Energie Omzetter
Energie — van calorieën tot kilowattuur
Begrijp energie in het dagelijks leven: voedselcalorieën, kWh van apparaten, BTU bij verwarming en elektronvolt in de natuurkunde. Converteer vol vertrouwen met duidelijke voorbeelden.
Grondbeginselen van energie
Wat is energie?
Het vermogen om arbeid te verrichten of warmte te produceren. Vaak gemeten als mechanische arbeid, warmte of elektrische energie.
Vermogen is gerelateerd aan energie via tijd: vermogen = energie/tijd (W = J/s).
- SI-basis: joule (J)
- Elektrisch: Wh en kWh
- Voeding: Calorie = kilocalorie (kcal)
Dagelijkse context
Energierekeningen worden in kWh in rekening gebracht; apparaten vermelden het vermogen (W) en je vermenigvuldigt dit met de tijd om kWh te krijgen.
Voedseletiketten gebruiken Calorieën (kcal). Verwarming/koeling gebruikt vaak BTU.
- Telefoon opladen: ~10 Wh
- Douche (10 min, 7 kW verwarmer): ~1.17 kWh
- Maaltijd: ~600–800 kcal
Wetenschap & micro-energie
Deeltjesfysica gebruikt eV voor foton- en deeltjesenergieën.
Op atomaire schaal komen Hartree- en Rydberg-energieën voor in de kwantummechanica.
- 1 eV = 1.602×10⁻¹⁹ J
- Zichtbaar foton: ~2–3 eV
- Planck-energie is extreem groot (theoretisch)
- Converteer via joules (J) voor duidelijkheid en nauwkeurigheid
- kWh is handig voor huishoudelijke energie; kcal voor voeding
- BTU is gebruikelijk in HVAC; eV in de natuurkunde
Geheugensteuntjes
Snel hoofdrekenen
kWh ↔ MJ
1 kWh = 3.6 MJ exact. Vermenigvuldig met 3.6 of deel door 3.6.
kcal ↔ kJ
1 kcal ≈ 4.2 kJ. Rond af naar 4 voor snelle schattingen.
BTU ↔ kJ
1 BTU ≈ 1.055 kJ. Ongeveer 1 BTU ≈ 1 kJ voor schattingen.
Wh ↔ J
1 Wh = 3,600 J. Denk: 1 watt gedurende 1 uur = 3,600 seconden.
Voedselcalorieën
1 Cal (voedsel) = 1 kcal = 4.184 kJ. Hoofdletter 'C' betekent kilocalorie!
kW × uren → kWh
Vermogen × Tijd = Energie. 2 kW verwarmer × 3 uur = 6 kWh verbruikt.
Visuele energiereferenties
| Scenario | Energy | Visual Reference |
|---|---|---|
| Ledlamp (10 W, 10 uur) | 100 Wh (0.1 kWh) | Kost ~$0.01 tegen typische tarieven |
| Volledige smartphone-oplading | 10-15 Wh | Genoeg om ~60-90 keer op te laden met 1 kWh |
| Sneetje brood | 80 kcal (335 kJ) | Kan een 100W-lamp ~1 uur van stroom voorzien |
| Warme douche (10 min) | 1-2 kWh | Dezelfde energie als je koelkast een dag laten draaien |
| Volledige maaltijd | 600 kcal (2.5 MJ) | Genoeg energie om een auto 1 meter van de grond te tillen |
| Accu elektrische auto (60 kWh) | 216 MJ | Hetzelfde als 30,000 voedselcalorieën of 20 dagen eten |
| Liter benzine | 34 MJ (9.4 kWh) | Maar motoren verspillen 70% als warmte! |
| Blikseminslag | 1-5 GJ | Klinkt enorm, maar voorziet een huis slechts een paar uur van stroom |
Veelvoorkomende valkuilen
- kW en kWh verwarrenFix: kW is vermogen (snelheid), kWh is energie (hoeveelheid). Een 2 kW verwarmer die 3 uur draait, verbruikt 6 kWh.
- Calorie vs calorieFix: Voedseletiketten gebruiken 'Calorie' (hoofdletter C) = kilocalorie = 1,000 calorieën (kleine letter c). 1 Cal = 1 kcal = 4.184 kJ.
- Efficiëntie negerenFix: Benzine heeft 9.4 kWh/liter, maar motoren zijn slechts 25-30% efficiënt. De werkelijk bruikbare energie is ~2.5 kWh/liter!
