vrijstelling van ecotaks betekent dat de verpakking is vrijgesteld van ecotaks , maar niet noodzakelijk milieuvriendelijk
onderworpen aan ecotaks betekent onderworpen aan ecotaks . In sommige gevallen staat het bedrag van de ecotaks vermeld.
möbiuspijlen betekent dat het kan worden gerecycleerd of kan gerecycleerd materiaal bevatten.
het 'groene punt' logo betekent dat de fabrikant een milieubijdrage betaald
plastic aanduidingen betekent dat ze aanduiden uit welk soort plastic vervaardigd is. Het cijfer in de driehoek verwijst naar de plasticsoort.
mannetje met vuilnisbak betekent dat je de verpakking niet in de vrije natuur of op openbare mag laten slingeren , maar dat het in de vuilnisbak hoort.
barcode of streepjescode bevat gegevens omtrent het land van herkomst, het artikel , de fabrikant en een controlegetal.
welke bewaartechniek wordt op de producten uitgevoerd?
Hallo iedereen,
Deze keer ga ik 3 berichten over het project fruitjuice plaatsen.
Het eerste bericht gaat over:
Welke bewaartechniek wordt op de producten uitgevoerd?
- pasteuriseren:
een proces in de voedselindustrie dat schadelijke bacteriën in bederf overhevige voedselproducten vernietigt door het voedsel kort te verhitten ( tot 72°C). hierbij wordt de smaak van het product het minst aangetast , maar worden ook niet alle bacteriën gedood.
- inleggen in... :
het zout / het zuur / de suiker / alcohol zorgen ervoor dat microben hun werk niet kunnen doen.
- stereliseren:
het opzettelijk doden van micro-organismen , zoals bacteriën , virussen, schimmels en sporen. Stereliseren van voedsel gebeurt door sterke verhitting ( boven de 100°C ) , of met een hoge dosis straling. Hierbij gaan alle bacteriën eraan maar verandert de smaak wel.
- drogen:
is het ( natuurlijke of kunstmatige ) proces waarin het watergehalte van een stof of voorwerp wordt verlaagd.
- vacüüm verpakken:
in dagelijks taalgebruik hanteert men ook wel de term luchtledig.
- roken:
het bewerken van voedsel door het in rook van smeulend hout te hangen.
Het Internationaal Atoomenergie Agentschap definieert radioactief afval, nucleair afval of kernafval als materiaal dat radioactieveisotopen
bevat of daarmee gecontamineerd is, in concentraties hoger dan wat
minimaal meetbaar is en waarvoor geen praktische toepassingen bekend
zijn. Afhankelijk van onder meer de halveringstijd is dit afval gedurende korte of langere tijd (tot wel duizenden jaren) gevaarlijk voor de volksgezondheid en het milieu.
Herkomst
Kerncentrales
zijn belangrijke bronnen van radioactief afval. Verbruikte splijtstof,
eventueel na opwerking, bevat grote hoeveelheden radioactief uranium, plutonium, cesium en tal van andere isotopen waarvoor geen toepassingen zijn. Bij de ontmanteling van een kerncentrale komen grote hoeveelheden bouwmaterialen, pijpleidingen, enz., vrij die zeer radioactief zijn. De nucleaire geneeskunde, radiotherapie en brachytherapie die worden toegepast in ziekenhuizen
leveren een breed scala aan licht radioactief afval. Tal van
industrietakken zoals de olie-industrie, en bepaalde onderzoekscentra
produceren eveneens licht radioactief afval. Bij de ontwikkeling van kernwapens
komt naast herbruikbare splijtstof ook radioactief materiaal vrij waar
niets mee gedaan kan worden. Ook bij de winning en verwerking van
nucleaire brandstof ontstaat radioactief afval. Ten slotte levert de
radioactief afval verwerkende industrie zelf ook radioactief afval.
Het afval kan van heel verschillende aard zijn. Vaste stoffen
bijvoorbeeld verbruikte splijtstofstaven, filters, gereedschappen,
verontreinigde grond en kleding, maar ook vloeistoffen zoals koelwater
of oplosmiddel dat radioactieve stoffen bevat. In principe wordt elke
vorm van afval dat radioactief besmet is, gerekend tot radioactief afval.
Classificatie
Om
te bepalen op welke wijze het opgeslagen en verwerkt moet worden, zijn
door de IAEA internationaal erkende categorieën opgesteld waarin
radioactief afval wordt ingedeeld op basis van oorsprong, halveringstijd
en activiteit.
Afval met niet of nauwelijks meetbare activiteit (EW; Exempt waste); dosis van minder dan 0,1 mSv en vereist geen beschermende maatregelen.
Laag en middelactief afval (LILW, Low and intermediate level
waste); afval dat meer activiteit vertoont dan minimaal meetbaar is en
maximaal 2 kW/m3 aan warmte uitstraalt. Op basis van de halveringstijd wordt deze categorie in twee subcategorieën ingedeeld:
Kortlevend (LILW-SL, Short lived); gemiddelde activiteit van maximaal 400 Bq/g en lage concentratie aan langlevende alfa-stralers. Dit afval kan bovengronds worden opgeslagen.
Langlevend (LILW-LL, Long lived); langlevende isotopen die een
activiteit vertonen die hoger ligt dan is toegestaan voor LILW-SL. Dient
volledig afgesloten van de biosfeer te worden opgeslagen.
Hoogactief afval (HLW, High level waste); bevat veelal langlevende isotopen en een warmte-uitstraling van meer dan 2 kW/m3. Dient net als LILW-LL volledig afgesloten van de biosfeer te worden opgeslagen.
Daarnaast zijn er tal van andere classificaties die van land tot land
verschillen. In het algemeen wordt de duur van de opslag bepaald door
de halveringstijd van de langstlevende isotoop met 10 te
vermenigvuldigen. Bij een halveringstijd van 30 jaar wordt dus uitgegaan
van een opslag voor 300 jaar. Bij langlevende isotopen kan dit oplopen
tot duizenden jaren.
Oplossing afvalprobleem
Op
dit moment is er geen goede oplossing voorhanden voor het
afvalprobleem. Zo brengt verwerking en opslag van radioactief afval
problemen met zich mee. In het verleden heeft men afval gedumpt, maar
vanwege internationale regels mag dit niet meer. Nu wordt afval vaak opgewerkt
om zo veel mogelijk bruikbare stoffen eruit te halen. Daarna wordt het
afval tijdelijk opgeslagen totdat er een permanente opslag is. Het afval
dusdanig bewerken en verwerken dat het niet schadelijk meer is, is met
de huidige stand van de techniek niet mogelijk.
In 2003 is in het Verenigd Koninkrijk (dat in 2001 al met 10.000 ton radioactief afval in zijn maag zat[1]) een comité opgericht dat op zoek moest gaan naar andere mogelijkheden. Daaruit zijn enkele ideeën naar voren gekomen:
De ruimte inschieten naar de zon of buiten het zonnestelsel. Het risico daarbij is dat tijdens de lancering problemen kunnen optreden en een explosie hoog in de aardatmosfeer zou een wereldwijde ramp opleveren.
Tussen tektonische platen door naar de mantel van de aarde. Met de huidige stand van de techniek is dat onmogelijk.
Opslaan op Antarctica. Afgezien van het Antarctisch Verdrag dat dat onmogelijk maakt, is de grond daar niet stabiel genoeg en toekomstige klimaatveranderingen kunnen er toe leiden dat het afval alsnog in zee terechtkomt.
Opslaan of dumpen op de bodem van de oceaan. In het verleden is dat gedaan, maar dat is nu door internationale verdragen verboden vanwege de risico's op lekkage.
Verdunnen en dumpen in zee. Op kleine schaal gebeurt dat al, maar
op grote schaal is dat niet mogelijk zonder dodelijke gevolgen voor het
leven in, op en aan zee.
Tussen 1946 en 1982 hebben de Verenigde Staten en verschillende Europese landen, waaronder Nederland en België, radioactief afval gedumpt in de Grote en Atlantische Oceaan.
