Duurzame energie

Inleiding duurzame energie: hoeveel zonnepanelen en windmolens hebben we nodig in Vlaanderen? Hebben we eigenlijk nog klassieke centrales nodig als we genoeg zonnepanelen en windmolens zouden plaatsen?

Warmte-kracht koppeling

Produceer zowel warmte als electriciteit: de bedoeling is warmte pe produceren voor grote installaties (bijvoorbeeld zwembaden, hospitalen, enz). Maar eigenlijk produceert men electriciteit en met de restwarmte verwarmt men de gebouwen.

Kan een warmtekrachtkoppeling en zonnepanelen het electriciteitsnet overbodig maken? In de zomer heb je immers electriciteit uit de zonnepanelen en in de winter electriciteit uit de stirlingmotor.

Hoeveel energie levert een fietsdynamo?

De traditionele fietsdynamo is zo gebouwd dat die niet meer dan 3W kan leveren (om het doorslaan van de fietsgloeilampen te vermijden). Dubbelfasig gelijkgericht (met schottky diodes om minder verlies te hebben) en afgevlakt levert de dynamo voldoende energie om een zeer sterke lamp te voeden (USB lamp).

De niet-netsynchrone generatoren

Ze worden voornamelijk gebruikt in windmolens en waterkrachtcentrales waar de draaisnelheid niet constant is. Twee generatoren komen aan bod: de asynchrone motor gebruikt als generator en de double fed induction generator (DFIG).

Een lokaal electriciteitsnet

Een klein lokaal electriciteitsnet om batterijen op te laden voor een geïsoleerd vakantieverblijf of een grotere installatie met een gridformer en een stroomgroep om altijd electriciteit te hebben.

Auto-alternator

Een aangepaste auto-alternator kan gebruikt worden om batterijen op te laden. Het is een alternatief op de (al dan niet zelfgemaakte) alternator met permanente magneten. De aanpassing voor gebruik met een windmolen is aangegeven.

Windmolens die in de industrie gebruikt worden

Welke type generatoren worden er in de grote windmolens gebruikt? Naast de hypersynchrone generator en de DFIG komt ook de synchrone generator met omvormer aan bod, gebruikt in middelgrote installaties.

Kernenergie

Hoe werkt eigenlijk een kerncentrale zoals de kerncentrale van Doel?
We leggen de verschillen uit tussen de gebruikte technologiën (drukwaterreactor, zwaar waterreactor, reactor met gesmolten zouten...)
Weinig mensen weten hoe electriciteit in een kerncentrale geproduceerd wordt. En toch is dit poepsimpel. Kernenergie is eigenlijk ook een vorm van alternatieve energie (de groenen zullen dat niet graag horen): het is ook een manier om de CO2-uitstoot te beperken terwijl er aan onze energiebehoeften voorzien wordt.

Waterkrachtcentrales

Er zijn verschillende waterkrachtcentralen in België: op rivieren, op de Maas en de Samber, en zelfs op bepaalde kanalen als de stroming voldoende is. De waterkrachtcentrale wordt op een plaats gebouwd waar er een hoogteverschil is, doorgaans aan sluizen. Het water in een stuwmeer kan ook gebruikt worden om een generator aan te drijven, maar stuwmeren in België worden hoofdzakelijk gebruikt als reserve van drinkbaar water. De totale opbrengst van alle waterkrachtcentrales komt echter niet in de buurt van één schijf van een kerncentrale.

Eerste afbeelding:
Oudere waterkrachtcentrales hadden generatoren met een verticale as, terwijl men bij moderne ontwerpen de turbine en de alternator in de waterleiding zelf plaatst.

Tweede afbeelding:
De waterkrachtcentrale des Grosses Battes op de monding van de Ourthe in Luik. Deze centrale levert 1.44MW, genoeg om meer dan duizend gezinnen van stroom te voorzien. Om de ganse stad van stroom te voorzien heeft men duizend identieke centrales nodig, de ene na de andere. Maar de Ourthe en de Maas hebben geen hoogteverschil van meer dan duizend meter...

Luik wordt op dit ogenblik van stroom voorzien door één schijf van de kerncentrale van Tihange (die drie identieke schijven heeft).

Reactoren met gesmolten zouten en thoriumreactoren

Thorium komt meer voor in de natuur dan uranium en is niet radioactief. Het moet eerst geactiveerd worden (in een zogenaamde "kweekreactor") vooraleer het als kernbrandstof gebruikt kan worden.

Een gesmolten zoutreactor moet eerst opgestart worden met een radioactieve lading (uranium of radioactief thorium), waarna er regelmatig natuurlijk thorium bijgevoegd kan worden, die dan in de reactor zelf radioactief wordt.

Opslagsystemen gebaseerd op de zwaartekracht

België maakt de promotie van warmtepompen om de ecologische voetafdruk te beperken, maar dat zal niet lukken als de warmtepompen gevoed moeten worden met gasgestookte electriciteitscentrales. Daarbij komt nog dat er talrijke electrische auto's zullen bijkomen, die allemaal 's nachts opgeladen zullen worden. Reken op een gemiddeld verbruik van 10kW per huishouden gedurende de ganse nacht.

Energieopslag wordt dus meer en meer belangrijk, nu dat we meer en meer afhangen van alternatieve energiebronnen. De opslag kan onder scheikundige vorm gebeuren (batterijen), maar het is ook mogelijk de energie op te slaan onder de vorm van potentiele energie.

In het voorbeeld rechts wordt de energie opgeslagen onder de vorm van potentiele energie. Zware gewichten worden op rails naar een plateau verplaatst tijdens uren met weinig verbruik en weer naar beneden gestuurd als er meer vraag is. In een testinstallatie in de Verenigde Staten gebruikt men wagonnetjes die ieder 5MW gedurende 15 minuten kunnen produceren of opnemen. Indien er meer vermogen nodig is, dan wordt een volgende wagen op de helling gezet. Dit gebeurt volledig automatisch. Er kunnen tot 10 wagonnetjes op een rail circuleren, goed dus voor een productie van 50MW. Is de capaciteit onvoldoende geworden, dan worden er extra sporen aangelegd.

De technologie wordt doorgaans gebruikt in verlaten open-lucht mijnen waar er een voldoende hoogteverschil is op een klein oppervlakte. De productie of opname kan fijnmazelig ingesteld worden naargelang de behoefte, maar de totale capaciteit is beperkt, 500MW gedurende 15 minuten bij een installatie met 10 sporen. De waterkrachtcentrale van Coo kan 1.164GW leveren of opnemen gedurende 5 uur.