Energiebesparing op school Informatie voor Docenten IVAM, Universiteit van Amsterdam december 2009 Deze presentatie geeft de mening van de auteurs weer. De Europese Commissie kan niet verantwoordelijk gehouden worden voor het gebruik van de informatie uit deze publicatie

Inhoud Het IUSES project in het kort Mogelijke opzet lessen: introductie energie en energiebesparing Experimentele toolkit Verdere ideeën voor in de lessen Vragenlijst

IUSES: Intelligent Use of Energy at School 12 Europese partners Pilot: lesprogramma en wedstrijd Doel: Leerlingen leren over energie en energiebesparing. Docenten materialen aanreiken Nu in Nederland: 7 deelnemende scholen Begin 2010: wedstrijd gelanceerd EU partners: mogelijk om in contact te komen met scholen in andere deelnemende landen. De andere partners zijn te vinden op de website www.iuses.eu

IUSES materialen Handboek Gebouwen Handboek Transport Handboek Industrie Leraren Handboek Engelse versies te downloaden via www.iuses.eu Nederlandse versies later. Experimentele toolkit DVD Deze presentatie

Mogelijke opzet lessen Waarom zuinig omgaan met energie? Wat is energie? Welke vormen zijn er? Hoe werkt het? Eenheden; primair en secundair Wat zijn de bronnen? Wat is het verbruik in de EU en in NL? Energieverbruik en besparing Experimenten Energie Bespaar Plan voor op school (of thuis) De sheets dienen als “spoedcursus” energie en kunnen in de les gebruikt worden. In de bijgevoegde tekst staan aanwijzingen voor mogelijke oefeningen, proefjes, discussies, etc. Meer gedetailleerde informatie kan gevonden worden in de handboeken op www.iuses.eu

Waarom zuinig met energie? Broeikaseffect en klimaatverandering Wat is klimaatverandering? Eindigheid fossiele brandstoffen Afhankelijkheid De belangrijkste redenen om zuinig om te gaan met energie. Door het gebruik van fossiele brandstoffen (bijvoorbeeld aardgas en steenkool) komt het broeikasgas CO2 vrij. Door dit extra broeikasgas wordt het klimaat op aarde verstoord. Als we in deze mate doorgaan met het verstoken van aardgas en steenkool, raakt het op. Lang voordat het op is wordt het schaars en daardoor waarschijnlijk heel duur. De brandstoffen komen niet overal op aarde evenveel voor. Landen die niets of weinig bezitten, zijn daardoor afhankelijk van landen die veel bezitten.

Het broeikaseffect http://www.climatequest.org/img/reference/broeikaseffect.jpg De dampkring van de aarde bestaat uit verschillende gassen. Een deel van die gassen (bijvoorbeeld waterdamp, kooldioxide (CO2), lachgas (N2O), en methaan) worden broeikasgassen genoemd omdat ze het zonlicht doorlaten maar de warmte die door de aarde wordt teruggekaatst absorberen. Ze vormen als het ware een deken om de aarde. Dat is maar goed ook, want als al die warmte de ruimte in zou verdwijnen zou het op aarde 30 graden kouder zijn. Broeikasgassen ontstaan op twee manieren. De ene bron is het ecosysteem dat natuurlijke broeikasgassen produceert en de andere is door menselijk handelen. De broeikasgassen als gevolg van menselijk handelen worden antropogene broeikasgassen genoemd. Antropogene broeikasgassen worden vooral geproduceerd bij het verbranden van fossiele brandstoffen, veeteelt en landbouw. De uitstoot van broeikasgassen naast de natuurlijke bronnen leidt tot een versterkt broeikaseffect waardoor de “Klimaatverandering” ontstaat. Sinds we in 1860 zijn begonnen met het meten van de wereldwijde temperatuur kan een toename van de temperatuur worden geobserveerd. Deze toename is sterk verbonden aan de industriële ontwikkelingen en de uitstoot van broeikasgassen zoals CO2.

Klimaatverandering - broeikasgassen Bron: http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-chapter2.pdf Figure. Atmospheric concentrations of important long-lived greenhouse gases over the last 2,000 years. Increases since about 1750 are attributed to human activities in the industrial era. Concentration units are parts per million (ppm) or parts per billion (ppb), indicating the number of molecules of the greenhouse gas per million or billion air molecules, respectively, in an atmospheric sample. In deze figuur staan de concentraties weergegeven van kooldioxide, methaan en stikstofdioxide (lachgas). De eenheid waarin de CO2 concentratie is weergegeven is de ppm, ofwel part per million. Eeen concentratie van 300 ppm wil zeggen dat er op iedere miljoen luchtmoleculen 300 CO2 moleculen zijn. De uitstoot van broeikasgas neemt wereldwijd steeds meer toe. Organisaties zoals de Verenigde Naties proberen de uitstoot van broeikasgassen te verminderen of te stabiliseren door middel van verdragen en conventies tussen industrielanden die voor het grootste deel verantwoordelijk zijn voor de uitstoot van broeikasgassen. Door economische en politieke belangen liggen verdragen zoals het “Kyoto Protocol” vaak ver achter op de doelen die waren afgesproken. Wat zijn de effecten van Klimaatverandering? Hoe beïnvloedt Klimaatverandering ons dagelijks leven?

