De techniekrubriek

De techniekrubriek

week 4

Deze week in de techniekrubriek: de STEG-centrale.

We zijn vorig jaar met de school naar een STEG-centrale in Drogenbos gaan kijken,

wat zeer leerrijk was en daarom leek het mij leuk om er deze week over te schrijven.

Wat is een STEG-centrale?

Een STEG-centrale is een elektriciteitscentrale die werkt op zowel gas als stoom. STEG staat dan ook voor stoom en gascntrale. Dit type centrale wordt de laatste jaren meer en meer gebruikt vanwege onder andere het goede rendement. Het rendement gaat van 50 tot zelfs 61% bij de laatste nieuwe centrales.

Dit is een zeer goed rendement, zeker in vergelijking met andere centrales. Bijvoorbeeld de klassieke thermische centrale die kolen gebruikt als brandstof heeft maar een rendement van maximum 40%, en een kerncentrale maar een rendement van 25%.

Hoe bereikt de centrale zo een rendement.

De centrale bereikt dit goede rendement doormiddel van 2 technieken te combineren.

Als 1ste wordt er gas verbrandt in een gasturbine. Deze gasturbine zet de energie van het gas rechtstreeks om in een draaiende beweging. Door het verbranden van dit gas komt er veel warmte vrij. Oorspronkelijk werd deze warmte-energie gewoon gekoeld doormiddel van koelwater en een koeltoren. Maar hier komt het vernuftige van de STEG-centrale, we gaan de warmte niet afkoelen, maar gebruiken om stoom te maken. Met deze stoom kunnen we nu een stoomturbine aandrijven.

Hierdoor gaan we nog een deel van de warmte-energie omzetten in elektriciteit. Nog een voordeel van deze techniek is dat de warmte al een groot deel van energie verliest, waardoor er minder gekoeld moet worden. Bij de laatste nieuwe centrales gaan we zelfs condensors gebruiken in plaats van koeltorens. Dit levert een nog beter rendement op.

                                                       schematische afbeelding STEG-centrale

 

De 2 verschillende types

In STEG-centrales bestaan er 2 types: singleshaft en multishaft.

Bij singleshaft staan beiden turbines, zowel de gasturbine als de stoomturbine op 1 as.

Deze as drijft dan 1 generator aan. Het voordeel is dat we maar 1 generator moeten installeren, wat dus zorgt voor een lagere kostprijs. Het nadeel is dat we maar 1 gasturbine per stoomturbine kunnen installeren. In de praktijk gaan we meer gebruik maken van mutlishaft installaties, zeker bij grotere installaties. Het voordeel is dan dat we bijvoorbeeld 2 gasturbines en 1 stoomturbine kunnen plaatsen. (dit is het geval in de STEG-centrale in Drogenbos)

dit wordt gedaan omdat de verhouding tussen de gasturbine en de stoomturbine ongeveer 2/3 is tegenover 1/3. als we maar 1 gasturbine en 1 stoomturbine hebben is de kracht niet gelijk verdeelt.

Als we 2 gasturbines plaatsen, met dezelfde grootte als die van het vorige voorbeeld, dan mag de stoomturbine dubbel zo groot zijn, omdat we nu het dubbel aan warmte-energie hebben.

Dan wordt de vergelijking voor de turbines:

- gasturbine 1 = 2/3

- gasturbine 2 = 2/3

- stoomturbine = 1/3+1/3= 2/3

Bij dit type heeft elke turbine zijn eigen generator, en zal elke generator ongeveer evenveel kracht krijgen, en dus evenveel elektriciteit opwekken.

Het grote nadeel is dan natuurlijk dat we hier 3 generatoren moeten aanschaffen in plaats van 1.

                                                voorbeeld van een gasturbine ( binnenkant)

 

in verband met de natuur.

Tegenwoordig willen we natuurlijk alles zo groen mogelijk, liefst zo weinig mogelijk verbruiken, maar wel nog alle comfort hebben. Om eerlijk te zijn is een STEG-centrale helemaal niet groen.

