In de rubriek ‘Wat zegt de wetenschap’, van de Gelderlander lezen we op 29 mei 2021: “Zodra je de stekker van jouw telefoon of tv in het stopcontact steekt, komt er stroom uit. Dat lijkt logisch, maar achter dat stopcontact schuilen ellenlange rekensommen”.
De spanning op het stopcontact is in Nederland 230V. Toch komt er niet altijd ‘stroom’ uit het stopcontact wanneer je een stekker erin steekt.
a) Leg uit wat ervoor nodig is om stroom uit het elektriciteitsnet te halen.
Op het stopcontact staat een spanning van 230 V wissel. Als je een apparaat aansluit gaat er pas stroom lopen als er sprake is van een gesloten stroomkring. Sluit je bijvoorbeeld een lamp aan op je stopcontact, dan zal deze pas aangaan (stroom gaat er doorheen) als je de schakelaar die in het snoer zit, omzet. Pas dan is de stroomkring gesloten en zal er door de elektriciteitscentrale stroom geleverd worden.
Verderop in het artikel lezen we: “Omdat we nog niet zo goed zijn in het opslaan van elektriciteit, proberen we altijd evenveel energie op te wekken als we gebruiken’’.
“Dus zodra jij je wasmachine aanzet, zal er ergens anders meer stroom opgewekt moeten worden”.
b) Maak een schematische tekening waarin je aangeeft hoe de elektriciteitsproductie verloopt vanaf de opwekking tot de afname bij je thuis. Geef daarin aan waar de elektriciteit opgewekt wordt en hoe die bij je stopcontact komt.
c) Wat wordt in bovenstaand citaat bedoeld met “ergens anders”?
Met “ergens anders” wordt bedoeld de plaats waar een extra centrale erbij ingeschakeld kan worden, of windmolens die stil staan erbij gezet of zonnepanelen bijgeschakeld. Dus extra productie leveren.
d) Waarvoor zijn de “ellenlange rekensommen” die in de aanhef van het artikel genoemd worden, nodig?
Er moet voortdurend berekend worden hoeveel productiecapaciteit erbij moet komen om aan de vraag te voldoen, of hoeveel productiecapaciteit er afgeschakeld moet worden als er minder gevraagd wordt. Dat vraagt veel rekencapaciteit en daar worden computers voor ingezet die dat real time doen.
Even verder wordt gesteld dat de frequentie van het net daalt als de afname toeneemt en dat die frequentie constant moet blijven: “Als er meer vraag is dan dat er wordt opgewekt, zal de frequentie van het elektrische netwerk zakken, bijvoorbeeld naar 99,9 stroomwisselingen per seconde. Het klokje gaat dan steeds verder achterlopen.’’
In het artikel wordt gesproken over een frequentie van 100 “stroomwisselingen per seconde”.
e) Wat verstaan we in de natuurkunde onder de frequentie van het net?
De frequentie is het aantal complete cyclussen per seconde.
f) Hoe groot is die frequentie in Europa?
Die is in Europa 50 Hz, dus iedere 0,02 s = 20 ms krijgen we een nieuwe cyclus:
g) Wat betekent voor het toerental van de generator waarmee de elektriciteit wordt opgewekt?
De generator in de centrale draait met 3000 omw/min en dat geeft een wisselspanning van 3000/60 = 50 Hz.