Mondiale temperatuurveranderingen De temperatuur is mondiaal gemiddeld met bijna 0,8°C toegenomen en in Europa met ongeveer 1°C. Tussen 1995 en 2006 werden de warmste temperaturen gemeten sinds 1850 (toen werd gestart met het meten van de mondiale oppervlaktetemperatuur). Als de uitstoot van broeikasgassen blijft toenemen, kunnen de mondiale temperaturen verder stijgen met 1,8 tot 4°C in 2100 (IPPC). Er kan evt. een debat over klimaatverandering worden gehouden. Stelling 1: Om klimaatverandering tegen te gaan moet de overheid het verbieden om verre vliegvakanties te maken. Stelling 2: Het maakt geen verschil als ik zelf energie bespaar, daarom kan ik het net zo goed niet doen. Stelling 3: Een paar graden warmer is toch juist lekker? Stelling 4: Als de zeewaterspiegel stijgt verhogen we toch gewoon de dijken? ……

Eindigheid aardolie Een andere reden om zuinig om te gaan met energie is de eindige voorraad fossiele brandstoffen. De fossiele brandstoffen (steenkool, aardgas, aardolie) zijn in miljoenen jaren gevormd uit plantenresten. De voorraden zijn weliswaar heel groot maar op een gegeven moment zijn ze op. Of ze zitten zo diep in de aardkorst dat het heel duur wordt om ze te winnen. We produceren CO2 als we fossiele brandstoffen verbranden, waardoor we bijdragen aan de klimaatverandering. Daarnaast produceren we ook rook, roet en (uitlaat)gassen die leiden tot verzuring, afhankelijk van de verbrandingsomstandigheden, de gebruikte apparatuur om uitlaatgassen te zuiveren en de samenstelling van de brandstof. Fossiele brandstoffen zijn een beperkt beschikbare hulpbron en ze bevinden zich vaak ver weg van Europa in gebieden waar politieke onzekerheden zijn. Soms zijn de voorraden directe aanleiding tot onzekerheden en onlusten. Uit schattingen blijkt dat we bij een tempo van 93 miljoen vaten per dag de piek in de mogelijke oliewinning zullen bereiken in 2020. Het huidige olieverbruik is ruim 85 miljoen vaten per dag. Er bestaat echter een wereldwijde zorg dat we daarmee piek al bereikt hebben en de nieuw ontdekte bronnen niet genoeg zullen zijn om aan onze groeiende vraag te voldoen.

Afhankelijkheid Olie producerende en exporterende landen OPEC (Organization of the Petroleum Exporting Countries) landen: Algerije, Angola, Ecuador, Iran, Irak, Koeweit, Libië, Nigeria, Qatar, Saoedi Arabië, Verenigde Arabische Emiraten, Venezuela Tenslotte is het zo dat fossiele brandstoffen niet overal op aarde (makkelijk) te winnen zijn. Dat maakt ons afhankelijk van de landen die wel over fossiele energiebronnen beschikken. Aardgasproductie per land

Afhankelijkheid (2) Wie heeft de aardolie? Bron: http://www.energybulletin.net/node/37329 Op deze kaart is de grootte van een land evenredig met de olieproductie. De kleurcode geeft het olieverbruik weer.

Wat is energie? Eenheden Primaire en secundaire energie Joule en Watt Kilowattuur Ton olie equivalent Rekenen met energie Primaire en secundaire energie Vraag: Wat ís dat eigenlijk, Energie”?

Rekenen met energie Joule = eenheid van energie 1 joule = energie de nodig is om een object met een kracht van 1 Newton over 1 meter te verplaatsen in de richting van die kracht. “de energie die het kost om één ons, één meter op te tillen” Energie is het vermogen om arbeid te verrichten. De natuurkundige eenheid van energie is de Joule (J). De definitie van de Joule is: “De hoeveelheid energie die nodig is om een object met een kracht van één Newton te verplaatsen over een afstand van één meter in de richting van die kracht.”

Rekenen met energie Watt = eenheid van vermogen 1 Watt = 1 Joule per seconde 1 W = 1 J/s “er is een vermogen van 100 Watt nodig om 10 kilo in één seconde één meter op te tillen” Als een apparaat iedere seconde een hoeveelheid energie ‘verzet’ van 1 Joule, heeft dat apparaat een vermogen van 1 Watt. Concreet en tastbaar: Als je een gewicht van 1 ons in 1 seconde 1 meter optilt, heeft jouw arm 1 Joule energie geleverd in 1 seconde. Jouw armspier was in dit voorbeeld ‘een apparaat’ van 1 Watt.

