Noback Ingenieursbureau

Waar techniek samenkomt

De Natuurkundige en technische gereedschapskist

minmax

De werkwijze is deel van de gereedschapskist.

Neem bij alle berekeningen de eenheden mee. Kontroleer steeds of het nog klopt. Er kunnen onbegrijpelijke eenheden ontstaan. Zo is 1 W = 1 kilogram maal kubieke meter per kubieke seconde. Konsekwent meenemen voorkomt veel fouten. Probeer eerst een globale schatting te maken. Houd altijd de eenheden er bij. Bij het uitrekenen van een snelheid moet er m/s of foot/minuut uitkomen. Als er uit een snelheidsberekening m/s² komt , dan is de berekening fout
Bij berekeningen ga je eerst formules afleiden, en dan pas in een boekje of op Wiki opzoeken. Je houdt contact met de materie.

Met slechts enkele natuurkundewetten wordt heel veel opgelost

  • Newton: F = m.a. en F = G.m1.m2/ R². F= kracht, m=massa, a = versnelling.
    In elke stationaire constructie is voor elk onderdeel a=0,
    dus ook de som van alle krachten en koppels. Maar ook de geluidssnelheid in water of lucht kun je met F = m.a berekenen.
    De wetten van Kepler voor planeetbanen kunnen er uit worden afgeleid, hoewel de geschiedenis andersom was.
  • Uitgestraald vermogen is P= σ .A.T4.
    Daarmee kun je de temperatuur op Pluto aardig benaderen, evenals de opwarming van een kast met elektronica langs de snelweg, of de diameter van een gloeidraad van een lamp berekenen.
  • Behoud van energie en de Tweede hoofdwet: Q/T neemt nooit af, in geen enkel proces.
  • Elektromechanica e= -dΦ/dt en M = B x I.L, met een beetje masseren leid je af:
    U=I.R + E, E=ω.cΦ, M= I.cΦ Het koppel Mmax = 10 Nm per liter ankerinhoud.
  • Van een harmonische X is de afgeleide jω.X en de afgeleide daarvan -ω².X
  • (1- 1/x)ax = ea. Geldt als x erg groot is, maar ook wel aardig als x >10
  • In verschillende domeinen komen dezelfde formules voor. Als je elektrisch C vervangt door K (kompressibiliteit) bij vloeistoffen of door 1/E bij metalen volgen vaak vergelijkbare formules. De grote uitzondering is: er is geen thermische grootheid die met massa overeenkomt. Daarom geldt de 2e hoofdwet.
  • Reflectie en voortplantingsnelheid, impedanties van geluidsgolven en van elektrische pulsen in lange leidingen voldoen aan dezelfde of overeenkomstige formules. Ook die voor reflecties.
  • Dimensies veranderen. Wat zijn de gevolgen als alle afmetingen met factor a worden vergroot. Als je een muis 100 keer vergroot krijg je een muisachtige olifant die niet op zijn poten kan staan. Het nieuwe beest is 10^6 keer zwaarder, de opervlakte van de doorsnee van de poten is 10^4 keer groter, dus de druk 100 keer. Om dat op te vangen moet de diameter van de poten niet 100 maar 1000 keer groter worden. Voor een nog groter beest is er geen plaats voor de poten, tenzij hij in moerassen of in zee gaat leven.
  • Hoofdwet uit de regeltechniek: probeer eerst een snelheidsonderlus.
  • Simulaties van constructies zijn eenvoudig. B.v. een massa-veersysteem met wrijving: F=k.x, a=-F/m, v:=v+a.dt, x:= x + v.dt - ½a.t2

Toepassing: Elektromechanica

Voor een elektromotor geldt voor 1 winding waarin Φm de maximale omvatte flux is:
e= dΦ/dt = Φm d(sinωt)/dt = Φm . ω . cos ωt. Alle windingen in serie, door de constructie gelijkgericht en gemiddeld wordt E= c Φm.ω. Daarin is c ongeveer 0,6 x aantal windingen in serie.
Er gaat door een winding een stroom I, De kracht daarop is F = B.I.L. Het koppel M = c.B.L.D.I. cos ωt = c.Φm.I.cosωt. ( Omdat B.L.D = Φm)
Voor alle windingen in serie: M = c.Φm.I E = c.Φm.ω dus I.E = c.Φm. ω.I
M= c.Φm.I dus ωM = c.Φm.ω.I
samen: I.E = ωM
Ook is U = I.R + E en IU = IR +IE
en dus I.U = I2R + ωM,
Het opgenomen vermogen = verlies + afgegeven mechanisch vermogen. Er zijn ook ijzerverliezen, bij driekwartlast ongeveer evenveel als koperverliezen. Uit deze paar formules is, puur aan de hand van het typeplaatje, een schatting te maken van onder veel meer: het volume van het anker, aantal windingen in serie en draaddikte. Er zijn boeken met bijlagen met honderd formules. Vaak wordt dan niet met ω gerekend, maar met het toerental per minuut. Je krijgt dan twee waarden voor c, waarbij de ene 60/2π= 9,55 keer groter is dan de andere. In de opzet hierboven hebben beide c's dezelfde functie, n.l .het aantal windingen in serie.
Dezelfde afleiding is voor asynchrone machines anders, maar na enkele stappen krijg je daar ook een koppel-toerenkromme en een een rendement uit.
Er is een duidelijke overeenkomst in de koppel-toerenkromme van een windmolen/ventilator en een asynchrone motor/generator.
In ijzer kan B niet groter zijn dan ~1,3 Vs/m2 Langs de ankeromtrek kan niet meer dan een bepaald bedrag σ aan stroomdichtheid zijn, anders vervormt het veld te veel. Het koppel is M = D.B.Itot.L en Itot = πD.σ
M= D.B.πD.L.σ en dus evenredig aan het ankervolume, ongeveer 10 Nm per liter.