Het radioactieve afval werd meestal verpakt in vaten gevuld met beton,
zodat het afval de zeebodem intact zou bereiken. Op een dump-site
ongeveer 800 kilometer ten zuidwesten van Land's End is tussen 1971 en 1982 74.525 ton afval (verpakt in vaten) gedumpt dat in totaal 47,5 petabecquerel
radioactiviteit bevatte. Meer dan 90% van de radioactiviteit in het
afval vandaan kwam uit het Verenigd Koninkrijk, daarnaast was afval
aanwezig uit Nederland, België en Zwitserland.[2] In 1995 bleken diverse van deze vaten te lekken en het water, sediment en zeeleven te verontreinigen.[2]De Sovjet-Unie heeft tussen 1959 en 1990 ook veel radioactief materiaal gedumpt op het eiland Nova Zembla, in de Karazee en ook in de Japanse Zee voor de haven van Vladivostok.[3] Het radioactief materiaal was verpakt in containers, maar ook reactoren van ijsbrekers en onderzeeboten zijn gedumpt. In de Noordelijke IJszee liggen minstens 16 reactoren waarvan zes met brandstofstaven.[3] In het Verre Oosten zijn de Japanse Zee en Kamtsjatka
gebruikt als stortplaats, maar dit waren kleinere hoeveelheden en
minder radioactief materiaal in vergelijking tot Noord-Rusland.[3]
Met het Verdrag van Londen[4]
werd in 1975 het in zee storten van hoogactief afval verboden. Op het
storten van laagactief afval kwam in 1983 een internationaal moratorium.
Uiteindelijk is er op 20 februari 1994 een wereldwijd verbod gekomen op
het dumpen van radioactief materiaal in zee.[5][bron?]
Laagradioactief afval met hoofdzakelijk kortlevende isotopen wordt
bovengronds opgeslagen, meestal in grote hallen. Na verloop van tijd,
afhankelijk van het soort afval kan dit tientallen of honderden jaren
zijn, is de activiteit van dat afval dusdanig afgenomen dat het geen
gevaar oplevert. Hoogradioactief afval wordt veelal eerst voor enkele
jaren opgeslagen in tijdelijke depots om af te koelen en de meeste
activiteit kwijt te raken. Daarna wordt het voorbereid op een permanente
stalling in een eindopslag.
Eindopslag
Zie Eindopslag voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
Met eindopslag wordt het ondergronds opslaan van radioactief afval
bedoeld met als doel het uit de atmosfeer en biosfeer houden van
radioactieve isotopen. Hoewel het op het eerste gezicht vrij eenvoudig
lijkt om hoogradioactief afval voor zeer lange tijd onder de grond op te
bergen, zitten er nogal wat haken en ogen aan. Enerzijds moet het afval
bereikbaar blijven voor als er in de toekomst betere manieren worden
ontwikkeld voor opslag en verwerking. Anderzijds moet het volledig
geïsoleerd zijn van de biosfeer, bestand zijn tegen klimaatveranderingen en buiten handen van terroristen blijven.
Een experimentele techniek om de hoeveelheid langlevende isotopen in
kernafval terug te brengen, is het 'transmuteren' van deze isotopen door
ze met bepaalde deeltjes te beschieten of te bestralen. De isotopen
worden dan eerst afgescheiden van de gebruikte kernbrandstof en
vervolgens, door ze bijvoorbeeld opnieuw in een kernreactor te hangen,
omgezet in andere, minder lang levende isotopen. De techniek is echter
voorlopig nog niet grootschalig toepasbaar en biedt ook geen oplossing
voor hoogradioactief afval dat inmiddels al verglaasd is voor langdurige opslag.[6]
Aardgas is een van de fossiele brandstoffen. Het is een mengsel van lichte koolwaterstoffen (vooral methaan) en kleinere hoeveelheden stikstof, zuurstof en kooldioxide. Het ontstaat bij hetzelfde proces dat tot de vorming van aardolie leidt en vertegenwoordigt de lichtere fractie
organische producten van dat proces. Aardgas wordt vaak samen met
aardolie gevonden, hoewel soms het gas kans ziet in andere aardlagen
door te dringen dan de veel zwaardere olie en er zo een scheiding kan
zijn ontstaan.
In Europa wordt aardgas vooral in en rond de Noordzee aangetroffen, onder andere onder het noorden van Nederland (zie ook Aardgaswinning in Nederland). Aardgas uit het Groningse Slochteren bestaat voor 81,9% uit CH4 (methaan), voor 3,3% uit hogere gasvormige koolwaterstoffen, en voor 14% uit stikstofgas en 0,8% kooldioxide. Aardgas van andere winplaatsen heeft vaak een andere samenstelling en bevat soms ook waterstofsulfide ("zuur gas").
In het verleden is aardgas vaak als een afvalproduct beschouwd van oliewinning en eenvoudigweg 'afgefakkeld'.
Ook nu gebeurt dit nog wel als het erg ver van de bewoonde wereld
aangetroffen wordt en het transport naar de consument te veel problemen
oplevert. Dit is ecologisch gesproken erg jammer omdat van de fossiele
brandstoffen aardgas de schoonste soort is. Affakkelen is echter wel
beter dan het methaan simpelweg laten ontsnappen naar de atmosfeer,
omdat de bijdrage aan het broeikaseffect van methaan ca. 25 maal hoger is dan kooldioxide.
Nog beter zou het zijn om het gas weer de bodem in te pompen. Dit is
bijna altijd mogelijk maar vergt enige extra investering. In arme landen
weigeren zowel regeringen als oliemaatschappijen vaak om deze
investeringen te doen. Methaan levert bij verbranding dubbel zoveel water als kooldioxide terwijl steenkool voornamelijk in kooldioxide wordt omgezet. Bovendien geeft aardgas vrijwel geen roet of as. Het is ook veel gemakkelijker dan steenkool of aardolie te ontdoen van onzuiverheden zoals zwavel met het Clausproces.
Aardgasproductie per land (bruin en rood gekleurde landen produceren het meest)
Ontstaan van aardolie en aardgas
De voorloper van aardolie en aardgas, het kerogeen
of aardwas, vormde zich op de zeebodem in tegenstelling tot steenkool
en bruinkool, die in een moerassige omgeving werden gevormd.
Kerogeen is een vaste stof die geen neiging heeft om op te stijgen.
Noodzakelijk was dat die zeebodem zeer zuurstofarm was, waardoor de
bezinkende organismen niet volledig konden worden verteerd door aaseters
of bacteriën. Zo vormde zich, ten gevolge van gedeeltelijke afbraak van
de organische materie door anaerobe bacteriën, het kerogeen, dat te vinden is in de zogenaamde teerzanden. Als de kerogeen bevattende sedimenten
later diep begraven werden onder andere sedimenten, kon het gebeuren
dat de temperatuur opliep tot tegen de 100 graden Celsius. In dat geval
werd het kerogeen omgezet in aardolie. Bij nog hogere temperaturen werd
het omgezet in aardgas.
Aardolie en aardgas zijn veel lichter dan steen en water, dus de
fossiele brandstof werd, als het bovenliggende gesteente poreus genoeg
was, naar boven gedrukt. Vaak stuitte de aardolie of het aardgas dan
uiteindelijk op een ondoordringbare laag en daar vormt zich dan een
aardolie- of aardgasvoorkomen.
Chemische eigenschappen
Aardgas is bij kamertemperatuur en een druk van 1 bar (absoluut) een gas. Doordat aardgas voor het grootste gedeelte bestaat uit methaan
(82%), ligt het kookpunt bij 1 bar op −162 °C (112 K) en het smeltpunt
bij −183 °C (91 K). De atomen van methaan vormen een volmaakt regelmatig viervlak en hebben dus in evenwicht een bindingshoek van 109,5°.
Fysische eigenschappen
Aardgas heeft een dichtheid van ongeveer 0,833 kg/m³ (bij 1 bar, 0°C). De relatieve dichtheid ten opzichte van lucht bedraagt ca. 0,65. Het gas 'drijft' dus op lucht. Hierdoor zal het opstijgen, vergelijkbaar met lucht(bellen) onder water.
Gronings aardgas levert bij verbranding gemiddeld een energetische waarde van 31,65 MJ/m³[1]
(onderwaarde) aan energie. Dit komt overeen met ongeveer 8,8 kWh/m³.
Bij een gemiddeld omzettingsrendement van centrale verwarming blijft
hiervan 7 kWh/m³ over. De bovenwaarde (de onderwaarde plus de warmte die
vrijkomt door condensatie van rookgassen) voor Nederlands
standaardaardgas is 35,17 MJ/m³, wat neerkomt op 9,8 kWh/m³.
Samenstelling
De
belangrijkste component van aardgas is methaan, maar de samenstelling
wisselt afhankelijk van de bron. Dit is van invloed op de verbranding
van het gas en daarom zorgen gasleveranciers door het mengen van gas
voor constante eigenschappen (dat wil zeggen, gas met dezelfde wobbe-index). Gronings gas bevat veel stikstof,
waardoor de verbrandingswarmte lager is dan die van bijvoorbeeld
Russisch gas. Gronings gas staat daarom ook bekend als 'laagcalorisch
gas' met het buitenlandse gas als 'hoogcalorisch gas'.