Rekenen met energie 1 W = 1 J/s 1 kWh = 1.000 x 3.600 (s) x 1 (J/s) = 3,6 MJ Elektrische energie wordt meestal in Watt gemeten. 1 Watt = 1 Joule per seconde (J/s). 1 kWh is dus 1.000 x 1 (J/s) x 3.600 (s) = 3.600.000 J = 3,6 MJ (megajoule) Experiment: Neem een elektrisch apparaat, bijvoorbeeld een koffiezetapparaat of een bureaulamp. Wat staat er op het apparaat? Hoeveel Watt is het? Plug het apparaat in de kWh meter uit de toolkit. Klopt het?

Energietransformatie Het kan moeilijk zijn om primaire energie in haar natuurlijke vorm te vervoeren. Primaire energietypen worden in een energietransformatieproces omgezet in handigere energiedragers: secundaire energie. Elektriciteit is het meest gebruikte voorbeeld; het wordt in elektriciteitscentrales geproduceerd uit kolen, olie, aardgas, wind, water, etc. Het gemak van elektriciteit als energiedrager heeft er toe geleid dat we een uitgebreid netwerk hebben ontwikkeld waarmee elektriciteit van een centraal productiepunt kan worden verspreid. Hoe werkt het in de praktijk? Als je een lamp van 100 Watt 1 uur laat branden heb je 0,1 kW x 1 h = 0,1 kWh elektrische energie verbruikt. In Joules uitgedrukt is dat 0,1 x 3,6 MJ = 0,36 MJ = 360 kJ Om die elektriciteit te maken is er bijvoorbeeld aardgas in de centrale verbrandt. Er was echter meer aardgasenergie nodig dan die 360 kJ omdat de centrale geen 100% efficiency heeft. Een centrale heeft bijvoorbeeld een efficiency van 40%. Dat wil zeggen dat er 900 kJ aardgas nodig was (900/0,40) om die 360 kJ elektriciteit te maken. Als je weet dat 1 m3 aardgas bij verbranding ongeveer 35 MJ oplevert, kun je uitrekenen dat er 0,9/35 x 1.000 liter = 25,7 liter aardgas in de centrale is opgestookt om die 100 Watt lamp één uur te laten branden. Oefening: Vul het schema in voor het voorbeeld van de lamp van 100 Watt. Waar zitten (welke) verliezen?

Rekenen met energie 1 m3 aardgas = 35 MJ Hoeveel aardgas wordt per uur verstookt in een centrale van 400 MW? Vraag: Hoeveel gas verstookt een centrale van 400 MW per uur? Oplossing: 400 MW = 400 MJ/s =400/35 m3/s = 11,4 m3 aardgas per seconde De centrale verstookt per uur 3.600 (s) x 11,4 (m3) = 41.040 m3 aardgas Een centrale werkt ongeveer 8.000 uur per jaar …. Nederland heeft 10-tallen van die centrales …… Nederland is maar een klein landje op onze aardbol ……….

Rekenen met energie Wat is energiezuiniger: Een wasmachine (op 40˚) …… of een teiltje met 30 liter warm water? Handwas: Om 30 liter warm (40 graden) water te maken kost 30.000 (gram) * 25 (˚C) = 750.000 Calorieën 1 Cal = 4,2 Joule  30 liter warm water kost 4,2 x 750.000 = 3,15 MJ 1 m3 aardgas levert 35 MJ. Als de efficiency van de gasboiler 90% is, is er 3,15/(0,9 x 35) = 0,1 m3 gas nodig. Wasmachine 1 wasbeurt op 40 ˚C kost ongeveer 1,2 kWh ofwel 1,2 x 3,6 MJ = 4,3 MJ In de centrale is 2,5 maal zoveel ‘gasenergie’ nodig vanwege de efficency van de centrale. Gasverbruik centrale is dus 2,5 x 4,3 = 10,75 MJ  10,75/35 = 0,3 m3 aardgas. Conclusie: Handwas is efficienter. Bespreek de verschillen.

Energievormen Thermische energie Elektrische energie Magnetische energie Chemische energie Nucleaire energie Om over te filosoferen? Op aarde is de zon de energiebron voor alle energievormen. Ook steenkool en windenergie zijn er dankzij de zon.

Duurzame energie Zonne-energie Biobrandstof Waterkracht Windenergie Geothermische energie We kunnen ook verschillende soorten duurzame energie onderscheiden. We noemen het duurzame energie omdat het energie is die niet ‘op’ raakt. Zolang de zon blijft schijnen is er zonne-energie. Duurzame energie wordt ook wel hernieuwbare energie genoemd. Discussie: Kun je energie eigenlijk wel verbruiken? In principe gebruik je energie. Na het gebruik is de energie omgezet in andere energievormen die meestal niet meer te (her)gebruiken zijn. Als je een duurzame bron gebruikt wordt die bron steeds weer aangevuld.

