Brandstof

Kampvuur

Brandstof is materiaal dat, eenmaal brandend, zorgt voor warmte, licht of energie.

Een brandstof is een energiedrager. Het heeft energie in zich. De vrijkomende energie bij verbranding kan gebruikt worden om warmte, licht en andere soorten energie te leveren. Denk aan een kampvuur, een kaars, een olielamp of een fakkel (toorts).

Hoewel je snel kunt denken aan een stof dat verbrand met vuur, is dat zeker niet alleen het geval. Ook in je lichaam wordt je voedsel namelijk 'verbrand' om je energie te geven, bijvoorbeeld voor je spieren. Dit gaat niet met vuur, maar met een andere chemische reactie. Het eten en drinken is dus de brandstof voor je lichaam.

Soorten brandstoffen

Organische brandstoffen

Dit zijn brandstoffen die van plantaardige of dierlijke aard zijn. Hout of ander tuinafval kun je verbranden. Ook kan er uit zaden olie geperst worden zoals zonnebloemolie. Dierlijk vet brand ook.

Verder heb je:

• aardolie en de daaruit afgeleide motorbrandstoffen (benzine, diesel, lpg en kerosine)
• aardgas (Compressed natural gas CNG en liquid natural gas LNG)
• steenkool
• bruinkool
• turf
• biobrandstof of biomassa, verzamelnamen voor verschillende soorten brandstoffen van organische oorsprong, welke niet uit fossiele brandstoffen bestaan, zoals
  • houtpellets
  • biodiesel, zoals zonnebloemolie
  • bio-ethanol, zoals alcohol

Fossiele brandstoffen zijn eigenlijk organische brandstoffen, maar lang geleden waren het organische stoffen (resten van planten en dieren) die duizenden jaren geleden in de aardkorst veranderd zijn door bijvoorbeeld druk, zoals: turf, bruinkool, steenkool, aardolie en aardgas.

Een fossiele brandstof is een brandstof dat eindig is. Dus op een gegeven moment zal dit dus opgaan. Een brandstof is een grondstof, maar niet elke grondstof is een brandstof. Het probleem van organische / fossiele brandstof is dat het niet her te gebruiken is. Op is op. Met behulp van organische brandstof worden andere vormen van energie opgewekt zoals elektriciteit en warmte (kachel, warmtecentrale of stadswarmte).

Duurzame brandstoffen

Duurzaam wil zeggen dat je grondstoffen bespaard, behoorlijk milieuvriendelijk bent en zorgt voor iets wat behoorlijk lang mee gaat. Duurzame brandstoffen zijn dan brandstoffen die een optimale verbranding hebben en ervoor zorgen dat de machines die er op draaien zo min mogelijk vervuilend zijn en bij een bepaalde hoeveelheid brandstof, zoveel mogelijk energie of kracht geven. Dus dat je voor dezelfde energie minder hoeft te verbranden. Dat zit dan niet alleen in de brandstof, maar ook in het apparaat dat zuinig draait. Oude CV ketels zijn minder energiezuinig dan nieuwe. Dit betekent dat nieuwe CV ketels efficiënter werken, rendabeler en dus economischer zijn.

Een auto die zuinig rijdt maak met dezelfde hoeveelheid brandstof (gas, benzine) meer kilometers dan een auto die niet zuinig rijdt. De zuinige auto heeft dus een hoger rendement en is duurzamer.

Omdat brandstoffen kunnen opraken, is de mens op zoek naar duurzamere energiebronnen, ofwel energie uit bronnen die niet opraken, zoals windenergie, zonne-energie en waterkracht. Bovendien heb je bij elke vorm van verbranden te maken met het ontstaan van Koolstofdioxide (CO₂). Dit gas is de veroorzaker van het zogeheten broeikaseffect.

De mensen op de aarde die bezig zijn om auto's duurzamer te laten rijden maken ze bijvoorbeeld elektrisch. Maar die elektriciteit moet wel op een of andere manier worden opgewekt (en dat gebeurd nog voor een belangrijk deel met organische brandstoffen) en vervolgens moet die elektriciteit bewaard worden in oplaadbare accu's (batterijen). Echter zijn accu's best wel duur om te maken, en de grondstoffen die er in zitten kunnen milieuvervuilend zijn. Ook het winnen (opgraven) van die grondstoffen gaat niet altijd even netjes.