Onderstaande tabel geeft een overzicht van de verschillen tussen Gronings gas, en het typische gas dat bijvoorbeeld in Canada geleverd wordt.
De reactie die bij het verbranden van methaan volgt, is:
Transport en opslag
Ondergrondse gasleiding met afsluiter
Gas wordt bij voorkeur in metalen of kunststoffen gasleidingen vervoerd. Daarnaast wordt aardgas ook onder druk als compressed natural gas (CNG) vervoerd, of als vloeistof, liquefied natural gas (lng). Opslag in gasvorm kan in bolvormige containers of in ondergrondse gesteentelagen. Kleine hoeveelheden worden in tanks, cilinders en gasflessen opgeslagen. Lng wordt in geïsoleerde tanks opgeslagen.
Pijpleidingen
Over het algemeen bestaat een pijpleiding uit aan elkaar gelaste
buizen. De wanddiktes variëren van enkele millimeters tot ruim een
centimeter, de diameter schommelt tussen 20 cm en 1 m of meer (de
grootste tot nu toe meet 1,40 m). De buizen zijn vaak voorzien van een
beschermende mantel.
De lasnaden worden streng gecontroleerd. Na die controle en voor de
leiding in de sleuf neergelaten wordt, krijgen de lassen een extra
bekleding tegen met name corrosie. Kunststofleidingen worden toegepast
omdat dit economisch aantrekkelijk is en omdat ze minder gevoelig zijn
voor corrosie.
Het is belangrijk dat een pijpleiding een voldoende hoeveelheid gas
kan vervoeren en dus een hoge transportsnelheid kan waarborgen. Het gas
stroomt van hoge druk naar lage druk. Langs het net bevinden zich
krachtige compressiestations (ongeveer om de 80 km) die voor voldoende
gasdruk zorgen.
Methaantankers
Methaantankers
vervoeren het aardgas in vloeibare vorm. Aardgas in vloeibare vorm
neemt 600 maal zo weinig volume in als in gasvorm. Wat het vervoer over
zee economisch aantrekkelijker maakt.
Aardgas kan vloeibaar gemaakt worden bij een druk van 600 bar of. zoals bij lng (liquefied natural gas). bij atmosferische druk en een temperatuur van 163°C.
De handel in vloeibaar aardgas heeft zich sinds 1990 over heel de
wereld sterk ontwikkeld. Het vertegenwoordigt meer dan een kwart van de
totale wereldhandel van aardgas. Meer dan de helft van de handel gebeurt
in Azië, maar de techniek van de methaantankers werd grotendeels in
West-Europa ontwikkeld.
Onderzeese pijpleidingen
Om
aardgas uit velden die in zee liggen aan land te brengen, wordt
gebruikgemaakt van onderzeese pijpleidingen. Ook aardgas dat op andere
continenten ontgonnen is, wordt via deze pijpleidingen vervoerd. Zo
ontvangen Italië en Spanje gas uit Algerije via de Medgazpijplijn.
In de Noordzee ligt meer dan 2000 km aan pijpleidingen. Zo zijn er de leidingen Norpipe, Statpipe en Europipe die de velden van de Noorse aardgaszone verbinden met Emden, aan de Duitse kust. De Zeepipe voorziet sinds 1993 het transport van Noors aardgas tussen het Troll-gasveld en Zeebrugge. Later werd de Zeepipe ontdubbeld zodat er nu ook een pijpleiding in Duinkerken aankomt.
Eind 1998 werd de Interconnector in dienst gesteld, een gasleiding tussen Bacton, aan de Britse kust, en Zeebrugge. Hierlangs wordt het Britse aardgas naar continentaal Europa vervoerd en omgekeerd. Eind 2006 werd een tweede leiding (de BBL-pijplijn) tussen Bacton en het continent in gebruik gesteld.
Opslag van aardgas
Er
komen steeds meer gebruikers en toepassingen van aardgas. De continue
aanvoer van aardgas moet dus gegarandeerd kunnen worden. Om
seizoensgebonden pieken op te vangen (zoals in de winter bijvoorbeeld),
wordt het aardgas opgeslagen in bovengrondse reservoirs of in ondergrondse gasopslag.
Toepassingen
Aardgas wordt als energiebron gebruikt om op te koken en om te verwarmen. Aardgas heeft in Nederland sinds de jaren zestig het stadsgas en het stoken op steenkool geheel verdrongen. Daarnaast wordt het in grootverbruik toegepast voor elektriciteitscentrales en stadsverwarming.
Elektriciteit geproduceerd met behulp van aardgas heeft het grootste
aandeel in de in Nederland geproduceerde elektriciteit, in 2015 41,7% of
45,9 TWh.[3]
Aardgas wordt ook als grondstof gebruikt in diverse chemische productieprocessen. Van het aardgas wordt bijvoorbeeld ammoniak gemaakt, dat op zijn beurt weer een grondstof voor kunstmest is.
In samengeperste vorm (CNG)
wordt aardgas gebruikt als alternatieve, relatief schone brandstof voor
personenauto's, bedrijfswagens en bussen en in vloeibare vorm (lng)
voor vrachtwagens. Vooral in de bebouwde omgeving maakt dit een groot verschil voor de luchtkwaliteit, omdat bij de verbranding van aardgas niet of nauwelijks roetdeeltjes en ander fijnstof
vrijkomen. In 2013 is de veiligheid van deze brandstof wel ter
discussie gesteld naar aanleiding van een brand in een stadsbus, waarbij
het via een veiligheidsventiel afgeblazen gas een steekvlam van meer dan tien meter veroorzaakte.
Gasverbruik
Europa
De totale aardgasconsumptie in de Europese OESO-lidstaten
dat wil zeggen heel Europa minus Rusland, Wit-Rusland, Oekraïne,
Armenië, Azerbeidzjan, Georgië, Letland, Litouwen, Roemenië, Moldavië,
Bulgarije, Kroatië, Servië, Kosovo, Bosnië-Herzegovina, Macedonië,
Montenegro en Albanië was in 2016: 501 miljard kubieke meter (2011: 516).[4] De grootste gasconsumptie binnen de EU is vermoedelijk die in het Verenigd Koninkrijk; die bedroeg 98 miljard m³ in 2010.[5] Vlak daarachter zou Duitsland komen met in 2010 een verbruik van 97 miljard m³.[6]
Import
De totale binnenlandse productie aan aardgas van de Europese OESO-landen
was in 2016 ca. 245 miljard m³ (in 2011: 271 miljard m³). Bij een
consumptie van 501 miljard m³ (zie boven) was de netto import dat jaar
dus 256 miljard m³.[4]
De belangrijkste niet-OESO-landen die gas leveren aan de Europese OESO-landen waren in 2011:[7]
Een gemiddeld Nederlands huishouden
verbruikte in 2005 ongeveer 1600 m³ gas per jaar. Het gasverbruik
daalde in de laatste jaren door verbeterde isolatie van woningen en de
toename van het aandeel HR-ketels in huishoudens. Het gemiddeld verbruik
lag in 1996 bijvoorbeeld nog rond de 2100 m³. Ook de warmere winters
van de laatste jaren lijken hierbij een rol te spelen. Alhoewel 83% van
de huishoudens op gas kookt, vraagt koken slechts 3% van het gasverbruik. De warmwatervoorziening neemt 19% van het verbruik voor zijn rekening en de verwarming 78%.(cijfers 2001)
Toekomst
De regering kiest voor de volgende maatregelen:[8]
In beginsel wordt er geen nieuwe gasinfrastructuur meer aangelegd in nieuwbouwwijken. De Gaswet wordt hierop aangepast.
De aansluitplicht voor gas in de Gaswet wordt gewijzigd in een breder aansluitrecht op energie-infrastructuur voor verwarming.
In 2050 wil de regering voor alle woningen de gasaansluiting afgeschaft hebben ("van gas los").
De Vereniging Eigen Huis stelt hier vragen bij met betrekking tot de kosten, de alternatieven en het comfort.[9]
De VEH schat dat de kosten van afkoppelen en ombouwen kunnen oplopen
tot tienduizenden euro per woning. Het energieneutraal maken van een
gemiddelde woning kan al 50.000 euro kosten, en is afhankelijk van de
startsituatie, de grootte van de woning en de gemaakte keuzes in
techniek en apparatuur.[9]
Kosten (huishoudelijk gebruik)
Eén m³ (kubieke meter) gas kostte in 2015 gemiddeld 65 cent.[10] Dit is inclusief de bijkomende kosten zoals transportkosten, energiebelasting (REB) en vastrecht
(het vaste bedrag dat voor de gasaansluiting betaald moet worden).