- Batterij mAh zonder voltageFix: 10,000 mAh betekent niets zonder voltage! Bij 3.7V: 10,000 mAh × 3.7V ÷ 1000 = 37 Wh.
- Energie- en vermogensrekeningen door elkaar halenFix: Energierekeningen worden per kWh (energie) in rekening gebracht, niet per kW (vermogen). Je tarief is €/kWh, niet €/kW.
- Tijd vergeten bij energieberekeningenFix: Vermogen × Tijd = Energie. Een verwarmer van 1,500W 2 uur laten draaien = 3 kWh, niet 1.5 kWh!
Waar elke eenheid past
Huis en apparaten
Elektrische energie wordt gefactureerd in kWh; schat het verbruik door vermogen × tijd.
- Ledlamp 10 W × 5 u ≈ 0.05 kWh
- Oven 2 kW × 1 u = 2 kWh
- De maandelijkse rekening telt alle apparaten op
Voedsel en voeding
Calorieën op etiketten zijn kilocalorieën (kcal) en worden vaak gecombineerd met kJ.
- 1 kcal = 4.184 kJ
- Dagelijkse inname ~2,000–2,500 kcal
- kcal en Cal (voedsel) zijn hetzelfde
Verwarming en brandstoffen
BTU, therms en brandstofequivalenten (BOE/TOE) komen voor in HVAC en energiemarkten.
- 1 therm = 100,000 BTU
- Aardgas en olie gebruiken gestandaardiseerde equivalenten
- kWh ↔ BTU-conversies zijn gebruikelijk
Hoe conversies werken
- Wh × 3600 → J; kWh × 3.6 → MJ
- kcal × 4.184 → kJ; cal × 4.184 → J
- eV × 1.602×10⁻¹⁹ → J; J ÷ 1.602×10⁻¹⁹ → eV
Veelvoorkomende conversies
| Van | Naar | Factor | Voorbeeld |
|---|---|---|---|
| kWh | MJ | × 3.6 | 2 kWh = 7.2 MJ |
| kcal | kJ | × 4.184 | 500 kcal = 2,092 kJ |
| BTU | J | × 1,055.06 | 10,000 BTU ≈ 10.55 MJ |
| Wh | J | × 3,600 | 250 Wh = 900,000 J |
| eV | J | × 1.602×10⁻¹⁹ | 2 eV ≈ 3.204×10⁻¹⁹ J |
Snelle voorbeelden
Snelle referentie
Snelrekenen kosten apparaat
Energie (kWh) × prijs per kWh
- Voorbeeld: 2 kWh × €0.20 = €0.40
- 1,000 W × 3 u = 3 kWh
Batterij-spiekbriefje
mAh × V ÷ 1000 ≈ Wh
- 10,000 mAh × 3.7 V ≈ 37 Wh
- Wh ÷ apparaat W ≈ looptijd (uren)
Snelle CO₂-berekening
Schat de uitstoot van elektriciteitsgebruik
- CO₂ = kWh × netintensiteit
- Voorbeeld: 5 kWh × 400 gCO₂/kWh = 2,000 g (2 kg)
- Koolstofarm net (100 g/kWh) vermindert dit met 75%
Fouten met vermogen vs. energie
Veelvoorkomende verwarringen
- kW is vermogen (snelheid); kWh is energie (hoeveelheid)
- Een 2 kW verwarmer voor 3 u gebruikt 6 kWh
- Rekeningen gebruiken kWh; typeplaatjes tonen W/kW
Inleiding tot hernieuwbare energie
Basisprincipes van zon en wind
Hernieuwbare bronnen genereren vermogen (kW) dat in de loop van de tijd wordt geïntegreerd tot energie (kWh).
De output varieert met het weer; langetermijngemiddelden zijn belangrijk.
- Capaciteitsfactor: % van de maximale output over tijd
- Zonnepanelen op het dak: ~900–1,400 kWh/kW·jaar (locatieafhankelijk)
- Windparken: capaciteitsfactor vaak 25–45%
Opslag en verschuiving
Batterijen slaan overschotten op en verschuiven energie naar wanneer het nodig is.
