Hoe bereken je de energiedichtheid?

De energiedichtheid is een belangrijke eigenschap die aangeeft hoeveel energie er per eenheid van een stof is opgeslagen. Dit kan per massa (kilogram) of per volume (liter of kubieke meter) zijn.

De meest algemene formule om de energiedichtheid ($E_d$) te berekenen, is door de energie ($E$) te delen door de massa ($m$):

$E_d = \frac{E}{m}$

Hierin is:

• $E_d$ de energiedichtheid (vaak in Joule per kilogram (J/kg) of MegaJoule per kilogram (MJ/kg))
• $E$ de energie (in Joule (J) of MegaJoule (MJ))
• $m$ de massa (in kilogram (kg))

Deze formule is handig wanneer je de totale energie die vrijkomt uit een bepaalde massa van een stof weet.

Voor brandstoffen, zoals methanol, wordt de energiedichtheid vaak berekend met behulp van de stookwaarde (of verbrandingswarmte) en de dichtheid. De stookwaarde geeft aan hoeveel energie er vrijkomt bij de verbranding van een bepaalde hoeveelheid brandstof.

De formule hiervoor is:

Energiedichtheid = $\frac{\text{Stookwaarde (of verbrandingswarmte)}}{\text{Dichtheid}}$

De eenheden van de stookwaarde en dichtheid zijn hierbij cruciaal.

• Als de stookwaarde bijvoorbeeld in Joule per kubieke meter (J/m³) is en de dichtheid in kilogram per kubieke meter (kg/m³), dan is de energiedichtheid in Joule per kilogram (J/kg).
• Als de stookwaarde in Joule per kilogram (J/kg) is, dan is dat direct de energiedichtheid per massa.
• Als de stookwaarde in Joule per mol (J/mol) is, moet je deze eerst omrekenen naar Joule per kilogram met behulp van de molaire massa.

Voorbeeld: Stel je hebt een brandstof met een stookwaarde van $22,7 \times 10^6 \text{ J/kg}$ (dit is de energie per kilogram). Dan is de energiedichtheid van deze brandstof $22,7 \times 10^6 \text{ J/kg}$.

Als je de stookwaarde per volume weet, bijvoorbeeld $18 \times 10^9 \text{ J/m}^3$ en de dichtheid van de brandstof is $0,79 \times 10^3 \text{ kg/m}^3$, dan bereken je de energiedichtheid per massa als volgt:

Energiedichtheid = $\frac{18 \times 10^9 \text{ J/m}^3}{0,79 \times 10^3 \text{ kg/m}^3} \approx 22,78 \times 10^6 \text{ J/kg}$

Het is dus belangrijk om goed te letten op de eenheden van de gegevens die je hebt om de juiste formule en berekening te kiezen.