3.3 Passende technologie

Activiteiten  1 2

Kernbegrippen

  • Geschikte technologie voor circulair water en energie systemen
  • Schoon drinkwater
  • Waterwinning
  • Waterzuivering
  • Waterbeheer
  • Hernieuwbare energie
  • Energiebesparing

Introductie

Dit thema gaat in op geschikte techniek voor energie, water, waterbeheer, afvalwater en afvalrecycling. Het ontwerp van water en energiesystemen kan het best worden beschouwd als onderdeel van een geïntegreerd infrastructuur ontwerp. Energie, water, voedselproductie, ontwerp van gebouwen en transport kunnen worden geïntegreerd om kosteneffectieve, ultra-lage energiesystemen te leveren. De eerste prioriteit bij het ontwerp is energiebesparing, waarbij ecologische architectuur, superisolatie, efficiënte technologie en attitudes van bewoners betrokken zijn.

 

Energie: Duurzame en groene energie is zeer belangrijk voor het behoud van onze aarde.
  • Onze maatschappij is nu vrijwel geheel afhankelijk van fossiele brandstoffen, zoals olie, gas en kolen. Behalve dat ze schaars worden, brengen ze ook heel veel schade toe aan onze aarde en wordt het steeds duurder om ze te winnen, in verhouding tot wat het oplevert.
Water: Er zijn ernstige problemen met water:
  • Elk jaar sterven 25 miljoen mensen aan besmet water. Dat is gelijk aan de bevolking van Canada.
  • Elke 8 seconden sterft een kind aan vervuild water.
  • 1,4 miljard mensen hebben geen toegang tot veilig drinkwater.
  • Miljarden mensen hebben geen toegang tot sanitaire systemen – één op de drie personen. (From Troubled Water van Anita Roddick en Brooke Shelby Biggs, 2004)
We hebben de technologie om serieuze problemen met water op te lossen. Het zal echter internationale vastberadenheid en investeringen vereisen.
  • Door voor duurzame en groene energie te kiezen, door onder andere passende technologie de ecologische voetafdruk zo laag mogelijk te houden en spaarzaam en zorgvuldig met water om te gaan.
Verdiepende vragen
  • In hoeverre heeft u speciale aandacht besteed aan de rol en functie van water in ons lichaam?
  • In hoeverre heeft u aandacht besteed aan de constructie en werking van wateropvangsysteem in een huis?
  • Heeft u aandacht besteed waarom het beter is om de natuurlijke hydrologische cyclus niet te verstoren of alleen al beter te ondersteunen? En, zo ja, hoe?
  • Heeft u jongeren in kaart laten brengen waar het water in de regio van hun project vandaan komt?
  • Heeft u het beheer van de bioregionale stroomgebieden in uw project verwerkt of jongeren in hun project de bioregionale stroomgebieden uit laten zoeken?
  • Heeft u specifieke (decentrale) ecologische technische kenmerken voor het verzamelen, beheren en zuiveren van water in je project aandacht gegeven?
  • Heeft u  in uw jongerenproject rekening ermee gehouden dat regenwater-spoeltoiletten, composttoiletten, helofytenfilters, regenwater opvang systemen en waterbehandelingssystemen op basis van tanks (living machine systeem) zeer geschikt zijn voor off the grid projecten?
  • In hoeverre heeft u ervoor gekozen decentrale hernieuwbare energiesystemen op te nemen in het  projectontwerp voor jongeren?
  • Heeft u uitgelegd in uw project welke energiebesparende methoden er zijn om de energievraag tot een absoluut minimum te beperken?
  • Heeft u de bijbehorende CO2-voetafdruk van verschillende energiebronnen laten vergelijken bij het kiezen van de manier van energieopwekking / energietoevoer?
  • Heeft u  in uw project voor jongeren aandacht besteed aan de energie die gebruikt wordt bij de productie van materialen en consumptiegoederen?
  • Heeft u jongeren bij het kiezen van een duurzame energiebron de juiste mix van lokale hernieuwbare energiebronnen wind-, zonne-energie (thermische & pv), biomassa, micro-waterkracht, marine energie, biobrandstoffen en biogas als mogelijke energiebronnen  laten afwegen?
  • In hoeverre kunnen gecombineerde warmtekrachtkoppeling systemen, een centrale warmtewisselaar of een warmtepomp worden opgenomen in het projectontwerp van de jongeren en zou dit echt logisch zijn gezien de bio-culturele uniekheid van de plaats waar hun project plaatsvindt?
  • Heeft u aandacht gegeven welke duurzame vervoersopties er in de regio beschikbaar zijn en hoe deze worden gebruikt door de inwoners van deze regio?
Theoretisch kader

 Soorten systemen in en om ons huis (SDG 6, SDG 7, SDG 9)

De systemen die ons in en om huis verzorgen zijn in enkele categorieën te verdelen:

  • Water
    • Regenwater
    • Drinkwater
    • Grijs water
    • Zwart water
  • Energie
    • Elektrische energie
    • Chemische energie
    • Thermische energie
    • Kinetische energie
  • Transport
    • Auto
    • Openbaar Vervoer
  • Informatie
    • Communicatie

Water

 Functies van water in ons lichaam (SDG3 en SDG  6)

Water vervult een rol bij meerdere processen in het lichaam, namelijk:

  • bij het uitscheiden van afvalstoffen
  • voor de regulatie van de lichaamstemperatuur
  • als bouwstof van cellen
  • als vervoermiddel
  • als oplosmiddel
  • als schokdemper voor verschillende weefsels

 De waterkringloop (SDG 6)

De waterkringloop (of watercyclus) is het proces waarbij water de sequentie doorloopt van lucht (condensatie) naar de aarde (neerslag) en vervolgens terugkeert in de atmosfeer (verdamping). Men spreekt eveneens van de hydrologische cyclus. Het menselijk gebruik van water, bijvoorbeeld voor irrigatie of door de bouw van stuwdammen, kan de waterkringloop verstoren.

 

  1.  Klimaatveranderingen in relatie met waterkringloop (SDG 6)

    “De hydrologische cyclus is een zeer ingewikkeld systeem waarin heel veel water omgaat maar waarvan slechts een miniem deel bepalend is voor het kunnen functioneren van samenlevingen. De cyclus kan veranderen door klimaatverandering. Vooral veranderingen in de verdeling van de neerslag zijn daarbij van belang. Maar nog belangrijker is hoe de mens daar vervolgens mee omgaat. Menselijk ingrijpen in de hydrologische cyclus heeft in de voorbije eeuwen geleid tot een verbetering van de levensomstandigheden: meer mensen kregen betrouwbaar drinkwater, de voedselproductie steeg door irrigatie, de opwekking van de hydro-elektriciteit nam een grote vlucht. Maar de ingrepen hebben het hydrologische systeem ook kwetsbaarder gemaakt. Er is een reëel gevaar dat veranderingen in de hydrologische cyclus (door klimaatveranderingen of door direct menselijk ingrijpen) het waterbeheer over een kritische grens duwen, zowel op mondiale als op regionale schaal. Jarenlang zijn de mogelijke abrupte veranderingen in de hydrologische cyclus veronachtzaamd. Het adequaat inspelen op die abrupte veranderingen zou echter wel eens bepalend kunnen zijn voor de toekomstige watervoorziening, meer dan de geleidelijke veranderingen (een beetje meer water in de winter, een beetje minder in de zomer) waar de meesten zich tot nog toe druk over maken. In gebieden waar ecosystemen en samenlevingen toch al kwetsbaar zijn, kunnen klimaatveranderingen net het duwtje over de rand van de afgrond betekenen.” Bron: Han Dolman, Klimaatverandering beïnvloedt hydrologische cyclus.

     Gevolgen klimaatverandering in relatie tot water (SDG 6)

    Klimaatverandering heeft gevolgen voor mens en natuur. Klimaatverandering heeft onder meer de volgende gevolgen:

    • Overstromingen door stijgende zeespiegel en extreem weer
    • Minder drinkwater beschikbaar door droogte
    • Onvoldoende zoet water door extreme droogte
    • Slechte oogsten door zout water
    • Te weinig koelwater voor elektriciteitscentrales
    • Biodiversiteit verandert door klimaatverandering
    • Meer algenbloei in zwemwater door hogere temperatuur

    (Bron: https://www.rijksoverheid.nl/onderwerpen/klimaatverandering/gevolgen-klimaatverandering)

     Maatregelen voor waterproblemen in de stad (SDG 6)

    Waar droogte vaak buiten de stad zichtbaar is, zijn de gevolgen van hitte en extreme regenbuien juist merkbaar in dichtbevolkt gebied, zoals in steden. Daar zorgen wadi’s, ondergrondse water infiltratiesystemen, voor de opvang en berging van regenwater wanneer dat met bakken uit de lucht valt. Vergroening van de stad helpt in warme tijden bij het tegengaan van hittestress.

     Stroomgebieden (SDG 6)

    Een afvoerbekken is ook bekend als een stroomgebied en is een gebied waar oppervlaktewater uit verschillende bronnen, zoals de smeltende sneeuw, ijs of water uit de regen, samenkomt of wegvloeit naar een enkel punt dat gewoonlijk op lagere hoogte ligt.