- kWh-capaciteit vs. kW-vermogen is van belang
- Round-trip efficiëntie < 100% (verliezen)
- Tijdgebonden tarieven moedigen verschuiving aan
Spiekbriefje energiedichtheid
| Bron | Per massa | Per volume | Notities |
|---|---|---|---|
| Benzine | ~46 MJ/kg (~12.8 kWh/kg) | ~34 MJ/L (~9.4 kWh/L) | Ongeveer; afhankelijk van de mix |
| Diesel | ~45 MJ/kg | ~36 MJ/L | Iets hoger volumetrisch dan benzine |
| Vliegtuigbrandstof | ~43 MJ/kg | ~34 MJ/L | Kerosinebereik |
| Ethanol | ~30 MJ/kg | ~24 MJ/L | Lager dan benzine |
| Waterstof (700 bar) | ~120 MJ/kg | ~5–6 MJ/L | Hoog per massa, laag per volume |
| Aardgas (STP) | ~55 MJ/kg | ~0.036 MJ/L | Gecomprimeerd/LNG veel hoger volumetrisch |
| Li‑ion-accu | ~0.6–0.9 MJ/kg (160–250 Wh/kg) | ~1.4–2.5 MJ/L | Afhankelijk van de chemie |
| Lood‑zuur-accu | ~0.11–0.18 MJ/kg | ~0.3–0.5 MJ/L | Lage dichtheid, goedkoop |
| Hout (droog) | ~16 MJ/kg | Varieert | Afhankelijk van soort en vochtgehalte |
Energievergelijking over verschillende schalen
| Toepassing | Joule (J) | kWh | kcal | BTU |
|---|---|---|---|---|
| Enkel foton (zichtbaar) | ~3×10⁻¹⁹ | ~10⁻²² | ~7×10⁻²⁰ | ~3×10⁻²² |
| Eén elektronvolt | 1.6×10⁻¹⁹ | 4.5×10⁻²³ | 3.8×10⁻²⁰ | 1.5×10⁻²² |
| Mier die een korrel optilt | ~10⁻⁶ | ~10⁻⁹ | ~2×10⁻⁷ | ~10⁻⁹ |
| AA-batterij | 9,360 | 0.0026 | 2.2 | 8.9 |
| Smartphone-oplading | 50,000 | 0.014 | 12 | 47 |
| Sneetje brood | 335,000 | 0.093 | 80 | 318 |
| Volledige maaltijd | 2,500,000 | 0.69 | 600 | 2,370 |
| Warme douche (10 min) | 5.4 MJ | 1.5 | 1,290 | 5,120 |
| Dagelijkse voedselinname | 10 MJ | 2.8 | 2,400 | 9,480 |
| Liter benzine | 34 MJ | 9.4 | 8,120 | 32,200 |
| Tesla-accu (60 kWh) | 216 MJ | 60 | 51,600 | 205,000 |
| Blikseminslag | 1-5 GJ | 300-1,400 | 240k-1.2M | 950k-4.7M |
| Ton TNT | 4.184 GJ | 1,162 | 1,000,000 | 3.97M |
| Hiroshima-bom | 63 TJ | 17.5M | 15 miljard | 60 miljard |
Dagelijkse benchmarks
| Ding | Typische energie | Notities |
|---|---|---|
| Volledige telefoonoplading | ~10–15 Wh | ~36–54 kJ |
| Laptopaccu | ~50–100 Wh | ~0.18–0.36 MJ |
| 1 sneetje brood | ~70–100 kcal | ~290–420 kJ |
| Warme douche (10 min) | ~1–2 kWh | Vermogen × tijd |
| Kacheltje (1 u) | 1–2 kWh | Per vermogensinstelling |
| Benzine (1 L) | ~34 MJ | Onderste verbrandingswaarde (ong.) |
Verbazingwekkende energiefeiten
EV-accu vs. Huis
Een 60 kWh Tesla-accu slaat evenveel energie op als een gemiddeld huishouden in 2-3 dagen verbruikt — stel je voor dat je 3 dagen elektriciteit in je auto meeneemt!
De mysterieuze Therm
Een therm is 100,000 BTU (29.3 kWh). Aardgasrekeningen gebruiken therms omdat het makkelijker is om '50 therms' te zeggen dan '5 miljoen BTU'!
De hoofdlettertruc van Calorie
Voedseletiketten gebruiken 'Calorie' (hoofdletter C), wat eigenlijk een kilocalorie is! Dus dat koekje van 200 Cal is eigenlijk 200,000 calorieën (kleine letter c).
Het vuile geheim van benzine
1 liter benzine heeft 9.4 kWh aan energie, maar motoren verspillen 70% als warmte! Slechts ~2.5 kWh beweegt je auto daadwerkelijk. EV's verspillen slechts ~10-15%.