Brandstoffen zelf zijn dus eigenlijk niet duurzaam. Vandaar het zoeken naar andere energiebronnen. Je kunt brandstof vergelijken met een gewone batterij. Die bevat energie en raakt bij gebruik leeg en kun je niet heropladen. Toen de fossiele brandstoffen duizenden jaren geleden ontstonden uit planten- en dierenresten, werd de zonne-energie die de planten en de dieren (via de planten die ze gegeten hadden) in de brandstof opgeslagen. Zeg maar een eenmalige oplading. Maar zoals gezegd raakt de energie ervan op, als je die brandstof verbruikt. Daar zit het probleem.

Herbruikbare energie

Verbrand je organische brandstoffen, dan verbruik je dus de energie ervan (een kaars brand helemaal op, hout verandert in as enzovoorts). De oplossing zou dus herbruikbare energie moeten zijn. Zonne- en windenergie kunnen we opvangen en omzetten in 'gratis' elektriciteit, maar meestal wordt dat meteen verbruikt door de elektrische apparaten in huis. Wat je teveel opwekt, gaat het stroomnetwerk op en wordt in feite meteen door anderen gebruikt. Maar om de elektriciteit op een later tijdstip voor jezelf te kunnen gebruiken zou je het moeten opslaan, net zoals dat ooit in de fossiele brandstoffen gebeurde.

Tegenwoordig gebeurt dat veel met oplaadbare batterijen. Hier kun je elektriciteit in stoppen om het later er weer uit te halen. Het is dus een slimme combinatie als je stroom opwekt met zonne-panelen en dat opslaat in de batterijen van een elektrische auto. De aanschaf van zonne-panelen en een elektrische auto kost best veel geld. Niet iedereen kan dat betalen.

Een andere manier om energie op te slaan is het maken van waterstofgas. Dat maken ze door middel van elektrolyse. Er wordt elektriciteit gebruikt om watermoleculen te splitsen. Die splitsing vindt plaats in een zogeheten elektrochemische cel. Daarin wordt water met behulp van elektrische lading omgezet in waterstof en zuurstof. De energie komt dan in het waterstof gas te zitten en dat kun je bewaren in speciale gastanks. Net als aardgas kun je het door dezelfde soort pijpen laten stromen. Helaas gaat er nog 25% (een kwart) van de energie verloren bij het maken van waterstof en als je waterstof weer in elektriciteit omzet (zeg maar het hergebruik), gaat er nog eens 40% energie verloren. Dit niet goed kunnen behouden van de energie is in 2022 nog een behoorlijk probleem. Ook is het maken van waterstof nog kostbaar. Toch houdt waterstof de energie beter vast dan een oplaadbare batterij.

Andere manieren om 'groene' elektriciteit op te wekken:

• Waterenergie: Met een waterrad of turbine. Door het stromende water draait het waterrad. Doordat het waterrad draait, zet men de stromingsenergie om in beweging. Met deze bewegingsenergie kan men een dynamo of generator laten draaien en elektrische energie opwekken. Het probleem is dat zo´n waterrat vlak bij een goed stromende rivier staat. Er zijn over de hele wereld niet zo veel goed stromende rivieren.
• Getijde-energie: Dit lijkt op waterenergie, alleen gebruikt men de getijden (eb en vloed) waarbij zeewater in- en uitstroomd door een pijp.
• Windenergie: Met een windmolen. De wind is er vaak (behalve bij windstille dagen). Het is eigenlijk net zo als bij een waterrad. De windmolen draait door de windenergie en door de bewegingsenergie weer om te zetten in elektrische energie krijg je stroom (elektriciteit). Er zijn over de hele wereld plannen om meer windmolens te plaatsen.
• Zonne-energie: Elektriciteit of warmte wordt opgewekt door zonnepanelen of zonnecollectoren. De zon is warm, en met een soort plaat (zonnecollector) kun je de warmte van de zon als het waren vangen. Zeg maar een omgekeerde werking van een radiator van de centrale verwarming. Met de zonnepanelen wordt de lichtenergie van de zon omgezet in elektrische energie.
• Aard-energie of aardwarmte: Wist je dat je duurzame energie kunt opwekken uit de grond! Het is dus mogelijk om aard-energie te gebruiken om energie op te wekken. Hoe dieper mensen de aarde in gaan met een boorinstallatie, hoe warmer de grond daar is. Door water door de boorpijp te pompen, neemt het water de warmte van de aarde aan. Met die warmte kan je vervolgens weer elektrische energie opwekken door de warmte door een stoomturbine te sturen. De stoomturbine zet een dynamo in beweging en die wekt de stroom op.
• Kernenergie: Doormiddel van kernsplitsing in een kerncentrale komt veel energie (warmte) vrij. Dit wordt omgezet in elektriciteit met een stoomturbine en een dynamo. Groot nadeel is het probleem van het kernafval.

Links

• Voor- en nadelen van waterstof als brandstof