    Bron: https://nl.ripleybelieves.com/fluvial-landforms-what-is-drainage-basin-5725

     Watersystemen (SDG 6)

    ► Regenwater (SDG 6)

     De werking van een regenwateropvangsysteem (SDG 6)

    De werking van een regenwateropvangsysteem is in principe eenvoudig. Het regenwater van een dak gaat via de regenpijp door een filter om bladeren, takjes en andere vervuiling van het water te scheiden, vervolgens gaat het regenwater naar een opslagtank. Het regenwater kan worden opgeslagen in een regenton in de tuin, in een bovengrondse tank, in een ondergrondse tank of een waterbassin. Bron:  http://www.regenwateropvangsystemen.nl/.

     First Flush (SDG 6)

    Vaak wordt in het regenwater opvangsysteem een “first flush” unit gebouwd welke er voor zorgt dat de eerste hoeveelheid regenwater gescheiden wordt van de rest van het regenwater. De eerste stroom regenwater voert vaak veel vervuiling vanaf het dak met zich mee.

     Gebruik regenwater (SDG 6)

    Regenwater kan gebruikt worden om mee te douchen, als spoelwater in het toilet, voor de wasmachine en de schoonmaak. Het kan in principe ook gebruikt worden als basis voor drinkwater, dit is echter aan strenge regulering onderhevig.

     Drinkwater (SDG 6)

    Het wordt steeds moeilijker om zelf schoon drinkwater te winnen. In de toekomst zal dit waarschijnlijk nog problematischer worden. Door langdurige periodes van droogte, oneerlijke verdeling en gebruik van water en watervervuiling. Op welke manier kun je in jouw regio of in jouw project water twaalf maanden per jaar betrouwbaar en veilig verzamelen, opslaan en distribueren? De volgende zaken daarin verdienen aandacht:

    • Regels voor het gebruik van regenwater als basis voor drinkwater.
    • De lokale Infrastructuur voor drinkwater; waar wordt drinkwater gewonnen, waar wordt het gezuiverd, waar wordt het opgeslagen en via welke systemen komt het uiteindelijk uit de kraan?
    • Opslag van regenwater, inclusief soorten opslagtanks en berekening van de grootte van tanks
    • Gesloten circulaire systemen
    • Bouw van vijvers en bassins.
    • Waterputten
    • Het slaan van een bron om grondwater omhoog te kunnen pompen

     Afvalwater (SDG 6)

    ‘Afvalwater’ is een verkeerde benaming. Een meer beschrijvende uitdrukking zou zijn Nutrient Enriched Water (N.E.W.)

    De volgende zaken daarin verdienen aandacht:

    • Grijs en zwart water
    • Wat zit er in de ontlasting?
    • Wat zit er in de urine?
    • Septische systemen
    • Droge compostering
    • Bucket-systemen
    • Microfiet systeem
    • Nat composteren
    • The Living Machine
    • Scheidingssysteem (Mats Wohlgast)

     Centralisatie en decentralisatie afvalwater (SDG 6)

    In een huishouden worden zowel geconcentreerde (fecaliën en urine) als verdunde afvalwaterstromen, zoals bad-, douche- en waswater, geproduceerd. Bij de huidige aanpak worden de verschillende huishoudelijk afvalwaterstromen gezamenlijk ingezameld en vervolgens veelal over een grote afstand
    getransporteerd naar een conventionele aërobe waterzuiveringsinstallatie. Deze wijze van inzameling en transport vereist het gebruik van grote hoeveelheden water om verstoppingen van leidingen te voorkomen, waardoor grote hoeveelheden drinkwater voor oneigenlijke doeleinden worden gebruikt, geconcentreerde afvalwaterstromen worden verdund en deze laatste worden vervuild met extra CZV, pathogenen en nutriënten uit het toiletwater. De huidige centrale aanpak heeft niet alleen gevolgen voor de afvalwaterbehandeling. De aanleg en renovatie van de principieel niet duurzame rioolsystemen gaat tevens gepaard met gebruik van grondstoffen, ongerief in steden en dorpen door graafwerkzaamheden en verstoring van de bodem.

    Wanneer decentrale inzameling wordt toegepast, vervalt de noodzaak tot het gebruik van grote hoeveelheden water voor transport en wordt daarmee de mogelijkheid gecreëerd om behandelingstechnieken toe te passen, die gericht zijn op terugwinning en hergebruik van waardevolle stoffen. Het is van cruciaal belang het sterk vervuilde en zeer risicovolle toiletafvalwater, met voor de mens gevaarlijke pathogene organismen en voor het waterig milieu schadelijke nutriënten, gescheiden te houden van de overige weinig vervuilde ‘grijze’ afvalwaterstromen (was-,douche en ander afvalwater).

     Decentrale Sanitatie en Hergebruik (DESAH)  (SDG 6)

    Voor gescheiden inzameling van de zwarte en grijze waterstromen, kunnen de mogelijkheden van toepassing van meer duurzame technieken voor de behandeling en het gebruik echter reeds
    aanzienlijk worden verbeterd. Zelfs wanneer alleen de mogelijkheid bestaat tot de inzameling van totaal huishoudelijk afvalwater, zijn mogelijkheden voor decentrale behandeling voor handen. Zeker in agrarische gebieden is hergebruik van anaëroob voorgezuiverd rioolwater in de landbouw ten behoeve van irrigatie en bemesting een aantrekkelijke optie.

     Grijs water (SDG 6)

    Grijs water is het water afkomstig van bijvoorbeeld de gootsteen na de afwas of het water uit de douche. Het is niet schoon meer, maar kan met redelijk eenvoudige middelen weer geschikt gemaakt worden voor gebruik.

     Gesloten circulaire water kringlopen (SDG 6)

    Bij een gesloten circulaire waterkringloop wordt water zelf gewonnen, bijvoorbeeld door regenwater opvang of door grondwater omhoog te pompen en te zuiveren. Het water kan bijvoorbeeld gebruikt worden voor de afwas, de was of de douche. Het water kan hergebruikt worden door het te zuiveren met bijvoorbeeld een living machine of een helofytenfilter. Mocht het water uiteindelijk gebruikt worden voor het doorspoelen van het toilet, dan verdwijnt het uit de kleine kringloop.

     Zwart water (SDG 6)

    Zwart water is het spoelwater wat afkomstig is uit het toilet. Dit spoelwater kan eventueel gezuiverd worden door middel van een helofytenfilter en geloosd worden op het oppervlaktewater of een spreiveld. Hiervoor is echter een lastig te verkrijgen vergunning noodzakelijk. Een andere mogelijke oplossing voor het spoelwater inclusief de faecaliën is het gebruik van een biovergister.

    Dit zwart water is dusdanig vervuilt met voor de mens gevaarlijke stoffen en pathogenen dat het niet eenvoudig meer gezuiverd kan worden. Het is in Nederland zelfs verboden gezuiverd zwart water te gebruiken voor agrarische doeleinden.

     Eco Engineering van water (SDG 6)

    Eco Engineering is de inzet van groen en ecologische principes om functies m.b.t. milieu en
    leefbaarheid te vervullen voor de mens. Drie voorbeelden zijn:
    1. groene daken
    2. groene gevels
    3. groene waterzuivering

    In de pdf  ‘Handboek groene waterzuivering’ worden alle aspecten van groene waterzuivering behandeld. Zoals onder andere:

    • Moerasbufferstrook
    • Helofytenfilters: vloeiveld
    • Helofytenfilters: horizontaal doorstroomd
    • Helofytenfilters: verticaal doorstroomd
    • Hydrofytenfilters
    • Living machines
    • Drijvende moerassystemen(floatlands)

    ► Energie (SDG7)

    Duurzame energie (SDG 7)

Duurzame energie is energie:

Waarover de mensheid onbe­perkt en voor onbepaalde tijd kan beschikken.

Waarbij, door het gebruik ervan, het leefmilieu en de mogelijkheden voor toekom­stige generaties niet worden benadeeld.

We onderscheiden twee vormen.

  1. Allereerst zijn er bronnen van duurzame energie die elektrici­teit opwekken. Te denken valt aan windenergie, zonne-ener­gie, waterkracht en bio-energie.
  2. Daarnaast zijn er bronnen van duurzame energie die warmte produceren. Te denken valt hierbij aan aardwarmte, (thermische) zonne-energie en warmtepompen (omgevings­energie).
  • Duurzaam energie verbruik

    Momenteel wordt drie procent van de Nederlandse energievoor­raad gewonnen uit duurzame bronnen. De overheid streeft ernaar om dit percentage in 2020 te laten oplopen tot 14 procent. (Bron: www.rijksoverheid.nl)

    Waarom duurzaam?

    1. Uitputting van voorraden fossiele energie. In de periode 2010-2020 groeit de wereldbevolking jaarli­jks met 1,1% terwijl het bruto nationaal product met 4,4% toeneemt (UN World Population Prospects). De consumptie van grondstoffen zal daarom sterk toenemen, terwijl het aanbod van fossiele brand-stoffen steeds minder zal worden. De prijs voor fossiele brandstoffen zal daardoor enorm stijgen. Duurzame energiebronnen gebruiken energie uit de om­geving. Zoals water, wind, zon en aardwarmte. Deze bronnen zijn oneindig en zullen nooit schaars worden.
    2. Toenemende vervuiling Al sinds de jaren ’80 is de ecologische voetafdruk van de mens groter dan de capaciteit van de aarde om de vervui­ling op te vangen. Vooral de emissie van CO2 is sinds de industriële revolutie zeer sterk toegenomen. Dit komt met name door de verbranding van fossiele brandstoffen. Duurzame energiebronnen zijn schoner en minder vervuilend.
    3. Afhankelijkheid van fossiele brandstoffenNederland is voor een groot deel afhankelijk van de import van fossiele brandstoffen. Naarmate in Nederland de gasvoorraad verder daalt zal de afhankelijkheid van andere landen voor fossiele brand­stoffen verder toenemen. Door duurzame energiebronnen te gebruiken ben je niet afhanke­lijk van andere landen.