Toepassing: Mechanica en elektronica. Euler

Je hebt een massa m aan een touwtje met lengte L. Als hij een kleine uitwijking X heeft dan is de kracht die hem naar de evenwichtsstand duwt: F= -m.g.X/L De grootheid F/x lijkt op veerkonstante k bij massa-veersystemen.
k= F/x en dus is k =m.g/L.
Voor alle harmonische trillingen geldt dat de uitwijking is X, de snelheid is jωX, de versnelling is a= -ω².X
De F = m.a = -m.ω².X = -k.X = -m.g.X/L.
Dus m.ω² X= m.g.X/L. en ω² = g/L en ω =√(g/L) de periode T= (2.π)/ω = 2.π.√(L/g) .
Op aarde is g = 9,81= π² en dus T = 2√L. Een slingerlengte van 1 meter geeft een klok 1 tik per seconde. Op de pool loopt hij achter, in de tropen voor.
Dezelfde redenering geldt ook voor een tuinslang gevuld met water en beide uiteinde boven het waterniveau. Als je één eind optilt en weer laat zakken, gaat het water slingeren, of als je een dobber of boot op het water hebt die op en neer gaat.
Als je kracht vervangt door spanning en k door 1/C en nog wat intuïtief goed te bepalen veranderingen doorvoert, gaat hetzelfde verhaal over op het elektronische terrein.
Met een leeg conservenblikje kun je veel meten: soortelijk gewicht van vloeistoffen, maar ook van voorwerpen, idem van droog grint en de vulfactor.

Euler

Voor een ijzeren staaf, ingeklemd, met massa is de ω0 ook te bepalen. Onder druk wordt ω0 lager, tot de druk zo groot wordt dat ω0 nul wordt. De staaf knikt. De formule van Euler zegt dat ook. Onder trek wordt de ω0 hoger, als van een snaar. Het verband f(σ)blijkt kwadratisch.

Toepassingskruimeltjes

Bepaal de waterhoogte in de watertoren van St. Jansklooster vanuit Blokzijl

Blokzijl is mijn vroegere woonplaats, vandaar.
Een kolom water met hoogte h geeft op de bodem een druk p = h.g.ρ.
B.v. 10 m hoog g= 10 m/s2, ρ = 1000 kg/m³. p=100.000 Pa = 1 bar. Onderin op 1,25 m boven de grond, zit een spuitmond waar water horizontaal uit spuit. De energie wordt omgezet in snelheid. p.V = ½ m.v².
Dus v² = 2.p.V/m = 2.p/ρ = 200.000 (N/m²) /1000 (kg/m³) =200.(Nm/kg = m²/s²) v = √200 = 14 m/s. In een halve seconde leggen druppels 7 meter af, en verticaal 1,25 m. (s= 0,5.a.t² = 0,5 x 10m/s x 0,5² s² =1,25m) Mocht de straal op 3 m de grond raken dat is de kolom 6 m boven de spuitmond.

Bepaling van de lichtsnelheid.

c = 1/√(μ0.ε0). Daarvan is μ0 gedefinieerd als 4.π.10^-7.
Van een condensator is de eigenschap: C = ε0.A/d.
Neem twee platen van een geleider, b.v. zilverpapier op karton, van een halve vierkante meter elk. Leg er een paar lucifersdoosjes van 12 mm dikte tussen. Je hebt nu een condensator met een capaciteit C= ε0 maal 0,5/0,012 (As/V) = 41 m .ε0.
Meet de capaciteit door een wisselspanning van 24 V tussen de platen te zetten en de stroom te meten. I = U.ωC en daaruit volgt C. Delen door 41 m en je hebt ε0. Invullen in c = 1/√(μ0.ε0) en je hebt de lichtsnelheid. Met een gewone multimeter. Verwacht geen precisie, maar er komt een redelijk antwoord uit.

Diameter gloeidraad.

Aanname: de weerstand is evenredig aan T (de absolute temperatuur)
Met een multimeter gemeten, koud, is de weerstand 132 Ω.
Tijdens normaal gebruik van de 40 W peer is de U=230V, P=40W, I=40W/230V = 0,17A. R=230V/0,17A=1322 Ω. De temperatuur warm is dus 3000 K.
De diameter is D, de lengte is L, Oppervlakte doorsnee Ad= D².π/4, weerstand is 130Ω = ρ.L/Ad.
Je kunt ρ opzoeken: 55e-9 ohmmeter. Je weet nu L/Ad =x Het stralende oppervlak van de gloeidraad is As= π.D.L.
De gloeidraad straalt een vermogen uit: 40W = P = σ.As.T&sup4;. Daaruit volgt As.
Deel x / As² en je krijgt de iets met L³ =.. Of vermenigvuldig x met As en je krijgt iets met D³ = .....

Fysische technieken bij Noback Ingenieursbureau

Noback Ingenieursbureau: Elektromechanica, mechanische en thermische verschijnselen, analoge elektronica, geluid, licht, mechanica, energie.
Noback ingenieursbureau is er al sinds 1959 mee bezig, nieuwsgierig en kritisch.
Er zijn enkele natuurwetten waar heel veel uit af te leiden valt. Zie de gereedschapskist
Ons specialisme is dat we niet gespecialiseerd zijn qua onderwerp, maar wel wat betreft werkwijze. Analytisch!
We assisteren bij (voor)ontwikkeling, of geven op uw bedrijf lessen in specifieke onderwerpen.

Noback Ingenieursbureau valt samen met Herman Noback.

Vanaf mijn jeugd was ik geïnteresseerd in natuur- en sterrenkunde.
Korte CV: HBS-B, HTS-E, dienstplichtig, lid Zuidpoolexpeditie 1965. Leraar op een Pakistaanse LTS. Zes jaar bij Philips Medical Systems voorontwikkeling en parallel daaraan TU Eindhoven. Van 1975-2001 docent aan de HTS te Groningen.
In 1989 Noback Ingenieursbureau gestart.
In al deze situaties is veel geleerd, ook is mijn verslaving gevoed aan het met weinig middelen toch een ruwe meting kunnen doen, b.v.
non-destructief de diameter van een gloeidraad van een fietslampje bepalen, of met een touwtje en een horloge de excentriciteit van de baan van de aarde om de zon meten.
Of de lichtsnelheid bepalen met een multimeter en een constructie van karton en aluminiumfolie....

