De allereerste energiebron was natuurlijk de mens zelf ... - itslearning

De allereerste energiebron was natuurlijk de mens zelf. Met haar spierkracht hebben mensen onder
ander het land bewerkt. Er waren natuurlijk wel paarden die het werk konden doen maar, die
konden alleen de rijke mensen zich veroorloven. De kleine boer moest zelf met zijn knechten
groenten verbouwen. Het vuur is ook een zeer belangrijke energiebron geweest en dat is het nu nog
steeds. Toen de eerste prehistorische mensen rond 500.000 jaar voor Christus gecontroleerd vuur
maakten gebruikten ze dat vooral voor het verwarmen van hun boerderijen en natuurlijk voor het
verwarmen van hen eten. Nederland was in die tijd, 10.000 jaar voor Christus, een gebied met
moerassen en vooral veel bos. De mensen handen onderhand geleerd hoe men eten moest
verbouwen maar men moest ruimte vrij maken voor de landbouw. Door middel van vuur staken de
mensen stukken bos in de brand. Zo maakte men ruimte vrij en het roet, as en de verkoolde takken
zorgden voor een vruchtbaar laagje grond.
Rond honderd jaar voor Christus kwamen de Romeinen in ons land. Althans tot aan de Rijn. De
Romeinen hielden graag van luxe. Ze hadden bijvoorbeeld vloerverwarming.
Onder de vloer van hun huis hadden de Romeinen een soort kruipruimte. Een klein stuk van die
ruimte verbreedden ze en daar staken ze een vuurtje op. De warme lucht steeg gedeeltelijk op in de
woonkamer, maar vond zijn uitweg ook onder de vloer waardoor de vloer verwarmd werd. De
Romeinen vonden driehonderd jaar voor Christus de centrale verwarming uit.
Door stalen buizen in woningen te plaatsen en daar water doorheen laten stromen. En dan het op
een punt verwarmen van het water door middel van vuur werd het water warm en stoot het zijn
warmte af overal waar de buizen voor het water zijn gemonteerd.
In het jaar honderd ontdekten de Romeinen de kracht van een rivier. Door een schoepenrad, een
wiel met bladen, in het stromende water te zetten. Draaide het schoepenrad mee in het water. De as
van het schoepenrad dreef een molensteen die het graan vermaalde.
De eerste windmolens verschenen omstreeks het jaar 600 in Perzië, omdat men veel handel dreef
met het midden-oosten kwamen ze langzamerhand naar Europa. De eerste molens werden gebruikt
om graan mee te malen, olie uit planten te persen en om water op te pompen.
Men leerde in die tijd ook hoe men een draaiende beweging moest omzetten in een heen en weer
gaan de beweging.
Aan het eind van de middelleeuwen ontdekte men een nieuwe brandstof van de delfstof veen. Veen
is een grondsoort die bestaat uit plantenresten.Er zijn twee soorten veen, namelijk hoogveen en
laagveen. Laagveen ontstaat als planten (resten) onder water komen kunnen ze niet vergaan, omdat
ze afgesloten zijn van zuurstof. Je krijgt een dik pakket van planten en op dat pakket groeien weer
nieuwe planten en zo gaat dat voort. Laagveen ontstaat altijd eerst. Als veenlagen zo gigantisch dik
zijn geworden kunnen planten met hun wortels niet meer bij het grondwater. Dan kunnen er alleen
maar planten leven die leven van regenwater, zoals veenmos. Zo kunnen hoogveengebieden boven
al het andere landschap uitsteken.
De turfstekers groeven stukken veen af. Men ging dan het veen drogen. Als veen gedroogd is noem
je dat turf. Turf kon je gebruiken om je huis mee te verwarmen. Ook kon je er goed opkoken omdat
het eigenlijk op elkaar geplakte plantenresten waren wou het prima brandden.

Monniken ontdekten in de middelleeuwen steenkool. Ze zagen dat het goed brandde dus werden
sommige huishoudens voorzien van steenkool. Steenkool had nu nog geen grote rol, omdat het ook
duur was. Steenkool zou belangrijker worden met de introductie van de stoomlocomotief. We zijn
aangekomen bij de industriële revolutie.