    Maar bij de productie van windmolens en zonnepanelen wordt toch ook energie en ma­terialen verbruikt. Zijn ze dan nog wel duurzamer?

    Over de productie van zonnepanelen

    Hoewel niet voor elk type paneel hetzelfde geldt, laten studies toch zien dat je met niet-duurza­me energiebronnen tot wel 50 keer meer CO2 per kilowattuur produceert. Het blijkt dat er veel meer zware metalen vrijkomen bij het verbranden van kolen of olie in elektriciteitscentrales dan door de productie van zonnepa­nelen met cadmium-houdende halfgeleiders. Daarnaast kunnen oude zonnepanelen gerecycled worden waardoor er minder afval overblijft. Een goed voorbeeld is het bedrijf First Solar dat 90% tot 95% van het materiaal uit oude panelen kan hergebruiken. Daarvoor moeten de zonnepa­nelen wel gescheiden ingeleverd worden. De productie van zonne­panelen uit gerecyled materiaal kost 70% minder energie dan uit nieuw materiaal!

    Over de productie van windmolens

    Er komt inderdaad wel wat CO2 vrij bij het bouwen, onderhouden en afbreken van een windturbine. Echter na drie tot zes maanden draaien heeft een turbine die hoeveelheid CO2-uitstoot al bespaard. Tijdens de hele levens­duur van een windturbine -20 jaar- produceert deze tot tachtig keer zoveel energie als er nodig is om er één te bouwen.

    Een belangrijk bestanddeel van windmolens, het metaal neo­dymium, zorgt echter wel voor ongekende vervuiling in China. Neodymium wordt gebruikt in veel generatoren van wind­molens. Neodymium is een zogeheten “zeldzame aardeme­taal”. Het zit niet, zoals koper, met een “ader” geconcentreerd in de grond, maar is vermengd met an­dere stoffen. China is de grootste leverancier van dit metaal. In het Chinese plaatsje Baotou wordt dit zeldzame metaal gescheiden van uranium en thorium, twee radioactieve materialen. Deze stoffen worden in China na gebruik samen met andere giftige chemicaliën gestort in nauwelijks beschermde bassins en meren. Zo wordt het grondwater besmet met radio-actieve straling en de lucht met gifstoffen. Neodymium kan zeker op een schonere ma­nier gewonnen worden en komt niet alleen voor in China. Bij het aanschaffen van neodymium zal dan ook gekeken moeten worden naar hoe schoon het metaal is gewonnen.

    Vanwege de milieuproblemen worden de meeste nieuwe windmolens nu uitgerust met elektromagneten en bevatten geen neodynium meer.

    Opwekking van duurzame energie. (SDG 7)

    Biomassa

    Driekwart van alle duurzame energie in Nederland wordt gemaakt van biomassa. Dit plant­aardige en dierlijke materiaal kan als bron dienen voor de productie van elektriciteit, warmte en gas.

    1. Verbranding van biomassa Elektriciteitscentrales en afval­verbrandingsinstallaties wek­ken elektriciteit en warmte op door biomassa te verbranden. Dit is een van de goedkoopste manieren om duurzame ener­gie te produceren.
    2. Groen gas Door plantenresten (samen met mest en rioolslib) te vergis­ten of te vergassen, ontstaat ruw biogas. Dit biogas kan worden omgezet in ‘gewoon’ aardgas. Hiermee kan warmte of elektriciteit opgewekt worden.
    3. Biobrandstoffen in benzine en diesel Biomassa kan ook als basis dienen voor de productie van biodiesel en bio-ethanol. Deze biobrandstoffen kunnen (voor een deel) de gewone benzine en diesel aan de pomp vervan­gen.

    Windenergie

    In Nederland kan het heel hard waaien omdat het in Nederland vlak is. Deze wind is heel geschikt om energie op te wekken. Je ziet dan ook veel windmolens staan in Nederland. Ook in de Noordzee staan hele windparken met wind­molens uit Nederland. De werking is vergelijkbaar met de werking van een fietsdynamo: draaiende wieken drijven een generator aan, die weer elektriciteit opwekt.

    Nu (in maart 2013) staan er voor 2140 megawatt aan windmolens op land opgesteld.

    In 2020 moeten echter alle wind­molens op land gezamenlijk een vermogen hebben van ten minste 6000 megawatt. Dat is genoeg om 3,6 miljoen huishoudens van elektriciteit te voorzien!

    In 2020 zal daarnaast het Ne­derlandse deel van de Noordzee plaats bieden aan windmolen­parken met een gezamenlijk vermogen van 4450 megawatt. Dat alleen al is ruim 20 keer zoveel als de 220 megawatt die in 2013 stond opgesteld. Nu zijn de kosten voor het bouwen van windparken in zee nog erg hoog. Onderzoekers zijn echter op zoek naar mogelijkheden om deze wel rendabel te maken.

    Zonne-energie

    Het mooie van de zon is, dat die elke dag schijnt. Zonlicht is daar­om een betrouwbare energiebron. Zonnepanelen werken namelijk ook een beetje als de zon achter de wolken zit. Het zonlicht wordt opgevangen in speciale silicium cellen. In deze cellen wordt zon­licht omgezet in elektriciteit. Dit noemen we actieve zonne-ener­gie.

    We kennen ook passieve zonne-energie. Bij passieve zonne-energie wordt de warm­te van de zon direct gebruikt zonder installaties te gebruiken. Bijvoorbeeld voor het opwarmen van water of een woonruimte. Bij de productie van elektriciteit of warmte uit zonlicht, komen er nauwelijks milieuonvriendelijke stoffen zoals CO2 vrij.

    In Nederland gebruiken we voornamelijk twee technieken die zonlicht omzetten in een andere vorm van energie:

    1.  Zonnewarmtecollectoren (of zonneboilers)
    2.  Zonnepanelen

    Er zijn zelfs voertuigen die zich kunnen voortbewegen op zonne­energie, zoals de solar racewagen

    Waterkracht

    Waterkracht is energie opgewekt uit stromend water. Bij voorkeur met flinke hoogteverschillen omdat het water dan de meeste kracht heeft. Om deze hoogtever­schillen te

    krijgen worden vaak bij hoge stuwdammen geplaatst. Milieuor­ganisaties zijn meestal tegen het plaatsen van deze centrales, om­dat deze stuwdammen slecht zijn voor de vissen en er hele valleien onder water komen te staan.

    Behalve rivierwater is ook kust­water heel geschikt om energie op te wekken. Namelijk met sys­temen die golf- en getijdenkrach­ten omzetten in elektriciteit.

    Aardwarmte en warmte/ koude opslag

    Om huishoudens op een duurzame manier van warmte te voorzien gebruikt men soms aardwarmte. Aardwarmte zit in de buitenste laag van de aarde (maar soms toch nog wel op zes kilometer diep). Men pompt een vloeistof via buizen naar beneden waar het opgewarmd wordt. Vervolgens wordt via een andere buis het warme water weer naar boven gepompt.

    Warmte/koude opslag lijkt hier op maar hierbij is de warmtebron de zon. Minder diep in de bodem is het niet zo warm. Het koele water wat hier zit wordt gebruikt om in de zomer bijvoorbeeld kantoren te koelen. Het water warmt daardoor op. Dit warme water wordt vervolgens weer in de bodem gepompt waar het, om­dat het zo veel is, warm blijft tot het winter is geworden. Nu pompt men dit warme water omhoog om het kantoor te verwarmen. Het water koelt hierdoor af en wordt weer voor een half jaar in de bodem opgeslagen.

    Duurzame energie en transport

    Veel van deze bronnen zijn ongeschikt voor vervoermidde­len. Elektrische vervoermiddelen vormen hierop een uitzondering. De stroom die nodig is voor deze elektrische vervoermiddelen kan wel duurzaam worden opgewekt. Bijvoorbeeld door windenergie, zonne-energie en waterkracht. Vliegtuigen en grote zeesche­pen moeten lange afstanden afleggen. Ze verbruiken daarbij heel veel energie en zijn daarvoor afhankelijk van (bio)brandstoffen. Het is nog niet mogelijk om elek­trisch lange afstanden te vliegen of te varen.

     

     Energieomzetting (SDG 7)

    Voor zover we nu weten ontstaat energie niet. Energie wordt omgezet van de ene vorm van energie in de andere vorm. Zo ontstaat bijvoorbeeld elektrische energie in een windmolen doordat de bewegingsenergie die in de wind zit de wieken van de molen in beweging zet of in een zonnepaneel waar stralingsenergie van de zon wordt omgezet in elektriciteit.

