Embedded Files
2.4 Onderzoek deel 4
Waarom is het belangrijk dat we meer duurzame energie gaan gebruiken.mp4Opdracht
Elke groep kiest 1 onderwerp. Het gekozen onderwerp en de groepsleden meld je aan de leerkracht. OPGELET: Elk onderwerp mag maar 1 keer behandeld worden!
Criteria
o Twee krantenartikelen over het gekozen onderwerp van maximaal 1 jaar oud
o Bronvermelding
o Voorstelling duurt 10 minuten:
o Ieder groepslid neemt deel aan deze voorstelling
o Enkel via Google Presentaties, document dat via Google Classrooms werd gedeeld!
o Beoordeling: leraarevaluatie en zelfevaluatie.
Mogelijke onderwerpen
Persluchtmotor
Je kunt een auto ook aandrijven met lucht. Bij een persluchtmotor wordt er meer lucht in een gesloten ruimte ‘ingedrukt’ dan er normaal aanwezig is, zodat de luchtdruk in die ruimte stijgt. Een concreet voorbeeld waarbij dat principe wordt toegepast, is de fietspomp en de fietsband. De normale luchtdruk is gelijk aan 1 bar, de luchtdruk in een opgepompte fietsband bedraagt ongeveer 4 bar. Het idee van de persluchtmotor is niet helemaal nieuw. Al in de achttiende eeuw werden persluchtmotoren gebruikt om locomotieven in kolenmijnen aan te drijven. Door het ontploffingsgevaar van mijngassen werden geen verbrandingsmotoren gebruikt. De persluchtmotor was veilig en er werden bovendien geen uitlaatgassen gevormd.
De werking van een persluchtmotor is heel simpel als je weet hoe een viertaktmotor op benzine werkt. Bij een verbrandingsmotor in een klassieke auto is het een benzinemengsel dat zorgt voor een ontploffing in de cilinders en de beweging van de zuigers, zodat de motor begint de draaien en de auto in beweging wordt gebracht. Bij de motor op lucht is het lucht onder hoge druk die in de cilinders wordt geblazen en de zuigers doet bewegen (zie illustratie). Zolang de druk in de gesloten ruimte (tank) voldoende is om de zuigers in beweging te houden, kan de auto rijden. Langs de uitlaat van de auto komen dus geen schadelijke rookgassen vrij, maar wordt gewone lucht uitgestoten. Om perslucht (samengedrukte lucht) te maken, heb je echter wel elektriciteit nodig. Een auto op lucht is pas echt milieuvriendelijk als je de perslucht maakt met groene stroom. In Frankrijk wordt al bijna 20 jaar gewerkt aan een auto die rijdt op lucht. Ingenieur Guy Nègre deed zijn eerste ervaring met nieuwe technieken op in de Formule 1. Hij heeft het concept op punt gesteld en het is nu klaar om te commercialiseren. De luchtauto’s worden niet op één plaats gemaakt. Het bedrijf MDI (Moteur Development International) dat het idee ontwikkelde, wil het idee verkopen aan geïnteresseerden. Benieuwd wanneer we de eerste auto op lucht in het straatbeeld zullen zien opduiken.
Motor op biobrandstof
De klassieke auto met verbrandingsmotor heeft een aantal nadelen. Daarom werden er milieuvriendelijkere auto’s gemaakt. Je kunt een auto bv. Ook aandrijven op biobrandstoffen.
Benzine en diesel worden uit aardolie gehaald. Die fossiele brandstof is niet milieuvriendelijk en de voorraad is niet onuitputtelijk. Biobrandstoffen hebben die nadelen niet.
Biomassa
Biomassa is een verzamelnaam voor verschillende stoffen en materialen die van dierlijke en plantaardige oorsprong zijn. Die stoffen en materialen worden gebruikt om energie op te wekken.
