Bekijk eerst het filmpje dat in december 2018 op Nu.nl stond.
De tekst bij het filmpje is:
In Noordwest-China is vrijdag een zonne-energiecentrale geopend. De centrale is 7,8 vierkante kilometer groot. 12000 spiegels weerkaatsen zonlicht richting een enorme toren. De toren zet de hitte om in elektriciteit. Per jaar kan de centrale 39 miljoen kilowattuur elektriciteit opwekken.
De hitte wordt niet rechtstreeks omgezet in elektriciteit. In eerste instantie wordt de hitte gebruikt om een mengsel van gesmolten zouten te verwarmen. Wanneer elektriciteit nodig is, wordt de warmte van het gesmolten zout gebruikt om stoom te maken. Met een stoomturbine en een generator wordt de warmte vervolgens omgezet in elektrische energie.
Met zonnepanelen kan zonlicht rechtstreeks omgezet worden in elektrische energie. Hier gaat het anders.
a) Noem twee redenen waaromhet zonlicht niet rechtstreeks omgezet wordt in elektrische energie.
Voorbeelden van mogelijke antwoorden:
- Doordat de energie opgeslagen wordt in gesmolten zouten is het mogelijk de hoeveelheid geproduceerde elektrische energie af te stemmen op de vraag. De centrale kan nu bijvoorbeeld ook in de nacht elektrische energie leveren.
- Spiegels zijn relatief goedkoop. Er kan nu gebruik gemaakt worden van de warmte van de zon die op een groot oppervlak valt, zonder dat het hele oppervlak met zonnepanelen bedekt hoeft te worden.
- Een veel groter deel van het elektromagnetisch spectrum wordt op deze manier gebruikt. De invallende infraroodstraling zal bij de toren ook gebruikt worden om de zouten op te warmen, terwijl zonnepanelen hier niet gevoelig voor zijn.
Meer informatie over deze zonne-energiecentrale kan je vinden op de website van Euronews.com. Je vindt hier onder andere dat het vermogen van de centrale 100 MW is. Wanneer je nu.nl en Euronews.com goed vergelijkt is er iets opmerkelijks aan de hand. Volgens Euronews.com is de jaarlijks opgewekte elektrische energie namelijk tien keer zo groot: 390 miljoen kilowattuur.
b) Controleer met een berekening op welke website de opbrengst verkeerd genoemd staat.
De centrale heeft een vermogen van 100 MW. We kunnen uitrekenen hoe lang het duurt voordat de centrale dan een totale energie van 390 miljoen kilowattuur geleverd heeft:
$E=Pt\rightarrow t = \frac{E}{P}=\frac{390\cdot 10^6~\mathrm{kWh}}{100\cdot 10^3~\mathrm{kW}}=3,9\cdot 10^3~\mathrm{uur}$
Dit komt ongeveer overeen met 11 uur per dag. Zo veel uur per dag zonneschijn is mogelijk. Het lijkt er dus op dat de opbrengst van de centrale op nu.nl verkeerd genoemd staat. Bij deze opbrengst komt je namelijk uit een 1 uur zon per dag.
Deze zonne-energiecentrale kan een alternatief zijn voor “normale” elektriciteitscentrales. In gasgestookte elektriciteitscentrales wordt aardgas verbrand. Bij de verbranding van een m³ aardgas bij ‘normale’ druk komt ongeveer 1,8 kg CO2 vrij (zie bijvoorbeeld Wikipedia).
c) Bereken hoeveel kg CO2 er minimaal per jaar ontstaat wanneer een gascentrale 390 miljoen kilowattuur elektrische energie zou produceren.
Volgens Binas 28A is de verbrandingswarmte van (Gronings) aardgas gelijk aan 8,9 kWh m-3. De benodigde hoeveelheid gas is dan 390 . 106 / 8,9 = 4,38 . 107 m3. De hoeveelheid CO2 die hierbij vrijkomt is 4,38 . 107 . 1,8 = 7,9 . 107 m3.
d) Leg uit waarom er bij vraag c om de minimale hoeveelheid gevraagd wordt.
Het rendement van een gascentrale is bij lange na geen 100%. Aangezien er energie verloren gaat moet er in werkelijkheid meer aardgas verbrand worden om 390 miljoen kilowattuur te produceren. Er komt dan ook meer CO2 vrij.