     Elektrische energie (SDG 7)

    Voor duurzame elektrische energie wordt energie uit  duurzame hernieuwbare bronnen omgezet naar elektriciteit. Voorbeelden van apparaten en machines die dit doen zijn:

    • Zonnepaneel
    • Windmolen
    • Gravity light
    • Fietsdynamo
    • Turbine in een stuwdam

    Zonnepanelen (SDG 7)

    ‘Zonnepanelen zetten licht om in elektriciteit. Ze worden opgebouwd uit fotovoltaïsche cellen. Het belangrijkste onderdeel van een gewone fotovoltaïsche cel is een stuk halfgeleidend materiaal dat een scheidingsvlak tussen p-type en n-type dotering bevat (fotodiode). De elektrische stroom kan maar in één richting door de zonnecel lopen. Als er (zon)licht (elektromagnetische straling) op de zonnecel valt, worden er elektronen losgestoten. Die gaan dus in de gewenste richting bewegen. De beweging van alle losgemaakte elektronen samen is de elektrische stroom die door de zonnecel loopt.’
    (bron Wikipedia)

     Windmolens (SDG 7)

    Een windmolen zet windenergie om in elektriciteit. De omzetting gebeurt in de generator.

    De generator van de windturbine is het onderdeel waar de De werking van een dynamo of generator is gebaseerd op het principe van inductiespanning.

    Inductie spanning ontstaat wanneer een geleider zich in een magnetisch veld bevindt van wisselende sterkte, het magnetisch veld verandert dus van sterkte. Door het wisselen van de sterkte van het magnetische veld, wordt er een spanning over de geleider opgewekt, naarmate de sterkte van het veld veranderd, veranderd ook de spanning over de geleider. De opgewekte spanning is dus altijd een wisselspanning. Dit verschijnsel is het bekend als “De wet van Faraday”.

     De wet van Faraday (SDG 7)

    ‘Als de door een spoel omvatte magnetische flux verandert, ontstaat over de uiteinden van die spoel een spanning.

    De werking van een generator is in principe hetzelfde als die van een dynamo. Een dynamo bestaat uit een aantal magneten met een aantal spoelen. De dynamo of generator bestaat uit een vast deel, de stator en een draaiend deel, de rotor.

    De stator of rotor kan beide draaiend of stilstaand uitgevoerd worden. Bij een dynamo (levert een laag vermogen) wordt de magneet als stator uitgevoerd en de spoelen als rotor. De energie wordt vervolgens door het gebruik van koolborstels afgevoerd.

    Bij een windmolen worden de spoelen meestal als stator uitgevoerd en de magneten als rotor. Dit heeft als voordeel dat de grote opgewekte spanningen direct via de as van de stator afgevoerd kunnen worden. Voor het afvoeren van de opgewekte spanning zijn dus geen koolborstels nodig.’

    (Bron: http://members.home.nl/jangiesen68/de_theorie_achter_de_windturbine.html)

     

     Gravity light (SDG 7)

    Een gravity light zet zwaartekracht om in licht. Het licht wordt ingeschakeld door een ballastzak te vullen met ongeveer 10 kg gewicht  en deze op te tillen tot aan de basis van het apparaat; het gewicht zakt over een periode van 25 minuten naar beneden, en trekt daarmee aan een koord dit koord drijft via een versnellingsbak een elektrische generator aan, die continu een LED voedt. Dit zorgt voor voldoende energie om 25 minuten licht te geven.(bron Wikipedia)

     Thermische energie (SDG 7)

    Thermische energie kennen we als warmte. Deze warmte vinden we bijvoorbeeld in de stralingswarmte van de zon, de warmte vanuit het binnenste van de aarde in een geiser of de warmte in de pan als hij op het fornuis staat.

    Ook thermische warmte ontstaat niet, het wordt omgezet van een andere bron. Hier volgen enkele voorbeelden van apparaten die energie omzetten naar thermische energie:

    • Zonnecollector
    • Houtkachel
    • Gasfornuis
    • Gloeilamp

     Zonnecollector (SDG 7)

    Een zonnecollector zet zonnewarmte om in warme vloeistof. Eigenlijk is er hier dus geen echte omzetting van energiesoort, slechts het meer bruikbaar maken van de thermische energie.

    In de gebruikelijke decentrale woningaanpassing worden voornamelijk twee types collectoren gebruikt: vlakkeplaatcollectoren en vacuümbuiscollectoren.

     Vlakkeplaatcollector (SDG 7)

    De vlakkeplaatcollector is de meest gebruikte collector. Kleinere collectoren van 2 tot 5 m² worden gebruikt om een huishouden van warm water te voorzien en grotere collectors worden gebruikt voor grotere gebouwen.

    Het hart van een vlakkeplaatcollector is een zwarte plaat, de absorber. Boven de absorber zit meestal een glazen plaat. Zonlicht wordt als het ware ‘gevangen’ achter het glas, als in een broeikas. Door de absorber in een isolerende bak te plaatsen houdt hij warmte goed vast.

    Om de gewonnen warmte te kunnen gebruiken worden aan de achterkant van de absorber leidingen gemonteerd waardoor water stroomt. De hete absorber geeft zijn warmte af aan het water. Dit water circuleert tussen de collector en de boiler. Dat is een groot opslagvat voor het warme water, waardoor warmte ook als de zon niet schijnt beschikbaar is.

     Vacuümbuiscollector (SDG 7)

    Het werkingsprincipe van de vacuümbuiscollector is te vergelijken met een thermosfles. Twee glazen buizen, de een binnen de ander, zijn van elkaar gescheiden door een vacuüm. Op de buitenkant van de binnenste buis is een zeer dunne spectraalselectieve laag opgedampt. Deze spectraalselectieve laag absorbeert zichtbaar licht en reflecteert het infrarode deel van het elektromagnetisch spectrum. De werking is als volgt: het zonlicht schijnt door de buitenste glazen buis en het vacuüm op de spectraalselectieve laag op de binnenste buis. De binnenste buis warmt op. De warmte kan niet door het vacuüm ontsnappen en ook niet als warmtestraling: de warmte zit “gevangen”. De warmte wordt naar de boiler of vloerverwarming verplaatst door een gesloten systeem van buizen en een pomp via de koppeling met water als medium.

     Houtkachel (SDG 7)

    Een houtkachel zet de chemische energie die opgeslagen ligt in het hout om in thermische energie. Al jaren wordt gezocht naar een manier om deze omzetting op een meer efficiënte manier plaats te laten vinden.

    Alleen op hoge temperatuur, dus wanneer het hout fel brand, komt de energie uit het hout efficient vrij. Een nadeel hiervan is dat het hout zo op is en de impuls van warmte snel vervlogen is.

    De oplossing voor het probleem kan gevonden worden in massa. Indien de metalen brandkamer van de kachel niet blootstaat aan de lucht, maar ingepakt wordt in een steenachtige massa trekt de hitte in de massa en zal in gedurende enkele uren uitgestraald worden.

    Een mooi voorbeeld van een dergelijke kachel is de Rocket mass heater

     Rocket mass heater (SDG 7)

    In een Rocket Mass Heater wordt het hout op hoge temperatuur verbrand. De brandkamer is ingepakt in leem. De warmte wordt daardoor niet direct afgestaan aan de lucht, maar trekt in de massa van het leem en wordt gedurende enkele uren uitgestraald. De rookgassen worden door een verwarmingsmuur of een zitbankje gevoerd zodat ook de warmte hier van in de massa opgenomen wordt. De temperatuur van de gassen die uiteindelijk uit de schoorsteen komen zijn vaak slechts 60 graden (legionella grens). Alle energie uit het hout wordt daarmee gebruikt voor verwarming.

     Duurzaamheid en thermische energie (SDG 7)

    De ouderwetse gloeilamp zet elektrische energie om naar stralingsenergie. Helaas is die straling niet alleen in de vorm van licht, maar ook als verlies in de vorm van warmte. In veel processen komt thermische energie vrij als verlies. Voorbeelden hiervan zijn:

    • De warmte van een automotor
    • De verhoging van je lichaamswarmte bij inspanning
    • Het heet worden van de remschijven tijdens het remmen

    Wil je binnen de duurzaamheid gebruik maken van thermische energie dan is het vaak zaak deze om te zetten naar een meer bruikbare vorm van thermische energie. Dit kan met bijvoorbeeld een warmtepomp. We kennen verschillende soorten warmtepompen.

    • Lucht > vloeistof warmtepomp (buitenlucht > vloerverwarming)
    • Vloeistof >  vloeistof warmte pomp (bodemwarmte > vloerverwarming)

     kinetische energie (Bewegingsenergie) (SDG 7)

    Alles wat een snelheid heeft bevat bewegingsenergie. Een rijdende fietser, bewegende lucht moleculen, stromend water en een skispringer bevatten allen bewegingsenergie. Daarbij is het bijvoorbeeld zo dat de helling van de schans de potentiële energie die de skispringer in zichzelf heeft opgeslagen door het trapje op te klimmen omzet in bewegingsenergie.

    Alleen bij duurzaam transport is het eigenlijk zo dat we nuttig gebruik maken van de bewegingsenergie zelf. Wel kan de bewegingsenergie omgezet worden in andere nuttige energievormen. Processen en apparaten waarin dat gebeurt zijn onder andere:

    • In je handen wrijven
    • Windmolen
    • Stuwdam

     

     Chemische energie (SDG 7)

    Bij chemische energie denken we al snel aan een batterij of accu. Hierin zitten chemische stoffen die door het apparaat worden omgezet in elektriciteit. Een meer onverwachte vorm van chemische energie zit opgeslagen in bijvoorbeeld hout, gas of biodiesel. Uiteraard zetten we deze vaak om in thermische energie.