Energieverbruik EU Plaatje: Totale primaire energieverbruik per brandstof, in 27 EU landen Als we kijken naar trends in het gebruik van de afzonderlijke energiebronnen, zien we dat de afgelopen 35 jaar er wereldwijd een algehele toename in verbruik van energie is. Binnen deze groei, hebben gas en nucleaire energie een groter aandeel in het totale aanbod gekregen, met een absolute afname van het gebruik van steenkool en een relatieve afname van het gebruik van olie. Europa is nog steeds sterk afhankelijk van fossiele brandstoffen. Op dit moment groeit binnen het totale primaire energieverbruik hernieuwbare energie jaarlijks het hardste, met een gemiddelde van 3,4 % tussen 1990 en 2005. Biomassa en afval zijn bronnen die de grootste groei laten zien. De toename van het totale verbruik lijkt in dit plaatje niet spectaculair, maar de eenheid langs de y-as is zeer groot. Voor brandstoffen wordt vaak de eenheid “toe” gebruikt, ofwel de “Ton Olie Equivalent”. 1 toe = de energie die vrijkomt als een ton (1.000 kg) ruwe aardolie wordt verbrandt. 1 toe levert 41,9 PJ (Peta Joule) ofwel 41.900.000.000.000.000 Joule 1P = 1.1015 Een toename van ongeveer 150 miljoen ton olie equivalenten (toe) betekent dus 150 miljoen x 41,9 PJ Dat is 6,3 x 10^21 Joule, ofwel “een 6 met 21 nullen”

Duurzame energiebronnen

Verbruik per sector Het uiteindelijke energieverbruik in de industrie in de 27 EU landen daalde tussen 1990 en 2005 met ongeveer 11%. Een belangrijke oorzaak was de economische recessie van begin jaren ’90, zoals te zien in de figuur. Naast dat binnen de EU de efficiency verbeterde, was er een verschuiving naar een minder energie-intensieve industrie en een economie die op diensten is gebaseerd. Het verbruik t.g.v. transport is sterk gestegen.

Energieverbruik EU per sector Primaire energieproductie door fossiele brandstoffen  verbruik per sector. Bijna een kwart van de verbruikte primaire energie gaat verloren in transformatie (22,8%) en distributie (1,5%). De energiesector zelf verbruikt iets meer dan 5% voor het eigen functioneren. In totaal komt 70,5 % van de primaire energie bij de ‘eindgebruiker’ terecht. Maar ook daar gaat weer energie verloren. Als iemand een gloeilamp aan steekt om een boek te kunnen lezen, wordt 5% van de energie die de lamp verbruikt omgezet in licht, de rest gaat ‘verloren’ als warmte.

Energieverbruik Nederland In Nederland is het energieverbruik in de industrie toegenomen. Het energieverbruik van huishoudens vertoond sinds 1978 een lichte daling. Dit komt doordat de vraag naar ‘warmte’ is afgenomen door beter geïsoleerde woningen en een efficiëntere inzet van aardgas, o.a. door zogenaamde WKK installaties.

Duurzame energie in Nederland De figuur spreekt voor zich. In Nederland komt de meeste duurzame energie uit windenergie en biomassa.

Verbruik in huishoudens Dit figuur laat zien uit welke componenten het elektriciteitsverbruik van een huishouden (in Europa) bestaat.

Jaarverbruik van apparaten Apparaat Vermogen Bezit Tijd Verbruik (W) (%) (h) (kWh/hh) Straalkachel 600 10 150 9 Koelkast 100 100 4.380 438 Voor het verbruik (kWh) zijn twee dingen van belang: het vermogen van een apparaat (kW) en de tijd dat een apparaat aan staat (h). Sommige apparaten hebben een groot vermogen. Bijvoorbeeld een elektrische straalkachel in de badkamer van 600 Watt. In Nederland heeft maar 10% van de huishoudens zo’n kachel. Bovendien gebruikt het gemiddelde huishouden dat zo’n kachel heeft, maar 150 uur per jaar de kachel. Het gemiddelde Nederlandse huishouden heeft dus 15 uur per jaar een elektrische badkamerkachel aan. Dat wil zeggen dat het verbruik van zo’n apparaat in het gemiddelde huishouden 15 x 0.6 = 9 kWh is. Een koelkast heeft een compressor van 100 Watt. Die gaat voortdurend aan en uit. Effectief staat de compressor de helft van de tijd uit en de helft van de tijd aan. Per jaar staat de koelkastcompressor dus 24 x 365 / 2 = 4.380 uur aan. Het verbruik van de koelkast is dan 4.380 x 0,1 = 438 kWh Oefening/huiswerk: Maak een lijst zoals hier getoond van alle apparaten, lampen, etc. die thuis in de woonkamer electriciteit verbruiken. Hebben je ouders de energienota bewaard? Zoek het jaarverbruik thuis eens op. Bespreek de verschillen in de klas. Hoeveel verbruikt de school eigenlijk? Discussie: Stel, jouw school verbruikt 100.000 kWh en een andere school verbruikt 120.000 kWh, kun je dan concluderen dat jouw school zuinig met energie omgaat?

