Hoofdstuk 19 Van grijze naar groene stroom Scheikunde vwo 6
§19.2 Elektriciteitscentrales
Kolencentrale
In een traditionele kolencentrale wordt steenkool eerst fijngemalen en vervolgens
verbrand in een verbrandingsketel waar buizen met water doorheen lopen. In de ketel
is het meer dan 1300℃ , waardoor het water wordt omgezet in stoom dat onder druk
naar de turbine wordt geleid. De turbine bestaat uit een serie schoepenraden die gaan
draaien door de stoomdruk. De as van de turbine is verbonden met een generator.
Een generator is een reusachtige dynamo die de bewegingsenergie van de turbine door
middel van magneten en spoelen omzet in elektriciteit. De stoom wordt in een
condensor met koelwater gekoeld tot het weer vloeibaar wordt, hierdoor ontstaat
onderdruk achter de turbine en zo wordt de efficiëntie van de turbine vergroot. Het
koelwater uit de zee of rivier gehaald en na afloop weer in geloosd.
Er is veel verzet tegen de bouw van nieuwe kolencentrales. Het rendement van een
traditionele kolencentrale is maximaal 46%, omdat het grootste deel van de energie
verloren gaat in de vorm van warmte.
Bij de verbranding van steenkool komen schadelijke stoffen vrij, zoals vliegas,
stikstofoxiden en zwaveldioxide. Toch is steenkool een aantrekkelijke brandstof omdat
er veel meer steenkool beschikbaar is dan aardolie of aardgas en de prijs vrij stabiel is.
Door het reinigen van de rookgassen probeert men de schadelijke uitstoot van
kolencentrales te beperken.
Vliegas bestaat uit fijn verdeelde vaste stof zoals siliciumdioxide en bevat vaak de zware
metalen die in de steenkool aanwezig waren. Het is een vorm van fijnstof die schade
aan de longen kan toebrengen. Vliegas kan uit de rookgassen worden verwijderd met
speciale filters of met een zogenaamde cycloon. Dat is een apparaat waarin de
rookgassen snel ronddraaien, waardoor de vaste deeltjes weggeslingerd worden en van
de gasvormige bestanddelen worden gescheiden. De afgevangen vliegas wordt verwerkt
in cement, beton, baksteen en asfalt.
In de rookgassen van een kolencentrale zitten ook schadelijke gassen die verwijderd
moeten worden. De druk en temperatuur in de verbrandingsketel zijn zodanig dat
stikstof en zuurstof uit de toegevoegde lucht stikstofoxiden (NOx) vormen die giftig zijn
en in de atmosfeer kunnen worden omgezet in salpeterzuur. Met behulp van een
katalysator kan het grootste deel van de stikstofoxiden in een DeNOx-installatie worden
omgezet in stikstof en water.
, Omdat steenkool ook zwavel bevat, ontstaat bij de verbranding zwaveldioxide, dat in de
atmosfeer wordt omgezet in zwavelzuur. Je kunt zwaveldioxide in een
ontzwavelingsinstallatie verwijderen door het met kalkwater om te zetten in gips.
Steenkool bestaat voor het grootste deel uit koolstof, waardoor een kolencentrale veel
koolstofdioxide uitstoot.
In een kolencentrale wordt stroom opgewekt door de verbranding van steenkool.
Hiermee worden een turbine en een generator aangedreven. Vliegas, stikstofoxiden en
zwaveldioxide worden gedeeltelijk uit de rookgassen verwijderd.
STEG-centrale
STEG-centrales zijn nieuwe elektriciteitscentrales. Het hart van zo’n centrale wordt
gevormd door een STEG-eenheid (een combinatie van een stoom- en gasturbine). In
de gasturbine wordt aardgas met lucht verbrand. De hete samengeperste
verbrandingsgassen drijven de turbine aan, waardoor een generator in beweging komt
die elektriciteit produceert. De verbrandingsgassen die de turbine verlaten, hebben nog
een hoge temperatuur, waarmee in een warmtewisselaar water wordt verhit tot stoom.
Hiermee kan een stoomturbine worden aangedreven, vergelijkbaar met een
kolencentrale. Samen kunnen de turbines een rendement van meer dan 60% halen.
Voordelen:
- De rookgassen die een STEG-centrale produceert zijn veel schoner.
- De uitstoot van zwaveldioxide is nihil, omdat aardgas nauwelijks zwavel bevat
en de omstandigheden bij de verbranding in de gasturbine zijn zodanig dat er
ook minder stikstofoxiden worden gevormd.
- Een STEG-centrale produceert aanzienlijk minder koolstofdioxide per joule
geleverde energie. (Doordat het percentage koolstof in aardgas lager is
vergeleken met steenkool, dus ontstaat er minder CO2 per kilo brandstof).
- Het rendement van een STEG-centrale is hoger en levert dus minder
milieuproblemen. (Doordat de verbrandingswarmte per kilogram aardgas hoger
is dan per kilogram steenkool).
- De STEG-centrale is zeer flexibel. In korte tijd kan de elektriciteitsproductie
verhoogd/verlaagd worden door meer of minder gas toe te voeren. Dit is van
groot belang voor de betrouwbaarheid van de elektriciteitslevering.
Nadeel:
- De brandstof zelf. De hoeveelheid aardgas die wereldwijd kan worden
gewonnen is beperkt.