De 1 kWh-benchmark
1 kWh kan: een 100W-lamp 10 uur laten branden, 100 smartphones opladen, 140 sneetjes brood roosteren of je koelkast 24 uur laten draaien!
De magie van regeneratief remmen
EV's winnen 15-25% van de energie terug tijdens het remmen door de motor in een generator te veranderen. Dat is gratis energie uit verspilde kinetische energie!
E=mc² is verbluffend
Je lichaam heeft genoeg massa-energie (E=mc²) om alle steden op aarde een week van stroom te voorzien! Maar het omzetten van massa in energie vereist kernreacties.
Raketbrandstof vs. Voedsel
Pond voor pond heeft raketbrandstof 10× de energie van chocolade. Maar je kunt geen raketbrandstof eten — chemische energie ≠ metabole energie!
Records & extremen
| Record | Energie | Notities |
|---|---|---|
| Dagelijks huishoudelijk verbruik | ~10–30 kWh | Varieert per klimaat en apparaten |
| Blikseminslag | ~1–10 GJ | Zeer variabel |
| 1 megaton TNT | 4.184 PJ | Explosief equivalent |
De ontdekking van energie: van oeroud vuur tot moderne natuurkunde
Oude energie: vuur, voedsel en spierkracht
Millennialang begrepen mensen energie alleen door de effecten ervan: warmte van vuur, kracht uit voedsel en de kracht van water en wind. Energie was een praktische realiteit zonder theoretisch begrip.
- **Beheersing van vuur** (~400,000 v.Chr.) - Mensen benutten chemische energie voor warmte en licht
- **Waterwielen** (~300 v.Chr.) - Grieken en Romeinen zetten kinetische energie om in mechanische arbeid
- **Windmolens** (~600 n.Chr.) - Perzen vangen windenergie op voor het malen van graan
- **Begrip van voeding** (oudheid) - Voedsel als 'brandstof' voor menselijke activiteit, hoewel het mechanisme onbekend was
Deze praktische toepassingen gingen duizenden jaren vooraf aan elke wetenschappelijke theorie. Energie werd gekend door ervaring, niet door vergelijkingen.
Het mechanische tijdperk: stoom, arbeid en efficiëntie (1600-1850)
De Industriële Revolutie vereiste een beter begrip van hoe warmte wordt omgezet in arbeid. Ingenieurs maten de efficiëntie van motoren, wat leidde tot de geboorte van de thermodynamica.
- **James Watts verbeteringen aan de stoommachine** (1769) - Kwantificeerde de arbeidsoutput, introduceerde paardenkracht
- **Sadi Carnots theorie over warmtemotoren** (1824) - Bewees theoretische limieten voor het omzetten van warmte in arbeid
- **Julius von Mayer** (1842) - Stelde het mechanische equivalent van warmte voor: warmte en arbeid zijn uitwisselbaar
- **James Joules experimenten** (1843-1850) - Mat nauwkeurig: 1 calorie = 4.184 joule mechanische arbeid
Joules experimenten bewezen het behoud van energie: mechanische arbeid, warmte en elektriciteit zijn verschillende vormen van hetzelfde.
Energie verenigd: behoud en vormen (1850-1900)
De 19e eeuw synthetiseerde uiteenlopende waarnemingen tot één enkel concept: energie wordt behouden, transformeert tussen vormen maar wordt nooit gecreëerd of vernietigd.
- **Hermann von Helmholtz** (1847) - Formaliseerde de wet van behoud van energie
- **Rudolf Clausius** (jaren 1850) - Introduceerde entropie, wat aantoont dat energie in kwaliteit degradeert
- **James Clerk Maxwell** (1865) - Verenigd elektriciteit en magnetisme, en toonde aan dat licht energie draagt
- **Ludwig Boltzmann** (1877) - Verbond energie met atomaire beweging via statistische mechanica
Tegen 1900 werd energie begrepen als de centrale valuta van de natuurkunde—transformerend maar behouden in alle natuurlijke processen.
Kwantum- en atoomtijdperk: E=mc² en subatomaire schalen (1900-1945)
De 20e eeuw onthulde energie op extreme niveaus: Einsteins massa-energie-equivalentie en kwantummechanica op atomaire schaal.