James Watt
James Watt werd op 19 januari 1736 geboren in Greenock dat licht in Schotland. Zijn vader was
timmerman. James was zwak en mager in zijn kinderjaren. Op de ene dag was James vrolijk en
opgewekt op de andere had hij migraine. James was erg slim maar door zijn kwalen ging hij niet naar
school. Zijn vader leerde hem het nodige. Toen jij op elfjarige leeftijd naar school ging was hij totaal
niet voorbereid aan de pesterijen en vechtpartijen die heersten op school. Op dertienjarige leeftijd
ging hij dan ook naar een andere school. Op de middelbare
van Greenock kreeg hij weer zelfvertrouwen. Hij werd als snel een goede wiskundige. Hij wilde graag
wetenschappelijke instrumenten ontwerpen. In Greenock kon hij die studie niet krijgen dus hij moest
Glasgow, de universiteitsstad. Maar in Glasgow kon men aan James niet de opleiding geven die hij
nodig had.Robert Dick, een geleerde was onder de indruk van James. Hij zij dat hij zijn tijd verspilde
en naar London moest gaan. Eenmaal in London aangekomen kon niemand hem werk geven. Volgens
een speciaal verbond kon niemand hem wek geven. Morgan trok zich daar niks van aan en nam
James in dienst. Hij studeerde even later af in London.
In 1756 kreeg hij reuma en migraine door oververmoeidheid. Hij besloot terug te gaan naar Glasgow
waar hij hoopte werk te vinden. James was niet afkomstig uit Glasgow en had er ook niet als leerling
gewerkt dus kreeg hij geen werk. Zijn vrienden van universiteit van Glasgow besloten hem te helpen
door een winkel te openen op de grond van de universiteit. Daar hadden de vaklui van Glasgow niks
te zeggen. Ondertussen was Dr. Dick, zijn meester van de universiteit van Glasgow overleden. Hij
werd opgevolgd door Anderson die ook ontzettend onder de indruk van hem was. James kreeg
regelmatig opdrachten van hem. Die hij maar al te graag wilde oplossen. Het laatste probleem die hij
van Anderson kreeg was de pomp van Newcomen. James had er al van gehoord.
De ontwikkeling van de stoommachine.
In het jaar 1712 bouwde Newcomen een stoommachine voor het oppompen van water in Mijnen.
Jarenlang moesten kinderen met emmertjes water weghalen. Dankzij de nieuwe pomp was men niet
meer afhankelijk van uitgeputte kinderen. Het hart van de stoommachine is de cilinder. Hoewel de
cilinder bovenaan open was, zat er een bewegend deksel in. Die zuiger was een ronde plaat die
precies in de cilinder paste en op en neer kon schuiven. De zuiger was verbonden met een stang die
leidde naar een balans. Die balans ging in de lucht op en neer. Onder in de ketel werd steenkool
gelegd en aan gestoken. De ketel werd gevuld met water en door het vuur verdampt. Wanneer de
zuiger onder in de cilinder zat werd het door stoom opgetild.
Nu zit de zuiger boven in de cilinder en dan? Newcomen gebruikte hier het zogenoemde vacuüm
procédé. Een vacuüm is een luchtledige toestand. Oftewel je creëerde een mini heelal in de cilinder.
Newcomen spoot koud water in de cilinder. Dan condenseerde de stoom en creëerde zo een

vacuüm. Op dit moment was er niks meer in de cilinder. Nu kon de lucht die zich rond de cilinder
bevond druk uitoefenen.
Dat deed het dan ook en de aarde trok als het ware de cilinder naar beneden. Dan werd er in het
onderste gedeelte weer stoom ingeblazen waardoor het balans weer omhoog ging en dat ging zo
maar door totdat er onvoldoende brandstof was.
In ieder geval kreeg James de machine van Newcomen, omdat het met problemen kampte. Hij
bestudeerde de balansboom, de pompstang en de stoomketel. Nadat hij had ontdekt wat de
problemen waren ging James hem maken en verbeteren, want dat kon hij gewoon laten. Toen het
winter werd was de stoommachine gerepareerd en verbeterd en klaar om te testen. Hij stak het vuur
aan en de zuiger begon op en neer te gaan. Het werkte prima en machine pruttelde vrolijk. En toen
hield het pruttelen op. James snapte er niks van hij had hem zo mooi verbeterd het kon niet aan hem
liggen. Hij boog zich weer over het model en begon te experimenteren. Hij kwam er achter dat het
model gigantisch veel stoom verbruikt. Het kleine keteltje kon het gewoon niet aan. James vroeg zich
af waarom het zoveel brandstof verbruikte. Het schaalmodel maar ook de grote stoommachine
verbruikte enorm veel warmte en warmte is energie. De zuiger moest bij elke slag gekoeld worden
met water om een vacuüm te maken. Direct daarna moest de cilinder weer opgewarmd worden.