§19.2 Elektriciteitscentrales
Kolencentrale
In een traditionele kolencentrale wordt steenkool eerst fijngemalen en vervolgens
verbrand in een verbrandingsketel waar buizen met water doorheen lopen. In de ketel
is het meer dan 1300℃ , waardoor het water wordt omgezet in stoom dat onder druk
naar de turbine wordt geleid. De turbine bestaat uit een serie schoepenraden die gaan
draaien door de stoomdruk. De as van de turbine is verbonden met een generator.
Een generator is een reusachtige dynamo die de bewegingsenergie van de turbine door
middel van magneten en spoelen omzet in elektriciteit. De stoom wordt in een
condensor met koelwater gekoeld tot het weer vloeibaar wordt, hierdoor ontstaat
onderdruk achter de turbine en zo wordt de efficiëntie van de turbine vergroot. Het
koelwater uit de zee of rivier gehaald en na afloop weer in geloosd.
Er is veel verzet tegen de bouw van nieuwe kolencentrales. Het rendement van een
traditionele kolencentrale is maximaal 46%, omdat het grootste deel van de energie
verloren gaat in de vorm van warmte.
Bij de verbranding van steenkool komen schadelijke stoffen vrij, zoals vliegas,
stikstofoxiden en zwaveldioxide. Toch is steenkool een aantrekkelijke brandstof omdat
er veel meer steenkool beschikbaar is dan aardolie of aardgas en de prijs vrij stabiel is.
Door het reinigen van de rookgassen probeert men de schadelijke uitstoot van
kolencentrales te beperken.
Vliegas bestaat uit fijn verdeelde vaste stof zoals siliciumdioxide en bevat vaak de zware
metalen die in de steenkool aanwezig waren. Het is een vorm van fijnstof die schade
aan de longen kan toebrengen. Vliegas kan uit de rookgassen worden verwijderd met
speciale filters of met een zogenaamde cycloon. Dat is een apparaat waarin de
rookgassen snel ronddraaien, waardoor de vaste deeltjes weggeslingerd worden en van
de gasvormige bestanddelen worden gescheiden. De afgevangen vliegas wordt verwerkt
in cement, beton, baksteen en asfalt.
In de rookgassen van een kolencentrale zitten ook schadelijke gassen die verwijderd
moeten worden. De druk en temperatuur in de verbrandingsketel zijn zodanig dat
stikstof en zuurstof uit de toegevoegde lucht stikstofoxiden (NOx) vormen die giftig zijn
en in de atmosfeer kunnen worden omgezet in salpeterzuur. Met behulp van een
katalysator kan het grootste deel van de stikstofoxiden in een DeNOx-installatie worden
omgezet in stikstof en water.
, Omdat steenkool ook zwavel bevat, ontstaat bij de verbranding zwaveldioxide, dat in de
atmosfeer wordt omgezet in zwavelzuur. Je kunt zwaveldioxide in een
ontzwavelingsinstallatie verwijderen door het met kalkwater om te zetten in gips.
Steenkool bestaat voor het grootste deel uit koolstof, waardoor een kolencentrale veel
koolstofdioxide uitstoot.
In een kolencentrale wordt stroom opgewekt door de verbranding van steenkool.
Hiermee worden een turbine en een generator aangedreven. Vliegas, stikstofoxiden en
zwaveldioxide worden gedeeltelijk uit de rookgassen verwijderd.
STEG-centrale
STEG-centrales zijn nieuwe elektriciteitscentrales. Het hart van zo’n centrale wordt
gevormd door een STEG-eenheid (een combinatie van een stoom- en gasturbine). In
de gasturbine wordt aardgas met lucht verbrand. De hete samengeperste
verbrandingsgassen drijven de turbine aan, waardoor een generator in beweging komt
die elektriciteit produceert. De verbrandingsgassen die de turbine verlaten, hebben nog
een hoge temperatuur, waarmee in een warmtewisselaar water wordt verhit tot stoom.
Hiermee kan een stoomturbine worden aangedreven, vergelijkbaar met een
kolencentrale. Samen kunnen de turbines een rendement van meer dan 60% halen.
Voordelen:
- De rookgassen die een STEG-centrale produceert zijn veel schoner.
- De uitstoot van zwaveldioxide is nihil, omdat aardgas nauwelijks zwavel bevat
en de omstandigheden bij de verbranding in de gasturbine zijn zodanig dat er
ook minder stikstofoxiden worden gevormd.
- Een STEG-centrale produceert aanzienlijk minder koolstofdioxide per joule
geleverde energie. (Doordat het percentage koolstof in aardgas lager is
vergeleken met steenkool, dus ontstaat er minder CO2 per kilo brandstof).
- Het rendement van een STEG-centrale is hoger en levert dus minder
milieuproblemen. (Doordat de verbrandingswarmte per kilogram aardgas hoger
is dan per kilogram steenkool).
- De STEG-centrale is zeer flexibel. In korte tijd kan de elektriciteitsproductie
verhoogd/verlaagd worden door meer of minder gas toe te voeren. Dit is van
groot belang voor de betrouwbaarheid van de elektriciteitslevering.
Nadeel:
- De brandstof zelf. De hoeveelheid aardgas die wereldwijd kan worden
gewonnen is beperkt.