Trias Energetica Bron: http://www.milieudienst-ijmond.nl/publish/pages/161/trias.jpg Een drie stappenstrategie om fossiele brandstof te besparen. - Dring onnodig energieverbruik terug, bijvoorbeeld door goede warmte-isolatie, maar ook door tijdschakelaars te gebruiken of door gedragsveranderingen. - Zet voor de resterende behoefte zoveel mogelijk duurzame energie in, door bijvoorbeeld schone stroom in te kopen, opgewekt door wind, water, zon en biomassa. Maak zuinig en efficiënt gebruik van fossiele bronnen, als duurzame energie niet volstaat: bijvoorbeeld door HR-ketels te gebruiken. Het is essentieel om de stappen in de aangegeven volgorde te doorlopen. In Amsterdam was het bijvoorbeeld de discussie of de elektrische terrasverwarmers niet gewoon op groene stroom kunnen werken. “Dan is er toch niets aan de hand?” Eerst de vraag vergroten (terrasverwarmers) en dan duurzaam invullen (groene stroom) druist in tegen de Trias Energetica. “Dweilen met de kraan open”

Energieverbruik beperken: apparaten in huis Energiezuinige apparaten kopen: Energielabel voor koelkast, vaatwasser, verlichting A: zuinigst G: minst zuinig Eén van de belangrijkste doelen van het EU Energie Label is mensen te helpen om goed gefundeerde beslissingen te nemen als ze apparaten kopen (witgoed, verlichting – en ook auto’s en huizen!). Het is ook een stimulans voor fabrikanten om het energieverbruik van hun producten te verbeteren. Het Energie Label is een sticker waarop heldere en gemakkelijk herkenbare informatie staat over het energieverbruik en de prestatie van producten. Het label moet zichtbaar zijn op nieuwe producten die te koop zijn.   Een belangrijk onderdeel van een Energie Label is de energie-efficiency schaal die bestaat uit een simpele lijst met letters en kleuren van groen en de letter A (het efficiëntst) tot rood en de letter G (het minst efficiënt). Kunstlicht verbruikt een aanzienlijk deel van alle elektriciteit die wereldwijd verbruikt wordt. In huizen en kantoren gaat 20 tot 50 percent van het totale energieverbruik op aan verlichting. En belangrijk, in sommige gebouwen is meer dan 90 percent van energieverbruik door verlichting een onnodige uitgave vanwege oververlichting.

Energieverbruik beperken: spaarlampen Gloeilamp (Watt) Spaarlamp Verschil Tijd (Uur/week) Verbruik (kWh) 60 11 49 30 1,470 … Opdracht: Hoeveel spaarlampen gebruiken jullie thuis? Kun je daar het effect van berekenen?

Energieverbruik beperken: Top 5 stand-by sluipverbruikers Computer met randapparatuur: bespaar €33,- per jaar Tv plus video- of dvd-speler: €12,- per jaar Koffiezetapparaat: €6,- per jaar Tuner, versterker en cd-speler: €6,- per jaar (Combi) magnetron: €4,-per jaar http://www.milieucentraal.nl/pagina?onderwerp=Apparaten De top-5 van grootste sluipverbruikers bestaat uit veelgebruikte apparatuur. Bij deze apparaten is stand-by overbodig: het apparaat kan volledig uit. Bijvoorbeeld een halogeen bureaulamp heeft een transformator ingebouwd in de voet van de lamp. Het vermogen daarvan is slechts 2 Watt. Maar, die staat 365 dagen x 24 uur ‘aan’ als je de stekker in het stopcontact laat zitten. Die verbruikt jaarlijks dus 365 x 24 x 2 = 17,5 kWh. De lamp zelf heeft een vermogen van bijvoorbeeld 20 Watt en wordt dagelijks bijvoorbeeld 2 uur gebruikt. Dat is jaarlijks een verbruik van 20 x 2 x 365 = 14,6 kWh. Conclusie: als je de stekker in het stopcontact laat zitten gooi je met een apparaat soms meer energie weg, dan je nuttig gebruikt!

Energieverbruik beperken: energiezuinig bouwen Het omhulsel van het gebouw, de zogenaamde schil, werkt als een warmtewisselaar met de klimaatomstandigheden buiten; de warmte die het van buitenaf ontvangt door de zonnestralen en de warmte die het afstaat door ventilatie en door warmtelekken in de schil.