Biobrandstoffen
Biobrandstoffen zijn brandstoffen die gewonnen worden uit biomassa. Ze kunnen fossiele brandstoffen zoals benzine of diesel vervangen. Wist je dat het gebruik van biobrandstoffen voor verbrandingsmotoren al honderd jaar oud is? Rudolf Diesel, de uitvinder van de dieselmotor, liet aan het einde van de 19e eeuw zijn motoren al draaien op olie die gewonnen werd uit pinda’s.
De eerste biobrandstoffen werden gemaakt uit voedselgewassen zoals maïs, koolzaad, tarwe, suikerbiet en soja. Door het gebruik van die gewassen steeg de prijs van bepaalde voedingsmiddelen. Maïs is bv. ook nodig om tortilla’s en cornflakes te maken, met tarwe worden brood en bier gemaakt enzovoort. In de derde wereld zou de vraag naar biobrandstof zelfs tot een voedselcrisis kunnen leiden. Bovendien worden tropische wouden gekapt om ruimte te maken om die gewassen te planten.
Er bestaan ondertussen al enkele alternatieven. Zo worden biobrandstoffen ook gemaakt uit houtsnippers, stro, gebruikt frituurvet, de oneetbare delen van gewassen en zelfs algen. Dat zijn biobrandstoffen van de tweede en de derde generatie.
Biobrandstoffen, de beste keuze?
Biobrandstoffen zorgen voor minder uitstoot van CO2, roet en fijn stof (tot 70 %). Er ontstaan nieuwe mogelijkheden voor boeren over de hele wereld. Ze kunnen immers nieuwe gewassen aanplanten die gebruikt worden om voertuigen aan te drijven. De purgeernoot is daar een voorbeeld van. Die noot is niet eetbaar, maar met de zaden van de plant kun je wel biobrandstof maken. We worden voor onze brandstof onafhankelijk van Rusland en het Midden-Oosten. De productie van biobrandstoffen heeft echter ook nadelen. Biobrandstoffen zijn vaak nog duurder dan klassieke energiebronnen. Het is dus moeilijk om ze te verkopen.
Biodiesel tanken
Sinds november 2006 kun je in België biodiesel tanken. De overheid heeft aan een aantal bedrijven de toestemming gegeven om die biodiesel te maken. Maar het aantal tankstations waar je biodiesel kunt tanken is in België eerder beperkt. In België bestaat biodiesel uit een mengsel van biobrandstoffen* en gewone diesel. B5 betekent dat er 5 % biobrandstof in het mengsel zit, voor B20 is dat 20%. B100 is pure biobrandstof.
Benzine EURO 95 en 98 naar E10 en E5
Sinds 2019 wordt brandstof in de eerste plaats aangeduid met een naam die de maximale hoeveelheid bijgemengde bio-ethanol weerspiegelt: E10 en E5. Bio-ethanol is een alcohol dat gemaakt wordt door fermentatie van suiker, maïs of tarwe en is een vorm van hernieuwbare energie. In E10-benzine is maximaal tien procent ethanol bijgemengd, in E5 is dat maximaal vijf procent en in de praktijk zelfs vaak nul. Alle nieuwe auto’s kunnen met E10-benzine overweg, maar dat is niet voor alle oudere auto’s het geval. Bij deze auto’s kan de hogere concentratie ethanol na verloop van tijd voor schade aan onder andere leidingen en pakkingen zorgen. Circa tien procent van de Nederlandse benzineauto’s kan niet met E10 overweg en moet dus E5 tanken. Bij twijfel is het dan ook beter om E5 te tanken, via onderstaande link kun je checken of je auto (of motor) geschikt is voor E10.
Motor op gas / LPG / CNG
Kunststof? Tof!