Hierdoor zijn de maandlasten bij een gemiddeld gasverbruik ongeveer
160. Dit vormt veruit het grootste gedeelte van de energierekening.
Prijsontwikkeling (huishoudelijk gebruik)
Gemiddelde prijs van gas per m³, inclusief btw (regio 3);
Schoon
aardgas (ontdaan van de zwavelwaterstof) is reukloos. Om ervoor te
zorgen dat weglekkend gas snel wordt opgemerkt, voegt men er een
onwelriekende geurstof aan toe. In Nederland wordt hiervoor 18 mg/m³ tetrahydrothiofeen toegepast, dat zorgt voor de welbekende gaslucht. In delen van Duitsland, Oostenrijk en het Verenigd Koninkrijk wordt tert.-butylmercaptaan gebruikt. In België worden beide stoffen toegepast met telkens een soort odorant per aardgasdistributienet. Ook andere thiolen en dimethylsulfide worden gebruikt.
Het spreekt vanzelf dat de geurstof bij verbranding reukloos dient te
zijn. Belangrijk is dat men het gas al ruikt voordat het mengsel
lucht-aardgas explosiegevaarlijk
wordt. Op die manier is men tijdig gewaarschuwd en kan de nodige
maatregelen nemen. De geur zal opgemerkt worden vanaf ca. 1% aardgas in
de lucht.
Het
proces waarin methaangas gevormd wordt, hoeft niet eeuwen te duren,
zoals voor olie en steenkool het geval is. Telkens wanneer organische
stoffen anaeroob
worden afgebroken ontstaat methaan, tezamen met gassen als kooldioxide
en waterstofsulfide. Dit natuurlijke proces treedt alleen op bij
afwezigheid van zuurstof, omdat anders een composteringsproces voorrang krijgt. Bij compostering ontstaat in principe geen methaangas.
In de natuur komt dit proces onder andere voor onder de waterspiegel van moerassen. Een andere vorm van dit proces is biovergisting waarbij biogas
wordt gevormd, dat vervolgens gebruikt wordt om elektriciteit op te
wekken. Daarnaast kan het biogas ook worden opgewerkt tot
aardgaskwaliteit en ingevoed worden in het gasnet.
Aardgas van anorganische oorsprong?
Een team van Indiana University onder leiding van Henry Scott bracht calciet (CaCO3), ijzeroxide (FeO) en water (H2O) in een laboratorium onder een hoge druk van vijf tot elf gigapascal.
Tegelijkertijd werden deze stoffen verwarmd met behulp van een laser.
Op deze wijze werden de omstandigheden die op 10 kilometers diepte in de
aardkorst moeten heersen, nagebootst. Tijdens het experiment werd methaan (CH4) gevormd. Dit voedde de discussie over een eventuele anorganische oorsprong van aardgas. Op de Saturnusmaan Titan en de planeet Mars komt ook methaan voor.
CO2-uitstoot
Bij de verbranding van 1 m³ (1 bar, 0 °C) aardgas komt ca 1,8 kg CO2 vrij.[12]
Dit betreft uitsluitend de CO2 die aanwezig is in aardgas zelf en die vrijkomt bij verbranding. Dit is echter maar een gedeelte van de totale hoeveelheid CO2-uitstoot die aardgas als product veroorzaakt.[13] Volgens de well-to-wheel methodiek wordt ook alle CO2
die ontstaat bij het opsporen, produceren, reinigen, transporteren, op
druk brengen en opslaan van aardgas, toegerekend aan de CO2-uitstoot van aardgas. Dat kan zo'n 20% van de totale uitstoot bedragen, daarmee komt de uitstoot op 2,2 kg CO2 per m³ aardgas. Biobrandstoffen worden op een vergelijkbare wijze beoordeeld.
Verder is het natuurlijk van belang om te weten of het aardgas in de vorm van lng
is vervoerd. De energie die nodig was om het lng op −162 °C te brengen
en vervoeren moet vanzelfsprekend wel worden meegenomen. Afhankelijk van
de herkomst en de transportwijze van het aardgas is er dus sprake van
een hogere CO2-uitstoot dan alleen van de inherent in het aardgas aanwezige koolstof.
Aardgas/methaan is bovendien zelf een veel krachtiger broeikasgas dan CO2 wanneer het onverbrand in de atmosfeer terechtkomt. Onder invloed van zonlicht en de daardoor aangemaakte OH-radicalen wordt methaan in de atmosfeer op den duur geoxideerd, dat wil zeggen naar CO2 omgevormd. De gemiddelde levensduur van methaan in de atmosfeer ligt rond de 12 jaar.
Aardolie, ruwe olie of petroleum is, naast onder andere aardgas, één van de fossiele brandstoffen. Aardolie is een brandbarevloeistof, bestaande uit een mengsel van koolwaterstoffen dat over miljoenen jaren is ontstaan uit organischemariene resten die zich op de zeebodem van destijds hebben afgezet, met name afgestorven plankton. Het is als meest verhandelde commodity van groot belang voor de wereldeconomie, evenals de producten die via raffinage en kraken uit de aardolie worden verkregen. Als belangrijkste mondiale bron van energie
is aardolie van groot strategisch belang, wat versterkt wordt door het
beperkt aantal winplaatsen, waarvan een deel dan ook nog in politiek
minder stabiele gebieden ligt.
Het verbruik van aardolie is vooral vanaf de jaren vijftig van de
twintigste eeuw enorm toegenomen en mede verantwoordelijk voor de
wereldwijde hoogconjunctuur na de Tweede Wereldoorlog (de "wederopbouw"). Gaandeweg is echter ook het besef gegroeid dat dit gepaard gaat met milieuverontreiniging en klimaatverandering. Daarnaast is er de zorg dat de voorraad olie eindig is en dat de piek bereikt wordt.
Ontstaan
In
tegenstelling tot steenkool en bruinkool, die in een moerassige omgeving
werden gevormd, vormde de voorloper van aardolie, het kerogeen of aardwas, zich op de zeebodem. Noodzakelijk was dat die zeebodem zeer zuurstofarm was, waardoor de bezinkende organismen niet volledig konden worden verteerd door aaseters of bacteriën. Zo vormde zich, ten gevolge van gedeeltelijke afbraak van de organische materie door anaerobe bacteriën, het kerogeen, dat te vinden is in de zogenaamde teerzanden. Als de kerogeen bevattende sedimenten
later diep begraven werden onder andere sedimenten, kon het gebeuren
dat de temperatuur opliep tot tegen de 100 graden Celsius. In dat geval
werd het kerogeen omgezet in aardolie. Bij nog hogere temperaturen werd
het omgezet in aardgas. Aardolie of aardgas is veel lichter dan steen en
water, dus de fossiele brandstof werd, als het bovenliggende gesteente
poreus genoeg was, naar boven gedrukt. Vaak stuitte de aardolie of het
aardgas dan uiteindelijk op een ondoordringbare laag, en daar vormde
zich dan een aardolie- of aardgasvoorkomen.
De samenstelling van ruwe olie of crude verschilt per soort, maar kan meer dan honderd verschillende soorten koolwaterstoffen bevatten. Deze vallen in de categorieën alkanen (paraffinen), cycloalkanen (naftenen), aromaten en bitumen. Daarnaast bevat aardolie nog zouten, water, zwavel, stikstof, zuurstof en metalen (minder dan 1000 ppm). Veel oliereservoirs bevatten bovendien levende bacteriën, zoals blijkt uit DNA-profilering.[1]
Soorten aardolie
De belangrijkste marker-crudes en hun relatieve productie. Horizontaal het zwavelgehalte, verticaal de dichtheid in graden API. Hoe hoger, hoe lichter de olie.
De verhoudingen waarin deze bestanddelen zich in de aardolie bevinden, bepalen de kenmerken van een crude:
Een hoog zwavelgehalte is vaak ongewenst en om dit te verwijderen zijn aanvullende bewerkingen nodig in het raffinageproces. Sour crudes zijn dan ook vaak goedkoper dan sweet crudes. Zo is er ook meer vraag naar lichtere producten als benzine, zodat light crudes
over het algemeen duurder zijn. Hoewel de vraag naar zware olie
toeneemt door de grotere vraag naar dieselolie, geldt dat de prijs het
hoogst is voor light sweet crudes als Brent en West Texas Intermediate (WTI).
