Energie opwekken, vervoeren en opslaan

Manieren van opwekken

• Windturbine: kinetische energie van de wind → elektrische energie.
• Zonnecel: stralingsenergie → elektrische energie. Zonnecollector: stralingsenergie → warmte.
• Waterkrachtcentrale: zwaarte-energie of kinetische energie van water → elektrische energie. In Nederland weinig, omdat er geen grote hoogteverschillen zijn.
• Conventionele centrale: chemische energie van aardgas, olie of steenkool → warmte → elektrische energie.
• Kerncentrale: kernenergie (splijting van uranium) → warmte → elektrische energie.

Fossiel, kern en duurzaam

Fossiele brandstoffen: bij verbranden komt CO₂ vrij. Dat versterkt het broeikaseffect: de aarde warmt op. Bovendien raken de voorraden op.

Kernenergie: heel veel energie per kilogram (hoge energiedichtheid) en geen CO₂. Nadelen: ongelukken kunnen radioactieve stoffen verspreiden, en het afval moet heel lang veilig worden opgeslagen.

Duurzame energie houd je lang vol: weinig schade aan mens en milieu, de bron raakt niet op, en het is economisch rendabel. Het overstappen op duurzame bronnen heet de energietransitie.

Vervoeren

Om veel vermogen te vervoeren, heb je bij een lage spanning een grote stroom nodig. Dan worden de kabels warm en gaat veel energie verloren. Daarom vervoer je elektrische energie onder hoogspanning: bij een hoge spanning is de stroom klein ($P = U \cdot I$) en is het verlies klein. Transformatoren zetten de spanning omhoog en weer omlaag.

Opslaan

Zon en wind leveren niet altijd energie als je die nodig hebt. Manieren om overschotten op te slaan:

• in accu's (telefoon, laptop, elektrische auto); nadeel: het laden heeft een laag rendement;
• als waterstof: met elektrolyse splits je water ($2\,\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\,\text{H}_2 + \text{O}_2$). Later geeft een waterstofcel de energie terug, met alleen water als afval. Nadeel: waterstof is explosief.

Een smart grid is een slim, computergestuurd netwerk dat opwekking, opslag en gebruik op elkaar afstemt.