Zonde van alle energie. James werkte maandenlang aan het probleem, maar de oplossingen lukte
maar niet.
Op een mooie zondag in mei 1765 besloot hij een wandeling te maken op Glasgow Green. Hij kon het
probleem maar niet van zich af zetten. Totdat hij opeens het antwoord voor zich zag.
Stoom heeft geen vorm. Je kunt het alle kanten op laten stromen. Als de zuiger boven in de cilinder
zit werd het stoom naar een afzonderlijke condensor geleid. Waar koud water in werd gespoten, de
stoom condenseerde en creëerde een vacuüm. Daarbij bleef de cilinder warm. Alleen de condensor
koelde af. Er ging dus geen warmte verloren. Door het vacuüm was er geen druk. De aardse druk om
de cilinder heen trok de zuiger weer naar beneden. En zo begon het hele proces weer opnieuw.
James was tevreden over zijn uitvinding, maar hij was zo goed als blut. Op negenentwintig jarige
leeftijd deed hij zijn vinding, maar pas op veertigjarige leeftijd wilde hij er geld uit halen. Matthew
Boulton kwam in aanraking met James. Boulton had een grote nijverheidsfabriek en zag wel wat in
de stoommachine van James. Hij gaf James geld en liet hem een stoommachine bouwen voor zijn
fabriek. Hij liet alle apparaten die met spierkracht moesten worden aangedreven op de
stoommachine aansluiten. James en Boulton waren tevreden en de rest van het westen geloofde zijn
ogen niet. De stoommachines kwamen in elke fabriek. Niet alleen in de fabriek, ook op het water en
op land. Men gebruikte stoomkracht om schepen aan te drijven. En de stoomtrein wekte op
hetzelfde principe. In die tijd werd spierkracht vervangen door stoomkracht. Daarom noemen we die
tijd de industriële revolutie. De nadelen van de stoommachine zijn er natuurlijk ook. Door het
verbranden van steenkool kwam er gigantisch veel rook vrij. Als een stad een paar fabrieken had met
stoommachines kwam er veel rook vrij en hing dan als een verstikkende deken om de stad. De
fabrieken vervuilden ook het water en de bodem. Allerlei afval stoffen werden daarin gedumpt.
Batterijen en accu’s

Batterijen en accu's leveren elektriciteit uit de in de batterij of accu opgeslagen chemicaliën.
Batterijen leveren meestal maar voor een gedurende tijd energie. Daarna zijn de batterijen
uitgewerkt en niet meer bruikbaar, omdat de chemische samenstelling van de stoffen zodanig is
veranderd dat er geen energie meer uitkomt. Bij oplaadbare batterijen kan echter, door toevoeging
van nieuwe energie, de samenstelling van de stoffen weer zo veranderen, dat deze weer bruikbaar
zijn. Sommige stoffen hebben bijzondere eigenschappen. Atomen bestaan uit elektronen. Onder
bepaalde omstandigheden willen sommige stoffen elektronen kwijt en andere stoffen willen graag
elektronen opnemen. Als je dan ervoor zorgt dat je deze stoffen bij elkaar doet en dat het contact via
deze stoffen via een draad verloopt, waarbij deze elektronen dus door de draad heengaan, dan krijg
je een batterij. Deze stoffen veranderen langzaam, omdat er steeds meer elektronen weggaan of
bijkomen. Op een gegeven moment zijn alle elektronen weg, of opgenomen en dan is de batterij
leeg. Bij oplaadbare batterijen kun je deze elektronen weer terugpompen.
Je hebt verschillende soorten accu’s. De loodaccu word vaak gebruikt voor auto’s en bestaat uit
verschillende platen. Deze platen hangen per tweetal in een oplossing van zwavelzuur, daarom zijn
accu's zo gevaarlijk. Een plaat is bedekt met een laag loodoxide. Deze stoffen kunnen zo met elkaar
reageren en daarbij elektronen afgeven dat op het einde wanneer alle elektronen zijn overgegeven
er twee platen overblijven die bedekt zijn met loodsulfaat. Dit proces levert stroom op. Als de motor
stroom wil toevoegen dan moeten we het proces weer omdraaien.