Er wordt nog altijd iets verbrandt, en dat is niet goed. Er wordt hierdoor van alle rommel in de lucht gejaagd zoals onder andere co². Maar als we gaan kijken naar andere centrales zien we dat de STEG-centrale toch veruit de beste score heeft, met uitzondering op de groene energie-opwekkers zoals zonnepanelen en windmolens. Zo zijn de gassen die deze centrale uitstoot veel properder dan die van een kolencentrale, en dus ook veel minder schadelijk. De centrale produceert ook minder assen dan een kolencentrale. En als we spreken over een kerncentrale, wel, dan denk ik wel dat we allemaal weten dat kernenergie, en vooral het kernafval, bijzonder gevaarlijk is voor onze gezondheid. Wie het nieuws gevolgd heeft zal misschien weten dat er weer een grote lading Duits kernafval zal worden opgeslagen. Men kan dit hoogradioactief afval nog altijd niet verwerken.

Dus dit is ook niet ideaal voor het milieu.

Als laatste wil ik dus meedelen dat de STEG-centrale een mooi stukje techniek is, en volgens mij de perfecte tussenoplossing tussen milieuvervuilende en volledig groene energiecentrales.

( bericht geschreven door Jeroen van 7I.E.)

de techniekrubriek

De techniekrubriek

week 3

deze week in de techniekrubriek: de ledverlichting.

De verlichting van de toekomst.

Ledverlichting wordt de verlichting van de toekomst genoemd, maar waarom eigenlijk?

Wel, dit is omdat er zo veel voordelen zijn aan ledverlichting.

Om te beginnen verbruikt een led zeer weinig. Als we over 1 led spreken, gaat het over een opgenomen vermogen tussen 0,5 en 3 watt tegenover 60 tot 100 watt bij een gloeilamp.

Nu moet er wel gezegd worden dat we met 1 led eigenlijk niet zo veel zijn. We gaan meerdere leds samen moeten plaatsen in 1 armatuur om genoeg licht te krijgen. Dit is natuurlijk een belangrijk nadeel. Maar een andere voordeel is dat een led zeer klein is, en het dus heel gemakkelijk is om meerdere leds in 1 lamp te verwerken. Om een redelijke lichtsterkte te verkrijgen hebben we eigenlijk met 3 powerleds genoeg. Dan spreken we nog maar over een vermogen van 3 tot 9 watt per lamp.

Levensduur.

Nog een ander zeer belangrijk voordeel is de levensduur van een led, deze is namelijk zeer lang.

Bij een gloeilamp spraken we over een levensduur van 1000 branduren, bij een led gaat dit al naar 100 000 en zelfs 150 000 branduren bij gekoelde leds van goede kwaliteit. Dit is niet alleen financieel interessant, maar het is ook nog is goed voor het milieu, want hierdoor is er veel minder afval van de lampen. Om u een idee te geven over hoe lang zo een lamp meegaat geven bepaalde fabrikanten een simpel rekensommetje, ze gaan ervan uit dat een lamp gemiddeld tussen 2,7 en 3 uur per dag moet licht geven, dit dus maal 365 ( aantal dagen in een jaar).

Dan krijgen we volgend resultaat: tussen 985,5 en 1095 branduren per jaar. Ongeveer 1000 branduren dus, als we dan de levensduur van een gloeilamp bekijken, zien we dat deze ongeveer 1 jaar zou meegaan. Als we nu naar de led gaan kijken zien we dat deze theoretisch 150 jaar zou meegaan. Dit is dus zeer lang. Natuurlijk is hier het gemiddelde bekeken en gaan sommige lampen veel meer branden per dag, en dus geen 150 jaar meegaan, maar bijvoorbeeld 20 jaar, wat ook al erg lang is. bij 150000 branduren mag de lamp 20,5 uur per dag branden, om een levensduur van 20 jaar te bekomen.

speciale armaturen.

een bijkomend voordeel van deze levensduur is dat we geen rekening meer moeten houden met het feit dat we lampen moeten kunnen vervangen. Hierdoor kunnen we dus creatiever omgaan met de verlichting. Zo kunnen we armaturen maken waarbij de leds vast zitten, zonder dat we deze kunnen vervangen, en daardoor dus bepaalde vormen maken.

                                                       voorbeeld andere vorm: ledstrips.

Werking.

Een led heeft in principe de omgekeerde werking van een zonnecel ( zie techniekrubriek 1).

Bij een zonnecel ging er licht vallen op een PN-junctie, waardoor er elektriciteit werd opgewekt.

Met een led gaan we elektriciteit in de PN-junctie sturen, waardoor er licht vrijkomt.

Nu, het is niet zo dat we elektriciteit op een zonnepaneel kunnen brengen en zo licht maken, of licht op een led schijnen en zo elektriciteit maken, de werking hangt volledig af van het type halfgeleidermateriaal.