Energieverbruik beperken: Een huis isoleren Warmtestromen. Warmte stroomt altijd van warmere naar koudere plekken via drie mechanismen: Geleiding, Convectie en Straling De infraroodfoto laat de thermische omstandigheden van het gebouw zien, waarbij de heldere delen (geel gekleurd) warme gedeeltes zijn en de donker blauwe vlakken koudere gedeeltes zijn. De foto laat duidelijk zien waar de warmte ontsnapt. Als het buiten kouder is dan binnen, zou je eigenlijk willen dat de foto helemaal donker gekleurd is. Nu zie je dat langs de kozijnen warmte naar buiten toe weglekt. Goede bouw- en isolatiematerialen zorgen ervoor dat een gebouw een goede binnentemperatuur kan vasthouden. Vergeleken met hout of bakstenen, isoleren sommige materialen heel goed. Ook de kleur van de buitengevel is belangrijk, vanwege het karakteristieke vermogen van de verschillende kleuren om zonlicht te reflecteren of juist te absorberen. Wit en lichte kleuren werken als reflectoren, terwijl zwart en donkere kleuren zonlicht absorberen. In de winter is het energieverlies per vierkante meter ongeïsoleerde buitenmuur het equivalent aan energie van 3 tot 6 m3 aardgas. Verdubbeling van de dikte van een kale muur van 45 mm tot 90 mm kan ongeveer 30% energie besparen. Verder is het van belang om goede ramen te nemen (dubbel glas) en deuren goed af te dichten.

Gebruik duurzame energie De regeling stroometikettering is op 1 januari 2005 in werking getreden waarmee producenten, leveranciers en handelaren verplicht de opwekkingsgegevens moeten melden van de door hen in het voorgaande kalenderjaar geproduceerde, geleverde of verhandelde elektriciteit. Bijv. http://nl.wikipedia.org/wiki/Stroometikettering Hier vind je ook de gegevens van andere stroomleveranciers Samenstelling Stroom NUON (2007) Samenstelling Stroom Greenchoice (2007)

Gebruik duurzame energie: zonne-energie Iedere dag zendt de zon een enorme hoeveelheid energie uit in de vorm van straling. Net als andere sterren, is de zon een grote gasbol grotendeels bestaand uit waterstof- en heliumatomen in een constant ‘verbrandingsproces’, of beter gezegd, in een samensmeltingproces dat kernfusie wordt genoemd. Simpel gezegd, in de zon fuseren de waterstofatomen bij extreem hoge temperatuur en druk tot Helium. Vier waterstofkernen fuseren tot één heliumkern waarbij massa wordt omgezet in stralingsenergie. De vier waterstofkernen zijn samen namelijk zwaarder dan de heliumkern. Het verschil in massa wordt (volgens E = mc2) omgezet in energie. Die stralingsenergie is de eerste bron van leven op onze planeet.

Gebruik duurzame energie: PV-cellen In fotovoltaïsche (PV) cellen wordt zonnestraling omgezet in elektriciteit. De cel bestaat uit twee lagen van een halfgeleidend materiaal.* Als licht op de cel schijnt, wordt er een elektrisch veld tussen de lagen gecreëerd, waardoor elektriciteit gaat stromen. Hoe groter de intensiteit van het licht, hoe groter de stroom van elektriciteit. Door een aantal van die cellen aan elkaar te koppelen kun je voldoende stroom opwekken om een lamp op te laten branden. Opdracht: In experimentele toolkit zit een PV paneeltje. Lees wat er achterop staat. Zou daar een fietslampje op kunnen branden? Proberen! Als je een koperen pen en een gewone spijker in een citroen steekt, en daar met de snoertjes een lampje op aansluit gaat dat branden! Is dat duurzame energie?

Hoe roder een plek is, hoe beter de energie opbrengst Hoe roder een plek is, hoe beter de energie opbrengst. Onderaan de kaart laat de kleurlegenda twee belangrijke indicatoren zien:   De jaarlijkse zonne-instraling per vierkante meter, uitgedrukt in kWh/m2 (Totale zonnestraling). De jaarlijkse mogelijke hoeveelheid zonne-elektriciteit opgewekt door een 1 kWp systeem, of kWh/kWp (Zonne-elektriciteit). De eerste rij data (Totale zonnestraling) refereert alleen aan de zonnestraling op één vierkante meter oppervlak per jaar. Dit betekent niet dat een zonnepaneel van 1 m2 ook echt die waarde produceert. Niet alle zonnestraling die op een PV cel terechtkomt wordt omgezet in elektriciteit, door technische beperkingen en andere verliezen. In Nederland levert zonnestraling ongeveer 1.100 kWh per m2. Een zonnepaneel van 10 m2 heeft een vermogen van 1 kWp. Een zonnepaneel van 1 kWp levert ongeveer 800 kWh elektriciteit per jaar. Het overall rendement van een zonnepaneel is dus 800/(10 x 1.100 ) = 7,3 %. Het technisch rendement van PV is ongeveer 10% (je haalt er 10% uit van wat er aan straling opvalt) maar de hellingshoek t.o.v. de zon is niet het hele jaar door optimaal. Daardoor wordt uiteindelijk ruim 7% van de zonnestraling omgezet in elektriciteit.