    Deze vormen van chemische energie kunnen echter ook rechtstreeks in elektriciteit omgezet worden door middel  van bijvoorbeeld een brandstofcel. Het is tegenwoordig zelfs zo dat er experimenten met brandstofcellen zijn welke de chemische energie die opgeslagen is in urine omzet in elektriciteit. zie: https://yoo.rs/urine-een-uurzame-energiebron-1461066449.html

    Duurzame processen waarin chemische energie omgezet wordt zijn bijvoorbeeld:

    • Biovergister (Chemische energie: uitwerpselen en plantaardig afval > chemische energie: biogas)
    • Gasfornuis (chemische energie: biogas > thermische energie: warmte)
    • Verteren van eko-boterham (chemische energie: koolhydraten  > thermische energie en kinetische energie)

     

     Biovergister (SDG 7)

    Voor de verwarming en de elektriciteitsvoorziening hebben we de gekende technieken in winter en zomer. Maar voor het koken valt men gewoonlijk terug op aardgas, elektriciteit en de kachel op hout of kolen. Biogasproductie op kleine schaal is nog te weinig bekend. Nochtans wordt deze techniek reeds op grote schaal toegepast in China en India. In China alleen al gebruiken eind 2004 zowat 15 miljoen huishoudens biogas als kookbrandstof. Het niveau en de aard van de ondersteuning vanuit de overheid is veelal bepalend voor het succes.

    Wat is vergisting?
    Anaerobe vergisting is een volledig natuurlijk proces. Voor dit proces zijn methaanbacteriën verantwoordelijk. Ze breken organisch materiaal af en zetten het om in biogas. Dat doen ze in zuurstofloze omstandigheden (vandaar an-aeroob). De methaanbacteriën behoren tot de oudste levende wezens op onze aarde. Drie tot vier miljard jaar geleden kwamen ze al voor, lang voor het ontstaan van de atmosfeer, zoals we ze nu kennen. Op dat ogenblik bevatte de atmosfeer nog geen zuurstof. Dat verklaart meteen waarom tot vandaag de methaanbacterie enkel overleeft in een zuurstofloze omgeving. De methaanbacterie bevindt zich vooral in de maag van herkauwers . Ze komen ook voor in moerassen, op de bodem van de oceanen enz. De eenvoudigste manier om de vergisting op te starten is koemest , nadien kan men het effluent aanwenden om de bacterieflora op peil te houden.

    Digestaat
    Na vergisting van organisch materiaal blijft een digestaat achter. De samenstelling hangt af van het oorspronkelijke materiaal en van de veranderingen die optreden tijdens de vergisting. Afhankelijk van zijn vorm wordt organisch materiaal voor 24 % tot zelfs 80 % afgebroken en grotendeels omgezet in biogas. Ruwe vezels zijn moeilijker af te breken dan koolhydraten en vetten

    Welk materiaal kunnen we vergisten?
    We onderscheiden vooral de drijfmest, de agrarische afvalstromen, de andere afvalstromen, en de energiegewassen. De aandacht gaat vooral naar de energierijke grondstoffen, zoals granen, oud brood, koolzaadkoek: de opbrengst varieert tussen de 500 en 650 m³biogas/ton materiaal. De andere grondstoffen scoren veel lager: van 20 tot 100 m³biogas/ton materiaal.

    Bron: http://www.eco-housing.be/nieuwsbrief3.pdf

    Bron: BIOGAS-E VZW

     Biobrandstof (SDG 7)

    Biobrandstoffen zijn vloeibare of gasvormige brandstoffen die gewonnen zijn uit biomassa: planten, bomen, dierlijk- of plantaardig afval en slib. Ze zijn een vorm van hernieuwbare energie. Vloeibare en gasvormige biobrandstoffen worden verkregen uit (vaste) bio­massa, zoals dode planten of dierlijk materiaal.

    De biobrandstoffen worden ingedeeld in eerste, tweede en derde generatie biobrandstoffen.

    Bio-ethanol, biodiesel of plantaardige olie zijn op het moment de meest voorkomende biobrandstof. Ethanol ontstaat door het ver­gisten en is toe te voegen aan de huidige brandstof.

    Bio-ethanol, biodiesel of plantaardige olie al dan niet gemengd met fossiele brandstoffen worden verbrand in motoren van voertuigen. Deze motoren zijn al dan niet omgebouwd, afhankelijk van het type biobrandstof en het gehalte van het mengsel

    Eerste generatie biobrandstoffen

    Biobrandstoffen van de eerste generatie worden gemaakt uit suiker, zetmeel, oliehoudende gewassen of restproducten. Ze worden ge­wonnen uit koolzaad, tarwe, vruchten van de oliepalm, suikerbieten en maïs.

    Ze verminderen de CO2-uitstoot met 30% tot maximaal 50%. Soms wordt de biobrandstof gemengd met benzine of diesel. We noemen het dan een blend.

    In Brazilië rijdt 60% van de auto’s op een blend van benzine en bio-ethanol gemaakt uit suikerriet. In Brazilië groeit makkelijk en veel suikerriet. Door echter voedselgewassen te gebruiken als brandstof blijft er minder eten over waardoor de prijzen kunnen gaan stijgen.

    Arme mensen kunnen daardoor verhongeren omdat ze geen eten meer kunnen kopen. We onderscheiden vier groepen eerste generatie biobrandstoffen:

    • Bio-ethanol en ETBE
      ETBE -of Ethyl Tertiair Butyl Ether- bestaat uit zo’n 50% bio-ethanol. Bio-ethanol wordt wereldwijd het meest gebruikt. In Brazilië rijdt men met blends van benzine en bio-ethanol, gewonnen uit suikerriet.
    • Biodiesel In Europa wordt biodiesel gewonnen uit koolzaadolie. Maar ook andere plantaardige oliën en zelfs gebruikt frituurvet en dierlijke vetten kunnen als grondstof dienen. Pure biodiesel heeft op de eerste plaats in Duitsland (1900 pompstations) een belangrijk marktaandeel. In Frankrijk wordt biodiesel gebruikt als bijmenging (blend).
    • Pure plantaardige olie (PPO) PPO heeft hetzelfde productieproces als biodiesel, maar dan zonder de stap van de verestering. De motor van de auto moet worden omge­bouwd en dit kost tussen € 2000 en € 4000.
    • Biogas Biogas of methaangas wordt geproduceerd door anaërobe vergisting van biomassa of van de biologisch afbreekbare delen van het afval. Voertuigmotoren moeten een klein beetje worden aangepast om op biogas en/of aardgas te rijden.

    Tweede generatie biobrandstoffen Biobrandstoffen van de tweede generatie worden gewonnen uit houtvezel (cellulose), bladeren, stro, zaagsel, olifantsgras en houtsnippers. Deze biobrandstoffen zijn veelbelovend, omdat ze de CO2-uitstoot met 90% kunnen reduceren en deze brandstof niet ten koste gaat van voedsel en landbouwgrond. Het zal volgens de meeste experts echter nog vijf tot tien jaar duren voordat ze commercieel beschikbaar zullen zijn.

    • Cellulose-ethanol
      Houtvezel (cellulose) wordt eerst uitgeloogd, waarna de suiker fermenteert tot ethanol. Demonstratieprojecten lopen in Zweden, Canada en de VS.
    • Bio-FT -diesel
      Bio-FT diesel wordt volgens het Fischer-Tropsch (FT) procedé uit biomassa geproduceerd door vergassing. Ook wel groene diesel of BtL (Biomass to liquid) genaamd. Er staat een proeff abriek in Duitsland.
    • Pyrolyse-olie
      Pyrolyse olie is een vloeibare olie die gemaakt wordt uit vaste biomassa, door het snel opwarmen van biomassa, zoals bijvoorbeeld hout, in afwezig-heid van zuurstof. In Hengelo is de bouw van een pyrolysefabriek (olie uit hout) begonnen. De fabriek is eind 2014 gereed en wordt vervolgens geleidelijk in bedrijf genomen.

    Derde generatie biobrandstoffen
    Er is een derde generatie biobrandstof in ontwikkeling, op basis van algen en bacteriën. Deze organismen worden speciaal hiervoor gekweekt. Als bron van biodiesel hebben algen een aantal voordelen ten opzichten van planten. 1. Ze hebben een hoog oliegehalte en zijn erg productief. 2. De algen hoeven niet op zoet water te groeien. 3. Algen zijn uitstekende afvalverwerkers! Ze voeden zich met industriële reststoffen, zoals kooldioxide uit rookgassen, restwater uit agro-industriële bedrijven, en verdunde mest. 4. Algen bevatten een grote verscheidenheid aan andere nuttige componenten, zoals kleurstoffen, antioxidanten, eiwitten en zetmeel. Deze componenten zijn door de chemische- en levensmiddelenindustrie als grondstof te gebruiken voor tal van producten. De lijst met uit algen gemaakte producten groeit dan ook gestaag. Biobrandstof maken van algen is nu nog heel duur. Nieuwe technieken moeten de productie goedkoper maken. De Nederlandse regering wil een overstap naar derde generatie biobrandstof mogelijk maken. Daarom ondersteunt het Ministerie van Economische Zaken, Landbouw en Innovatie bijvoorbeeld het onderzoeksproject BioSolar Cells. Hierin werken onderzoeksinstellingen en bedrijven aan grootschalige productie van biobrandstof uit algen.

