Duurzame energietechniek

Woord vooraf
Symbolenlijst
Leeswijzer

Deel A Inleiding
1 Energiegebruik
1.1 Inleiding
1.2 Begrippen uit de energieleer
1.3 Internationaal energiegebruik
1.3.1 Mondiaal energiegebruik
1.3.2 Europees energiegebruik
1.4 Nationaal energiegebruik
1.4.1 Energiegebruik industriesector
1.4.2 Energiegebruik diensten- en consumentensector
1.4.3 Energiegebruik agrarische sector
1.4.4 Energiegebruik mobiliteitssector
1.5 Reduceren energiegebruik
1.6 Opgaven

2 Energievoorziening
2.1 Inleiding
2.2 Energieconversie
2.3 Fossiele energiebronnen
2.3.1 Steenkool
2.3.2 Aardolie
2.3.3 Aardgas
2.4 Kernenergie
2.5 Duurzame energiebronnen
2.6 Effectieve en efficiënte energievoorziening
2.7 Opgaven

3 Energiebeleid
3.1 Inleiding
3.2 Internationaal en Europees duurzaamheids- en energiebeleid
3.3 Nationaal duurzaamheids- en energiebeleid
3.4 Wet- en regelgeving
3.5 Financiële beleidsinstrumenten
3.6 Onderzoek, voorlichting en demonstratie
3.7 Opgaven

Deel B Energieproductie
4 Windenergie
4.1 Inleiding
4.2 Windsnelheid
4.2.1 Snelheidsprofiel
4.2.2 Windsnelheidsverdeling
4.3 Vermogenslevering uit wind
4.3.1 Energie in de wind
4.3.2 Energieverliezen en aerodynamisch rendement
4.3.3 Vermogen
4.3.4 Opbrengst windturbine
4.4 Windturbines
4.4.1 Typen turbines
4.4.2 Werking windtrbine
4.4.3 Afmetingen
4.4.4 Vermogensregeling
4.4.5 Grote windturbines
4.4.6 Kleine windturbines
4.5 Windparken
4.6 Offshore windenergie
4.6.1 Ontwerpeisen voor offshore windturbines
4.6.2 Fundering en installatie en drijvende windturbines
4.6.3 Netkoppeling van offshore windparken
4.6.4 Exploitatie en onderhoud
4.6.5 Offshore windenergie in Noordwest-Europa
4.7 Lokale effecten
4.7.1 Geluid
4.7.2 Vogels
4.7.3 Schaduw
4.7.4 Landschappelijke inpassing
4.7.5 Veiligheid
4.8 Economische aspecten
4.9 Toekomstige ontwikkelingen
4.10 Opgaven

5 Energie uit water
5.1 Inleiding
5.2 Waterkracht
5.2.1 Basisvergelijkingen
5.2.2 Verliezen en rendementen
5.2.3 Waterturbines
5.2.4 Toepassingen in grootschalige waterkrachtinstallaties
5.2.5 Kleinschalige waterkracht
5.2.6 Waterkracht in Nederland en België
5.3 Golfenergie
5.4 Energie uit getijden
5.4.1 Opwekken van getijdenenergie met behulp van bassins
5.4.2 Opwekken van getijdenenergie door het benutten van de getijdenstromingen
5.5 Blauwe energie
5.5.1 Osmotische druk, het PRO-proces
5.5.2 Omgekeerde dialyse, het RED-proces
5.5.3 Vergelijking PRO met RED
5.5.4 Blauwe energie in Nederland
5.6 Energie uit temperatuurverschillen in de oceaan
5.7 Toekomstige ontwikkelingen
5.8 Opgaven

6 Elektriciteit uit zonne-energie
6.1 Inleiding
6.2 Fotovoltaïsche energie – principe
6.2.1 Achtergrond
6.2.2 Licht op materie
6.2.3 Licht in zonnecellen, reflectie, transmissie, absorptie
6.2.4 Zonnecellen
6.2.5 Materialen
6.2.6 Diodewerking
6.2.7 P/N-overgang
6.2.8 Opbouw zonnecel
6.2.9 Werking zonnecel
6.2.10 Energieopbrengst
6.2.11 Verliezen
6.2.12 Verschillende typen zonnecellen
6.3 Fotovoltaïsche energie – zonnepanelen en -systemen
6.3.1 Van zonnecel naar zonnepaneel
6.3.2 Van paneel naar systeem
6.4 PV-systemen in de praktijk
6.4.1 Installatie PV-systemen
6.4.2 Onderhoud
6.4.3 Exploitatie
6.5 Kunststof en andere alternatieve zonnecellen
6.6 Saldering
6.7 Concentrated solar power
6.8 Vooruitzichten
6.9 Opgaven

