H3.4 Waterkracht

• nask
• Middelbare school
• vmbo g, t
• Leerjaar 3

Uitwerking van waterkracht

Opgave 34

34 In welk onderdeel van een waterkrachtcentrale: a stroomt het water van het stuwmeer naar de centrale?

..................

Opgave 34

34 In welk onderdeel van een waterkrachtcentrale: a stroomt het water van het stuwmeer naar de centrale?

in de pijpleidingen

Opgave 34

b-  brengt het water grote schoepenwielen in beweging?

............................

Opgave 34

b-  brengt het water grote schoepenwielen in beweging?

in de waterturbine

Opgave 34

c wekt die draaiende beweging elektrische energie op?

........................

Opgave 34

c wekt die draaiende beweging elektrische energie op?

in de generator

Opgave 34

d wordt de spanning opgevoerd voordat de energie aan het elektriciteitsnet wordt geleverd?

.........................

Opgave 34

d wordt de spanning opgevoerd voordat de energie aan het elektriciteitsnet wordt geleverd?

in de transformator

Opgave 35

35 Je kunt de hoeveelheid zwaarte-energie die een waterkrachtcentrale opneemt, berekenen met een formule.

a Die formule is: zwaarte-energie = 

Opgave 35

35 Je kunt de hoeveelheid zwaarte-energie die een waterkrachtcentrale opneemt, berekenen met een formule.

a Die formule is: zwaarte-energie = massa x  de sterkte van de zwaartekracht x hoogte

Opgave 35

b Schrijf de formule in symbolen.

Opgave 35

b Schrijf de formule in symbolen.

Ez = m ∙ g ∙ h

Opgave 36

36 Bereken de hoeveelheid zwaarte-energie:

a van een heiblok van 1500 kg dat 0,8 m boven de kop van een heipaal hangt.

Opgave 36

36 Bereken de hoeveelheid zwaarte-energie:

a van een heiblok van 1500 kg dat 0,8 m boven de kop van een heipaal hangt.

Ez = m ∙ g ∙ h

  = 1500 × 10 × 0,8

  = 12 000 J

Opgave 36

b van een meisje van 55 kg dat op een duikplank staat, 3 m boven het wateroppervlak.

Opgave 36

b van een meisje van 55 kg dat op een duikplank staat, 3 m boven het wateroppervlak.

Ez = m ∙ g ∙ h

  = 55 × 10 × 3

  = 1650 J

Opgave 36

c van 100 kg water die op het punt staat van een 40 m hoge waterval naar beneden te vallen.

Opgave 36

c van 100 kg water die op het punt staat van een 40 m hoge waterval naar beneden te vallen.

Ez = m ∙ g ∙ h

= 100 × 10 × 40

= 40 000 J

Opgave 37

37 Fons kampeert bij een stuwmeer in Frankrijk. Op een informatiebord leest hij dat het waterpeil in het stuwmeer niet constant is. In de winter staat het water wel drie meter hoger dan in de zomer.

a Hoe komt het dat het waterpeil ’s winters hoger is?

Opgave 37

a Hoe komt het dat het waterpeil ’s winters hoger is?

In de herfst regent het veel. Daardoor stroomt er dan meer water het stuwmeer binnen dan ’s zomers. Ook verdampt er

’s zomers meer water

Opgave 37

b In de stuwdam is een waterkrachtcentrale gebouwd. Het valt Fons op dat die centrale tijdelijk niet wordt gebruikt. De campingbaas vertelt hem dat dat ’s zomers altijd zo is.

Waarom zou het energiebedrijf de centrale ’s zomers

stilleggen?

Opgave 37

Dat is nodig om te voorkomen dat het waterpeil nog verder daalt. of: ’s Zomers stroomt er te weinig water het meer in

Opgave 38

38 In een stuwmeer staat ’s zomers vier meter water. In de winter staat in het meer zes meter water.

a Leg uit wat er gebeurt met de zwaarte-energie van het water als de waterstand twee meter stijgt.

Opgave 38

De zwaarte-energie neemt toe,

omdat de hoogte van het water toeneemt
.