Op deze site zijn in het blok ideeën en projecten veel ideeën genoemd waarvan een deel ( nog geen ) project is geworden, o.a. Stabiliseren van baggerschepen en van woonboten, druk meten in spoorrails, een hulpmiddel voor spraakonderwijs aan doven, optimaliseren van zelfinducties en vergelijken van eigenschappen van transformatorblik

Het blok technische en natuurkundige gereedschapskist laat zien dat er meer samenhang is tussen alle ideeën dan je zou verwachten.

Blok energie

Er is een grote overeenstemming over de noodzaak om voor te bereiden op het niet-gebruiken van fossiele energie. Toch wordt er veel aandacht en energie besteed aan de vrijwel nutteloze elektrische auto's en import van duurzame energie, terwijl de -inderdaad minder sexy- besparing door spouwmuurisolatie wordt verwaarloosd.
In het deel over energie wordt de nutteloosheid van veel projecten voorgerekend.

Projecten

minmax

Er is een groot aantal ideeën en projecten geweest. Sommigen zijn bedacht om b.v. bij het vak meettechniek een leuke proef te maken of als onderwerp voor afstudeerprojecten.

click on the titles to see more detail

Stress in Spoorstaven. De Rail Stress Test

Rails worden in lengtes aan elkaar gelast, zodat in principe een oneindige lengte gemaakt kan worden. De trein maakt al lang niet meer het karakteristieke kedeng-kedeng geluid, uitgezonderd in de muziek. (Er zijn ook geen stoomfluiten meer trouwens). Dat voegloze spoor zou bij temperatuurverhoging 'willen' uitzetten, maar dat kan niet. Er ontstaat druk, omgekeerd, bij verlaagde temperatuur trek.
Die stress ook andere oorzaken kan hebben is het om veiligheidredenen van belang die stress te meten. Staal zet bij magnetiseren uit. Het omgekeerde moet dan ook gelden: bij druk is ijzer moeilijker te magnetiseren, μr wordt kleiner bij druk. Daarop gebaseerd is de Rail Stress Test ontworpen. Er is patent op.

Demping van auto's testen

De schokdempers (beter: de demping) van auto's wordt gemeten enkele methoden: de Valbank of Eusama. Bij de APK in België is Eusama verplicht. In Duitsland wordt vaak met Boge gemeten.
Het chassis resoneert op de vering met ongeveer 1,5 Hz De massa van het wiel en de veer van de band een resonantiefrequentie f0 boven de 10 Hz.
Bij Eusama staat het voertuig op een trilplaat die scant tussen 20Hz en nul, amplitude is 3 mm. De kracht op de trilplaat wordt gemeten. Als die ergens minder dan 30% van het gewicht wordt kan het voertuig de test niet passseren. Eusama meet NIET de dempers, maar een grootheid wiel-weg-kontakt (WWK) die vooral afhankelijk is van de bandenspanning.
Het sterkste punt van WWK is de intuïtieve en PR-waarde. Het WWK wordt echter in hoge mate bepaald door de massa van het chassis en de bandendspanning.
Hoe lager de bandenspanning en hoe hoger de belading van de imperiaal, hoe "beter" het Eusamagetal. Het zou omgekeerd moeten zijn.
Analyse van de Eusama-meting leert dat de amplitude van de verandering van de kracht
Fac = ampltrilplaat . kband3/2 . mwiel1/2 . Wdemper-1.
Als deze kracht Fac meer dan 70% van het gewicht m.g is, passeert het voertuig de test niet. Afkeur volgt.
Bij de Valbank wordt de auto enkele centimeters opgetild en dan laat men de auto vallen. De kracht op de grond volgt een gedempte sinus, waaruit de demping is uit te meten. In dit verband wordt met kwart-auto's gerekend.

Er worden 4 simulaties getoond, links Eusama, rechts een valbank-metingen. (de vertikale lijnen geven intervallen van 2 sec. aan, de cijfers de bijbehoerende frequentie.) Vertikaal is de kracht van de band op de weg uitgezet.) De voertuigparameters (gewicht chassis, gewicht wiel,vering en dempers) zijn in alle simulaties exact gelijk, behalve de bandenspanning. Die heeft een veerconstante van 200 kN/m respectivelijk 320 kN/m. Omdat het WWK van de onderste meting beneden 30% komt zou het voertuig afgekeurd worden en mogelijk de dempers vervangen worden. Echter door de band te laten leeglopen zou het voertuig de veiligheidstest van Eusama wel doorstaan.
Het plaatje laat zien:
a) Eusama meet de bandenspanning en niet de demper.
b) De valbankresultaten zijn onafhankelijk van de bandenspanning.
c) Wij kunnen dergelijke simulaties maken. Maar ook algebraïsch lukt dat

We hebben een constructie bedacht, eenvoudiger van opzet dan andere dempingmeters, die tegelijkertijd de aanwezige demping meet EN de benodigde demping. De benodigde demping is afhankelijk van alle voor het rijden relevante eigenschappen, wielmassa, vering, massa chassis, de stabilisatiestang en de hoogte van het zwaartepunt. Maar niet van de bandenspanning.

IJken van benzinestations, dampretour

(Benzine en diesel) tankstations moeten periodiek geijkt worden. Daarbij moet ook gecontroleerd op de goede werking van de dampretour-installatie. Als benzine in de tank gaat komt er damp uit. Die damp wordt weggezogen en teruggevoerd naar de ondergondse tank. Dat is dampretour)
Om efficiëent benzinestations te kunnen ijken is een speciale ijkkan ontworpen.
Bovendien zijn voor het meten van dampretour bijdragen geleverd.