     

     Opslag van energie (SDG 7)

    Veel van onze apparatuur werkt op elektrische energie. Dat komt voornamelijk omdat deze zo eenvoudig te transporteren is. Leg een koperleiding van de bron naar de verbruiker en de energie stroomt uit zich zelf van de een naar de ander. Een groot nadeel van elektrische energie is echter dat het niet eenvoudig op te slaan is. Hiervoor moet het altijd in een andere energievorm worden omgezet, wat vaak gepaard gaat met verliezen en vervuiling.

    Zo wordt elektrische energie eigenlijk standaard als chemische energie opgeslagen in accu’s. De conventionele accu’s zijn echter gemaakt van onder andere het giftige lood en zwavelzuur. En in modernere accu’s zitten stoffen als lithium, nikkel, koper en aluminium, waarvan de winning met veel verzuring en grondwatervervuiling gepaard gaat.

    Een nieuwe ontwikkeling is de zeezoutbatterij waarin zoals de naam al zegt zeezout het grootste component vormt tezamen met koolstof elektroden.

    Ook andere vormen van energie vragen soms om opslag. Thermische energie is er bijvoorbeeld voldoende (soms zelfs te veel) in de zomer terwijl er in de winter juist een warmtevraag is. Hier brengt bijvoorbeeld het Eco-vat systeem een oplossing. Een enorme “thermosfles” in de vorm van een betonnen buffervat van 13 tot  wel 50 meter doorsnede wordt in de grond ingegraven. Het water in dit warmtebuffer wordt vanuit duurzame bronnen in de zomer opgewarmd en blijft vanwege de grote massa meerdere maanden warm.

    Een meer conventionele wijze van warmteopslag gebeurt in de grond zelf. Hierbij worden slangen in de grond ingegraven welke warmte afstaan aan de omliggende grond.

    De systemen zijn te verdelen in open en gesloten systemen waarbij de laatste te verdelen zijn in verticale, diagonale en horizontale systemen.

     Energie in kaart (SDG 7)

    Het is goed om de huidige energie systemen in kaart te laten brengen die gebruikt worden in een bepaald gebouw, een project of regio en de voor- en nadelen daarvan te onderzoeken. Er kan een stappenplan worden bedacht hoe je in stappen de energiesystemen zou kunnen verduurzamen voor het onderzochte gebouw, project of regio. De volgende zaken daarin verdienen aandacht:

    • Wat is energie?
    • Wat is de status van de huidige technologie in een te onderzoeken gebouw, project of regio?  
    • Maak een vergelijking van de belangrijkste hernieuwbare energiebronnen: zonne- energie, wind, biobrandstof, gas, waterkracht.
    • Hoe kunnen we energie in het gebouw, het project of de aangewezen regio/gebied opslaan? (batterijen, brandstofcellen, vliegwielen, water, zwaartekracht, stirlingmotoren)
    • Wat kun je doen om de energievraag van een bepaald gebouw, een project of een bepaalde regio te verminderen?
    • Hoeveel energie wordt er verbruikt voor transport/reizen?
    • Wat zijn de  ‘ecologische voetafdrukken’ van de energiesystemen in een bepaald gebouw, een project of een bepaalde regio?
    • Kun je een CO2 arm ontwerp voor de energiesystemen maken?

     

  • Transport en Mobiliteit

     Zelfrijdende auto (SDG 9)

    Bron https://www.anwb.nl/auto/zelfrijdende-auto/wat-is-de-zelfrijdende-auto

    Volledig zelfrijdende auto is van de nabije toekomst. Wat tegenwoordig een zelfrijdende auto wordt genoemd is eigenlijk een gewone auto met slimme sensoren en systemen die rijondersteuning biedt.

    De werking van de systemen in een zelfrijdende auto is in veel gevallen gebaseerd op connectiviteit: de auto verbonden met het internet. De komende jaren zal de auto in hoog tempo slimmer en zelfstandiger worden en uiteindelijk (deels) autonoom aan het verkeer deel kunnen nemen. Om een beeld te schetsen hoe snel dit gaat en welke systemen hiertoe gaan leiden heeft de ANWB een begrippenkader ontwikkeld.

    Definities en begrippen

    In de media en op diverse blogs en websites wordt veel gesproken over zelfrijdende auto’s. Soms worden het autonome auto’s genoemd, dan weer zelfrijdend en in een ander geval coöperatieve auto’s of treintjes. Omdat deze termen vaak door elkaar heen gebruikt worden, is het soms lastig te achterhalen wat er bedoeld wordt en waar het over gaat. In het begrippenkader hieronder staan de meest voorkomende begrippen en hun betekenis.

    Begrippenkader

    • Autonoom voertuig
      Een voertuig dat zonder ingrijpen van de bestuurder aan het verkeer kan deelnemen. Het voertuig is uitgerust met een groot aantal sensoren. Samen met speciaal ontwikkelde cameratechnieken houden deze sensoren de omgeving nauwlettend in de gaten. De auto analyseert zelf deze data en anticipeert hierop. Daardoor kan de auto zelfstandig door het verkeer manoeuvreren. Een autonome auto onderscheidt zich van een coöperatieve auto doordat deze niet in verbinding hoeft te slaan met andere weggebruikers en of systemen langs de kant van de weg.
    • Coöperatief voertuig
      Een voertuig dat bepaalde rijtaken ondersteunt of overneemt. Daarbij wordt gebruik gemaakt van communicatie met andere voertuigen of informatiesystemen langs de kant van de weg. De ondersteuning vindt plaats door de bestuurder te informeren of te waarschuwen. Zo nodig kan het systeem ook ingrijpen in de besturing. Communicatie met de omgeving maakt het voor het voertuig mogelijk om steeds zelfstandiger (en op termijn volledig zelfstandig) te rijden.
    • Connected voertuig
      Een voertuig dat informatie verzamelt en dit vervolgens deelt via het internet. Het voertuig verzamelt onder andere informatie over de locatie, het rijgedrag, de gereden routes en de toestand van de motor. Deze informatie wordt, via een server, gedeeld met de bestuurder en de omgeving.
    • Advanced Driver Assistance Systems (ADAS)
      De slimme systemen die genoemd worden, heten eigenlijk Advanced Driver Assistance Systems (ADAS).
      ADAS betreft systemen die zijn ontwikkeld om het voertuig en zijn interne systemen te automatiseren, deze systemen te versterken en/of het voertuig zich aan te laten passen aan de omgeving. De systemen hebben tot doel de veiligheid en rijvaardigheid (van de bestuurder) te verbeteren.

    Niveaus van automatisering

    Het is belangrijk om onderscheid te maken in de mate waarin de auto’s zijn geautomatiseerd. Alleen als rijtaken voor 100% zijn geautomatiseerd en het voertuig geheel zelfstandig de weg kan vinden, spreken we over een volledig zelfrijdend voertuig. De fase van “geen automatisering” tot “volledig geautomatiseerd” is daarom ingedeeld in verschillende niveaus van automatisering. De meest bekende indeling is van SAE Internationaal, die in onderstaande tabel is te zien. Hierin worden 5 niveaus onderscheiden.

     Elektrische auto (SDG 9)

    Bron: https://www.rvo.nl/onderwerpen/duurzaam-ondernemen/energie-en-milieu-innovaties/2-elektrisch-rijden/informatie-over-elektrisch-rijden/milieu-en-elektrisch-rijden

    Elektrisch vervoer heeft een gunstig effect op de luchtkwaliteit, geluidsoverlast en het klimaat. Elektrische auto’s stoten geen of aanzienlijk minder schadelijke stoffen uit en rijden vaak op groene stroom.

    Elektrische voertuigen zetten energie efficiënter om in beweging dan conventionele voertuigen. Hierdoor is minder energie nodig bij dezelfde verplaatsing.

    Luchtkwaliteit
    Volledig elektrische voertuigen stoten tijdens het rijden geen stikstof en fijnstof motoremissies uit. Deze voertuigen leveren daarmee een positieve bijdrage aan de luchtkwaliteit, vooral belangrijk in steden. Plug-in hybride voertuigen en auto’s met een range extender stoten gedurende de elektrisch gereden kilometers geen schadelijke stoffen uit. Zodra de verbrandingsmotor gaat werken is er wel sprake van uitstoot. De gemiddelde uitstoot per kilometer ligt door deze combinatie lager dan bij conventionele voertuigen. Volgens TNO zijn de fijnstof slijtage-emissies (banden- en remmenslijtage) van elektrische voertuigen circa 25% lager dan voor conventionele voertuigen. Dit komt door het grotendeels regeneratief remmen.

    Geluid
    Elektrische voertuigen verminderen de geluidsoverlast van verkeer, doordat elektromotoren stil zijn. Het positieve effect is het grootst bij lage snelheden, wanneer het geluid van de banden nog niet overheerst.

    Klimaat
    Elektrisch vervoer vermindert de CO2-uitstoot, waardoor het bijdraagt aan een beter klimaat. Om de CO2-uitstoot van elektrische voertuigen te kunnen vergelijken met conventionele voertuigen is het van belang om uit te gaan van praktijkgebruiksgegevens. Daarnaast dient ook de keten van brandstofproductie en voertuigfabricage en –recycling/sloop te worden bekeken, aangezien in die fasen ook emissies plaatsvinden. Een dergelijke Well-To-Wheel analyse voor middenklasse voertuigen is in 2015 uitgevoerd door TNO. De resultaten zijn in onderstaande figuur weergegeven. Het betreft de CO2-uitstoot van conventionele en elektrische auto’s op basis van een levensduur van 220.000 km.