Hoewel dit niet de soorten zijn met de hoogste productie, zijn het met Dubai en het OPEC-mandje wel de belangrijkste benchmarks. Aangezien deze prijzen onderling van elkaar verschillen is het onmogelijk om van dé olieprijs te spreken.
een fuik (trap). De olie moet in het reservoirgesteente
"gevangen" blijven zitten, anders migreert het naar boven en hoopt het
zich niet op in het reservoir. Veel voorkomende traps zijn impermeabele breuken en antiformen;
een rijpingsgeschiedenis (maturation history). De olie moet door druk en temperatuur uit het brongesteente zijn ontstaan. De meest ideale locatie hiervoor wordt een oil window genoemd en ligt rond de 1,5 tot 4 kilometer diep, waar een temperatuur van ongeveer 80 tot 110 °C heerst.
Op sommige plekken is de druk
in het reservoir zo hoog dat bij het doorbreken van het
afsluitingsgesteente (door een olieboring) de olie vanzelf uit de grond
spuit. Op de meeste plekken moet de aardolie worden opgepompt. Op het
land (onshore) wordt dit gedaan met jaknikkers of met krachtige pompen.
In het Midden-Oosten
was petroleum al bekend in de oudheid omdat het uit natuurlijke bronnen
naar het aardoppervlak opborrelde. De teer werd gebruikt voor het
waterdicht maken van schepen en huizen en de olie voor gebruik in
olielampen. De Chinezen boorden in 340 al olieputten tot een diepte van
240 meter[2]. Marco Polo beschreef in 1264 winning uit de oliebronnen in de omgeving van Bakoe. Waarschijnlijk werd de eerste commerciële winningsvergunning in Europa verstrekt aan de Poolse apotheker Ignacy Łukasiewicz die in 1854 een "oliemijn" opende in Bóbrka in de Subkarpaten.
In eerste instantie werd aardolie verzameld die spontaan uit de grond
opkwam, later werd hier de eerste boring geplaatst om het proces te
versnellen.
De eerste moderne olieboring vond plaats in Canada in 1858 in Oil Springs in Ontario. Een jaar later werd olie aangeboord nabij Cleveland (Ohio), waar in 1870 Standard Oil werd opgericht. De Britten begonnen in 1867 met de oliewinning op Trinidad.
In de 20e eeuw verplaatste het centrum van de exploratie zich naar het Midden-Oosten. De grote oliebronnen in Iran leidden tot de oprichting van de Anglo-British Petroleum Company in 1908. In de bodem van Saoedi-Arabië werden in 1928 grote voorraden gevonden. Het grootste olieveld ter wereld, het Ghawarveld werd eveneens daar in 1948 ontdekt en in 1951 in productie genomen.
Aardolie dekt momenteel ongeveer 40% van de energiebehoefte van de mensheid. Aardgas en steenkool elk ongeveer 25%. Alle andere vormen van energie tezamen ongeveer 10%.[3]
Aardoliewinning in Nederland
Gewonnen ruwe olie in Nederland 1945-2015
In 1943 werd het aardolieveld van Schoonebeek ontdekt dat tot 1996 aardolie produceerde met jaknikkers.
In 2011 werd de winning in Schoonebeek hervat, nu zonder jaknikkers,
maar met nieuwe hoogrendementspompen. Er wordt ook niet alleen
verticaal, maar ook horizontaal geboord om een groter oppervlak olie te
bereiken.[4]
In 1953 werd winbare aardolie in West Nederland aangeboord, die nog
steeds op bescheiden schaal gewonnen wordt. Sinds 1982 wordt er aardolie
geproduceerd op het Nederlands deel van het continentale plat, dit
gebied is nu de voornaamste leverancier van de ruwe olie die in
Nederland wordt gewonnen.
Aardoliewinning in Suriname
Op 13 december 1980 werd Staatsolie Maatschappij Suriname N.V. (Staatsolie) opgericht. Op 25 november 1982 startte officieel de eerste commerciële productie van aardolie in Suriname
op het Tambaredjo-olieveld. De productie was een bescheiden 200 vaten
per dag. In 1987 was de productie vertienvoudigd tot 2000 vaten per dag.
In 2016 werd 17000 vaten per dag geproduceerd uit de velden
Tambaredjo, Calcutta en Tambaredjo Noordwest.
Recente nieuwe vondsten
Vooruitgang in de technologie, zoals diepzee- en Arctische
exploratie en productie, maar ook technieken om hogere productie te
verkrijgen uit bestaande olievelden, hebben tot gevolg dat er momenteel
olie gevonden en geproduceerd wordt op plaatsen waar dat voorheen nog
oneconomisch geacht werd of uit bronnen die beschouwd werden als bijna
uitgeput.
Volgens een studie gepubliceerd door de USGS in 2008 zou zich onder het ijs van de Noordpool een voorraad van circa 90 miljard vaten aardolie, en 47 triljoen kubieke meter aardgas
bevinden. Door de verbeterde bereikbaarheid van deze gebieden is men
beter in staat een reële schatting te maken van de hoeveelheden. Nog
onduidelijk is of men in staat is op basis van de huidige technieken
deze olievoorraad te winnen. Daarnaast speelt het gevaar van milieuvervuiling een grote rol.[5]
Voor de kust van Brazilië is begin 2008 een voorraad gevonden van ruim 33 miljard vaten. Buiten de 200-mijlszone is waarschijnlijk meer olie te vinden.[6]
Naast conventionele olie is er ook onconventionele olie.
De winning van de olie opgeslagen in schalies
is nog in een experimentele fase. Schalie is een verharde klei, ook wel
kleisteen genoemd. De schalies waar genoeg organisch materiaal in zit
worden olieschalies (Engelse term: oil shales) genoemd (zie ook: schaliegas).
Het winnen van deze olie brengt hoge productiekosten en milieuschade
met zich mee. De totale hoeveelheid olie in olieschalies in
Noord-Amerika werd in 2008 geschat op 2100 miljard vaten (bijna tweemaal
zoveel als de destijds bewezen wereldreserve aan winbare olie). Naar
verwachting zal winning uit deze olieschalievelden niet eerder kunnen
plaatsvinden dan 2015.[7]
Een andere soort onconventionele olie is de olie in de Canadeseteerzanden.
Er wordt geschat dat uit deze teerzanden minstens 1 biljoen (1000
miljard) vaten geproduceerd kunnen worden. Ook deze winning zal echter
moeizaam zijn, want de teerzanden bevatten slechts enkele procenten kerogeen die tot aardolie kunnen worden getransformeerd.
Olieprijs
Zie Olieprijs voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
De olieprijs wordt tegenwoordig vooral bepaald door de markt, al worden er ook contracten afgesloten waarbij dit niet het geval is. Voor ongeveer 1985-88 gold echter niet de prijs op de spotmarkt, maar een posted price, een officiële prijs die aanvankelijk door de grote oliemaatschappijen, de majors,
werd bepaald. Hoewel dit de officiële prijs was, was dit over het
algemeen niet de werkelijke prijs, omdat er vrijwel altijd een
substantiële korting werd gegeven. In plaats van posted prices
was er voor de jaren vijftig in het Midden-Oosten en Venezuela sprake
van contracten waarvan de prijs slechts bekend was aan de verkoper en
koper.
Een uitzondering was de Verenigde Staten waar veel onafhankelijke producenten waren, zogenaamde independents. Dit kon, doordat ondergrondse grondstoffen
daar eigendom zijn van de grondeigenaar en niet van de overheid, zoals
in de meeste landen. Door de vele partijen was hier wel sprake van concurrentie en werd de prijs bepaald door marktwerking. Na ernstige prijsdalingen na de ontdekking van het enorme Oost-Texasveld in 1930 werd de productie echter beperkt door staatscommissies met als belangrijkste de Railroad Commission of Texas, waardoor de prijzen stabiliseerden op een hoger niveau.
Door de Achnacarry-overeenkomst tussen de majors
uit 1928 was de prijs van de olie uit de rest van de wereld aan die uit
Texas gekoppeld. Hoewel de Verenigde Staten lang de grootste
olie-exporteur waren geweest, werd na 1948 de binnenlandse consumptie zo
hoog dat er geïmporteerd moest worden. Dat verstevigde de positie van
de majors die in deze periode de nieuwe olievelden in het
Midden-Oosten ontwikkelden. Hoewel de concurrentie beperkt was, was de
prijs niet overdreven hoog.
Dit veranderde in de jaren zeventig toen de OPEC de rol van de majors overnam. Sterke prijsstijgingen traden op bij de oliecrisis van 1973, toen er een olieboycot werd ingevoerd tegen de landen die Israël direct hadden gesteund bij de Jom Kipoeroorlog, en de oliecrisis van 1979 na de Iraanse Revolutie.