Bij zonnepanelen hebben we gebruik gemaakt van silicium, zowel bij het P-type als het N-type.

Bij de led gaan we 2 verschillende halfgeleidermaterialen gebruiken, bij het P- type 1 soort en bij het N-type een andere soort. Door het verschil in deze 2 soorten wordt er licht opgewekt. De grootte van het verschil van deze materialen bepaald ook de kleur van het licht dat de led uitzendt.

Enkele voorbeelden van combinaties en de kleur die uitgestraald wordt:

Gallium-aluminiumarsenide (AlGaAs) geeft: rood of infrarood.
Aluminiumindiumgalliumfosfide (AllnGaP2) geeft: rood, diep rood, oranje of geel.
Galliumarseenfosfide(GaAsP) geeft: rood, oranje of geel.
Galliumnitride (GaN) geeft: groen.
Galliumfosfide (GaP) geeft: groen.
Zinkselenide (ZnSe) geeft: blauw.
Siliciumcarbide (SiC) geeft: blauw.
Indiumgalliumnitride (InGaN) geeft: groen.

De voeding.

Een van de grootste nadelen is dat een led niet werkt op de normale elektriciteit die thuis ter beschikking is. ( 230V wisselspanning)

Een led heeft altijd een gelijkspanning nodig, en deze mag ook niet zo hoog zijn, maar moet bijvoorbeeld 12V zijn. Hierdoor zullen we altijd behoefte hebben aan een transformator en een gelijkrichter. Gelukkig biedt de elektronica hier een goede oplossing om deze omvormer zo klein mogelijk te houden, en een zo goed mogelijk rendement te bieden. Dankzij die elektronica zullen we dus niet te veel last ondervinden van dit nadeel, hoewel het toch zorgt voor een hogere kostprijs.

                                                            voorbeeld van een led voeding

volgende week.

Volgende week ga ik wat meer de industriële kant op: de stegcentrale.

( bericht geschreven door Jeroen van 7I.E.)

Rien à déclarer

Vandaag zijn we met de klas naar een film gaan kijken in Kinepolis Leuven.
Het was de franse film Rien à déclarer.
Dit is een franse komedie over de sluiting van het douanekantoor in Courquain ( Frankrijk) omdat de grenzen open gingen door de ondertekening van het verdrag van Maastricht.
Hierin zijn we douanier Vandevoord, een belg die zeer haatdragend is tegenover Frankrijk, en douanier Ducatel, een franse douanier, die gaan moeten samenwerken in een mobiele douane.
Dit levert natuurlijk de nodige grappige momenten op.
Ik vond de film redelijk goed, en ik zou dit soort films nog wel meer willen gaan zien met de school.
Alleen spijtig dat onze klas maar pas tijdens de voormiddag wist dat we mee mochten naar de film.
Een klein foutje in de organisatie. maar al bij al toch een plezante dag.


(bericht geschreven door Jeroen van 7I.E.)


( trailer: http://www.youtube.com/watch?v=85vGQwen4vk&feature=player_detailpage )

de techniekrubriek

De techniekrubriek

week 2

zoals we vorige week vermeld hebben gaan we het deze week hebben over domotica.

Domotica, wat is dat eigenlijk?

Om te beginnen zal ik eerst even uitleggen wat domotica eigenlijk is, want er wordt soms nogal omslachtig omgegaan met het woord domotica. Domotica is eigenlijk een elektriciteitsinstallatie in een huis, maar met 1 groot verschil tegenover een gewone elektriciteitsinstallatie, en dat is eigenlijk gewoon dat alle schakelaars eerst naar een centrale computer gaan, zodat deze computer alle toestellen kan gaan in- of uitschakelen.

Enkele begrippen.

Nu, om een beter te begrijpen wat een domoticainstallatie eigenlijk is ga ik eerst wat begrippen uitleggen.

Zo hebben we bijvoorbeeld de ingangen of sensoren. Dit zijn alle schakelaars, maar ook bijvoorbeeld detectoren, een touchscreen, om kort samen te vatten: toestellen die iets gaan opmerken, en dat tegen de centrale computer gaan zeggen.

Aan de andere zijde hebben we de uitgangen : hierbij worden alle geschakelde toestellen bedoeld, dit kan gaan van lampen of stopcontacten tot bijvoorbeeld de wasmachine of de TV.