De klassieke auto wordt aangedreven met benzine of diesel. Je kunt een auto echter ook aandrijven met gas. Heb je al eens achter een auto gereden waar deze sticker op de koffer plakte? En weet je ook waar de sticker voor staat? Lpg is de afkorting van Liquefied Petroleum Gas of vloeibaar gemaakt petroleumgas. Dat is een brandstof die in wagens gebruikt wordt ter vervanging van benzine of diesel. Het is een fossiele brandstof die ontstaat bij de raffinage van aardolie (productie van benzine, diesel …). Raffinage is een proces waarmee uit aardolie benzine, diesel … wordt gehaald.
LPG-installatie
Benzinewagens kunnen worden omgebouwd tot lpg-wagens, dieselwagens meestal niet. Meestal is lpg een stuk goedkoper dan diesel en benzine. Een lpg-installatie is echter duur (tussen de 1000 en de 2700 euro). Als diesel en benzine goedkoop zijn, dan loont die investering meestal niet. Het duurt immers jaren voor je ze hebt terugverdiend. Als diesel en benzine duur zijn, dan rijd je echter een pak goedkoper met lpg en is de investering wel snel terugverdiend. Ook achteraf brengt je dat dan nog winst op.
CNG
CNG staat voor Compressed Natural Gas of gewoon aardgas onder druk. Aardgas wordt samengedrukt omdat het zo minder ruimte inneemt.
Gas en het milieu
Het belangrijkste voordeel van gas als motorbrandstof is dat het veel milieuvriendelijker is dan benzine en diesel. Er is minder uitstoot van CO2 en andere schadelijke uitlaatgassen. Er is ook minder uitstoot van fijn stof dan bij auto’s die rijden op benzine of diesel.
Gas tanken
Europa wil net zoals België het gebruik van schonere brandstoffen stimuleren. Daarom worden er op gas (lpg en CNG) minder belastingen (accijnzen) geheven. Daardoor is het een erg goedkope brandstof. Het aantal tankstations waar je CNG kunt tanken is nog beperkt, maar neemt geleidelijk aan toe. Je kunt zelfs gewoon thuis tanken. Door een tanksysteem met een kleine compressor wordt het gas dat je thuis gebruikt om bv. te koken of te verwarmen samengedrukt om ermee te kunnen rijden. Rijden op gas wordt dan nog goedkoper, maar de installatie is redelijk duur.
Gas en veiligheid
Lpg(-damp) is explosief en kan dus ontploffen. Lpg-tanks zijn daarom gemaakt van veel dikker staal dan benzinetanks, zodat ze veel sterker zijn. Ze zullen bij auto-ongelukken niet gemakkelijk scheuren, in tegenstelling tot benzinetanks. In sommige ondergrondse parkeergarages en tunnels (bv. de Kanaaltunnel) zijn lpgvoertuigen om veiligheidsredenen toch niet toegelaten. Aardgas daarentegen is een vluchtig gas, waardoor de kans op een explosie veel kleiner is. Met een voertuig op CNG mag je dus wel in ondergrondse parkeergarages en tunnels.
Toekomst
Aardgas is nog steeds een fossiele brandstof en daarom nog geen volwaardig alternatief. Maar aardgas (methaan) kun je wel vervangen door biogas, waardoor het toch duurzaam* is. Biogas verkrijg je bv. door natuurlijk materiaal te laten liggen (denk maar aan een compostvat).
Elektrische auto
De Europese Unie wil tegen 2020 30% minder CO2 -uitstoot. Klimaat-wetenschappers vragen 80 % minder uitstoot tegen 2050. De uitstoot van CO2 moet in de komende jaren dus drastisch naar omlaag. Om die doelstellingen te halen, moet ook ons transport dringend milieuvriendelijker worden. De elektrische auto zou de oplossing kunnen zijn, al zijn er nog een aantal belangrijke beperkingen.