Thermische berekening

Langs de snelweg staan hier en daar portalen met camera's en matrixborden. In de berm staan dan kasten met elektronica. Doordat die elektronica warmte genereert en door instraling van de zon wordt de kast inwendig warmer dan de omgeving.
De vraag van de opdrachtgever was om voor bestaande kasten uit te rekenen hoeveel het inwendige zou kunnen opwarmen..

Kruimeltjes

Welk aantal windingen is optimaal voor een zelfinductie met ijzer- of ferrietkern?

De bekende formule voor de zelfinductie zegt dat L~n² Echter is een zelfinductie vrijwel altijd bedoeld om een gelijkstroom IDC te voeren en voor de wisselstroom component een impedantie te vormen. Die gelijkstroomcomponent verzadigt de kern en dan is er geen L meer over.
Met é&eaccute;n meting is het aantal windingen te optimaliseren.
Voor de meting is minimaal instrumentarium nodig, en wat grafiekpapier.

Transformatorblik meten

Om eigenschappen van transformatorblik onderling te vergelijken vonden we een costructie / meetmethode.
De bediening is: stop een stukje transformatorblik type 1 en daarna type 2 in een gleuf. De materialen zijn zo (on)gelijk als de scopebeelden.

Stabiliteit van woonschepen, baggerschepen en offshore.

Drijvende woonschepen zouden kunnen kantelen als de opbouw te hoog is. Voor de opdrachtgever is uitgerekend of dat het geval was. Het antwoord was trouwens: ja, opbouw te hoog en/of te zwaar. Voor de berekening is de wet van Archimedes toegepast en basismeetkunde. Zwaartepunt van driehoeken en zo.
Een bijproduct van deze opdracht was een uitvinding om woonschepen automatisch (binnen grenzen) horizontaal te houden, ook als een boekenkast wordt verschoven.
Om baggerschepen horizontaal te houden is een methode gevonden die GEEN massa verplaatst en daardoor veel sneller kan werken dan b.v. het verplaatsen van ballast.
Een andere methode is bruikbaar voor het stabiel houden van een platform tijdens het plaatsen.

Satelliet

Een elektromagneet in een satelliet gebruikte te veel energie. Slechts 0,1W, maar die moest wel afgevoerd worden m.b.v. bij 4K(-269 °C) kokende vloeibare helium. Het was mogelijk het instrument zuiniger met energie te laten omgaan, maar dan moest het zwaarder worden. Met als voordeel dat er zou kunnen worden volstaan met minder helium. Dat is lonend als de satelliet een langlopende missie heeft, niet bij kortlopende. Een andere oplossing was om de elektromagneet te vervangen door een capacitieve motor die niet dissipeert.

Toch anders dan de klant vermoedde

Soms loopt het voor onze opdrachtgevers heel anders dan ze verwachtten.
Zonder in details te treden: van een project was het mogelijk alle onzekere ontwikkeling te vermijden door een niet-essentieel onderdeel te laten vervallen.
Bij een ander project werden we in een laat stadium ingeschakeld.
De opdrachtgever had echter het essentiële deel niet beproefd, terwijl hij zich wel concentreerde op de details Het bleek ook niet werkend te krijgen.
Bij een bedrijf heb ik een groot project zien mislukken omdat het steeds complexer werd. Voor de goede orde: ik had geen bemoeienis met dat project.
Bij een ander bedrijf was al een budget voor een pilot goedgekeurd, toen ik -geheel argeloos, niet retorisch- vroeg wat het volgende project zou zijn. Dat was er niet.
Het was wel het einde van de bijeenkomst.

Energie

minmax

Zin en onzin van groene energie.

Zin en onzin van groene energie.

Er wordt veel beweerd over (groene) energie. Besparingen, nieuwe opwekkingsmethoden, elke dag in elke krant. Veel bijvoeglijke naamwoorden, extrapolatie naar de grote doorbraak.
Men wil graag groen, en door framing wordt daaraan voldaan.
In de volgende stukjes wordt die framing zichtbaar gemaakt. Eigenlijk is het verbijsterend dat de nutteloze elektrische auto veel aandacht krijgt, en in de watten wordt gelegd, en de effectieve besparing wordt verwaarloosd. Mijn belang in deze discussie is die van belastingbetaler en meedenkende burger, Noback Ingenieursbureau levert in dit verband alleen ideeën om over na te denken. Gratis.
Voor de goede orde: ik ga niet in tegen de transitie, alleen tegen de ontoereikende middelen die daartoe zouden moeten leiden. Over de ineffectieve energieprojecten is het boek Energieprojecten: vooral Brandhout, nog bij ons verkrijgbaar voor € 23,50 Ook een update daarvan Energie fabels feiten financien als collegedictaat op A4 formaat(&euro 16) Deze update kan ook als PDF worden opgestuurd.

Menselijke energie

Er zijn plannen geweest om op een NS-perron tegels te leggen waarmee energie van reizigers kan worden gewonnen. Als iemand over de tegel loopt gaat die tegel een beetje inzakken, b.v. een centimeter. Nog afgezien van de mogelijkheid van verzwikte voeten als de tegel niet blijft waar die is, er kan per passant 6 Joule worden gewonnen. De opbrengst is maximaal 6 watt als er elke seconde iemand overheen loopt. Het kost 666 uur druk verkeer om er 4 kWh mee te winnen. 4 kWh elektrisch is ook te winnen uit 1 m3 gas.

Iemand kan op een (ergometer-)fiets energie leveren. Uitgezonderd zwaar getrainde sporters kan niemand in een week meer dan een kuub gas besparen. 40 uur maal 100W = 4kWh, de elektrische energie die uit 1 m3 gas kan worden gemaakt. En dan nog is die niet gratis, er moet tegen gegeten worden.
Stelling: geen enkele poging om met menselijke arbeid energie te winnen is nagerekend. Anders zou men er niet aan beginnen.