Bij de normale onoplaadbare batterij bevat de batterij mangaanoxide dat in een staafje koolstof zit.
Deze stof neemt elektronen op. Het zinken omhulsel staat de elektronen af. Tussen het staafje met
mangaanoxide en het zinken omhulsel zit ammoniumchloride dat als geleider van het stroom dient.
Dan heb je nog de oplaadbare batterij die bestaat uit nikkel en cadmium. In plaats van een staafje
koolstof is er nu een staafje met nikkel. Ook de inhoud van dat staafje is anders, namelijk nikkeloxide.
Het zinken omhulsel is nu van cadmium, want dat is sterker en voorkomt lekken. Tussen het staafje
met nikkeloxide en het omhulsel van cadmium zit kaliloog.
Verlichting
De eerste verlichting was voor natuurlijk vuur. Tot ver in de middeleeuwen had de mens eenvoudige
olielampjes en natuurlijk kaarsen. De olie die nodig was voor een olielamp haalden ze het meest uit
zaden (noten.) Een stuk touw stook men in de olie en het uiteinde daarvan stak men aan. In de
negentiende eeuw vond men uit dat petroleum helderder brand en goedkoper was. Je haalde
petroleum immers gewoon uit de aardolie. Aan het eind van achttiende eeuw werd gas verlichting
uitgevonden. Eerst werd de vlam als verlichting gebruikt, maar later werd de vlam, die een extreem
hoge temperatuur heeft, gebruikt om materiaal te verhitten. Omstreeks hetzelfde jaartal werd de
booglamp uitgevonden. Het was de eerste elektrische lamp. Het licht werd opgewekt door een
elektrische ontlading tussen twee elektroden. Het licht dat daarbij vrij kwam was onaangenaam fel.
De koolstaaf booglamp werd in 1800 uitgevonden. Het had hetzelfde principe allen de elektroden
bestonden uit geperst koolpoeder.
Deze techniek wordt nog steeds toegepast in bijvoorbeeld projectoren. In 1879 maakte de
Amerikaan Thomas Alva Edison een bruikbare gloeilamp.

Edison werd geboren in 1847 in Ohio. Als kind was hij geïnteresseerd in Natuur- en Scheikunde. Toen
Edison tien jaar was had hij al een klein laboratorium in de kelder van zijn huis. Hij studeerde en
experimenteerde en zo kwam hij steeds hoger.
Wie de gloeilamp heeft uitgevonden is nog altijd onzeker er worden verschillende mensen genoemd:
Engelsman Davey in 1802, de Belg Jobard in 1838, de Amerikaan Starr in 1845 en nog vele andere. De
grote concurrent van Edison was waarschijnlijk de Engelsman Wilson Swan. Uit onderzoek is
gebleken dat hij inderdaad een gloeilamp maakte, dat was rond 1870.
Toch noemen de meeste mensen Edison de uitvinder van de gloeilamp. Hij maakte de gloeilamp tot
een commercieel succes. Ook bedacht hij manieren om elektriciteit op grote schaal op te wekken.
Bovendien brandde Edisons lamp veel langer dan de andere.
De moderne gloeilampen lijken nog erg veel op die van Edison, maar er is wel wat veranderd. Het
kooldraad werd vervangen door wolfraamdraden en de ballon word nu gevuld met argon, om
verdamping van het gloeidraad tegen te gaan. De gloeidraad bestaat uit koolstof als je dat zou
verwarmen zou het wegbranden, maar door zuurstof weg te nemen brand het niet door en gaat het
gloeien. Door een neutraal gas, zoals argon, in de bol te stoppen bereik je dat. Ontstaat er een
vacuüm in de glazen bol.
2. De werking van elektriciteitscentrales
De centrale
Kolen
Het grootste deel van de steenkoolvoorraden van de wereld gaat naar elektrische krachtcentrales.
De met kolen gestookte krachtstations worden, voor zover mogelijk, dichtbij een steenkoolbekken
gebouwd. Stroom is namelijk vlugger en goedkoper te vervoeren dan steenkool. Reusachtige,
kilometers lang kabels lopen naar een systeem van elektriciteitsvoorziening dat de elektriciteit ver
stuurt. Dit efficiënt gebruik van steenkool zou je ‘steenkool per draad’ kunnen noemen.