Een elektrische auto of EV (elektrisch voertuig) is een voertuig dat wordt aangedreven door een elektromotor. Een elektromotor is een machine die elektrische energie omzet in mechanische energie, meestal in een ronddraaiende beweging. De elektriciteit die nodig is om de elektromotor aan te drijven wordt opgeslagen in grote accu’s of is afkomstig van een brandstofcel. Daarnaast bestaan er ook hybride auto’s waarin twee motoren zitten, een klassieke verbrandingsmotor en een elektromotor. In de toekomst zal het misschien wel mogelijk zijn om een elektromotor aan te drijven op zonne-energie.
PEV
PEV staat voor Plug-In Electric Vehicle of een elektrisch voertuig waarbij je de stekker moet insteken om hem op te laden. Die auto’s worden ook aangedreven door een elektromotor. De elektrische energie die je daarvoor nodig hebt, komt van batterijen. Als die leeg zijn, kun je dus niet meer rijden. Is de elektrische auto de auto van de toekomst? We zetten de voor- en nadelen op een rij.
Voordelen
Elektrische auto’s hebben geen schadelijke uitlaatgassen. Ze stoten bv. geen CO2 uit en zijn dus minder schadelijk voor mens en milieu. Bovendien produceren ze bij het rijden ook geen stinkende rook of veroorzaken ze geen geluidshinder. Als de energie waar de elektrische auto op rijdt bovendien wordt opgewekt op een alternatieve manier, zoals met windmolens of zonnepanelen, dan rijd je met een elektrische auto zelfs helemaal zonder uitstoot.
Rijden op elektriciteit is goedkoper dan rijden op diesel.
Een elektrische auto heeft minder onderhoud nodig, omdat een elektromotor minder onderdelen heeft dan een klassieke verbrandingsmotor.
Nadelen
Elektrische auto’s kunnen minder ver rijden dan auto’s op diesel en benzine. Een volledig opgeladen auto kan in veel gevallen maximaal zo’n 200 kilometer aan één stuk afleggen. Zelfs met de beste batterijen zou je slechts 500 kilometer kunnen rijden.
Als de batterijen leeg zijn, moeten ze urenlang worden opgeladen. Je zou de oplaadtijd korter kunnen maken met snelladers, maar daarvoor is een zeer grote hoeveelheid stroom op heel korte tijd nodig. Dat kan het elektriciteitsnet overbelasten. Eventueel kunnen verwisselbare batterijen een oplossing zijn.
Er is een gebrek aan plaatsen waar je zulke auto’s kunt opladen. In de toekomst zou het mogelijk moeten zijn om dat niet enkel thuis te doen, maar ook op elke hoek van de straat.
De elektrische auto is nog relatief onbekend bij het grote publiek.
De batterijen zijn zwaar.
Een auto met een benzine- of dieselmotor wordt verwarmd met warmte van de motor en heeft daarvoor dus geen extra energie nodig. Elektromotoren geven nauwelijks warmte af. Dat wil zeggen dat elektrische voertuigen stroom uit de batterij moeten gebruiken om de auto te verwarmen. Omdat elektrische verwarming veel stroom kost, zul je bij koud weer minder ver kunnen rijden met een elektrische wagen.
Elektriciteit wordt in België nog steeds en voor het grootste deel op een klassieke manier (met aardolie, kernenergie …) gemaakt. Dat wil zeggen dat er bij het produceren van elektriciteit CO2 wordt uitgestoten of dat we opgescheept zitten met gevaarlijk radioactief afval na de productie van elektriciteit. In dat geval is de elektrische auto toch niet zo milieuvriendelijk als we aanvankelijk dachten.
Een elektrische wagen is duurder in aankoop.
De batterijen worden gemaakt met zeldzame materialen.
Hybride auto
Bij een hybride auto wordt een combinatie van verschillende technieken gebruikt om de auto aan te drijven. Een hybride auto heeft meestal een verbrandingsmotor, een elektromotor en een accu met een aanzienlijke capaciteit.