- **Max Planck** (1900) - Kwantiseerde energie in straling: E = hν (constante van Planck)
- **Einsteins E=mc²** (1905) - Massa en energie zijn equivalent; kleine massa = enorme energie
- **Niels Bohr** (1913) - Atomaire energieniveaus verklaren spectraallijnen; eV wordt een natuurlijke eenheid
- **Enrico Fermi** (1942) - Eerste gecontroleerde nucleaire kettingreactie geeft energie vrij op MeV-schaal
- **Manhattan Project** (1945) - Trinity-test demonstreert een equivalent van ~22 kiloton TNT (~90 TJ)
Kernenergie valideerde E=mc²: splijting zet 0.1% van de massa om in energie—miljoenen keren dichter dan chemische brandstoffen.
Modern energielandschap (1950-heden)
De naoorlogse samenleving standaardiseerde energie-eenheden voor nutsvoorzieningen, voedsel en natuurkunde, terwijl ze worstelde met fossiele brandstoffen, hernieuwbare energiebronnen en efficiëntie.
- **Standaardisatie van kilowattuur** - Wereldwijde elektriciteitsbedrijven gebruiken kWh voor facturering
- **Calorie-etikettering** (jaren '60-'90) - Voedselenergie gestandaardiseerd; FDA verplicht voedingsfeiten (1990)
- **Fotovoltaïsche revolutie** (jaren '70-'20) - Efficiëntie van zonnepanelen stijgt van <10% naar >20%
- **Lithium-ionbatterijen** (1991-heden) - Energiedichtheid stijgt van ~100 naar 250+ Wh/kg
- **Slimme netwerken en opslag** (jaren '10) - Realtime energiebeheer en batterijen op netschaal
Het klimaat-tijdperk: decarboniseren van energiesystemen
De 21e eeuw erkent de milieukosten van energie. De focus verschuift van louter energie genereren naar het efficiënt genereren van schone energie.
- **Koolstofintensiteit** - Fossiele brandstoffen stoten 400-1000 g CO₂/kWh uit; hernieuwbare energiebronnen stoten <50 g CO₂/kWh uit over de levenscyclus
- **Hiaten in energieopslag** - Batterijen slaan ~0.5 MJ/kg op versus 46 MJ/kg van benzine; actieradiusangst blijft bestaan
- **Netintegratie** - Variabele hernieuwbare energiebronnen vereisen opslag en vraagrespons
- **Efficiëntie-imperatieven** - Leds (100 lm/W) vs. gloeilampen (15 lm/W); warmtepompen (COP > 3) vs. resistieve verwarming
De overgang naar netto-nul vereist de elektrificatie van alles en het schoon genereren van die elektriciteit—een complete herziening van het energiesysteem.
Belangrijke mijlpalen in de energiewetenschap
De energieschaal: van kwantumfluisteringen tot kosmische explosies
Energie beslaat een onbegrijpelijk bereik: van enkele fotonen tot supernova's. Het begrijpen van deze schalen helpt bij het contextualiseren van het dagelijkse energieverbruik.
Kwantum & moleculair (10⁻¹⁹ tot 10⁻¹⁵ J)
Typical units: eV tot meV
- **Thermische energie per molecuul** (kamertemperatuur) - ~0.04 eV (~6×10⁻²¹ J)
- **Zichtbaar foton** - 1.8-3.1 eV (rood tot violet licht)
- **Chemische binding verbreken** - 1-10 eV (covalente bindingen)
- **Röntgenfoton** - 1-100 keV
Microscopische & menselijke schaal (1 mJ tot 1 MJ)
Typical units: mJ, J, kJ
- **Vliegende mug** - ~0.1 mJ
- **Volledige lading AA-batterij** - ~10 kJ (2.7 Wh)
- **Snoepreep** - ~1 MJ (240 kcal)
- **Mens in rust (1 uur)** - ~300 kJ (75 kcal metabole snelheid)
- **Smartphone-accu** - ~50 kJ (14 Wh)
- **Handgranaat** - ~400 kJ
Huishouden & voertuig (1 MJ tot 1 GJ)
Typical units: MJ, kWh
- **Warme douche (10 min)** - 4-7 MJ (1-2 kWh)
- **Dagelijkse voedselinname** - ~10 MJ (2,400 kcal)
- **Liter benzine** - 34 MJ (9.4 kWh)
- **Tesla Model 3-accu** - ~216 MJ (60 kWh)
- **Dagelijks huishoudelijk verbruik** - 36-108 MJ (10-30 kWh)
