Energie maken met behulp van duurzame opwekkingsvormen is heel mooi en nastrevenswaard, maar een grote makke van de meeste bruikbare vormen van duurzame energie (wind en zon) is de energieopslag. Zon en wind produceren alleen energie als er zon is en wind waait en de grillen van de natuur hoeven niet synchroon te lopen met de energiebehoeften van de mens. Opslaan dus, maar hoe? Je kunt natuurlijk, als je over bergen beschikt, water oppompen in een stuwmeer en die aldus opgeslagen energie gebruiken als je die nodig hebt. Maar het aanleggen van zulke stuwmeren is, zeker in het druk bevolkte Europa niet geheel zonder zorgen. Duitse onderzoekers van het Energieonderzoekscentrum Neder-Saksen hebben de oplossing: leg die stuwmeren dan ondergronds aan in, bijvoorbeeld, uitgediende mijnen. Voorlopig onderzoek leert dat dat geen mal idee is. Lees verder →
Volgens promovendus Jérôme Dangerman van de Nijmeegse Radboud-universiteit zit de overgang naar een duurzame energieproductie op slot en dat zal niet veranderen als er geen harde, doelgerichte maatregelen worden genomen. Het alternatief is een wereldwijde energiecrisis. Lees verder →
Aan het bekende onderzoeksinstituut MIT in het nabij Boston gelegen Cambridge (VS) is een oplaadbare batterij ontwikkeld die niet afhankelijk is van dure membranen en is bedoeld voor goedkope en grootschalige opslag van elektrische energie. Mogelijk is het nieuwe type batterij een oplossing van het opslagprobleem dat kleeft aan schone energievormen als zon-en windenergie. Doordat die duurzame energiebronnen niet produceren als er vraag is, ontstaat er een probleem met het opslaan van dat overschot.
Het prototype, ter grootte van een handpalm, produceert drie keer meer energie per vierkante centimeter als andere membraanloze batterijen en is een orde groter dan van veel lithiumionbatterijen en andere commerciële en experimentele energieopslagsystemen. De batterij werkt met een verschijnsel dat laminaire stroming wordt genoemd. Twee vloeistoffen worden door een buis gepompt, waarbij ze een elektrochemische reactie ondergaan bij de elektrodes (die tegengesteld is bij oplading en ontlading). Onder de juiste omstandigheden lopen de stromen parallel en mengen heel weinig. De twee reagerende vloeistoffen zijn: een broom en waterstof. In praktijk zijn het er eigenlijk drie, maar twee die reageren (waterstof en broom). Via de buis wordt vloeibaar broom naar de koolstofkathode gepompt en broomwaterstof onder een poreuze anode (waarin platina als katalysator), waar tegelijkertijd waterstofgas doorheen werd gepompt. Die combinatie belooft veel voor de energieopslag, maar er is een groot MAAR. Broomwaterstof, dat ontstaat uit de reactie tussen waterstof en broom, is een erg agressieve stof, die bij membraanbatterijsystemen, het membraan aantast waardoor de energieopslag wordt vertraagd en de levensduur van de batterij sterk wordt bekort. Weg dus met dat membraan, dachten de MIT-onderzoekers. Dat bleek, in weerwil van de heersende gedachte in wetenschappelijke kringen, heel goed mogelijk. Met Amerikaanse bravoure zegt Martin Bazant, hoogleraar chemische technologie: “Dit is een kwantumsprong op het gebied van energieopslag.” “Opslag”, zegt mede-onderzoeker Cullen Buie, “is sleutel tot het gebruik van duurzame energie. Zolang energieopslag niet betrouwbaar en betaalbaar is maakt het niet uit hoe goedkoop je met zon of wind energie kan produceren.”
De MIT-onderzoekers maakten ook een wiskundig model om de chemische reacties in een waterstof/broom-systeem te beschrijven. Bazant: ” Dat model geeft ons vertrouwen dat als we het systeem opschalen, we de juiste dimensies kiezen. We denken dat we, aan de hand van dit model, records kunnen breken wat betreft energiedichtheid.” De MIT-onderzoekers verwachten dat ze de $100/kWh-grens kunnen breken die de Amerikaanse overheid als grens ziet voor economisch rendabele opslagsystemen.
Fukusjima blijft Japan dwarszitten. Dagelijks stroomt er 300 ton radioactief water van het stilgelegde reactorcomplex in zee. De Japanse overheid heeft eigenaar Tepco gesommeerd nu eens eindelijk een eind te maken aan de voortdurende lekkages van radioactief materiaal naar de omgeving. Er wordt gedacht aan een beschermwal van bevroren aarde, zo meldt Der Spiegel.
De Japanse overheid gaat er van uit dat het stilgelegde complex al twee jaar radioactief materiaal lekt (de ramp vond plaats op 11 maart 2011). Al weken is bekend dat dat gebeurt. Op het terrein van het complex zijn grote hoeveelheden radioactief materiaal opgeslagen, inclusief besmet water. Tepco heeft met inspuiting van chemicaliën in de bodem rond de opslag, een ‘chemische muur’, geprobeerd de verspreiding van radioactieve vloeistof te voorkomen, maar dat bleek verre van afdoende. Doordat de stilgelegde reactoren nog steeds gekoeld moeten worden, neemt de hoeveelheid besmet water toe, terwijl de opslagcapaciteit nauwelijks toereikend is, zo schrijft het Duitse blad op zijn webstek. Ook grondwater raakt besmet met radioactiviteit. De beschermingswal van bevroren aarde, via buizen zal via een chemisch koelmiddel in de aarde gespoten worden en bijna 1,5 km lang zijn.
