1.1: Wat is directe energieomzetting?

energieomzettingsapparaten converteren tussen elektrische, magnetische, kinetische, potentiële, optische, chemische, nucleaire en andere vormen van energie. Energieomzettingsprocessen komen van nature voor. Energie wordt bijvoorbeeld omgezet van optische elektromagnetische straling naar warmte wanneer zonlicht een huis verwarmt, en energie wordt omgezet van potentiële energie naar kinetische energie wanneer een blad van een boom valt. Als alternatief worden energieomzettingsapparaten ontworpen en vervaardigd door een breed scala aan wetenschappers en ingenieurs. Deze energieomzettingsapparaten variëren van kleine onderdelen van geïntegreerde schakelingen, zoals thermokoppels, die worden gebruikt om de temperatuur te detecteren door microwatt van energie van thermische energie om te zetten in elektriciteit tot enorme kolencentrales die Gigawatt van energie die is opgeslagen in de chemische bindingen van steenkool omzetten in elektriciteit.

een apparaat voor directe energieomzetting zet de ene vorm van energie om in de andere door middel van een enkel proces. Een zonnecel is bijvoorbeeld een direct energieomzettingsapparaat dat optische elektromagnetische straling omzet in elektriciteit. Terwijl een deel van het zonlicht dat op een zonnecel valt het kan opwarmen in plaats daarvan, dat effect is niet fundamenteel voor de werking van de zonnecel. Bij indirecte energieomzettingsinrichtingen is ook een reeks directe energieomzettingsprocessen betrokken. Bij sommige zonne-energiecentrales wordt bijvoorbeeld optische elektromagnetische straling omgezet in elektriciteit door een vloeistof te verwarmen zodat deze verdampt. De verdamping en uitzetting van het gas spin een rotor van een turbine. De energie van de mechanische beweging van de rotor wordt omgezet in een tijd variërend magnetisch veld dat vervolgens wordt omgezet in een wisselende elektrische stroom in de spoelen van de generator.

in deze tekst wordt de nadruk gelegd op directe energieomzetters die elektrische energie omzetten in een andere vorm. Vanwege de grote verscheidenheid aan apparaten die in deze categorie passen, is energieconversie een belangrijk onderwerp voor alle soorten elektrotechnici. Sommige elektrotechnici zijn gespecialiseerd in instrumentatiesystemen. Veel sensoren die door deze ingenieurs worden gebruikt, zijn directe energieomzettingsapparaten, waaronder spanningsmeters die worden gebruikt om druk te meten, Hall-effectsensoren die magnetisch veld meten en piëzo-elektrische sensoren die worden gebruikt om mechanische trillingen te detecteren. De elektrische energie die in een sensor wordt geproduceerd, kan zo klein zijn dat versterking nodig is. Andere elektrotechnici zijn gespecialiseerd in de productie en distributie van elektrische energie. Batterijen en zonnecellen zijn directe energieomzetters die worden gebruikt om elektriciteit op te slaan en op te wekken. Ze zijn vooral handig in afgelegen locaties of in handgereedschap waar er geen gemakkelijke manier is om verbinding te maken met het elektriciteitsnet. In verband hiermee worden directe energieomzettingsapparaten zoals thermo-elektrische apparaten en brandstofcellen gebruikt om satellieten, rovers en andere lucht-en ruimtevaartsystemen van stroom te voorzien. Veel elektrotechnici werken in de auto-industrie. De directe energieomzettingsapparaten die in auto ’s worden gevonden omvatten batterijen, optische camera’ s, Hall-effectsensoren in toerenteller die worden gebruikt om rotatiesnelheid te meten, en druksensoren.

directe energieomzetting is een fascinerend onderwerp omdat het niet netjes in één discipline past. Energieomzetting is fundamenteel voor de gebieden van de elektrotechniek, maar het is ook fundamenteel voor werktuigbouwkunde, fysica, chemie, en andere takken van wetenschap en techniek. Veren zijn bijvoorbeeld apparaten voor energieopslag die vaak door werktuigkundigen worden bestudeerd, condensatoren zijn apparaten voor energieopslag die vaak door elektrotechnici worden bestudeerd en batterijen zijn apparaten voor energieopslag die vaak door chemici worden bestudeerd. In verband hiermee zijn apparaten voor energieopslag en-omzetting, zoals veren, condensatoren en batterijen, niet esoterisch. Ze zijn alledaags, goedkoop en op grote schaal beschikbaar. Hoewel ze worden aangetroffen in alledaagse objecten, zijn ze ook actieve onderwerpen van hedendaags onderzoek. Laptopcomputers worden bijvoorbeeld beperkt door de levensduur van batterijen en de ontvangst van mobiele telefoons wordt vaak beperkt door de kwaliteit van een antenne. Batterijen, antennes en andere directe energieomzettingsapparaten worden bestudeerd door zowel consumentenbedrijven die betere producten proberen te bouwen als academische onderzoekers die fundamentele fysica proberen te begrijpen.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.