7 Thermische benutting van zonne‑energie
7.1 Inleiding
7.2 Zonnecollectoren voor warm tapwater en verwarming
7.2.1 Vlakke collectoren
7.2.2 Warmtebalans collector en optredende verliezen
7.2.3 Thermische en optische eigenschappen absorber
7.2.4 Thermische en optische eigenschappen afdekking
7.3 Concentrerende collectoren
7.3.1 Concentratiefactor
7.3.2 Rendementsvergelijking vlakke en CPC-collectoren
7.4 Ontwerp zonneboilers
7.4.1 Ontwerpregels zonneboilerinstallaties
7.4.2 Bepaling warmwatervraag
7.4.3 Systeemconfiguratie en regeling zonneboilers
7.4.4 Collectorselectie en dimensionering
7.4.5 Buffervaten
7.4.6 Pompen, regeling en beveiliging zonneboilers
7.4.7 Systeemverliezen en systeemrendement
7.5 Energiebijdrage zonneboiler
7.5.1 Zonstraling op een plat vlak
7.5.2 Zonnestraling op vlakken met verschillende oriëntatie
7.5.3 Opbrengstberekeningen van zonneboilers
7.6 Toepassingen zonneboilersystemen
7.6.1 Zonneboiler voor warm tapwater
7.6.2 Zonneboilersystemen voor flatgebouwen
7.6.3 Zonnegascombi voor verwarming en warm tapwater
7.7 Koelen met zonne-energie
7.8 Opgaven

8 Energie uit biomassa
8.1 Inleiding
8.2 Beschikbaarheid verschillende soorten biomassa
8.3 Samenstelling biomassa
8.4 Energie-inhoud biomassa
8.4.1 Energiebalans energiegewassen
8.4.2 Inputenergie energiegewassen
8.5 Verwerkingsenergie
8.5.1 Verwerkingsenergie bij droge biomassastromen
8.5.2 Verwerkingsenergie bij natte biomassastromen
8.6 Berekening energiebalans
8.7 Bio-energie uit afvalstromen
8.8 Bewerkings- en verwerkingsmethodes biomassa
8.8.1 Directe verbranding hout
8.8.2 Pyrolyse van hout
8.8.3 Fermentatie
8.8.4 Vergisting
8.8.5 Vergassing
8.9 Energiedragers
8.10 Vloeibare brandstoffen
8.11 Aquatische biomassa
8.12 Opgaven

9 Geothermische energie
9.1 Inleiding
9.2 Indeling geothermische energie
9.3 Potentieel geothermische energie
9.4 Geothermische systemen
9.4.1 Overzicht
9.4.2 Elektriciteit en warmte
9.4.3 Directe stoombenutting
9.4.4 Voorbehandeling en geothermische warmtebenutting
9.4.5 Geslotenkringinstallaties
9.4.6 Geothermische WKK-koppeling
9.4.7 Benutting voor verwarmingsdoeleinden
9.4.8 Alternatieve geothermische systemen
9.5 Toepassing in Nederland
9.6 Milieuverontreiniging
9.7 Vooruitzichten
9.8 Opgaven

Deel C Energieopslag en -conversie
10 Elektrische opslagtechnologieën
10.1 Inleiding
10.1.1 Flexibiliteit
10.1.2 Netwerkcapaciteit
10.1.3 Elektrische opslag
10.1.4 Keuze opslagtechnologieën
10.2 Karakterisering elektrische opslagtechnologieën
10.2.1 Energieprestatie
10.2.2 Maturiteit
10.2.3 Schaalbaarheid
10.2.4 Kosten
10.2.5 Duurzaamheid
10.2.6 Veiligheid
10.3 Mechanische energieopslag
10.3.1 Pompaccumulatie (hydro)
10.3.2 Luchtcompressie
10.3.3 Vliegwielen
10.4 Elektrochemische energieopslag in batterijen
10.4.1 Lood-zuur-batterij
10.4.2 Lithium-ion-batterijen
10.4.3 Nikkel-Metaalhydride en Nikkel-Cadmium batterijen
10.4.4 Natrium-zwavel- en lithium-zwavel-batterijen
10.4.5 Metaal-lucht-batterij
10.4.6 Redox-flow-batterij
10.4.7 Zink-kool en alkalische batterijen
10.5 Elektrofysische energieopslag
10.5.1 Elektromagnetische opslag
10.5.2 Supercondensatoren
10.6 Implementatie nieuwe opslagconcepten
10.6.1 Opslagsystemen gekoppeld aan elektriciteitsnet
10.6.2 Energie-eiland
10.6.3 Energieopslag voertuigbatterijen
10.6.4 Energieopslagsystemen autonome systemen
10.7 Opgaven

11 Waterstoftechnologie
11.1 Inleiding
11.2 Historisch perspectief
11.3 Rol waterstof in duurzaam energiesysteem
11.4 Toepassingen
11.4.1 Markten en functies
11.4.2 Industrie
11.4.3 Mobiliteit
11.4.4 Gebouwde omgeving en energie-infrastructuur
11.5 Techniek
11.5.1 Verbranding
11.5.2 Brandstofcellen
11.5.3 Elektrolyse
11.5.4 Opslag
11.5.5 Compressie
11.6 Veiligheid
11.7 Toekomst
11.8 Opgaven

