Stroom; wat is het en hoe wordt het opgewekt?

Prik een apparaat in de muur en 'het doet het'. Of het nu om een televisie gaat, een spelcomputer of een koelkast; zonder stroom zijn we nergens. Stroom is iets zo vanzelfsprekend, dat je er eigenlijk bijna niet meer bij stilstaat. Maar wat is stroom eigenlijk? Hoe wordt het opgewekt, welke soorten zijn er en hoe wordt het naar huis getransporteerd?

Wat is stroom?

Onder stroom verstaan we de verplaatsing van elektrische lading door bewegende elektronen (of ionen in geval van een elektrolyt). Elektronen hebben een kleine negatieve lading en verplaatsen zich van nature van een locatie met een overschot naar een locatie met een tekort. In een situatie waarin elektronen ongelijk verdeeld zijn, ontstaat vanwege deze ladingsverdeling een zogenaamd potentiaalverschil. Dit potentiaalverschil, dat ook wel bekend staat als de spanning, bepaalt in belangrijke mate hoe sterk de uiteindelijke elektronenstroom is. De andere factor die sterk bepalend is in de stroomsterkte is de zogenaamde weerstand. De weerstand bepaalt in welke mate een materiaal de elektronenstroom afremt. Het verband tussen stroomsterkte, spanning en weerstand wordt ook wel de wet van Ohm genoemd.

Stroom opwekken

Er zijn verschillende manieren om stroom op te wekken. Hieronder een beknopt overzicht:

• Verbranding van fossiele brandstoffen: bij de verbranding van fossiele brandstoffen als steenkool, aardgas en olie komt een grote hoeveelheid energie (warmte) vrij. Deze warmte wordt gebruikt om stoom te verkrijgen. Deze stoom wordt onder hoge druk langs een stoomturbine gevoerd, waar de stroom wordt opgewekt.
• Kernenergie: bij kernenergie worden zware Uranium-atomen gebombardeerd met neutronen. Hierdoor valt het uranium-atoom uit elkaar. Bij dit proces, kernsplijting genoemd, komt een grote hoeveelheid energie vrij.
• Zonne-energie: bij zonne-energie wordt gebruik gemaakt van halfgeleiders om zonlicht om te zetten in vrije elektronen. Deze kunnen worden 'afgetapt' om apparaten aan te sturen.
• Biomassa: bij de verbranding van biologisch restmateriaal komt energie vrij, die op dezelfde manier als bij fossiele brandstoffen omgezet kan worden in stroom.
• Waterkracht: stromend water kan gebruikt worden om een turbine (een soort schoepenrad gekoppeld aan een dynamo) aan te drijven. Deze turbine wekt stroom op.
• Windenergie: op een manier vergelijkbaar met waterkracht, kan stromende lucht gebruikt worden om een turbine aan te drijven.

De eerste twee vormen van stroomproductie resulteren in zogenaamde grijze stroom. Dit wil zeggen, dat er na stroomproductie een afvalproduct overblijft. Dit afvalproduct bestaat vaak uit een vervuilende fractie. in geval van kernenergie is dit hoogradioactief afval, in geval van verbranding is dit atmosferische vervuiling (CO2, zwaveloxiden, stikstofoxiden). Energie waarbij geen netto afvalfractie overblijft, noemen we ook wel groene- of duurzame energie.Biomassa is een twijfelgeval, omdat er netto geen CO2 overblijft, maar wel fijnstof in de atmosfeer terecht komt.

Stroomtypen

Naast een verdeling op basis van milieuvriendelijkheid, kunnen we stroom ook op technische gronden onderverdelen ind e zogenaamde gelijkstroom en wisselstroom.

Gelijkstroom:

Gelijkstroom, ook wel aangeduid als DC (direct current) heeft een constante stroomrichting. Gelijkstroom wordt opgewekt door bijvoorbeeld accu's, zonnecellen en thermokoppels. Gelijkstroom kon tot voor kort nauwelijks getransporteerd worden zonder grote weerstandsverliezen. Met de komst van HVDC is het echter mogelijk geworden gelijkstroom met zeer lage verliezen over grote afstanden te transporteren. Met name over zeer lange afstanden begint gelijkstroom daarom langzaam maar zeker in populariteit te winnen.

Wisselstroom:

Wisselstroom (AC, alternating current) kenmerkt zich door een snel wisselende stroomrichting. De mate waarin deze wisselt wordt ook wel de frequentie van de stroom genoemd. Dankzij het verband tussen frequentie en spanning, kan wisselstroom middels een transformator worden omgezet naar een gewenste hoog- of laagspanning. Als wisselspanning omhoog getransformeerd wordt, kunnen weerstandsverliezen sterk beperkt worden. Dit omdat de stroomsterkte laag blijft. De hoogspanning wordt in verschillende stappen (distributiecentra en transformatorhuisjes) teruggeschakeld naar de 230V/50Hz die we thuis ontvangen. Thuis wordt de wisselstroomv aak via adapters weer omgezet naar gelijkstroom voor apparaten.