Icon up Overzicht

Exaktueel: Californische windturbines krijgen vliegwielen

Onderwerp: Arbeid en energie, (Duurzame) energie, Kracht en beweging

Begrippen: Bewegingsenergie, Energie

havo/vwo, mechanica, instap, 15 min

Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde onderwijs in het voortgezet onderwijs.

Opgave

Bron: Technisch Weekblad nummer 19, 2008

Vragen en opdrachten

De kinetische energie van een massa m met snelheid v is gelijk aan Ek=1/2*mv^2. Voor een massa die ronddraait geldt dat de rotatie-energie gelijk is aan 1/2Jω2 met het (massa)traagheidsmoment J=1/2mR2 voor een cilinder met massa m en straal R die om zijn as draait met een hoeksnelheid ω. Het vliegwiel uit het artikel is zo’n cilinder die om zijn as draait. De opgeslagen energie bestaat uit rotatie-energie.

a) Laat zien dat de rotatie-energie van één vliegwiel gelijk is aan 300 MJ.

b) Geef twee redenen waarom het gebruik van windturbines bij elektriciteitsproductie en levering zo belangrijk is.

Met een module, in het artikel genoemd, wordt bedoeld een combinatie van windturbine en vliegwiel. Een dergelijke combinatie kan 250 kW vermogen constant leveren. In een gegeven situatie wordt er door de windturbine een vermogen van 200 kW geleverd. Het vliegwiel kan dan bijspringen.

Hoe lang kan het vliegwiel dan zorgen dat het geleverde vermogen van de module op 250 kW blijft?

c) Als er energie over is kan die worden gebruikt om het ‘vat van het vliegwiel te vullen'. Bereken de tijd nodig om het vliegwiel vanuit stilstand volledig te ‘vullen’, als er 50 kW over is.

d) Noem nog een ander vergelijkbaar mogelijk opslagsysteem voor energie.

Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.