Volledig hybride auto’s kunnen zowel op de verbrandingsmotor als op de elektromotor rijden. Als je traag rijdt, bv. in een stad, dan kun je de elektromotorgebruiken. Wil je snel rijden, bv. op de autosnelweg, dan schakel je automatisch over op de krachtige verbrandingsmotor. De elektromotor van de auto werkt op de batterij. Die wordt opgeladen tijdens het rijden. Bij een plug-in hybride kan de batterij bv. Thuis opgeladen worden. Plug-in betekent letterlijk ‘de stekker insteken’.
Er bestaan ook auto’s waarbij de verbrandingsmotor niet de wielen maar enkel de stroomgenerator aandrijft. Ze krijgen de naam E-REV of elektrische wagen met een range-extender. Dat betekent letterlijk ‘uitbreiding van het bereik’. Die generator zorgt er dan weer voor dat de accu tijdens het rijden opgeladen wordt. Ook de energie die bv. Vrijkomt bij het remmen wordt in de accu opgeslagen. Via de energie die opgeslagen wordt in de accu, krijgt de elektromotor op zijn beurt stroom.
Is de hybride auto de auto van de toekomst? Hieronder vind je enkele voor- en nadelen.
Voordelen
Een hybride auto verbruikt in sommige gevallen tot de helft minder brandstof dan een klassieke auto.
De elektromotor maakt heel weinig geluid.
Nadelen
Het is complexer om een hybride auto te maken dan om een auto op diesel of benzine te maken. Daarom kost een hybride auto meer.
De accu’s zijn zwaar, maar minder zwaar dan bij een volledig elektrische auto.
Er is bij de auto extra ruimte nodig voor de accu’s en de elektromotor, waardoor er wat binnenruimte, kofferruimte … verloren gaat.
Sommige dieselmotoren halen dezelfde prestaties als een volledige benzinehybride en dat zonder extra elektromotor.
Zonneauto
Als de energie waar de elektrische auto op rijdt wordt opgewekt op een alternatieve manier, zoals met windmolens of zonnepanelen, rijd je met een elektrische auto helemaal zonder uitstoot.
Bij een zonneauto moeten de zonnestralen worden opgevangen door de zonnepanelen. De fotovoltaïsche cellen zetten het zonlicht dan om in elektriciteit. Die elektriciteit wordt tijdelijk opgeslagen in een accu. Een elektromotor gebruikt
de elektriciteit uit de accu en zorgt zo voor de aandrijving van de auto. Een zonnewagen stoot dus geen schadelijke uitlaatgassen en/of CO2 uit.
Verscheidene universiteiten en hogescholen hebben in de voorbije jaren al een zonnewagen gebouwd. Daarmee hebben ze deelgenomen aan verschillende races, zoals de American Solar Challenge en de World Solar Challenge. Die wedstrijden worden georganiseerd om het onderzoek naar auto’s op zonne-energie te stimuleren. De World Solar Challenge gaat dwars door Australië, over een afstand van 3021 kilometer. In de ‘racewagen’ is er slechts plaats voor één persoon.
Bij het ontwerp van een zonneauto moet er met verschillende dingen rekening worden gehouden.
Er is niet altijd zonneschijn. Daarom zou je overdag voldoende zonne-energie moeten opslaan om ook ’s nacht te kunnen rijden.
Om veel elektriciteit te kunnen opwekken, heb je veel zonnepanelen nodig. Daarom liggen er op de daken van huizen zo veel panelen. Op een zonneauto die meedoet aan de World Solar Challenge ligt ongeveer 6 m² aan zonnepanelen en die leveren maximaal ongeveer 2000 watt. Ter vergelijking: ook een stofzuiger gebruikt ongeveer 2000 watt. De auto’s met zonnepanelen zouden dus heel groot moeten zijn om voldoende zonnepanelen te kunnen bevatten.
Het gewicht van de auto moet zo laag mogelijk zijn, zodat de weinige energie die het voertuig uit de zonnestralen haalt optimaal benut wordt.