- **Gallon benzine** - ~132 MJ (36.6 kWh)
Industrieel & gemeentelijk (1 GJ tot 1 TJ)
Typical units: GJ, MWh
- **Blikseminslag** - 1-10 GJ (varieert sterk)
- **Klein auto-ongeluk (96 km/u)** - ~1 GJ (kinetische energie)
- **Ton TNT** - 4.184 GJ
- **Vliegtuigbrandstof (1 ton)** - ~43 GJ
- **Dagelijkse elektriciteit stadsblok** - ~100-500 GJ
Grootschalige evenementen (1 TJ tot 1 PJ)
Typical units: TJ, GWh
- **Kiloton TNT** - 4.184 TJ (Hiroshima: ~63 TJ)
- **Dagelijkse productie kleine energiecentrale** - ~10 TJ (100 MW centrale)
- **Jaarlijkse productie groot windmolenpark** - ~1-5 PJ
- **Lancering spaceshuttle** - ~18 TJ (brandstofenergie)
Beschaving & geofysica (1 PJ tot 1 EJ)
Typical units: PJ, TWh
- **Megaton kernwapen** - 4.184 PJ (Tsar Bomba: ~210 PJ)
- **Grote aardbeving (magnitude 7)** - ~32 PJ
- **Orkaan (totale energie)** - ~600 PJ/dag (meestal als latente warmte)
- **Jaarlijkse productie Hooverdam** - ~15 PJ (4 TWh)
- **Jaarlijks energieverbruik klein land** - ~100-1,000 PJ
Planetair & stellair (1 EJ tot 10⁴⁴ J)
Typical units: EJ, ZJ en verder
- **Jaarlijks energieverbruik VS** - ~100 EJ (~28,000 TWh)
- **Wereldwijd jaarlijks energieverbruik** - ~600 EJ (2020)
- **Uitbarsting Krakatoa (1883)** - ~840 PJ
- **Inslag Chicxulub-asteroïde** - ~4×10²³ J (100 miljoen megaton)
- **Dagelijkse productie van de zon** - ~3.3×10³¹ J
- **Supernova (Type Ia)** - ~10⁴⁴ J (foe)
Elke actie—van een foton dat je oog raakt tot een ster die explodeert—is een energietransformatie. We leven in een smalle band: megajoule tot gigajoule.
Energie in actie: Toepassingen in de echte wereld over verschillende domeinen
Voeding en metabolisme
Voedseletiketten vermelden energie in Calorieën (kcal). Je lichaam zet dit om in ATP voor cellulair werk met een efficiëntie van ~25%.
- **Basaal metabolisme** - ~1,500-2,000 kcal/dag (6-8 MJ) om in leven te blijven
- **Marathon lopen** - Verbrandt ~2,600 kcal (~11 MJ) over 3-4 uur
- **Chocoladereep** - ~250 kcal kan een 60W laptop ~4.5 uur van stroom voorzien (indien 100% efficiënt)
- **Dieetwiskunde** - 1 pond vet = ~3,500 kcal tekort; 500 kcal/dag tekort = 1 pond/week
Energiebeheer in huis
Energierekeningen worden per kWh in rekening gebracht. Inzicht in het verbruik van apparaten helpt de kosten en de ecologische voetafdruk te verminderen.
- **Led vs. gloeilamp** - 10W led = 60W gloeilamplicht; bespaart 50W × 5 uur/dag = 0.25 kWh/dag = €9/maand
- **Sluipverbruik** - Apparaten in stand-by verspillen ~5-10% van de huishoudelijke energie (~1 kWh/dag)
- **Warmtepompen** - Verplaatsen 3-4 kWh warmte met 1 kWh elektriciteit (COP > 3); resistieve verwarmers zijn 1:1
- **Elektrische auto opladen** - 60 kWh accu tegen €0.15/kWh = €9 voor een volledige lading (vs. €40 benzine-equivalent)
Transport en voertuigen
Voertuigen zetten brandstofenergie om in kinetische energie met aanzienlijke verliezen. EV's zijn 3× efficiënter dan verbrandingsmotoren.
- **Benzineauto** - 30% efficiënt; 1 gallon (132 MJ) → 40 MJ nuttige arbeid, 92 MJ warmte
- **Elektrische auto** - 85% efficiënt; 20 kWh (72 MJ) → 61 MJ naar de wielen, 11 MJ verliezen
- **Regeneratief remmen** - Herwint 10-25% van de kinetische energie terug naar de accu
- **Aerodynamica** - Verdubbeling van de snelheid verviervoudigt het benodigde vermogen voor de luchtweerstand (P ∝ v³)
Industrieel en productie
De zware industrie is goed voor ~30% van het wereldwijde energieverbruik. Procesefficiëntie en terugwinning van restwarmte zijn cruciaal.