In de jaren tachtig daalde de vraag naar olie, terwijl het aanbod van
buiten de OPEC steeg. Door het terugschroeven van de productie binnen de
OPEC bleef de prijs echter op niveau. Saoedi-Arabië verloor in de rol van swing producer het meeste marktaandeel en eind 1985 besloot het dit ongedaan te maken. Het bood korte tijd ruwe olie aan volgens netback pricing
waarbij de prijs werd gebaseerd op die van de geraffineerde
olieproducten. Zelfs bij een dalende prijs bleef er daardoor voldoende
marge voor de raffinaderijen, met een overaanbod als gevolg. Andere
OPEC-landen volgden, waarop de prijzen meer dan halveerden. Veel dure
olievelden zoals in de Verenigde Staten en de Noordzee waren niet langer
rendabel en investeringen daar werden uitgesteld.
Het systeem van vooral door de OPEC opgelegde posted prices viel daarna om. In 1986 was Pemex het eerste staatsoliebedrijf
dat de prijzen baseerde op de markt. Deze markt buiten de langdurige
contracten was er altijd al geweest, maar was lange tijd slechts
marginaal geweest. Tegen 1988 was dit echter de voornaamste methode van prijsstelling geworden en dit is het nog steeds.
Afgezien van kleine pieken bleef het prijsniveau gehandhaafd tot
tegen de eeuwwisseling. Daarna begon een stijging die piekte rond de
$145 in juli 2008. Met de kredietcrisis
zette zich daarna een sterke daling in om in december zelfs de $30 te
bereiken. Tot de zomer van 2014 is de olieprijs weer gestegen.
Wereldvoorraden
Bewezen aardoliereserves per land in 2009
De totale bewezen hoeveelheid winbare aardolie werd in 2006 door BP geschat op 1200 miljard vaten; in 2011 werd zij reeds geschat op 1471 miljard vaten door de U.S. Energy Information Administration.[8]
Rond 2006 bevond zich van de toenmalige bekende voorraad voorraad 62% in het Midden-Oosten, in 2011 was dat 51%.
De reserves van Venezuela groeiden tussen januari 2010 en januari 2011 met 113 miljard vaten tot de huidige 211 miljard.[8]Saoedi-Arabië heeft nog altijd de grootste voorraad, gevolgd nu door Venezuela en Canada waarna vier andere landen in het Midden-Oosten volgen: Iran, Irak, Koeweit en de Verenigde Arabische Emiraten. Ook Rusland, Libië en Nigeria
hebben grote voorraden. In West-Europa, dat relatief gezien kleine
voorraden heeft, wordt aardolie onder andere gevonden in en rond de Noordzee.
De
wereldvraag naar olie lag in 2012 op ongeveer 88,8 miljoen vaten per
dag. Daarvan verbruikte de VS 26 procent en West-Europa ruim 15 procent.
China neemt inmiddels bijna 11 procent van de wereldvraag naar olie
voor z'n rekening.
(Om onderstaande twee tabellen vergelijkbaar te maken is rechts
de kolom van 2004 ook omgerekend naar miljoenen vaten per dag: een ton
petroleum (soortelijk gewicht 0,8) per jaar = 0,02154 vat per dag: )
(Het onderstaande geldt voor zogenaamde synchrone generatoren. Er bestaan ook asynchrone generatoren, die bijvoorbeeld gebruikt worden in combinatie met een wind- of hydraulische turbine. Zie hiervoor bij Driefasige asynchrone motor.)
Bij de alternator wordt het magnetisch veld opgewekt bij kleine
uitvoeringen door één of meer permanente magneten, bij grotere
uitvoeringen door een elektromagneet in de rotor. De stator bevat een of
meer spoelen waarin door het draaien van de rotor de gewenste sinusvormigewisselspanning wordt opgewekt.
Bij alternatoren in elektrische centrales wordt de rotor als
elektromagneet gebruikt en wordt de elektrische energie in de stator
opgewekt. Dit wordt gedaan omdat het opgewekte vermogen
te groot is, en deze vanaf de stilstaande stator direct aan het
elektrische net kan worden toegevoerd. De benodigde bekrachtigingsstroom
voor het opwekken van het benodigde magneetveld is daarentegen relatief
klein en kan dus gemakkelijk op de draaiende as worden overgebracht via
sleepringen en koolborstels.
Omwille van slijtage worden de sleepringen vaak weggelaten en wordt
er een dynamo op de rotoras gemonteerd. De dynamo zorgt voor de DC
voeding van de draaiende elektromagneet op de rotor (borstelloze
alternator). In dit geval kan men spreken van een turbogroep omdat men
dan beschikt over een mechanische aandrijving, een alternator en een
dynamo.
Twee typen alternatoren
Alternatoren met uitspringende polen
Dit zijn traaglopende alternatoren aangedreven door stoommachines
of hydraulische turbines, met snelheden tussen 100 en maximaal 1000
omw/min. De diameter kan dus groter zijn zonder de toegelaten
omtreksnelheid te overschrijden, zodat men een groot aantal geleiders op
het anker kan plaatsen en bijgevolg de axiale lengte kleiner kan nemen.
Voor zeer traaglopende machines zoals hydraulische turbines komt men
tot diameters van 10 m en een nuttige axiale lengte van minder dan 1 m.
Uit hoofde van de vorm van hun rotor noemt men deze alternatoren ook
vliegwiel-alternatoren. Ze dragen op hun omtrek een groot aantal polen:
30 poolparen voor 100 omw/min ; 50 poolparen voor 60 omw/min.
Turbo-alternator
Turbo-alternators zijn snellopende machines aangedreven door een stoomturbine of gasturbine
waarvan de normale snelheid opgelegd wordt ten gevolge van de
normalisatie van de frequentie van 50 Hz: ofwel 3000 omw/min voor
alternatoren met één poolpaar ofwel 1500/min voor alternatoren met twee
poolparen. Om geen te hoge waarden voor de omtreksnelheid te bekomen is
men verplicht geweest de diameter van de rotor te verminderen, dus ook
die van de stator, zodat het niet mogelijk is op het anker een groot
aantal geleiders te plaatsen. Daar de magnetische fluxdichtheid beperkt is door de verzadiging is de enige mogelijkheid om een hoge emk
te bekomen de axiale lengte van de alternator te verhogen.
Turbo-alternatoren zullen dus altijd langer zijn dan de diameter.
Meestal zijn ze 2 à 5 maal langer dan de diameter. Deze machines hebben
een gladde rotor waarop de polen niet uitsteken. Deze machines hebben
een constante luchtspleetbreedte
Een van de moderne ontwikkelingen op het gebied van generatoren is
het werken met hogere spanningen. Vroeger was het niet mogelijk om de
statorspanning, en dus de uitgaande spanning van een generator, veel
hoger te kiezen dan 36 kV (kilovolt). De spanning op het elektriciteitsnet is echter veel hoger, zodat transformatoren
ingezet moesten worden. Tegenwoordig kunnen spanningen tot 400 kV
opgewekt worden. Dit is mogelijk geworden door nieuwe technische
inzichten. Vroeger (en nu nog veel in conventionele generatoren) werden
vierkante statorstaven gebruikt, waarin de verdeling van het elektrisch
veld niet constant is. Doordat elektronen
elkaar afstoten, zullen zij zich concentreren aan de hoeken van de
staven, zodat het veld daar erg sterk is, wat gevaar voor overslag
oplevert. De thans gebruikte ronde statorstaven vertonen dit effect
niet. De echte vernieuwing zit echter in de speciale vorm van isolatie
die voorkomt dat er een tweede effect van ophoping van elektronen
ontstaat door stapeling van statorstaven. Deze isolatie is coaxiaal uitgevoerd met een isolatielaag tussen twee lagen halfgeleidend materiaal, waardoor de statorstaaf er voor de naastliggende staaf elektrisch neutraal uitziet.
Toepassingen
In elektriciteitscentrales worden alternatoren gebruikt om elektrische energie op te wekken.
Bij een moderne auto wordt een alternator gebruikt in plaats van een dynamo. Voor 1960 gebruikte men dynamo's. Nu gebruikt men een 3-fasen alternator en wordt de opgewekte wisselspanning gelijkgericht met diodebruggen. De alternator wordt aangedreven door de motor door middel van een V-snaar of multiriem. De alternator laadt via een interne of externe spanningsregelaar de accu.