De zonnewagen mag zo weinig mogelijk luchtweerstand ondervinden. Dat noemt men de aerodynamica. Ook in de ruimtevaart wordt veel gebruik gemaakt van zonne-energie. Zo heeft de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA al twee zonnewagens, Spirit en Opportunity, naar Mars gestuurd.
Een personenauto die de energie van de zon rechtstreeks gebruikt, is momenteel nog niet beschikbaar. Je kunt natuurlijk wel elektriciteit maken met de zonnepanelen op het dak van je huis en daarmee de batterij van je auto opladen.
Motor op water
De meeste auto’s rijden op fossiele brandstoffen zoals benzine en diesel. Waterstofauto’s rijden op waterstof. De waterstof kan gebruikt worden als brandstof voor een klassieke verbrandingsmotor. Het kan ook gebruikt worden om in een brandstofcel elektriciteit te maken. In dat geval wordt de auto dus aangedreven door elektromotoren.
Waterstofgas is een gas dat je niet zomaar uit de grond kunt halen (zoals aardgas). Het moet dus gemaakt worden. Dat gebeurt door elektro-lyse, een proces waarbij water wordt omgezet in waterstofgas en zuur-stofgas. Een elektrische stroom brengt daarbij een chemische reactie teweeg, waardoor stoffen worden gesplitst. Bij de elektrolyse van water wordt het water omgezet in waterstofgas en zuurstofgas: H2O (de chemische formule voor water) wordt dus gesplitst in twee waterstofatomen (2H) en één zuurstofatoom (O). De twee waterstofmoleculen die na de elektrolyse overblijven, vormen het waterstofgas (H2) dat gebruikt wordt als brandstof voor wagens. De reactie is H + H H2 of 2H H2.
In een brandstofcel wordt de waterstof weer samengebracht met zuurstof. Daarbij worden elektriciteit en opnieuw water gemaakt. Met die elektriciteit kun je de auto aandrijven. Het water verlaat de auto via de uitlaat. Het gebruik van waterstof als aandrijving bestaat al lang: tijdens WO II gebruikten de Duitsers waterstof om hun duikboten aan te drijven. Omdat de stof erg brandbaar is, werd het gebruik van waterstof voor duikboten niet meer verder ontwikkeld na WO II. Is de auto op waterstof de auto van de toekomst? We zetten de voor- en nadelen op een rijtje.
Voordelen
Hoewel er water in overvloed is, zijn de grondwatervoorraden niet onuitputtelijk. In bepaalde regio’s is het grondwaterpeil door de intensieve exploitatie gedaald (verdroging). De toenemende milieuverontreiniging zorgt ook voor een dalende kwaliteit van het grondwater.
Het gebruik van waterstof is milieuvriendelijker, omdat er uitsluitend waterdamp ontstaat. Waterdamp is echter ook een broeikasgas!
Een motor die werkt op waterstof en elektriciteit is vrij stil. Het nadeel is echter dat zwakke weggebruikers de auto’s minder goed horen aankomen.
Nadelen
Je hebt elektriciteit nodig om waterstof te maken. Om een auto op water echt milieuvriendelijk te maken, moet je die elektriciteit wel op een milieuvriendelijke manier opwekken.
Om kleine hoeveelheden waterstof op te slaan heb je een grote waterstoftank nodig en die past alleen in grote auto’s.
Waterstof is een ontplofbaar mengsel als het in aanraking komt met zuurstof.
De brandstoftanks in tankstations moeten heel groot zijn om de waterstof op te slaan. De tankwagens zouden dus ook veel groter moeten worden. Dat kan echter niet, want bv. monstertrucks zijn slechts in beperkte mate toegelaten op onze wegen. De tankwagens zullen dus vaker moeten langsrijden om de tankstations te bevoorraden. Er zijn op dit moment nog weinig tankstations waar waterstof getankt kan worden. Wetenschappers zijn druk aan het werk om de eerder genoemde nadelen van waterstofmotoren op te lossen.
Report abuse