Als de ingangen iets moeten melden aan de centrale computer dan moet dit gebeuren via een speciaal 'transportmiddel'. Dit transportmiddel gaan we het bussysteem noemen. Dit bussysteem zijn eigenlijk 2 draden waar we via elektronica een signaal op gaan sturen. Zowel de sensoren als de centrale computer kunnen dit signaal 'vertalen'.

 

Het werkingspricipe.

De werking van een domoticainstallatie is al bij al nog redelijk simpel.

Als iemand een sensor activeert, door bijvoorbeeld op een schakelaar te drukken, of voor een bewegingsmelder te lopen, gaat deze sensor een signaal sturen over het bussysteem naar de centrale computer. Deze centrale computer gaat dan volgens zijn programmatie een uitgang aan- of uitschakelen. Ik zal even enkele praktische voorbeelden geven: je drukt op een schakelaar, deze schakelaar stuurt een signaal naar de computer, deze computer schakelt een lamp aan, of de temperatuurssensor registreert dat het in de slaapkamer te koud is geworden, deze stuurt een signaal naar de computer, de computer schakelt een ventiel aan dat ervoor zorgt dat er warm water naar de radiator van de slaapkamer kan.

 

Wat zijn dan de mogelijke extra's?

Zoals we in bovenstaand voorbeeld, met de slaapkamer, gezien hebben gaan we veel meer kunnen doen dan enkel ons licht aan en uit doen. Dit is nog maar het begin. Met domotica kunnen we een zeer vergaande programmatie maken waardoor we bijvoorbeeld met 1 druk op de knop de rolluiken kunnen doen neergaan, en het licht aansteken. Maar we kunnen zelfs zover gaan dat we dit voledig automatisch laten gebeuren, als het bijvoorbeeld donker wordt. Maar we kunnen ook een ingebouwd radiosysteem gaan aansturen, de beelden van je videofoon op je TV laten verschijnen, je bad automatisch laten vollopen, deuren automatisch laten sluiten, met 1 druk op de knop alle toestellen uitschakelen, en dit alles kan zelfs van op afstand bediend worden met bijvoorbeeld een smartphone.

 

Verschillende systemen.

Als laatste wil ik het nog even hebben over de verschillende systemen, of nog liever de verschillende merken die domotica aanbieden. Er is de laatste tijd een wildgroei in domotica, de een al professioneler als de andere. Maar ik zou toch aanraden om een bekender merk te nemen zoals bijvoorbeeld: NIKO of Bticino, omdat je hierbij toch een betere garatie hebt dat deze merken blijven bestaan, want wat ga je doen als je een niet zo bekend, maar goedkoper merk neemt, dat binnen 5 jaar misschien failliet is. Stel je voor dat er iets stuk gaat in de installatie, dan heb je een zeer groot nadeel, want je vindt geen vervangstukken meer. Dit is dan ook een groot nadeel van domotica, als er een belangrijk onderdeel niet meer werkt, werkt er niets meer. Dit probleem is in een conventionele installatie zeer weinig het geval, omdat hier gewerkt wordt met verschillende kringen.

( bericht geschreven door Jeroen van 7I.E.)

de techniekrubriek

De techniekrubriek

ik zou deze week graag willen starten met deze techniekrubriek. Het is de bedoeling dat in deze rubriek elke week een onderwerp in verband met techniek besproken wordt.

Om te starten had ik gedacht aan een onderwerp waar de laatste jaren toch wat om te doen is: de zonnepanelen. In feite zijn er 2 verschillende groepen van zonnepanelen: je hebt enerzijds de fotovoltaïsche panelen, die elektriciteit opwekken, en anderzijds heb je de zonnecollectoren, die water verwarmen. Ik ga het vandaag hebben over de photovoltaïsche panelen, ook PV panelen genoemd. ( PhotoVoltaïsche panelen)

Om te begrijpen wat een zonnepaneel eigenlijk doet gaan we eerst eens kijken naar de werking van zo een paneel. De meest gebruikte panelen zijn gemaakt uit silicium. Dit is een halfgeleidermateriaal. Men gaat hiermee een P-N junctie creëren. Dit wil zeggen dat er een P-type halfgeleider boven een N-type halfgeleider gelegd wordt, met een zeer kleine spatie tussen. Als een foton ( 1 eenheid uitgestraald licht) op het Silicium schijnt, gaat de elektron van het P-type door de spatie naar het N-type vloeien. Dit gaat ervoor zorgen dat er een elektrische stroom wordt opgewekt. De elektroden (geleiders) die op elke cel zijn aangebracht gaan deze stroom opvangen zodanig dat we deze stroom nuttig gaan kunnen gebruiken.