Opgave 38

b Heeft het waterpeil ook invloed op het maximale elektrische vermogen (Pmax) dat de waterkrachtcentrale bij het meer kan leveren?

A Nee, dat heeft geen enkele invloed op Pmax.

 B Ja, bij een hoog waterpeil is Pmax groter.

C Ja, bij een hoog waterpeil is Pmax kleiner.

Opgave 38

b Heeft het waterpeil ook invloed op het maximale elektrische vermogen (Pmax) dat de waterkrachtcentrale bij het meer kan leveren?

A Nee, dat heeft geen enkele invloed op Pmax.

 B Ja, bij een hoog waterpeil is Pmax groter. 

C Ja, bij een hoog waterpeil is Pmax kleiner.

Opgave 39

39 Op een website wordt een overzicht gegeven van de waterkrachtcentrales in Nederland (figuur 13).

a Hoe groot is het maximale elektrische vermogen van de centrale in Maurik?

Opgave 39

39 Op een website wordt een overzicht gegeven van de waterkrachtcentrales in Nederland (figuur 13).

a Hoe groot is het maximale elektrische vermogen van de centrale in Maurik?

10 MW

Opgave 39

b Hoeveel elektrische energie heeft deze centrale in 2007 opgewekt: in GWh en in MWh?

          GWh =                    MWh

Opgave 39

b Hoeveel elektrische energie heeft deze centrale in 2007 opgewekt: in GWh en in MWh?

24 GWh = 24 000 MWh

Opgave 39

c Bereken hoeveel uur de centrale in Maurik heeft gewerkt. Ga ervan uit dat de centrale steeds het maximale vermogen heeft geleverd.

Opgave 39

c Bereken hoeveel uur de centrale in Maurik heeft gewerkt. Ga ervan uit dat de centrale steeds het maximale vermogen heeft geleverd.

T = E /P = 24 000/10

= 2400 uur

Opgave 39

d Reken je antwoord op vraag 39c om in dagen van 24 uur.

Opgave 39

d Reken je antwoord op vraag 39c om in dagen van 24 uur.

2400 / 24 = 100 dagen

Opgave 39

e Hoe komt het dat een waterkrachtcentrale niet het hele jaar door dag en nacht op zijn maximale

vermogen kan werken? Leg je antwoord uit.

Opgave 39

e Hoe komt het dat een waterkrachtcentrale niet het hele jaar door dag en nacht op zijn maximale

vermogen kan werken? Leg je antwoord uit.

Dat komt doordat er lang niet altijd genoeg wateraanbod is. Als er te weinig water door de rivier stroomt, kan de waterkrachtcentrale niet het maximale vermogen leveren.

Opgave 40

Door een beekje stroomt per minuut 4,8 m3 water. Dit water wordt gebruikt om een waterrad te laten draaien. Tussen het water voor en na het waterrad bestaat een hoogteverschil van 2,0 m.

a Bereken de zwaarte-energie van 4,8 m3 water op 2,0 m hoogte. 1 m3 water heeft een massa van 1000 kg.

Opgave 40

Door een beekje stroomt per minuut 4,8 m3 water. Dit water wordt gebruikt om een waterrad te laten draaien. Tussen het water voor en na het waterrad bestaat een hoogteverschil van 2,0 m.

a Bereken de zwaarte-energie van 4,8 m3 water op 2,0 m hoogte. 1 m3 water heeft een massa van 1000 kg.

Ez = m r g r h = 4800 × 10 × 2 =

96 000 J = 96 kJ

Opgave 40

b Bereken het opgenomen vermogen van het waterrad. Pop is in dit geval gelijk aan de hoeveelheid zwaarte-energie die per seconde wordt omgezet.

Opgave 40

b Bereken het opgenomen vermogen van het waterrad. Pop is in dit geval gelijk aan de hoeveelheid zwaarte-energie die per seconde wordt omgezet.

P = E= 96 000= 1600 W

op t 60

Opgave 40

c Het waterrad is gekoppeld aan een dynamo die elektrische energie opwekt. Het rendement van het waterrad en de dynamo samen is 50%.