Besparing telt niet mee in de procenten

Als je van alle pogingen om energie te winnen en/of te besparen uitrekent hoeveel geld het kost om 1 m3 gas te besparen dan blijkt de effectiefste maatregel de spouwmuurisolatie. Die levert meer dan 10 m3 gas per geïnvesteerde euro. Rente 5% en afschrijving in 30 jaar meegerekend. Maar er is een groot bezwaar aan, en dat is dat je er niets aan hebt om mee te pronken. Vooral als je een hoog percentage groene energie wilt hebben is het een waardeloos middel.

Stel in een bepaalde tijd gebruiken we 100 GWh aan elektrische energie. Daarvan wordt 5 GWh (5%) groen genoemd, of duurzaam. 95 GWh is fossiel. Vervolgens wordt door flink te isoleren 20 % bespaard, er wordt nog 80 GWh gebruikt, waarvan nog steeds 5 GWh groen. Het percentage groen is nu 5/80 = 6,25 % . Maar er wordt in deze wereld niet gepronkt met een besparing van 20% energiebesparing. Met 1,25% meer groen kun je ook niet opscheppen. Dat kan wel doen door 2 GWh uit IJsland te importeren. Een volstrekt nutteloze actie. Daarmee wordt er absoluut niets vergroend, (zie verderop) maar je hebt mooi met een paar centen het percentage duurzaam en groen van 5% naar 7% gebracht. Zie ook het stukje over import van groene stroom.
Nog iets over procenten. Vergelijk land A met land B:
A gebruikt 500 Eenheden, waarvan 20% duurzaam en dus 400E fossiel. Land B gebruikt 100 E waarvan slechts 5% duurzaam, dus 95E fossiel. Wie gaat het beste met energie om, die met 20% duurzaam of die met 95E fossiel?

Elektrische auto's

Stel u rijdt 100 km in een gewone benzineauto. Die gebruikt 6 liter per 100 km, en dat komt overeen met 48 kWh primaire energie. Er is ergens een PV cel die 18 kWh aan het net levert.

situatie 1

U gaat over op een e-auto. Diezelfde hoeveelheid primaire gaat nu via de centrale. Het spaart geen energie, en kost wel veel hardware. De centrale moet nu meer fossiele energie omzetten naar elektriciteit, en u moet een grote, zware accu meenemen, gemaakt van lithium, een tamelijk zeldzaam element. Energetisch schiet u er niets mee op.

Maar natuurlijk, er is de mogelijkheid om zonne-energie te kopen. De energiestromen worden dan:

Het resultaat is een belangrijke verbetering, naar men zegt. Maar die is moeilijk te zien. Eigenlijk is de situatie 1, u blijft rijden met een benzine-auto, het gunstigst. Als u toch elektrisch gaat rijden , maakt het niets uit of u zonne-energie gebruikt of niet. Dat geldt trouwens voor alle gebruikers. Waarom zou iemand die zuinigheid niet om dezelfde reden voor elk willekeurige elektrische verbruiker mogen claimen?

Waar zit de kronkel? Als energiegebruikers claimen op zonne-energie te rijden, claimen ze de prestaties van de energieproducent voor de energieconsument. Je siet het pas als je het door hep.
Wie duurzame energie consumeert, onttrekt dat aan de rest van de gebruikers. Dat moet aangevuld worden met fossiel. Qua energie en CO2 maakt het helemaal niets uit, wel met geldstromen. Voor de elektrische auto wordt minder wegenbelasting betaald, een soort parasieten op de weg dus.
Zolang er nog enige fossiele energie gebruikt wordt om groene energie aan te vullen, dus vast nog tot na 2050, blijft de redenering intact. Uit discussies over dit onderwerp kwamen steeds andere voordelen van elektrisch rijden ter tafel: het is nuttig voor de toekomst, want over 30 jaar moet het tóch allemaal elektrisch. Niet direct een urgente toepassing dus.
Verder het voordeel van minder uitstoot in de stad
Daar staat tegenover
a. dat de inwoners van Oudeschip en Spijk, twee dorpen bij de Eemshaven, ook rechten hebben.
en b. dat over 30 jaar de grondstoffen voor de accu's op zijn, er is maar weinig winbare lithium.
Over 30 jaar zijn er nog maar weinig individueel rijdende auto's, ze gaan dan als een trein over de snelweg, aan elkaar gekoppeld, met stroomafname als van metrorails of trolleybussen. Bij het afkoppelen wordt de energie en de wegenbelasting per km afgerekend. De grote accu is dan overbodig, alleen een kleine accu om vanaf het laatste afkoppelpunt thuis te komen volstaat. Het zelfsturen is bij het aan- en afkoppelen belangrijk, dus dat moet verder ontwikkeld worden. De winning en opslag van elektrische energie wordt urgent. Dat is dus niet hetzelfde als kopen.
Hoe ik dat weet? Niet, maar het zou zomaar kunnen.
Opm: De bovenstaande getallen van 6 liter benzine tegenover 18 kWh elektrisch zijn natuurkijk niet precies. Op beide zit een marge die afhankelijk is van rijstijl.
In de rijstijl zitten veel oorzaken van verschillen waarover je kunt steggelen. Men kan tegen elkaar opbieden over het verbruik van twee identieke auto's waarbij de ene 9 liter en de ander 5 liter per 100 km (resp. 1:11 en 1:20)claimt.