In een aggregaat
wordt veelal een verbrandingsmotor gebruikt als aandrijfmotor voor de
generator. Aggregaten worden gebruikt op plaatsen waar geen of
onvoldoende elektrisch vermogen beschikbaar is.
Energie is de capaciteit van een systeem om warmte, licht of beweging te produceren. Het is een natuurkundige grootheid die wordt gedefinieerd door de hamiltoniaan. De SI-eenheid van energie is joule. Energie wordt ook aangeduid als de mogelijkheid om arbeid
te verrichten, of ruimer: de mogelijkheid om een verandering te
bewerkstelligen. Energie kan ook gezien worden als essentiële
natuurlijke hulpbron, aangezien ze geconsumeerd, geproduceerd en
gebruikt wordt door levende wezens.
Algemeen
De
toename van energie van een systeem is de totale hoeveelheid arbeid die
moet worden verricht om vanaf een grondtoestand tot de huidige situatie
te komen. Bijvoorbeeld hoeveel arbeid het kost om een zwaar voorwerp
vanaf de grond op een tafel te zetten, of de hoeveelheid arbeid om een
spiraalveer die eerst ontspannen was een bepaalde afstand in te drukken.
De totale energie van een systeem is de som van alle vormen van
energie die op verschillende manieren zijn opgeslagen. Energie is een toestandsfunctie
dat wil zeggen: de hoeveelheid energie is onafhankelijk van de
voorgeschiedenis. Het maakt bijvoorbeeld niet uit of een veer eerst is
ingedrukt, toen op de tafel is gehesen of andersom.
Als het systeem niet wordt tegengehouden, zal het altijd proberen
de hoeveelheid vrije energie zo klein mogelijk te maken: de veer rolt
van tafel af en ontspant weer. Als een systeem zich in zo'n toestand van
minimale energie bevindt, is het in evenwicht.
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.
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.)
.
Eenheid
Naast de SI-eenheid joule zijn afhankelijk van de toepassing andere eenheden voor energie in gebruik. De wattseconde (Ws) en de newtonmeter
(Nm) zijn identiek aan de joule. De newtonmeter wordt echter zelden
gebruikt voor energie, aangezien de Nm ook de SI-eenheid van een koppel is. Voor elektrische energie wordt ook de kilowattuur (kWh) gebruikt.
Energie en massa
Albert Einstein concludeerde in zijn speciale relativiteitstheorie
van 1905 onder andere dat energie gelijkwaardig is met massa, hoewel de
praktische betekenis daarvan op dat moment nog volstrekt onduidelijk
was. De equivalentie van massa en energie wordt weergegeven in vermoedelijk de beroemdste van alle natuurkundige formules:
Een hardnekkige misinterpretatie van deze formule is dat het
mogelijk zou zijn om energie te laten ontstaan of verdwijnen, en wel
door energie in massa om te zetten of omgekeerd. Er zijn weliswaar kernreacties
waarbij de totale massa van de eindproducten iets kleiner is dan die
van de beginproducten en er inderdaad energie vrijkomt, maar het is
verkeerd om dan te zeggen dat er massa is 'omgezet' in energie. Als je
de kernreactie zou meten in een gesloten systeem vind je de uit de kern
vrijgekomen energie ergens anders terug in dat systeem. Hetzelfde geldt
voor de uit de kern verdwenen massa. Als je bijvoorbeeld de kernreactie
laat plaatsvinden in een afgesloten bak water waaruit geen energie
ontsnapt, dan worden de kernen lichter en (want!) ze verliezen
bindingsenergie. De interne energie van het water neemt toe (want het
wordt warmer) en ook de massa van het water neemt toe (want de interne
energie is toegenomen). Het gesloten systeem bevat na afloop evenveel
energie en evenveel massa als ervoor. Als de afgesloten bak water op een
weegschaal staat, dan geeft die voor en na de kernreactie begon,
dezelfde massa aan.
Vormen van energie
Binnen de context van de natuurwetenschappen worden verschillende vormen van energie gedefinieerd. Deze omvatten:
Het energievraagstuk verwijst naar het probleem dat - vooral - de rijke landen steeds meer elektriciteit en warmte willen produceren terwijl de voorraad fossiele brandstoffen (kolen, gas en aardolie) steeds kleiner wordt. Vooral de opkomende economische mogendheid China
heeft ook een groot aandeel in de wereldwijde toename van de vraag naar
energie. Bovendien draagt het gebruik van fossiele brandstoffen bij aan
de luchtvervuiling en aan het versterkte 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, door de overheid gedwongen, moet 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 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 niet mogelijk is om een experiment uit te voeren dat vanzelf 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 door de eeuwen heen (en nog steeds!) heel vaak zo'n perpetuum mobile
(letterlijk: een eeuwig beweeglijk iets) "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 door
wrijving. In de ruimte is geen luchtwrijving, maar dan nog heeft de
machine wrijving tussen zijn eigen onderdelen. 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.
Volgens de Tweede wet van de thermodynamica
kun je met zo'n warmtemotor arbeid verrichten door warmte naar een
reservoir met een lagere temperatuur te laten stromen. Om àlle warmte
weer in arbeid om te zetten moet dat reservoir een temperatuur van 0 K hebben, en houden. Maar in een gesloten systeem
blijft dat reservoir niet zo koud: de temperatuur in het systeem wordt
uiteindelijk overal gelijk en de machine komt tot stilstand.
Een processor, ook wel bekend als CPU (Engels: central processing unit) of in het Nederlandscentrale verwerkingseenheid (cve) genoemd, is een stuk hardware in een computer dat instaat voor basisbewerkingen en -controle bij het uitvoeren van programmacode. De eerste processors waren uitgevoerd als printplaten vol met losse componenten en IC's, maar sinds de jaren 70 ontstonden de eerste zogenaamde microprocessors, waarbij het hele systeem op één enkele chip werd vervaardigd. De eerste microprocessor was de i4004 van Intel.
De aansluitingen van een processor bestaan in hoofdzaak uit een stel besturings-, adres- en datalijnen die aangesloten zitten op debesturingsbus, de adresbus en de databus van de computer. Via de adresbus geeft de processor aan op welk adres van het extern geheugener iets met de data moet gebeuren, via de databus worden de data getransporteerd, en via de besturingsbus wordt aangegeven of de data gelezen of geschreven moeten worden. De processor communiceert met de buitenwereld doordat bepaalde geheugenadressen met interfacesvan randapparatuur zijn verbonden, zoals toetsenborden, beeldschermen, etc.
De snelheid van een processor hangt af van een aantal factoren:
De kloksnelheid. De nieuwste processors zitten gebruikelijk tussen de 2,5 en 6 GHz.
Het aantal instructies dat een processor (gemiddeld) per cyclus kan uitvoeren. Hierin zitten soms aanzienlijke verschillen tussen verschillende micro-architecturen. Een processor die op 1 GHz werkt en die gemiddeld slechts twee klokcycli per instructie nodig heeft is sneller dan een processor die op 2 GHz werkt, maar die gemiddeld vijf klokcycli per instructie nodig heeft. Dit is geen probleem voor het vergelijken vandesktopcomputers (aangezien die allemaal dezelfde architectuur gebruiken), maar voor het vergelijken van andere apparaten (zoalssmartphones en tablets) kan dit wel belangrijk zijn.
Verder speelt de cache ook een belangrijke rol (de cache is een klein maar snel "tussengeheugen" tussen het random-access memory en de processor). Doorgaans geldt: hoe groter de cache, hoe sneller de processor.
Pipelining, een fenomeen dat de processorsnelheid in bepaalde situaties verhoogt. Vroeger werden commando's altijd ná elkaar uitgevoerd. Nu kan commando B beginnen terwijl commando A nog aan de gang is; dit noemt men pipelining. Sommige processors hebben meerdere pipelines die gelijktijdig aan meerdere opdrachten (kunnen) werken. Vaak zijn er ook gespecialiseerde pipelines aanwezig, zodat bijvoorbeeld "gewone" opdrachten en opdrachten met zwevendekommagetallen elk in een aparte pipeline verwerkt worden. Gespecialiseerde processors zoals gpu's kunnen tientallen pipelines hebben, soms zelfs meer dan honderd.
Het aantal kernen dat een processor heeft. Programma's die hiervoor niet geoptimaliseerd zijn, zullen niet noemenswaardig sneller afgehandeld worden. Echter kunnen wel twee verschillende programma's tegelijk op twee verschillende kernen gedraaid worden, wat een aanzienlijk voordeel oplevert bij het draaien van meerdere programma's tegelijk. Tegenwoordig hebben de meeste desktopprocessors meerdere kernen: tussen de 2 en 6 kernen is gebruikelijk.