Hoe groot is het elektrisch vermogen dat de dynamo levert?

Opgave 40

c Het waterrad is gekoppeld aan een dynamo die elektrische energie opwekt. Het rendement van het waterrad en de dynamo samen is 50%.

Hoe groot is het elektrisch vermogen dat de dynamo levert?

Dat is 50% van 1600 W.

 1% van 1600 W = 16 W

50% van 1600 W =

50 × 16 = 800 W

Opgave 41

Peter bouwt het model van een waterkrachtcentrale van afbeelding 18 van je handboek. Er is één verschil: in de emmer van Peter zit nu geen 1,5 kg water, maar 2,5 kg.

a Wat gebeurt er met de snelheid waarmee de

dynamo ronddraait?

Opgave 41

Peter bouwt het model van een waterkrachtcentrale van afbeelding 18 van je handboek. Er is één verschil: in de emmer van Peter zit nu geen 1,5 kg water, maar 2,5 kg.

a Wat gebeurt er met de snelheid waarmee de

dynamo ronddraait?

De dynamo gaat sneller ronddraaien.

Opgave 41

b Wat gebeurt er met het elektrische vermogen dat de dynamo levert?

Opgave 41

b Wat gebeurt er met het elektrische vermogen dat de dynamo levert?

De dynamo zal een groter elektrisch vermogen leveren.

Opgave 42

De tekst in figuur 14 komt uit een (vertaalde) advertentie van het Franse energiebedrijf EDF (Electricité de France).

a Met welke twee energiebronnen wordt in Frankrijk

90% van alle elektrische energie opgewekt?

Opgave 42

De tekst in figuur 14 komt uit een (vertaalde) advertentie van het Franse energiebedrijf EDF (Electricité de France).

a Met welke twee energiebronnen wordt in Frankrijk

90% van alle elektrische energie opgewekt?

kernenergie en waterkracht

Opgave 42

b Welke voordelen van deze energiebronnen worden in de advertentie genoemd?

Opgave 42

b Welke voordelen van deze energiebronnen worden in de advertentie genoemd?

geen productie van koolstofdioxide

en geen productie van stikstofoxiden en zwaveldioxide

Opgave 42

c Welk nadeel van kernenergie wordt in de advertentie niet genoemd?

Opgave 42

c Welk nadeel van kernenergie wordt in de advertentie niet genoemd?

Het kernafval zendt straling uit

die gevaarlijk is.

Opgave 42

d Waarom noemt de advertentie dit nadeel niet, denk je?

Opgave 42

d Waarom noemt de advertentie dit nadeel niet, denk je?

Het is een advertentie van het

energiebedrijf waarvan de kerncentrales zijn.

Opgave 42

e Vind jij het juist dat kerncentrales en waterkrachtcentrales in de advertentie in één adem worden genoemd? Licht je antwoord toe.

Opgave 42

e Vind jij het juist dat kerncentrales en waterkrachtcentrales in de advertentie in één adem worden genoemd? Licht je antwoord toe.

Bijvoorbeeld: Nee, waterkracht is een schone en duurzame energiebron. Er ontstaan geen afvalstoffen, en waterkracht kan ook niet opraken. Bij kernenergie is dat niet het geval. Of: Ja, want beide zijn een alternatief voor fossiele brandstoffen.

– staat η voor het

Pnut Ptot

∙ 100%

tijdelijk worden opgeslagen, en daar zorgen de accu’s voor.

Opgave 42

f De Nederlandse energiebedrijven produceren verhoudingsgewijs veel meer koolstofdioxide dan de Franse.

Hoe komt dat?

Opgave 42

f De Nederlandse energiebedrijven produceren verhoudingsgewijs veel meer koolstofdioxide dan de Franse.

Hoe komt dat?

De meeste centrales in Nederland werken op aardgas en steenkool (en stoten dus koolstofdioxide uit), terwijl in Frankrijk vooral kerncentrales en waterkracht- centrales worden gebruikt.