoende om een volwaardig alternatief voor fossiele brandstoffen te vormen.

Kernenergie die gewonnen wordt door kernsplijting kan in principe veel meer energie leveren, maar daaraan kleven bezwaren van het radio-actieve afval, de potentieel grote rampen bij ongelukken in kerncentrales (al is de kans daarop klein) en het in de hand werken van de proliferatie van kernwapens. Op de lange termijn ligt beheerste kernfusie in het verschiet als betrekkelijk schone, veilige en vrijwel onuitputtelijke energiebron, maar na tientallen jaren van onderzoek zijn de technische problemen nog lang niet opgelost.

Gratis energie?

Een gevolg van de wet van behoud van energie is dat het haast niet mogelijk is om energie genereert; het is dus niet mogelijk dat een apparaat vanzelf gaat draaien en blijft draaien zonder dat van buitenaf energie wordt toegevoerd. Er is in het verleden heel vaak zo’n Perpetuum mobile (letterlijk: eeuwige beweger) “uitgevonden”, maar bij allemaal bleek er uiteindelijk toch energie van buiten aan te pas te komen.

Hoe zorgvuldig een machine ook wordt ontworpen, het is onvermijdelijk dat een deel van de beweging wordt omgezet in warmte. Om van warmte weer arbeid te maken is wel mogelijk – denk aan een stoommachine – maar dat soort “warmtemotoren” heeft nooit 100% rendement, en het lukt dus nooit alle warmte weer terug te brengen naar arbeid.

In een breder kader

Energie in economische opzicht is die energie die door de mens wordt aangewend om zijn overlevingskansen, comfort en welvaart te vergroten. Technische vooruitgang maakte een steeds grotere beheersing van de natuur mogelijk, maar tegelijkertijd werd de mens daarmee steeds afhankelijker van die techniek.

Het gebruik van fossiele brandstoffen maakte de industriële revolutie mogelijk. Aanvankelijk was deze gebaseerd op steenkool en cokes, maar gedurende de twintigste eeuw nam het belang van olie en in mindere mate gas sterk toe.

Onder druk van de milieuvervuiling, de bijdrage aan het broeikaseffect en de eindigheid van de voorraden fossiele brandstoffen wordt gezocht naar alternatieven. Het aandeel van deze zogenaamde duurzame energie in het totale energieverbruik stijgt langzaam.

Huidige siuatie: wat betreft fossiele bronnen: worden schaarser en schaarser en dit feit drijft de prijs verder op. Wat betreft kernenergie blijft de opslag van kernafval een groot probleem.

Een aantal duurzame alternatieven

  • Zonne-energie
  • Wind-energie
  • Bio-massa centrales
  • Aardwarmte

Verder blijkt dat sterker inzetten op energiebesparing, isoleren van vloeren en daken, bewuster omgaan met energieverbruik belangrijke voordelen heeft. Er is dan gewoon minder energie nodig. Hierbij moet  ook het onderwijs en voorlichting richting volwassenen nog meer aandacht krijgen.

Continuiteit in het bewustwordingsproces is belangrijk en komt niet vanzelf.