- **Staalproductie** - ~20 GJ per ton (5,500 kWh); elektrische vlamboogovens gebruiken schroot en minder energie
- **Aluminiumsmelten** - ~45-55 GJ per ton; daarom bespaart recycling 95% energie
- **Datacenters** - ~200 TWh/jaar wereldwijd (2020); PUE (Power Usage Effectiveness) meet de efficiëntie
- **Cementproductie** - ~3-4 GJ per ton; is goed voor 8% van de wereldwijde CO₂-uitstoot
Hernieuwbare energiesystemen
Zon, wind en water zetten omgevingsenergie om in elektriciteit. Capaciteitsfactor en intermitterendheid bepalen de inzet.
- **Zonnepaneel** - ~20% efficiëntie; 1 m² ontvangt ~1 kW piekzon → 200W × 5 zonuren/dag = 1 kWh/dag
- **Capaciteitsfactor windturbine** - 25-45%; 2 MW turbine × 35% CF = 6,100 MWh/jaar
- **Waterkracht** - 85-90% efficiënt; 1 m³/s vallend over 100m ≈ 1 MW
- **Batterijopslag round-trip efficiëntie** - 85-95% efficiënt; verliezen als warmte tijdens laden/ontladen
Wetenschappelijke en natuurkundige toepassingen
Van deeltjesversnellers tot laserfusie, natuurkundig onderzoek opereert op extreme energieniveaus.
- **Large Hadron Collider** - 362 MJ opgeslagen in de bundel; protonbotsingen bij 13 TeV
- **Laserfusie** - NIF levert ~2 MJ in nanoseconden; bereikte break-even in 2022 (~3 MJ output)
- **Medische isotopen** - Cyclotrons versnellen protonen tot 10-20 MeV voor PET-beeldvorming
- **Kosmische stralen** - Hoogste energiedeeltje gedetecteerd: ~3×10²⁰ eV (~50 J in één proton!)
Eenhedencatalogus
Metrisch (SI)
| Eenheid | Symbool | Joule | Notities |
|---|---|---|---|
| joule | J | 1 | SI-basiseenheid van energie. |
| kilojoule | kJ | 1,000 | 1,000 J; handig voor voeding. |
| megajoule | MJ | 1,000,000 | 1,000,000 J; apparaat-/industriële schaal. |
| gigajoule | GJ | 1.000e+9 | 1,000 MJ; grote industriële/technische toepassingen. |
| microjoule | µJ | 0.000001 | Microjoule; sensoren en laserpulsen. |
| millijoule | mJ | 0.001 | Millijoule; kleine pulsen. |
| nanojoule | nJ | 0.000000001 | Nanojoule; micro-energiegebeurtenissen. |
| terajoule | TJ | 1.000e+12 | 1,000 GJ; zeer grote vrijkomsten. |
Imperiaal / VS
| Eenheid | Symbool | Joule | Notities |
|---|---|---|---|
| Britse thermische eenheid | BTU | 1,055.06 | Britse thermische eenheid; HVAC en verwarming. |
| BTU (IT) | BTU(IT) | 1,055.06 | IT BTU-definitie (≈ hetzelfde als BTU). |
| BTU (thermochemisch) | BTU(th) | 1,054.35 | Thermochemische BTU-definitie. |
| foot-pound force | ft·lbf | 1.35582 | Voet‑pond kracht; mechanische arbeid. |
| inch-pound force | in·lbf | 0.112985 | Inch‑pond kracht; koppel en arbeid. |
| miljoen BTU | MBTU | 1.055e+9 | Miljoen BTU; energiemarkten. |
| quad | quad | 1.055e+18 | 10¹⁵ BTU; nationale energieschalen. |
| therm | thm | 105,506,000 | Aardgasfacturering; 100,000 BTU. |
Calorieën
| Eenheid | Symbool | Joule | Notities |
|---|---|---|---|
| calorie | cal | 4.184 | Kleine calorie; 4.184 J. |
| Calorie (voedsel) | Cal | 4,184 | Voedseletiket ‘Calorie’ (kcal). |
| kilocalorie | kcal | 4,184 | Kilocalorie; voedselcalorie. |
| calorie (15°C) | cal₁₅ | 4.1855 | Calorie bij 15°C. |
| calorie (20°C) | cal₂₀ | 4.182 | Calorie bij 20°C. |