Import van groene stroom

Nederland importeert groene stroom vanuit IJsland. De bijdrage daarvan aan duurzaamheid en aan groene energie is nul.
De feiten.
IJsland is een merkwaardig land. Aardwarmte zit direct aan het oppervlak. Er is bijvoorbeeld een riviertje waar het water 30 °C is, en dat vanuit de bodem wordt opgewarmd. Als je je handen in het grint op de bodem steekt, worden die onaangenaam warm. IJsland wekt al zijn energie op door die vulkanische aardwarmte te gebruiken. Zowel voor verwarming van huizen en kassen als voor de opwekking van elektriciteit. In Nederland wordt groene elektriciteit geïmporteerd. Er is veel vraag naar, meer dan er in Nederland geproduceerd wordt. Ook de Amsterdamse trams zijn er trots op dat ze op groene elektriciteit lopen, tenminste zo wordt het vermeld op de trams. Ze zijn niet de enigen. De geïmporteerde elektriciteit heeft certificaten, en wat daarop beweerd wordt is vast wel waar, maar hoeft nog niet te helpen bij de verwezenlijking van de wens om te vergroenen.
In het schetsje is getekend hoe de energie en geldstromen zouden lopen als IJsland GEEN groene stroom zou exporteren.

U ziet hoe de IJslandse centrales 1000 kWh leveren aan IJslandse consumenten, (bruine pijl) en daarvoor € 200 ontvangen(blauwe pijl) De Nederlandse consument betaalt ook € 200 aan Essent c.s. voor 1000 kWh. Essent moet het deel belasting (€ 150) afdragen aan de belastingdienst. De levering kost € 50
Wat gebeurt er als Nederland (via b.v. de leverancier XYZ, die uitsluitend groene elektriciteit verkoopt) de groene IJslandse energie importeert.
IJsland heeft wel elektriciteit nodig. Het land exporteert groene energie en koopt er evenveel grijze energie voor terug.
Als dat precies evenveel is gaat er beide kanten op door de kabel evenveel elektriciteit. Het elektriciteitstransport kan dan zonder kabel, en dat is handig, want er is geen kabel.
Nadat XYZ de elektriciteit uit IJsland gekocht heeft lopen de elektrische stromen nog exact zoals voorheen, maar de geldstromen zijn anders.

De IJslandse centrale levert nog evenveel elektriciteit aan zijn IJslandse klanten, voor evenveel geld (y). Het is nu grijze energie geworden, maar daar merkt niemand wat van. Essent of Nuon levert nog steeds fysiek dezelfde stroom door dezelfde kabel, maar dat heet nu groene stroom die door XYZ geleverd wordt. Voorheen ontving Essent €200 van de klanten waarvan € 150 moest worden afgedragen, nu krijgt Essent €50 van XYZ
IJsland krijgt van XYZ nog een zakcentje voor de certificaten voor groene stroom. De klanten van XYZ zijn goedkoper uit dan voorheen.
Wie wordt er beter van:
IJsland.....€ 20
Consument...€ 20
XYZ ........€ 110
Totaal......€ 150
Waar komt die € 150 vandaan? Die komt niet in de schatkist, en wordt DUS door de belastingbetaler opgebracht. En met de hele operatie is het milieu helemaal niets opgeschoten. De meest terechte bestemming van het geld is eigenlijk IJsland, als een soort vergoeding voor het niet uitstoten van CO2.
De consument die de goedkopere "groene" stroom koopt heeft daarbij ten onrechte een goed gevoel. Een vieze bijsmaak zou meer op zijn plaats zijn.
Opmerking 1: de bedragen zijn gefingeerd, daarom zijn die ook x en y genoemd. De genoemde XYZ en Essent dienen hier als voorbeeld voor hun klasse: handelaars in groene stroom resp. producenten van fossiele stroom.
Opmerking 2: Voor zover ik kan nagaan is de constructie geheel legaal, maar niet zo bedoeld.
Opmerking 3: Zweden heeft kerncentrales en biocentrales. Op dezelfde manier is het schema te maken voor de import van bio-energie, maar ook voor import van kernenergie. Probeer maar.
Een remedie tegen het oneigenlijk gebruik van subsidies en belastingconstructies zou kunnen zijn: handhaaf de energiebelasting op gebruik van elke soort van elektrische energie, en betaal aan de producent van groene energie.

Rendement van centrales

Er gaat nooit energie verloren, maar bij elke omzetting van de ene soort energie in een andere soort gaat bruikbare energie verloren die wordt omgezet in warmte.
Er is hoogwaardige energie en laagwaardige. Hoogwaardig is o.a. elektrische energie, laagwaardige is warmte. De omzetting van hoge naar lage gaat gemakkelijk, b.v. met een elektrisch kacheltje, dat heeft een rendement van 100% en kost heel weinig. Omgekeerd, van warmte naar elektriciteit gaat altijd gepaard met een laag rendement.
Een gascentrale heeft ongeveer 50% rendement. Als je er 100 kWh gas (11 m3) in stopt komt er 50 kWh elektrisch uit. De andere 50 kWh is afvalwarmte en schoorsteenverlies. Het gemiddelde rendement van de Nederlandse centrales is rond 40%. Een centrale kost veel geld, meer dan € 1000 per kW geïnstalleerd vermogen.
Als centrales de afvalwarmte gebruiken voor stadsverwarming wordt het rendement wat slechter. In dit voorbeeld zou dan 45 kWh elektriciteit worden geleverd. Het rendement is niet meer 50% maar 45%. Er wordt ook 40 kWh warmte geleverd. Er wordt gerekend dat die 40 kWh een gasbesparing geeft. Als de centrale die ook nog zou hebben gebruikt zou er nog 18 kWh elektrisch extra zijn opgewekt. Het rendement van de installatie wordt dan op 68 % gesteld, hoewel de elektrische opwekking toch 45 % rendement heeft. De claim van 68% is niet onterecht, en daarom is een warmtekrachtkoppeling zo goed. Maar het goede rendement wordt soms ten onrechte geclaimd voor de elektriciteitsopwekking zelf.