Een processor dient instructies van het te verwerken programma in volgorde uit te voeren. Het programma zelf staat in het RAM-geheugen. De processor heeft daarom een teller, de programmateller, die het geheugenadres van de volgende instructie bijhoudt. In de zogeheten "fetch-fase" (ophaalfase) haalt de processor de instructie op van het geheugenadres dat in de programmateller staat. De code in dit adres is de volgende uit te voeren instructie en deze wordt in het instructieregister geplaatst.
Stel dat de code in het instructieregister 0001010100010010 is. Wat betekent dat voor de processor? Een instructie is niets anders dan een reeks bits en in de decodeerfase wordt bepaald wat er moet gebeuren. Aan de hand van deze reeks bits worden de componenten in de processor die de instructie uitvoeren in de juiste stand gezet zodat zij de gewenste bewerking uitvoeren.
In het voorbeeld gebruikt de processor 8 bits voor het nummer van de instructie. De processor kent dus maximaal 28 = 256 verschillende instructies. De in het voorbeeld uit te voeren instructie heeft nu het nummer aangegeven door de eerste 8 bits, dus nummer 00010101, wat decimaal 21 is en in dit geval optellen betekent. Over het algemeen zal het instructienummer naar ieder component gestuurd worden, in dit geval zal alleen de optelcomponent zich klaarmaken om te gaan optellen.
De resterende bits van het instructieregister, nl. 00010010 bepalen de plaats waar de processor zijn gegevens zal halen, dit kunnen bepaalde registers zijn, maar in complexere instructies ook een geheugenadres. In dit geval gaat het om de registers en onze processor heeft 16 registers. Om aan te geven welke registers we willen gebruiken, kunnen we gewoon de nummers van beide registers vermelden, waarvoor voor elk vier bits nodig zijn. In het voorbeeld dus de registers 0001 (=1) en 0010 (=2). De instructie houdt dus in dat de inhoud van de registers 1 en 2 bij elkaar worden opgeteld. Impliciet is tevens vastgelegd dat het resultaat in het eerstgenoemde register staat.
Vervolgens begint de zogeheten "execute-fase" (uitvoerfase). De processor staat in de juiste stand en de berekening wordt gestart. De twee getallen in de registers r1 en r2 stromen naar de rekeneenheid van de processor die een optelling uitvoert. Vervolgens wordt het resultaat in een klein stukje tijdelijk geheugen opgeslagen.
Vervolgens begint de "store-fase" (opslagfase). Het register waar het resultaat voor bestemd is (r1), gaat in de luisterstand. Als op de elektrische leidingen een getal voorbij komt voor een register, dan vervangt het het getal dat het bewaart met het getal dat het voorbij ziet komen. Het getal dat berekend is, wordt vervolgens op de leidinkjes gezet.
Het uitvoeren van de instructie is nu afgerond, de programmateller wordt verhoogd en de processor wordt voorbereid op het uitvoeren van de volgende instructie.
Asynchrone processors werken zonder centrale klokpuls. Zij hebben dus geen last van bovengenoemde problemen.
Een asynchrone processor werkt volgens het principe dat een deelschakeling, naast de 'datalijn' minimaal één extra lijn heeft om aan te geven dat zijn staat stabiel is. Op dat moment kan de volgende schakeling in werking treden. Het voordeel hiervan is dat de processor functioneert op de maximumsnelheid van zijn componenten. Ook gebruiken niet-gebruikte delen van het systeem nagenoeg geen energie wat het energiegebruik drastisch reduceert.
Een nadeel is het complexere chipontwerp. Voor een asynchrone processor met dezelfde functionaliteit als zijn synchrone variant zijn wel drie keer zoveel transistoren nodig. De ontwikkeltijd is ook veel langer.
In de huidige markt zijn asynchrone processors schaars, mede door hun complexiteit. Sommige gehoorapparaten gebruiken al asynchrone processors. Analisten sluiten niet uit dat asynchrone processors in de toekomst een grotere rol gaan spelen. Waarschijnlijk zullen zij in de toekomst veel gebruikt worden in toepassingen waar energiezuinig gebruik een rol speelt, denk aan apparaten die op batterijen werken, zoalspda-computers of notebooks.
De eerste licenceerbare en commercieel beschikbare asynchrone microprocessor processor was de ARM996HS, ontwikkeld door ARM Holdings en Handshake Solutions (een dochter van Philips). De processor is gebaseerd op de ARM9-kern en zal voornamelijk gebruikt worden in auto's.
Een condensator is een elektrische component die elektrische lading opslaat, opgebouwd uit tweegeleiders met een relatief groot oppervlak, die zich dicht bij elkaar bevinden en gescheiden zijn door een niet-geleidend materiaal of vacuüm, het diëlektricum.
Wanneer de ene geleider positief geladen wordt ten opzichte van de andere, verplaatsen de aan moleculen in het diëlektricum gebonden elektronen zich een beetje naar de positief geladen geleider. De naam is afgeleid van het Latijn condensare: samenpersen, dus condensator = samenperser, wat betrekking heeft op de ladingen die samengeperst worden bij de polen (platen) van de condensator.
Naarmate een condensator lading opneemt, stijgt de spanning over de condensator. Het vermogen van een condensator om lading op te slaan, het aantal coulomb per volt, heet de capaciteit van de condensator en wordt gemeten in de eenheid farad; 1 F = 1 V/C. De capaciteit is afhankelijk van
de oppervlakte van de geleiders; hoe groter de oppervlakte, hoe groter de capaciteit;
de afstand tussen de geleiders: de capaciteit wordt groter naarmate de afstand tussen de geleiders (de platen in oude condensatoren) kleiner is;
het diëlektricum (het materiaal of het vacuüm) tussen de geleiders.
Vroeger werd de capaciteit van condensatoren wel in centimeters uitgedrukt. Dat is niet zo verwonderlijk: de capaciteit is voornamelijk van de geometrie van de condensator afhankelijk: het plaatoppervlak gedeeld door de afstand, met een dimensieloze factor, de diëlektrische constante εr, voor hetdiëlektricum. 1 cm ≈ 0,885 419 pF.
De gebruikelijke voorvoegsels worden in dit geval achterwege gelaten; zo kan men een condensator van 10.000 cm aantreffen (niet 100 m). Een dergelijke condensator bestaat bijvoorbeeld uit twee platen van 1 m² op een onderlinge afstand van 1 cm, of, praktischer, twee platen van 1 cm² op een onderlinge afstand van 1 µm.
Vele elektrische componenten zoals kabels zijn onbedoeld tevens condensatoren met een zekere capaciteit. Dit heet dan een 'parasitaire capaciteit'. Daardoor wordt een bovengrens opgelegd aan de frequentie van het door te geven signaal.
De elektrische tegenhanger van de condensator is de spoel. Terwijl een ideale condensator een oneindig grote impedantie vormt voorgelijkstroom, en voor een wisselstroom een impedantie die kleiner wordt naarmate de frequentie toeneemt, is een ideale spoel juist een volmaakte geleider voor gelijkstroom, terwijl zijn impedantie toeneemt met de frequentie van een wisselstroom. Condensatoren en spoelen worden toegepast in scheidingsfilters, die wisselstroomsignalen afhankelijk van hun frequentie doorlaten of tegenhouden.
De eerste condensator was de Leidse fles: een glazen fles gevuld met geleidend water met tinfolie aan de buitenkant en in latere types ook aan de binnenkant. De capaciteit was van de orde van 7 nF. Deze werd uitgevonden zowel door de Duitser Ewald Georg von Kleist in oktober 1745als onafhankelijk van hem mogelijk al in 1744 aan de Universiteit Leiden door Pieter van Musschenbroek, vandaar de naam
Een condensator beïnvloedt het vloeien van elektrische stroom. Voor gelijkstroom is hij een blokkade: er vloeit slechts een stroom totdat de condensator opgeladen is. Bij een aangelegde wisselspanning wordt de condensator afwisselend geladen, ontladen en tegengesteld geladen, waardoor schijnbaar stroom wordt doorgelaten; in het circuit waarin de condensator is opgenomen loopt een wisselstroom.
Uitvoeringen
Door zijn mechanische constructie en de gebruikte materialen heeft men een grote verscheidenheid in types. De voornaamste karakteristieken die de keuze bepalen zijn: de capaciteit, de tolerantie,verlieshoek, toegelaten temperatuur, stabiliteit en fysieke afmetingen.
.jpg)
22-03-2018 om 10:55 geschreven door 