Om het iets minder moeilijk uit te leggen is dit het principe: we moeten licht hebben, dat schijnt op de zonnecel in het zonnepaneel, en als we genoeg licht hebben kan de zonnecel elektriciteit leveren.

Nu, veel mensen denken dat een goede warme zonnige zomerse dag het beste is voor het paneel. Maar dit is niet altijd het geval, een zonnepaneel heeft zeer graag licht, maar haat warmte, want bij meer warmte verhoogt de weerstand van de elektrische geleiders en wordt er dus minder stroom opgewekt. Het kan dus zijn dat op een zonnige, maar toch frisse, herfstdag de opbrengst beter is dan op een gloeiend hete     zomerdag.

De elektrische opbrengst van een zonnepaneel is afhankelijk van een aantal zaken, zo heb je ondermeer de invalshoek van het zonlicht, het aantal zonuren, de zonnestraling en ook het land waarin de zonnepanelen liggen heeft van belang. De ligging is om een aantal dingen belangrijk, zo moet je bijvoorbeeld rekening houden met de dikte van de dampkring en de atmosfeer, de gemiddelde temperatuur en het aantal zonuren.

Er bestaan verschillende soorten silicium zonnepanelen. Zo heb je de monokristallijne, de polykristallijne en de amorf silicium cellen.

De monokristallijne cellen hebben een hoger rendement en dus een hogere opbrengst maar ook hogere kosten en een groter energieverbruik bij het maken van de zonnecel.

De polykristallijne cellen hebben dan een lager rendement en een lager opbrengst, maar kosten iets minder en verbruiken minder energie bij het produceren.

De amorf silicium cellen hebben een veel lager rendement maar hebben ook een veel lager productiekost en hebben een veel lager energieverbruik bij het productieproces. Dit type van cellen is nog volop in ontwikkeling. Men is momenteel bezig om het rendement van deze cel te verbeteren door gebruik te maken van waterstof en/of koolstof. Hierdoor zou de kristalstructuur van het amorf silicium verbeteren en zou dus ook het energieverlies verkleinen, waardoor er meer licht wordt omgezet in elektriciteit.

                                                                polykristallijne cel

De zonnepanelen worden meestal gekoppeld aan een omvormer, dit toestel gaat de gelijkspanning die afkomstig is van de zonnepanelen omvormen naar een wisselspanning doormiddel van pulsbreedtemodulatie. Hierdoor kunnen we de zonnepanelen koppelen aan het net, waardoor je deze elektriciteit thuis kan gebruiken. en als je teveel elektriciteit produceert kan je hierdoor ook elektriciteit terug in het net sturen waardoor je teller achteruit draait.

Sommige van deze omvormers kunnen ook een monitoringsysteem sturen, waardoor je zeer gemakkelijk de dagelijkse opbrengst van je panelen kan opvolgen. Er zijn zelfs systemen die kunnen detecteren of er een defect is, en sommige kunnen zelfs de degeneratie van je panelen opvolgen.

                                                                      omvormer

Om af te sluiten ga ik het nog even hebben over de verschillende manieren waarop zonnepanelen geplaatst worden. Vaak is dit op een hellend dak. Hier is de plaatsing niet erg moeilijk. Er worden gewoon bevestigingshaken gemonteerd, waarop dan aluminium profielen worden geplaatst zodat we dan de zonnepanelen kunnen leggen. Maar niet iedereen heeft een hellend dak, bij een plat dak bijvoorbeeld, gaan we eerst een constructie moeten plaatsen waarop we de zonnepanelen in een helling kunnen plaatsen. Sommige mensen laten ook panelen plaatsen op de muur, hier wordt dan eerst een constructie tegen de muur gehangen zodanig dat de panelen dan is de juiste hellingshoek komen te liggen. Bij grote projecten worden zonnepanelen ook vaak op 'trackers' geplaatst. Deze 'trackers' gaan de zon volgen, zodanig dat de zonnepanelen altijd naar de zon gericht zijn. Hierbij wordt ook de hellingshoek van de zon gedetecteerd en gaan we de hellingshoek van de panelen aanpassen zodanig dat deze altijd de zo perfect mogelijke invalshoek hebben.

Dit was het eerste verslag van de techniekrubriek, voor volgende week zou ik het graag hebben over domotica. Een fenomeen waar we ook meer en meer mee te maken hebben. Tot volgende week.

( bericht geschreven door Jeroen van 7I.E.)