Waterstof

Begin van deze eeuw was de hype dat de waterstofeconomie nakende was. Het is een poosje uit zicht geweest, maar lijkt een comeback te maken. Probleem is echter dat er geen waterstof beschikbaar is, het moet gemaakt worden. dat kan als volgt: (E1, E2 en E3 zijn verschillende hoeveelheden elektrische energie H2O is water, H2 is waterstof)
1. Door elektrolyse 2.H2O + E1(elektrisch) geeft 2.H2 + O2
Later kun je dat dan verbranden 2.H2 + O2 geeft 2.H2O + warmte (deze hoeveelheid warmte is bijna E1) en er in een centrale of brandstofcellen weer E2(elektrisch) mee maken. E2 is 50% van E1, in brandstofcellen tot 65%, maar brandstofcellen zijn zeer duur. Met een directe omzetting in een brandstofcel van 2.H2 met O2 krijg je E3. E3 is 65% van E1. Je verliest veel, hoe dan ook.
2. Stook kolen gloeiend, leid er stoom overheen. C + H2O geeft CO + H2. Dat mengsel was vroeger het stadsgas.
Dat CO (koolmonoxide) vertegenwoordigt nog weer verbrandingswaarde om b.v. de stoom te maken. Netto resultaat is waterstof dat ontstaan is door de energie van verbrande steenkool mee te geven aan waterstof. Uiteraard is daarbij de volle mep CO2 ontstaan. Het proces is nuttig voor ondergrondse vergassing van steenkoollagen, er hoeft niemand ondergronds te werken in mijnen. Maar door waterstof te gebruiken verbrand je indirect fossiele steenkool.
3. Aardgasmoleculen CH4 bestaan uit 1 atoom koolstof en 4 atomen waterstof. Je kunt het splitsen en de waterstof verder gebruiken en de koolstof eventueel in een lege steenkoolmijn te storten. De waterstof representeert ongeveer de helft van de oorspronkelijke verbrandingswaarde van het aardgas.

Contact

minmax

Contactgegevens voor Noback Ingenieursbureau.

telefoon050-3125013
adresBunderriet 13, 9746 PX Groningen
emailnoback.ingbur at ziggo.nl

English, Français & Deutsch

minmax

click on the titles to see more detail

Summary

Noback ingenieursbureau, almost congruent with Ir. Herman Noback, studies, analyses and invents on all subjects with a content of classic physics, the physics of everyday techniques: (electro-) mechanics, electronics, energy, dynamics, thermodynamics, control, transmission of sound. All his life he worked in this field, as a developer at Philips, Eindhoven and as a docent at Groningen Polytechnic Institute (Hanze Hogeschool) and as a freelancer.
He is always trying to find a simple solution, using his tool box . Two Examples of that simplicity are:
1. Measure the eccentricity of earth's orbit around the sun, with no other means than a few meters rope and a normal watch.
2. Measure the speed of light with a multimeter, and a construction of paper and aluminium foil."

Just a few out of many projects :

-non-destructive measurement of mechanical stress in rails by measuring magnetic properties. (patented)
-Dampers in cars are measured in two ways:
1.On a Valbank the car is lifted a few inches and then dropped. The force of the tyre on the ground is registered.
2. Eusama makes a frequency scan by trembling a ground plate.
Eusama is designed to measure amongst others the damping , but fails in this respect. It measures the contact between road and tyre, > (force on the simulated road) but the result is mainly dependent on the pressure in the tyre. See also the picture of Valbank versus Eusama (section Projecten / Dempers).
In that picture four measurements are simulated, left is the registration of Eusama, right the Valbank. The lower registration simulates a car with rather high pressure in the tyre, the upper one with a low pressure. For the rest it is the same car.
The lowest registration is not accepted by Eusama , the low pressure is accepted. Although for safety reasons it should be otherwise. The Valbank registrations hardly differ.
We invented a method to measure the actual damping and the damping that is needed for that particular car by just one go. (Almost) all parameters that influence driving, are accounted for. Nevertheless the hardware ( without moving parts) and software are simple.
- The simulation also shows that we can make this kind of simulation. - measurement of quality of sheet metal for transformers and electric motors,
- measurement of the B(H) of a self-induction. It leads to an optimal choice of the number of windings in order to get maximum L for a given DC current. (In a linear world this would lead to a maximum of windings, but magnetic material is not linear.
- Calculations on thermal problems. - calculations on stability of houseboats, invention of methods to improve the stability of houseboats and of floating machines.

-Energy:

-Just by reasoning we conclude that the electric car is hardly economic on energy or CO2, in comparison with petrol. It is just framing. Solar makes no difference. If you use it, somebody else must go for fossil .
-Hydrogen is a carrier of energy out of burning carbon. Not directly, but indirectly it is. So hydrogen is NOT cleaner than carbon. Or it is gas, with half the caloric value unused.
-Import of Green energy or using green energy makes that other consumers have to return to grey.
In all these cases the achievements of the producers are claimed by the consumers. The consumers achieve nothing to be proud of by just putting the plug in the outlet and paying to somebody else, usually not even the green producer.

Zusammenfassung

Noback Ingenieurbüro fällt beinah zusammen mit Dipl.-Ing. Herman Noback. Er studiert, analysiert und inventiert auf alle Subjekte mit klassische Physik darin. Dass ist die alltags in technische Verfahren verwendete Physik: (Elektro-) Mechanik, Elektronik, (Thermo-) Dynamik , Energie, Steuerungstechnik, Lauttransmission. Sein ganzes Leben hat er im technische Umgebungen gearbeitet. Entwickelung bei Philips, (elektronische, mechanische, elektromechanische und medizinische Aspekte), Dozent am Fachhochschule Groningen. Sucht immer nach einfache Lösungen. Zum Beispiel: "Wie kann man die Exzentrizität der Erdbahn messen mit nur ein Uhr und ein Paar Meter Seil". Oder "Messen vom Lichtgeschwindigkeit mit einem Multimeter und ein Konstruktion von Papier und Aluminiumfolie"

Ein paar Projecte aus viele:

-Nicht destruktive Messung von Kräfte im Stahl der Eisenbahn durch messung magnetischer Eigenschaften. Von uns Erfunden, patentiert.
-Stoßdämpfer im PKW messen. Auf einem Valbank hebt man die Wagen ein paar Zentimeter hoch und lässt sie fallen. Die Kraft vom Reifen auf dem 'Weg' ist registriert. Eusama und Boge vibrieren der 'Weg' mit ein variierender Frequenz und registrieren auch die Kraft auf der Weg. Eusama sollte auch die Stoßdämpfer messen aber tut das nicht. Eusama messt hauptsächlich die Drück im Reifen.
Sehen Sie auch die Figur: Valbank versus Eusama (section Projecten / Dempers). Es ist eine Registration einer Simulation. Links von Eusama, rechts vom Valbank. Oben mit niedrigen Drück im Reifen, unten mit mehr Drück. Weitere Parametern sind genau dieselbe. Dieselbe Wagen mit niedrigen Drück passiert Eusama, die hohere Drück passiert nicht. Um Sicherheitsmotive sollte das anders sein.
-Wir haben eine Methode inventiert um die Dämpfung zu messen wie sie ist und wie sie sein sollte, in ein Gang über ein viel einfacher Konstruktion wie alle andere.
-Die Simulation zeigt dass wir solche Simulationen machen können.
- Messing vom Qualität Transformatoreneisens (Eisenblech) .
- Messung von B(H) Kurve, (Induktion gegen Feldstärke), damit man die optimale Zahl der Windungen wählen kann. Im linearen Welt is das Optimum einfach das Maximum, in Realität nicht.
- Berechnung Warmwerden von gehäser die draußen in die Sonnenschein stehen.

Energie.

-Durch Argumenten haben wir konkludieren können dass die Elektrisch PKW nicht nützlich ist mit Respekt auf Energiebenützung und CO2 Produktion. Das ist nur Framing.
Mit Sonnenenergie ist das ebenso. Wenn Sie Sonnenenergie nutzen, müssen andere Leute auf Fossil zurück fallen. Exzeption nur am Sonntagsmorgen im Sommer.
-Wasserstoff ist nur ein Träger von Kohlenstoffenergie, um Wasserstoff zu machen muss vielmehr (fossiler ) Energie angewendet werden denn zurückgewonnen werden kann. Dieselbe Exception.
Import von Grüner Energie ist auf dieselbe Grund meistens nicht nützlich.
In vielen dieser Fällen sind die Glanzleistungen der Produzenten gestohlen durch die Konsumenten. Die haben kein Leistung erreicht, haben nur die Faktur an andere Firmen bezahlt.

Résumé

Noback Ingenieursbureau, se confonde á peu près avec Ir Herman Noback. Il faits des études, analyse et invente sur des sujets qui contiennent une partie de physique classique. C'est la physique qui est appliquée aux techniques de tous les jours: La (electro-) méchanique,l' électronique, énergie, systèmes (thermo-)dynamiques, son et lumiè des réglages.
Pendant toute sa vie il a travaillé en ce domaine, comme développeur aux usines Philips, comme professeur á l'école polytechnique á Groningen, et comme free-lancer, trouvant des solutions simple, utilisant sa caisse á outils . Deux examples de cette simplicité
1. Mesurer l'excentricité du trajet de la Terre autour du Soleil, n'utilisant que quelques mètres de ficelle et une montre.
2. Mesurer la vitesse de lumière aves une multimètre et une construction de papier et folie d' aluminium

Seulement quelques projets entre beaucoup:

- Mesurer non-destructive la pression ou tension dans le fer des rails en mesurant les propriétés magnétiques. (Patent)
- Amortisseurs de véhicules sont mesurées de deux manières:
Utilisant une Valbank une véhicule est faite tomber d'une hauteur de quelques centimàtres. La force sur le fond est enregistrée.
La méthode Eusama, obligatoire en Belgique, fait trembler le fond au dessous du pneu. La force est enregistrée.
Regarder aussi les résultats de la simulation section (Projecten / Dempers). Le graphique montre 4 simulation. A la gauche des enregistrement de Eusama, a la droite celle du Valbank. En bas avec des pneus a tension un peu plus que normale. En haut un peu moins que normale. Les autres paramètres sont identiques. On voit que le Valbank donne des résultats pratiquement identiques. Eusama par contraire accorde la voiture aux pneus a sous-pression et recale la voiture aux pneus a tension plus-que-normale. Opposé à les demandes de sécuritesse.
Nous avons inventées une méthode a mesurer l' amortissement actuelle, en même temps mesurant l'amortissement nécessaire pour cette voiture individuelle, en rendent compte de tous les paramètres influencent . Le hardware étant plus simple que les autres méthodes.
- La simulation indique qu'on peut faire ces simulations. - Mesurer les paramètres de tôle, ( construant les moteurs et transformateurs électriques).
- Mesurer la courbe B-H d'une nucleus d'un self. La mesure guide à le nombre de tours de fil optimale pour le self. Si la matiàre serait linéaire, le maximum de tours de fil serait l' optimum, mais le matériel n' est pas linéaire.
- Calcul aux problèmes thermiques. - Calcul au stabilité de péniches, invention de methodes pour améliorer la stabilité de péniches machines flottantes.

Energie:

- Seulement par argumenter on a conclu que la voiture électrique ne donne pas d'économie sur énergie ni de CO2, en comparaison de voitures à essence.
- L'hydrogène porte l'énergie de carbone brûlé. Indirecte. Donc l' hydrogène n'est pas plus verte que carbone.
- Importer d' énergie verte ou utiliser d' énergie verte signifie qu'il faut que les autres consommateurs utilisent d'énergie grise.

Souvant les consommateurs chipent les prestations des producteurs. En effect, les consommateurs n' arrivent à aucune prestation pour être fier, seulement par mettre le prise-courant et payant la facture à une autre entreprise. En général le dernier n' étant pas le vrai producteur.