De energie die wij, in de vorm van elektriciteit, verbruiken, wordt voornamelijk opgewekt uit fossiele brandstoffen. Voorbeelden van fossiele brandstoffen zijn aardolie, aardgas en steenkool. Om uit te leggen hoe je energie kunt halen uit dit soort brandstoffen, bekijken we in dit artikel en het filmpje hieronder het voorbeeld van een energiecentrale die op steenkool werkt.
De werking van de energiecentrale op YouTube.
Werking
Zoals je in het filmpje ziet, wordt de steenkool in dit voorbeeld aangeleverd per schip. Dat zou natuurlijk ook bijvoorbeeld per trein kunnen, maar veel energiecentrales zijn gebouwd in de buurt van rivieren, omdat een energiecentrale ook koelwater nodig heeft. Dan komt transport per schip dus erg handig uit.
De brandstof, in dit geval steenkool, wordt verbrand in een grote verbrandingsoven. De warmte die daarbij vrijkomt wordt gebruikt om grote hoeveelheden water te verhitten tot stoom. Die stoom staat dan onder erg hoge druk, en kan zo gebruikt worden om een of meer turbines aan te drijven. Zo’n turbine bestaat uit een stel schoepenraderen, vergelijkbaar met de werking van de straalmotor.
Figuur 1: Zo ziet een stoomturbine er in het echt uit. Bron: Wikipedia.
Die turbine, die door de stoom in werking wordt gezet, wordt dan weer gebruikt om een generator in werking te zetten, die stroom opwekt. Zo’n generator is in feite niets meer dan een heel grote dynamo, zoals ze ook gebruikt worden om fietslampjes te laten branden. In dit experiment kun je zelf uitvinden hoe dat werkt. Via hoogspanningsleidingen wordt die stroom dan naar de verbruikers getransporteerd.
Koelwater
Tot slot wordt de stoom, die de turbine aandrijft, in een zogenaamde warmtewisselaar weer afgekoeld, zodat deze stoom condenseert tot water. Dat water kan dan opnieuw de oven in gepompt worden, zodat de kring gesloten is.
In de warmtewisselaar wordt de warmte van de stoom opgenomen door het koelwater, dat door de warmtewisselaar stroomt. Dat koelwater kan afkomstig zijn van een rivier, maar kan ook in de koeltoren afgekoeld worden. Hoe zo'n koeltoren werkt, lees je hier.
Figuur 2: Zo ziet de energiecentrale bij Nijmegen er uit. Deze centrale maakt gebruik van rivierwater en heeft dus geen koeltorens.
Milieu
Het grootste probleem bij het opwekken van energie uit fossiele brandstoffen, is dat er afvalstoffen bij ontstaan die niet bepaald goed zijn voor het milieu. Bij de verbranding van aardolie, aardgas of steenkool ontstaan grote hoeveelheden koolstofdioxide, wat het broeikaseffect versterkt. Dat is logisch, aangezien er bij verbranding altijd koolstofdioxide ontstaat. Het probleem is, dat de koolstofdioxide in fossiele brandstoffen al miljoenen jaren opgesloten heeft gezeten onder de grond, en bij verbranding opeens weer toegevoegd wordt aan de atmosfeer. Zo neemt de totale hoeveelheid koolstofdioxide dus toe. Maar ook andere giftige stoffen, bijvoorbeeld de zogenaamde koolstofmonoxiden, die zure regen veroorzaken, kunnen ontstaan bij de verbranding van steenkool.
Verder wordt er natuurlijk redelijk veel energie verspild, doordat niet alle energie in de stoom gebruikt wordt. Een groot deel gaat verloren als de stoom weer afgekoeld wordt. Tegenwoordig wordt die warmte soms gebruikt om bijvoorbeeld woonwijken te verwarmen, wat natuurlijk een stuk zinvoller is.