Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde onderwijs in het voortgezet onderwijs.
Vragen en opdrachten
Ook de NRC van 2 augustus 2008 maakt melding van bovenstaande opslag van remenergie:
(citaat): “Elke keer dat een automobilist op de rem trapt, gaat kostbare energie verloren”.
a) Energie verdwijnt natuurlijk niet. Leg uit wat er dan gebeurt en gebruik bij je uitleg het begrip energieomzetting.
b) In de NRC staat ook iets over remenergie. Dat woord komt in ons natuurkundeboek niet voor. Wat wordt bedoeld?
Het NRC artikel gaat wat dieper in op de natuurkundige achtergronden en vermeldt dat de energie voor het remmen ook kan worden teruggewonnen met behulp van vliegwielen:
(citaat):"Bij een vuilniswagen of taxi kan het energieverlies van remmen en optrekken oplopen tot 40%. Die remenergie kun je opslaan in supercondensatoren, maar ook in vliegwielen. Tot 2006 reed een tram met zo'n vliegwiel de Erasmusbrug op".
c) Welke 'energie-omzetting' vindt er plaats in een vliegwiel?
d) Waardoor is een vliegwiel erg kwetsbaar?
e) De nieuwe opslagmethode van energie is dus elektrische energie. Dat kan op twee manieren. Welke?
Er wordt een grootheid en eenheid gebruikt die we nog niet kennen: energiedichtheid met de eenheid Wattuur per kg.
citaat: "Supercondensatoren komen met een energiedichtheid van 4 wattuur per kilogram in de buurt van een conventionele loodzuur accu (40 wattuur per kilogram)"
f) Geef een omschrijving van die grootheid en reken de eenheid om naar SI-eenheden.
g) Wat is nu het geheim van die supercondensatoren?
h) Waarom zijn supercondensatoren niet zo geschikt als energiebron voor het laten rijden op langere afstand en batterijen wel?
Uitwerking vraag (a)
De bewegingsenergie wordt bij het remmen in warmte omgezet, die vrijkomt in de remschijven.
Uitwerking vraag (b)
De bewegingsenergie die bij het remmen in warmte wordt omgezet.
Uitwerking vraag (c)
De bewegingsenergie van het voertuig wordt afgevoerd naar het vliegwiel, dat daardoor gaat roteren.
Uitwerking vraag (d)
De rotatiesnelheid van het vliegwiel is heel groot en bij een kleine ongelijkheid in dat wiel kan het wiel enorm gaan trillen en kapotslaan.
Uitwerking vraag (e)
In batterijen (accu’s) of in condensatoren.
Uitwerking vraag (f)
De hoeveelheid energie die opgeslagen wordt per massa-eenheid. De eenheid Wattuur/kg = 3600 wattseconde/kg = 3600 J/kg
Uitwerking vraag (g)
Door het poreuze oppervlak van de plus- en minelektrode is het effectieve oppervlak van die elektroden bijzonder groot. Hoe groter het oppervlak, des te meer lading er opgeslagen kan worden op de twee elektroden.
Uitwerking vraag (h)
Omdat ze goed in korte tijd een flinke stroom kunnen leveren en dus veel energie, maar niet gedurende langere tijd een beetje stroom.