| calorie (IT) | cal(IT) | 4.1868 | IT-calorie (≈4.1868 J). |
| calorie (thermochemisch) | cal(th) | 4.184 | Thermochemische calorie (4.184 J). |
Elektrisch
| Eenheid | Symbool | Joule | Notities |
|---|---|---|---|
| kilowattuur | kWh | 3,600,000 | Kilowatt‑uur; energierekeningen en EV's. |
| wattuur | Wh | 3,600 | Watt‑uur; energie van apparaten. |
| elektronvolt | eV | 1.602e-19 | Elektronvolt; deeltjes-/fotonenergieën. |
| giga-elektronvolt | GeV | 1.602e-10 | Giga-elektronvolt; hoge-energiefysica. |
| gigawattuur | GWh | 3.600e+12 | Gigawatt‑uur; netten en centrales. |
| kiloelektronvolt | keV | 1.602e-16 | Kiloelektronvolt; röntgenstralen. |
| mega-elektronvolt | MeV | 1.602e-13 | Mega-elektronvolt; kernfysica. |
| megawattuur | MWh | 3.600e+9 | Megawatt‑uur; grotere faciliteiten. |
Atomair / Nucleair
| Eenheid | Symbool | Joule | Notities |
|---|---|---|---|
| atomaire massa-eenheid | u | 1.492e-10 | Energie-equivalent van 1 u (via E=mc²). |
| Hartree-energie | Eₕ | 4.360e-18 | Hartree-energie (kwantumchemie). |
| kiloton TNT | ktTNT | 4.184e+12 | Kiloton TNT; grote explosie-energie. |
| megaton TNT | MtTNT | 4.184e+15 | Megaton TNT; zeer grote explosie-energie. |
| Rydberg-constante | Ry | 2.180e-18 | Rydberg-energie; spectroscopie. |
| ton TNT | tTNT | 4.184e+9 | Ton TNT; explosief equivalent. |
Wetenschappelijk
| Eenheid | Symbool | Joule | Notities |
|---|---|---|---|
| vat olie-equivalent | BOE | 6.120e+9 | Vat olie-equivalent ~6.12 GJ (ong.). |
| kubieke voet aardgas | cf NG | 1,055,060 | Kubieke voet aardgas ~1.055 MJ (ong.). |
| dyne-centimeter | dyn·cm | 0.0000001 | Dyne‑cm; 1 dyn·cm = 10⁻⁷ J. |
| erg | erg | 0.0000001 | CGS-energie; 1 erg = 10⁻⁷ J. |
| paardenkracht-uur | hp·h | 2,684,520 | Paardenkracht‑uur; mechanisch/motoren. |
| paardenkracht-uur (metrisch) | hp·h(M) | 2,647,800 | Metrische paardenkracht‑uur. |
| latente warmte van stoom | LH | 2,257,000 | Latente verdampingswarmte van water ≈ 2.257 MJ/kg. |
| Planck-energie | Eₚ | 1.956e+9 | Planck-energie (Eₚ) ≈ 1.96×10⁹ J (theoretische schaal). |
| ton steenkolenequivalent | TCE | 2.931e+10 | Ton kolen-equivalent ~29.31 GJ (ong.). |
| ton olie-equivalent | TOE | 4.187e+10 | Ton olie-equivalent ~41.868 GJ (ong.). |
Veelgestelde vragen
Wat is het verschil tussen kW en kWh?
kW is vermogen (snelheid). kWh is energie (kW × uren). Rekeningen gebruiken kWh.
Zijn Calorieën hetzelfde als kcal?
Ja. De ‘Calorie’ van voedsel is gelijk aan 1 kilocalorie (kcal) = 4.184 kJ.
Hoe schat ik de kosten van een apparaat?
Energie (kWh) × tarief (per kWh). Voorbeeld: 2 kWh × €0.20 = €0.40.
Waarom zijn er zoveel definities van calorie?
Historische metingen bij verschillende temperaturen leidden tot varianten (IT, thermochemisch). Gebruik voor voeding kcal.
Wanneer moet ik eV gebruiken in plaats van J?
eV is natuurlijk voor atomaire/deeltjesschalen. Converteer naar J voor macroscopische contexten.
Wat is de capaciteitsfactor?
De feitelijke energieproductie over een bepaalde periode gedeeld door de productie als de centrale 100% van de tijd op vol vermogen zou draaien.
Volledige Gereedschapslijst
Alle 71 gereedschappen beschikbaar op UNITS