    Uit de analyse blijkt dat een volledig elektrische auto bij gebruik van overwegend grijze stroom een 30% lagere CO2-uitstoot heeft ten opzichte van een gemiddelde benzineauto. Bij gebruik van groene stroom is een CO2-uitstoot reductie van 70% mogelijk. Voor plug-in hybride voertuigen is de daling van de CO2-uitstoot circa 15-25%. Hierbij is aangenomen dat de aandrijving voor 30% van de kilometers volledig elektrisch is.

    Elektrisch vervoer staat aan het begin van zijn ontwikkeling. De verwachting is dat de energie-efficiency van elektrische voertuigen verder verbetert. Voor elektriciteit is de verwachting dat dit steeds meer uit duurzame bronnen wordt geproduceerd. Het is daarom van belang regelmatig de milieuaspecten van de verschillende voertuigen met elkaar te vergelijken.

    Milieuaspecten accu’s
    In elektrische auto’s zitten vaak lithiumbatterijen. Deze zijn relatief veilig voor het milieu en zijn goed te recyclen. Er zijn al fabrieken voor recycling van lithiumaccu’s. Naarmate het aantal elektrische voertuigen toeneemt, wordt recyclen ook lucratiever.

    De verwachting is dat in de toekomst accu’s hergebruikt worden. Bijvoorbeeld voor tijdelijke opslag van lokale wind- of zonne-energie. Voor dit doel gelden lagere kwaliteitseisen, dus krijgen afgeschreven EV-accu’s een tweede leven.

     Geschikte technologie voor circulaire waterkringlopen en energiesystemen (SDG 9)

    Geschikte technologie voldoet aan de volgende criteria:

    • Lage kosten, lange levensduur
    • Laag energieverbruik
    • Juridisch verantwoord (voldoet aan de wet- en regelgeving)
    • Weinig onderhoud
    • Lokaal geproduceerd
    • Oplossingen worden gevonden en geïmplementeerd op de laagst mogelijke niveaus van energieverbruik
    • Veilig

    Het is belangrijk dat deze technieken en oplossingen passen bij de plaatselijke omstandigheden en lokaal kunnen worden aangeschaft en onderhouden.

     Afval scheiden; restafval, GFT afval, plastic, papier, metaal, puin, etc (SDG 13)

    Breng de afvalstromen van een bepaald gebouw, een bepaald project of een bepaalde gebied in kaart. Wat zijn de mogelijkheden van afvalscheiding en recycling van deze afvalstromen? Wat wordt er al toegepast? Wat kan worden verbeterd? Wat is zwerfafval? Waarom is zwerfafval schadelijk voor het milieu? Wat zijn manieren om afval te verminderen?

 

 

De jongeren

  • Begrijpen de watercycli van een ecosysteem.
  • Hebben een brede kennis van de verschillende beschikbare systemen om lokaal water te winnen, zuiveren en te beheren.
  • Kennen de basis van het winnen en zuiveren van schoon en drinkbaar water voor menselijke consumptie en voor het winnen van water voor irrigatie.
  • Kunnen verschillende manieren van afvalwater zuivering.
  • Begrijpen de urgentie en methoden voor waterbehoud.
  • Begrijpen de nadelen van fossiele brandstoffen.
  • Begrijpen de elementen van lokale hernieuwbare energiesystemen begrijpen.
  • Kunnen een  overzicht geven van een breed scala aan duurzame energiesystemen.
  • Kunnen een breed scala aan alternatieve technologieën met lage impact die van toepassing zijn op een het ontwerp van een enkele woning of bedrijfspand met elkaar vergelijken; en dan niet alleen maar energietechnologie!
  • Kunnen de noodzaak van energiebesparing thuis en in hun eigen stad of dorp uitleggen.
  • Kunnen diverse methodes van afval scheiden en afvalrecycling vergelijken.
  • Weten diverse manieren te benoemen om (zwerf)afval te verminderen.
  • Kunnen diverse vormen van communicatie technologie beschrijven.
  • Kunnen voor- en nadelen benoemen van diverse communicatie technologieën.
1.4.1 Maak een ontwerp voor wateropvang en -hergebruik  Ga naar opdracht

Het ontwerpen van een helofytenfilter en regenwateropvangsysteem.

1.4.2 Duurzame lokale energie en transport  Ga naar opdracht

Het onderzoeken van de lokale energie- en transportopties en het onderzoeken van een meer koolstofarme oplossing voor infrastructuurproblemen.

Overige mogelijke activiteiten:

  • Onderzoek en evalueer samen een fotovoltaïsch systeem
  • Ontwerp en installeer een regenwateropvangsysteem voor een dak
  • Beoordeel een geïntegreerd systeem voor hernieuwbare energie
  • Ontwerp en bouw een grijswatersysteem
  • Ontwerp en bouw een helofytenfilter
  • Ontwerp en bouw een living machine
  • Ontwerp een zwemmeer
  • Laat de leerlingen hun eigen ecologische voetafdruk meten of de ecologische voetafdruk van een project
  • Onderzoek welke afvalstromen in een bepaald gebouw, een project of gebied wordt gescheiden en hoe deze gescheiden afvalstromen kunnen worden hergebruikt
  • Onderzoek in een gebouw of een bepaald project hoe men met elkaar communiceert en welke technologie daarvoor wordt gebruikt

regenwater

drinkwater

grijs water

zwart water

  • Campbell, Craig S., and Michael Ogden. Constructed Wetlands in the Sustainable Landscape. New York: Wiley, 1999.
  • Gray, Nick F. Drinking Water Quality – Problems and Solutions. New York: Cambridge UP, 2008. Kinkade-Levario, Heather. Design for Water Rainwater Harvesting, Stormwater Catchment, and Alternate Water Reuse. New York: New Society, 2007.
  • Rivers and Tides: Andy Goldworthy Working With Time. Dir. Thomas Reidelsheimer. Perf. Andy Goldsworthy. DVD. Artificial Eye.
  • Roaf, Susan. Ecohouse a design guide. Amsterdam: Elsevier/Architectural P, 2007. Robin., Clarke,. The Atlas of Water. Minneapolis: Earthscan Publications Ltd, 2004.
  • Roddick, Anita, Brooke Shelby Biggs, Robert F., Vandana Shiva., Maude Barlow, and Tony Clarke. Troubled Water – Saints, Sinners, Truth And Lies About The Global Water Crisis. Boston: Chel- sea Green Company, 2004.
  • Ryn, Sim Van der. Toilet papers recycling waste and conserving water. Sausalito, CA: Ecological Design P, 1995.
  • Salina,Irena.
  • Flow: http://www.youtube.com/watch?v=oFAEulGGaCA Shiva., Vandana. Water Wars. New York: Pluto P, 2002.
  • Steinfeld, Carol, and David Del Porto. Composting Toilet System Book – A Practical Guide to Choosing, Planning and Maintaining Composting Toilet Systems. Ecowaters, 2007.
  • https://bosaq.com/blog-nl/naar-een-gedecentraliseerde-aanpak/?lang=nl
  • Chiras, Daniel D. The Homeowner’s Guide to Renewable Energy – Achieving Energy Independ- ence Through Solar, Wind, Biomass And Hydropower (Mother Earth News Wiser Living). New York: New Society, 2006.
  • Gipe, Paul. Wind Energy Basics – A Guide to Small and Micro Wind Systems. Boston: Chelsea Green Company, 1999.
  • Gupta, Ram B. Hydrogen Fuel Production, Transport, and Storage. CRC, 2008.
  • Harvey, Adam, and Andy Brown. Micro-hydro design manual – a guide to small-scale water power schemes. London: Intermediate Technology Publications, 1993.
  • Hosking, Rebecca. “A Farm for the Future” http://www.youtube.com/watch?v=xShCEKL-mQ8 International, Solar Energy. Photovoltaics Design And Installation Manual – Renewable En- ergy Education for a Sustainable Future. New York: New Society, 2004.
  • Kemp, William H. The Renewable Energy Handbook – A Guide to Rural Energy Independence, Off-grid And Sustainable Living. New York: Aztext P, 2006.
  • Ochsner, Karl. Geothermal Heat Pumps – A Guide for Planning and Installing. Minneapolis: Earthscan Publications Ltd., 2007.
  • Pahl, Greg. Biodiesel Growing – A New Energy Economy. New York: Chelsea Green, 2005. Petchers, Neil. Combined Heating, Cooling & Power Handbook: Technologies & Applications An Integrated Approach to Energy Resource Optimization. New York: Fairmont P, 2002.
  • Quaak, Peter. Energy from biomass – a review of combustion and gasification technologies. Washington, D.C: World Bank, 1999.
  • Sloman, Lynn. Car Sick – Solutions for Our Car-addicted Culture. New York: Green Books, 2006.
  • https://www.energymatters.com.au/renewable-news/decentralised-energy-smart-grid/
  • https://ilsr.org/challenge-reconciling-centralized-v-decentralized-electricity-system/
  • https://www.logistiek.nl/distributie/blog/2014/01/logistiek-van-de-toekomst-trends-en-inspiratie-101133314?vakmedianet-approve-cookies=1&_ga=2.196346345.470343666.1548582286-1930112829.1548582286

3.3.1 Wateropvang en -hergebruik

Activiteiten    1 2

Water is van vitaal belang. Mensen kunnen niet lang leven zonder. Daarom is het essentieel dat een men toegang heeft tot schoon, overvloedig water voor dagelijks gebruik. Dit is echter niet altijd mogelijk in gebieden met weinig neerslag, weinig oppervalktewater of onvoorspelbare regenval. Mensen moeten een strategie hebben voor waterbeschikbaarheid op lange termijn en recycling van grijs water.