Al met steenkool gestookte krachtstations gebruiken fijngemaakte steenkool. Meestal wordt de
steenkool in de central vergruisd en door middel van hete lucht in de stookketels geblazen waar het
brandt met torenhoge vlammen van wel 40M – zo hoog als een gebouw van 10 verdiepingen.
In grote krachtcentrales zijn wel zes stookketels die gezamenlijk 10 miljoen ton steenkool per jaar
opbranden. Binnenin de ketel lopen verstevigde stalen buizen waarin water in stoom verandert. In
deze buizen gaat door de verhitte buizen tot het stoom wordt. Hetere buizen maken de temperatuur
nog hoger tot de stoom bij de uitlaat, waar de stoompijp witgloeiend is, onder enorme druk in de
eerste turbine terecht komt. Deze hoge drukturbine, bestaande uit honderden schijven, een soort
vleugeltjes op een draaiende trommel, begint door de stoom zeer snel rond te draaien. Nadat de
stoom terug is geweest in de ketel om opnieuw verhit te worden, gaat hij naar een volgende turbine
met grotere bladschijven. Tenslotte wordt de stoom onder verminderde druk in een reusachtige
turbine met enorme schijven geblazen. Alle drie de turbines zijn verbonden met een schacht die
energie levert aan de elektrische dynamo.

Gas
Aardgas is een van de fossiele brandstoffen. Andere zijn olie, steenkool, bruinkool en turf. Van al
deze brandstoffen is aardgas de schoonste brandstof Bij de verbranding van aardgas komen maar
weinig vuile verbrandingsgassen vrij.
Aardgas is miljoenen jaren geleden ontstaan. Planten en dieren in de oceanen stierven in kwamen op
de bodem terecht. De resten werden bedekt met een dikke laag zand, modder en water. Door de
hoge druk ontstonden olie en gas uit de resten van de planten en dieren. Vaak ontsnapte het gas en
kwam het in de buitenlucht terecht. Soms bleef het gas gevangen onder een ondoordringbare
aardlaag. Dan ontstond er een gasbel. Vaak vind je olie en aardgas dicht bij elkaar. Onder de
gasvelden van Slochteren zit geen olie. Het Groningse aardgas is zogenaamd kolenmijngas. Het gas is
waarschijnlijk ontstaan uit dikke kolenlagen. Deze kolenlagen liggen op een diepte van 3 tot 5
kilometer
De verplaatsbare centrale.
Voor fabrieken en voor plaatsen waar extra elektriciteit nodig is zijn er verplaatsbare centrales. Ze
worden op een aanhanger naar de plaats van bestemming gereden. Bij een kermis zie je vaak van
deze verrijdbare generatoren. Meestal gebruiken deze kleine centrales dieselolie als brandstof, maar
je zou ze ook op de gasleiding kunnen aansluiten. Verbranding van aardgas veroorzaakt minder
luchtvervuiling dan verbranding van dieselolie. De rookgassen van aardgas zijn schoner dan de
rookgassen van dieselolie. Aardgas verdient dus de voorkeur als energieleverancier in deze
minicentrales.
Maar ook aardgas is niet helemaal schoon. Er ontstaan verschillende rookgassen, zoals
koolstofdioxide en stikstofoxiden. Vooral stikstofoxiden zorgen voor zure regen. Bij de verbranding
van kolen en olie ontstaan veel meer van deze lucht vervuilers.
Windenergie
Energie van de wind
Windmolens, zoals die op Kreta staan hebben al honderden jaren voor nuttige energie gezorgd. Ze
pompen water naar boven en malen graan ze zijn te klein om veel elektriciteit te maken. Met
moderne windmolens (windturbines) lukt dat wel. Als de wieken draaien maakt een windturbine
elektriciteit. Overal in de wereld kunnen deze windturbines worden gebouwd. Langs het Noord-
Hollands Kanaal heeft het Provinciaal Elektriciteitsbedrijf van Noord-Holland (PEN) een
windmolenpark gebouwd. Daar staan vijftien windmolens op een rij. Bij Callantsoog staan er zestien.
Ze leveren elektriciteit als het waait. Bij windstil weer zorgt de%0