Gebruik duurzame energie: Zonneboiler Een andere manier om de zon te benutten is er water (of een andere vloeistof) mee op te warmen in een zogenaamde zonnecollector. In een zonneboiler wordt de zonnecollector verbonden met een andere vorm van verwarming (zoals een gasboiler, elektrische boiler etc.) voor het geval er te weinig zon is (bewolkt, nacht, etc.). Belangrijk onderdeel van de combiboiler is het opslagvat waarin het warme water wordt bewaard. Dat moet goed geïsoleerd zijn zodat je ook ‘s avonds, als de zon niet meer schijnt, nog nut hebt van het water dat overdag is opgewarmd. Experiment: Zet een glas water met 100 cc water van 50˚C op tafel, eenzelfde glas met water van 50˚C in een huisje van isolatiemateriaal en vul een thermosfles met 100 cc water van 50˚C. Meet om de 10 minuten de temperatuur van de drie watertjes en zet ze uit in een grafiek.

Efficiënt gebruik fossiele brandstof: Warmte Kracht Koppeling Efficiency electriciteitscentrale: 42% 56 % afvalwarmte  Stadsverwarming In gewone electriciteitscentrales gaat meer dan 50% van de energie verloren. De warmte gaat letterlijk de schoorsteen van de centrale uit. Tegenwoordig kan de afvalwarmte gebruikt worden om water te verwarmen dat via leidingen naar de omliggende woonwijken wordt gepompt. Met dat warme water worden woningen verwarmd en wordt via warmtewisselaars warm tapwater gemaakt. Deze zogenaamde stadsverwarming wordt tegenwoordig veelvuldig toegepast.

Experimentele toolkit Energiemeter PV paneel Isolatiemateriaal Mini gloeilamp en led lamp Snoertjes en klemmetjes Digitale thermometer Molen met zonnecel

Energie op school: Energie Bespaar Plan Welke apparaten gebruiken energie? Maak een lijst Ruimte Soort apparaat Elektrisch/elektronisch Lerarenkamer Koffiezetapparaat Elektronisch … Opdracht: Maak een inventarisatie van elektrische apparaten en van apparaten op andere energiedragers, zoals gas. Verwerk ze in de volgende tabellen Ruimte Soort apparaat Ruimte verwarming/ koeling; waterverwarming Soort brandstof Aula Radiatoren Verwarming Aardgas …

Hoeveel energie verbruiken wij? Per apparaat kun je het elektriciteitsverbruik bepalen: (1)   Aantal (2) Vermogen (W) (3) Vraag Factor (4) Aantal uur per week gebruik Wh per Week (2) x (3) x (4) x (7) Uren per dag (5) Dagen gebruik X Week (6) Uren per week (7) = (5) x (6) Verlichting Gloeilamp 40W 40 1 TL-verlichting/ Spaarlamp 13W 13 … Elektronische Apparaten Personal computer + monitor 140 0,9 (8) TOTAAL Wh x Week: Aantal weken per maand = 30/7= 4,3 (9) Wh x Maand = (7) x 4,3 (10) Omzetten naar kWh x Maand = (9) /1000 0,00 Noteer van de elektrische apparaten het aantal en het vermogen en reken uit hoeveel kWh deze apparaten tezamen verbruiken.

Hoeveel energie verbruiken wij? (2) De hoeveelheid verbruikte brandstof is het gemakkelijkst te bepalen door deze af te lezen van de energierekening. Omzetten van brandstoffen naar kWh (1)   Berekend o.b.v. [Net Calorific Value/ Netto stookwaarde] Soort brandstof Verbruikte hoeveelheid (per maand) Eenheid X Conversie factor (1) (kWh per eenheid) Totaal kWh Aardgas kg m³ × 13,1 kWh/kg 7,85 kWh/m³ Vloeibaar Petroleum Gas (LPG) (Butaan/Propaan) liter 12,78 kWh/kg 7,65 kWh/l Steenkool 6,65 kWh/kg Stookolie 11,75 kWh/kg 9,87 kWh/l Hout (25 % vochtigheid) 3,83 kWh/kg Houtpellets 4,67 kWh/kg TOTAAL Het doel van deze oefening is het omzetten van brandstofverbruik in kWh, om dit type verbruik beter te begrijpen en een vergelijking te kunnen maken met elektriciteitsverbruik. In tegenstelling tot de het berekenen van het elektriciteitsverbruik, is het vrij ingewikkeld om het energieverbruik van apparaten die op andere energiedragers werken te berekenen. Dit begint al bij het bepalen van hun vermogen (gewoonlijk uitgedrukt in kcal, GJ, etc.).