Ontwerpen van geïntegreerde infrastructuren voor de opvang, filtering van regenwater en het hergebruik van water.

Basisbeginselen van het beoordelen van een watersituatie op een gegeven locatie, hoe een systeem voor het opvangen van hemelwater en grijswaterfiltering te ontwikkelen.

Flip-over. Grind, plastic randen, graafgereedschap, schoppen, vaten, metalen of plastic buizen van 10 cm, overig leidingwerk.

  1. Bekijk de film “Blue Gold: World Water Wars” https://www.youtube.com/watch?v=megBMpB33jE. Bespreek je met de groep hun ervaringen met water.
  2. Ontwerp en construeer een schaalmodel voor een regenwateropvangsysteem dat geen elektriciteit gebruikt voor het verpompen van water als antwoord op wereldwijde waterproblemen. Regenwater wordt meestal verzameld op daken of aangelegde hellingen en vervolgens opgeslagen in stortbakken of tanks naast huizen. Uitstekende handleidingen hiervoor zijn verkrijgbaar bij The International Rainwater Harvesting Alliance.

    Meestal laat men het eerste regenwater na een droge periode weg lopen. De rest van het regenwater wordt vervolgens opgeslagen en gebruikt voor distributie of in een alternatief leidingsysteem in huis. Vaak wordt een zandfilter gebruikt tussen de opslagtank en het huis. Dit kan periodiek worden doorgespoeld.

  3. Ontwerp nu de componenten voor een helofytenfilter voor één huishouden. helofytenfilters worden gebouwd met oppervlaktestroming (SFCW) of onder stroming (SSFCW).

    De eerste gebruikt planten die in de grond groeien boven een ondoordringbare laag. De SFCW werkt in een overstroomde toestand.

    Een SSFCW gebruikt ongeveer 700 mm grind aangebracht boven een ondoordringbare laag en het afvalwater stroomt horizontaal ongeveer 100 mm onder het oppervlak van het grind – vandaar “onderstroming”. Planten worden in het grind gekweekt met hun wortels in het water onder het grindoppervlak. Typische planten die worden gebruikt in aangelegde wetlands zijn Phragmites Australis, Typhus en Scirpus.

  4.  

Nabespreking van deze ervaring kan het beste worden gedaan in de vorm van een selectiewedstrijd waarbij iedereen de diversiteit van opvang- en filtermodellen kan zien en bekritiseren. Vraag: wat werkte niet zoals het zou moeten zijn? Hoe kan dit verbeterd worden?

 

  • Studenten: Vraag leerlingen wat ze geleerd hebben over de technische en praktische aspecten van het opvangen van regenwater en behandeling met grijs water? Hoe past dit in de maatschappij? Hoe kan dit gebruikt worden in de rest van de wereld? Wat was het belangrijkste in deze activiteit gebeurde? Welke zaken missen ze nog?
  • Facilitators: Wat heeft u opgemerkt tijdens deze activiteit? Hoe goed hebben deelnemers het gedaan? Begrepen ze de aanwijzingen? Zij er risico’s of onvoorziene resultaten naar voren gekomen? Wat zou u de volgende keer anders doen?
Leeftijdsadvies (Kind - Jeugd- Volwassen)

Alle

  • Hoofd – Cognitief – Concepten 30% 30%
  • Handen – Vaardigheden – Skills 70% 70%
  • Hart – Attitude – Gedrag 30% 30%
  • Samenleven – Community 80% 80%
SDGoals

1: No Poverty

2: Zero Hunger

3: Good Health and Well-Being for people

4: Quality Education

5: Gender Equality

6: Clean Water and Sanitation

7: Affordable and Clean Energy

8: Decent Work and Economic Growth

9: Industry, Innovation and Infrastructure

10: Reduced Inequalities

11: Sustainable Cities and Communities

12: Responsible Consumption and Production

13: Climate Change

14: Life Below Water

15: Life on Land

16: Peace, Justice and Strong Institutions

17: Partnerships for the Goals

3.3.2 Duurzame lokale energie en transport

Activiteiten    1 2

Het ontwerp van energiesystemen kan het best gezien worden als onderdeel van een geïntegreerd infrastructuurontwerp. Besparing, energie, water, voedselproductie, ontwerp van gebouwen en transport kunnen worden geïntegreerd om kosteneffectieve, ultra zuinige energiesystemen te bouwen. Dit wordt de Integrale Systeem aanpak genoemd. De eerste prioriteit is energiebesparing, waarvan ecologische architectuur, superisolatie, efficiënte apparatuur en de attitudes van bewoners onderdeel zijn.

Transport is een van de moeilijkste gebieden om de CO2-voetafdruk te verkleinen. We zijn enorm gewend aan de effectiviteit van fossiele brandstoffen om onze mobiele energie te leveren. Voor de eco-ontwerper zijn er enkele opties:

  • Minimaliseer de behoefte aan transport binnen de lokale gemeenschap en de bioregio. Ontwerp lokale activiteiten en versterking van lokale contacten.
  • Stimuleer fietsen – misschien elektrische fietsen voor langere reizen.
  • Als biobrandstofgewassen lokaal aanwezig zijn, overweeg dan het persen van geschikte oliën, zoals koolzaad of zonnebloem.
  • Dorpsbussen en deelauto’s.
  • Integreer nieuwe technologieën naarmate ze meer uitontwikkeld zijn: bijv. elektrische-, perslucht- en waterstoftechnologie.

Het onderzoeken van de lokale energie- en transportopties en het onderzoeken van een meer koolstofarme oplossing voor infrastructuurproblemen.

Deelnemers leren hoe hun gemeenschap energie- en transportproblemen kan oplossen en tegelijkertijd de koolstofemissie hiervan kan verminderen.

Flip-over en marker stiften, kleurpotloden, Computer met internetbrowser.

  1. Verdeel de groep in twee teams, de een gaat zich richten op energie en de ander op transport.

  2. Gebruik de onderstaande onderzoeksvragen voor de beoordeling. Gebruik verschillende onderzoekstechnieken (online informatie, interviews, publicaties, overheidsdocumenten, etc.)

    Voor het energieteam:
    Beantwoord de volgende vragen: Hoeveel woningen of bedrijven zijn er met zonnepanelen of windturbines in het dorp / de stad / de wijk? Wat is groene stroom? Bij welke bedrijven kan er in jouw stad / dorp /wijk groene stroom afgenomen worden? Waar wordt deze groene stroom geproduceerd? Wat zijn energiebesparende apparaten? Wat zijn energielabels? Wat zijn LED- / spaar- / gloei- / halogeenlampen? Hoeveel gebruikt een 900 lm LED-, spaar-, gloei- en halogeenlamp?

    Voor het transportteam:
    Hoe praktisch en betrouwbaar is het lokale openbaarvervoersysteem? Welke alternatieve brandstoffen worden gebruikt voor voertuigen? Zijn er voertuigen met in het dorp / de stad / de wijk die op een alternatieve brandstof rijden? Hoe gemakkelijk is het om in het dorp / de stad / de wijk te fietsen? Wat is een deelauto? Zijn er deelauto’s in het dorp / de stad / de wijk?

  3. Vraag de teams nadat ze de bovenstaande onderzoeken uitgevoerd hebben een ​​koolstofarm energiesysteem en transportsysteem voor het dorp / de stad / de wijk te ontwerpen.
  4. Teams presenteren hun bevindingen en oplossingen aan de hele groep.

Nabespreking van deze ervaring kan het beste worden gedaan in de vorm van een selectiewedstrijd waarbij iedereen de diversiteit van de oplossingen kan zien en bekritiseren. Vraag: wat werkte niet zoals het zou moeten zijn? Hoe kan dit verbeterd worden?

Leerlingen Wat ontdekten ze over de technische en praktische aspecten van alternatieve energie en transport?  Hoe past dit in de maatschappij? Hoe kan dit gebruikt worden in de rest van de wereld? Wat was het belangrijkste in deze activiteit gebeurde? Welke zaken missen ze nog?

Facilitators Wat heeft u opgemerkt tijdens deze activiteit? Hoe goed hebben deelnemers het gedaan? Begrepen ze de aanwijzingen? Zij er risico’s of onvoorziene resultaten naar voren gekomen? Wat zou u de volgende keer anders doen?

Leeftijdsadvies (Kind - Jeugd- Volwassen)

Jeugd – Volwassen

  • Hoofd – Cognitief – Concepten 80% 80%
  • Handen – Vaardigheden – Skills 60% 60%
  • Hart – Attitude – Gedrag 60% 60%
  • Samenleven – Community 70% 70%
SDGoals

1: No Poverty

2: Zero Hunger

3: Good Health and Well-Being for people

4: Quality Education

5: Gender Equality

6: Clean Water and Sanitation

7: Affordable and Clean Energy

8: Decent Work and Economic Growth

9: Industry, Innovation and Infrastructure

10: Reduced Inequalities

11: Sustainable Cities and Communities

12: Responsible Consumption and Production

13: Climate Change

14: Life Below Water

15: Life on Land

16: Peace, Justice and Strong Institutions

17: Partnerships for the Goals

Play Video
Skip to toolbar