12 Warmteopslagsystemen
12.1 Inleiding
12.2 Fysische uitgangspunten warmteopslagsystemen
12.3 Actieve voelbare warmteopslagsystemen
12.3.1 Kleinschalige actieve warmteopslagsystemen
12.3.2 Grootschalige actieve warmteopslagsystemen
12.3.3 Middellange- en langetermijnopslag
12.3.4 Lagetemperatuur-warmteopslag in de bodem
12.3.5 Lucht als medium in warmteopslagsysteem
12.4 Latente warmteopslagsystemen
12.4.1 Eigenschappen Phase Change Materials
12.4.2 Uitvoeringsvarianten Phase Change Materials
12.4.3 Toepassingen latente warmteopslagsystemen
12.5 Chemische warmteopslag
12.6 Opgaven

13 Warmtepompen
13.1 Inleiding
13.2 Werking warmtepomp
13.3 Warmtefactor warmtepomp
13.3.1 Maximaal theoretische warmtefactor: Carnot-factor
13.3.2 Warmtefactor thermisch aangedreven warmtepomp
13.4 Soorten warmtepompen
13.4.1 Elektrisch aangedreven compressiewarmtepomp
13.4.2 Gasmotor-aangedreven warmtepomp (GMWP)
13.4.3 Thermisch aangedreven warmtepomp (ad- en absorptiesystemen)
13.4.4 Mechanische en thermische damprecompressie
13.5 Ontwerp warmtepompsysteem
13.5.1 Bronsysteem
13.5.2 Afgiftesysteem
13.5.3 Ontwerpvermogen en warmtebuffering
13.6 Veiligheid & milieu
13.6.1 Arbeidsmedia
13.6.2 Trilling en geluid
13.7 Toekomstverwachtingen
13.8 Opgaven

Deel D Energietransport en -distributie
14 Elektriciteitstransport en -distributie
14.1 Inleiding
14.2 Achtergrondtheorie
14.2.1 Enkelfasesysteem
14.2.2 Driefasesysteem
14.2.3 Powerfactor (cos ϕ)
14.2.4 Vermogenstransport
14.2.5 Elektriciteitsbelasting
14.3 Technologie en techniek
14.3.1 Historie
14.3.2 Netten
14.3.3 Stations
14.3.4 Componenten
14.4 Modelvorming en monitoring
14.4.1 Vereenvoudigde modellen van de netten
14.4.2 Monitoring overbelasting en gelijktijdigheid van belasting
14.4.3 Monitoringinfrastructuur voor bewaking en uitlezing (terug)levering
14.5 Nieuwe ontwikkelingen
14.5.1 Belangrijkste verschijnselen
14.5.2 Effecten op het elektriciteitset
14.6 Opgaven

15 Warmtetransport en -distributie
15.1 Inleiding
15.2 Basisonderdelen warmtenet
15.2.1 Bronnen warmtenet
15.2.2 Warmtevragers
15.2.3 Distributienet
15.2.4 Regeling
15.3 Voor- en nadelen warmtenetten
15.4 Warmtenetgeneraties en temperatuurniveaus
15.4.1 Generaties warmtenetten
15.4.2 Temperatuurniveaus warmtenetten
15.5 Gebiedsaspecten
15.6 Distributieverliezen
15.7 Duurzaamheid warmtenet
15.7.1 Kentallen
17.7.2 Inzet buffers ter vergroting aandeel duurzame energie
15.8 Koudenetten
15.9 Toekomstige ontwikkelingen: slimme warmtenetten
15.10 Opgaven

16 Gastransport en -distributie
16.1 Inleiding
16.2 De Nederlandse aardgasinfrastructuur
16.3 Relevantie gas in duurzaam energiesysteem
16.4 Duurzame gassen
16.4.1 Biogas
16.4.2 Stortgas
16.4.3 Waterstof
16.4.4 Methaan (synthetisch)
16.5 Waterstof door aardgasleidingen
16.6 Groene waterstof
16.6.1 Wind op zee
16.6.2 Lokale productie
16.6.3 Import
16.6.4 Kernenergie
16.7 Opgaven

Deel E Energietransitie
17 Systeemintegratie van duurzame energiebronnen
17.1 Inleiding
17.2 Beperkte capaciteit energienetwerken
17.3 Toenemende elektrificatie energiegebruik
17.4 Toenemende complexiteit door systeemintegratie
17.5 Terugverdienen flexibiliteitsopties
17.6 Onduidelijkheid over de eindoplossingen
17.7 Onduidelijke beleidslijnen: regie
17.8 Nabeschouwing
17.9 Opgaven

18 Energietransitiescenario’s
18.1 Inleiding
18.2 Huidige situatie
18.3 Relevante ontwikkelingen
18.4 Duurzame energieopties
18.5 Energietransitiescenario’s
18.6 Voorbeelden energietransitiescenario’s
18.6.1 VS: 100% duurzaam in 2050
18.6.2 Energietransitie: scenario EU 2050
18.6.3 Nederlandse energietransitiescenario’s
18.7 Modelvorming energietransitiescenario’s
18.7.1 Analyse jaartotalen
18.7.2 Analyse uurwaarden
18.8 Nabeschouwing
18.9 Opgaven

Literatuur
Register