Omrekenen naar CO2 (eq.) uitstoot Emissiefactoren voor geselecteerde brandstoffen voor eindgebruik   Voeg hier je verbruik in kg CO2 per eenheid: kg aan CO2 equivalent (1) Emissies Energietype Energieverbruik X kWh Kg brandstof liter brandstof m³ brandstof TJ per kWh kg CO2 kg CO2 equivalent Elektriciteit 0,5108 --- 0,5387 Aardgas 0,2019 2,6479 3,7827 56100 0,2178 LPG 0,2271 2,9026 4,8457 63100 0,2440 Steenkool 0,3459 1,9220 96100 0,3470 Stookolie (voor boiler) 0,2786 3,2740 3,8976 77400 0,2800 Andere brandstoffen TOTAAL Stap 1: Voeg het verbruik in (maak gebruik van de eenheid die hoort bij jouw verbruik) Stap 2: Vermenigvuldig verbruik met de bijbehorende emissiefactor (bijv. als jouw verbruik uitgedrukt wordt in kg steenkool, vermenigvuldig met 1,9220)

Wat doen wij aan besparing? Energie Audit data schema: Stellingen huidige situatie Maatregel al toegepast? Opmerkingen   Nee Ja, net mee begonnen Ja, mee bezig Ja, intensief mee bezig Verlichting en Apparaten Als er genoeg licht van de zon is of als niemand in een ruimte is dan zijn alle lichten UIT. X Iemand zet de lichten uit, maar dit is niet standaard In ruimtes waar iemand maar even is (bijv. gang, toilet, etc.) zijn de lichten uit als er niemand is Verwarming en koeling Ramen en gordijnen worden aan het eind van een schooldag gesloten. Sommige ramen en gordijnen worden gesloten, maar niet altijd. Het hangt ervan af of iemand er aan denkt. Etc Etc. Na de bepaling van het energieverbruik en de CO2 emissie kunnen we een energie audit en plan van aanpak opstellen om de situatie te verbeteren.

Wat kunnen we verder doen en hoeveel bespaart dat? Type Energie VOORGESTELDE MAATREGELEN Type Gedrag/ Technisch % Besparing Energie besparingen CO2 emissie kg/maand Financiele Besparing (€/maand) Kosten van de Actie (€) Terug verdientijd (maanden) Aanbevelingen voor haalbaarheid Thermisch Verwarming   Verbeteren van thermische isolatie van de muren T 30% 960,00 209 192 50.000 260,4 In het geval van renovatie Installatie van dubbel glas 15% 480,00 105 96 26.000 270,8 Als bestaande ramen enkel glas hebben en niet recentelijk zijn geplaatst Laat buitendeuren niet langer open dan nodig is. G 2% 64,00 14 13 0,0 Altijd ETC Maak een bespaarplan voor je school (en of voor thuis). Maak er vooral ook een innovatief, creatief en leuk plan van, en doe mee aan de wedstrijd. Misschien win je een prijs, in Nederland, of misschien kun je zelfs in Triest de Europese prijs in ontvangst nemen! Kijk op de folder voor meer informatie.

Verdere ideeën voor in de lessen Vervoer en transport: Energieverbruik en Luchtkwaliteit Transport voor consumptie Eigen vervoer: elektrisch vervoer vs op benzine Vervoerplan voor de school Industrie Grootverbruiker van energie Voorbeeld: energieverbruik papierindustrie Transport: - Is goed voor ongeveer éénderde van het totale energieverbruik - Produceert meer dan 20% van de CO2 emissie - Het aantal voertuigen op aarde groeit jaarlijks

Vervoer en transport Auto benzine 187 grCO2/km Auto diesel 210 gr CO2/km Trein 45 grCO2/km Metro 50 grCO2/km Bus 65 grCO2/km Tram 50 grCO2/km Motor 132 grCO2/km Bromfiets 75 grCO2/km Opdracht: Reken voor jouw situatie eens uit hoeveel CO2 je uitstoot om van huis naar school te gaan, en weer terug? Bespreek de verschillen in de klas Hoeveel zou het per jaar schelen als (bijna) iedereen in de klas met de fiets naar school gaat of gaat lopen?

Vragenlijst Meten of leerlingen meer over energie en energiebesparing weten en er naar handelen: De vragenlijst voor en na de lessen laten invullen Evalueren van materialen onder docenten na afloop van de lessen.

Verdere vragen, opmerkingen, suggesties? Lieke Dreijerink: ldreijerink@ivam.uva.nl Jan Uitzinger: juitzinger@ivam.uva.nl