Je verzint het nooit zelf: ammoniak als brandstof. Toch is dat een serieuze optie van John Holbrook. Hij heeft een eigen bedrijf opgericht, NHThree, dat dat idee moet vermarkten. Als brandstof doet ammoniak het helemaal niet zo slecht. Op de webstek van NHTree zijn wat cijfers te lezen: de energieinhoud van een liter ammoniak ligt op het niveau van methanol, maar is ruim anderhalf keer zo hoog als die van een liter waterstof (vloeibaar): zo’n 17 MJ tegen 10. Verbranding van ammoniak levert slechts water en stikstof op, broeikastechnisch onschuldige verbindingen en het is een bewezen techniek. In de tweede wereldoorlog reden er in België bussen op ammoniak. Er is alleen een groot MAAR: ammoniak vind je nergens op aarde, maar moet ten koste van veel energetisch geweld worden geproduceerd uit water(stof) (tegenwoordig meestal methaan) en stikstof (Haber-Bosch-proces).
Is die Holbrook dan een fantast? Niet per se. Zelfs het serieuze Britse populair wetenschappelijke New Scientist brengt het nieuws van de nieuwe oude brandstof zonder erbij te smalen. Eerder dit jaar heeft de Italiaanse bandenmaker Marangoni een hybride benzine/ammoniak-motor gebouwd, de Marangoni Toyota GT 86-R Eco-Explorer. De auto rijdt 178 km op één tank ammoniak.
Het probleem is dus: waar haal je energetisch gezien goedkoop ammoniak vandaan? Nu is de productie van ammoniak, wezenlijk voor de vervaardiging van kunstmest, in zijn eentje goed voor 2 tot 3% van het wereldenergieverbruik (met bijbehorende kooldioxide-uitstoot van meer dan 1 miljard ton). De truc is dus ammoniak met minder energie te maken, anders kom je van de regen in de drup.
De energiedichtheid van verschillende brandstoffen. In het zwart het koolstofaandeel in die dichtheid, groen het aandeel van waterstof (bron: NHTree).
Holbrook denkt met een nieuw ontwikkeld proces dat voor elkaar te hebben, het SSAS-procédé (Engelse afko voor vastestofammoniaksynthese). Het hart van het proces is een protondoorlatend membraan (een proton is een waterstofkern). Dat membraan wordt tot 550 *C verwarmd. Aan de ene kant van het membraan bevindt zich waterdamp, aan de andere kant stikstof. Water splitst gedeeltelijk in protonen en zuurstofionen. De protonen worden door een spanningsverschil door het membraan naar het stikstofcompartiment gedreven. De protonen reageren met stikstof tot het gewenste ammoniak. Het SSAS-proces zou ammoniak energetisch voordeliger produceren dan het aloude Haber-Bosch-proces (alleen vermeldt Holbrook nergens hoeveel minder) en er zou bij de productie geen fossiele brandstoffen worden gebruikt. Vraag is dan alleen waarmee je dat membraan verhit tot 550 °C. Er wordt een prototype uitgeprobeerd door Pacific Northwest National Laboratory in Richland, Washington. Die proef schijnt gesmeerd te lopen en de plannen zijn in Alaska (Juneau) een proeffabriek te bouwen, waarbij windenergie voor de benodigde energie zou zorgen. Dat zou meteen een oplossing zijn voor de overmaat aan energie uit windmolens; een vorm van energieopslag, dus. Dat systeem (wind en ammoniakproductie) zou Alaska een vorm van decentrale energie-opwekking geven. Er is daar geen stroomnet en vaak, door de lange winters, geen (berijdbaar) wegennet.
Een andere manier is het ammoniak ‘uit de lucht te plukken’ zoals Mike Reese van de universiteit van Minnesota doet met een andere techniek dan die van Holbrook, waarbij waterstof voor de reactie wordt geproduceerd via elektrolyse. Reese gebruikt een windturbine van 1.35-megawatt om ammoniak te maken. Meese et.al. hopen aan het eind van het jaar 25 ton ammoniak te hebben geproduceerd voor de productie van kunstmest voor de plaatselijke boeren. Heeft Haber-Bosch zijn langste tijd gehad en krijgen we een schone want koolstofloze brandstof. Wie zal het zeggen? En hoe zit het trouwens met de geur. Ammoniak ruikt nogal ‘doordringend’….
Maak van de nood een deugd en zet het broeikasgas CO2 om in energie. Jaarlijks stoten elektriciteitscentrales miljarden tonnen kooldioxide in de atmosfeer (12 miljard), huishoudens voegen daar nog eens 11 miljard ton aan toe. Uit de schoorsteen van een krachtcentrale ligt het aandeel van kooldioxide in het afgas op zo’n 10% (ruim 12% voor kolen- en 7,5% voor gascentrales). Daar valt wat mee te doen, bedachten Bert Hamelers en medewerkers van het Friese onderzoeksinstituut Wetsus. Hun idee is CO2 te laten reageren met water of andere vloeistoffen. Daarmee zou wereldwijd 1570 TWh aan energie kunnen worden opgewekt becijferen de onderzoekers, ruim 400 keer wat de Hooverdam in Amerika aan witte energie oplevert. Het artikel van de Nederlandse onderzoekers is gepresenteerd in het nieuwe tijdschrift Environmental Science & Technology Letters van de Amerikaanse chemievereniging ACS.
Het principe van het idee berust op het vrijkomen van mengenergie als twee vloeistoffen of gassen worden gemengd. Die energie wordt ‘geoogst’ door het met lucht gemengde kooldioxide te leiden door een waterige oplossing waarin twee elektroden staan, elk omhuld door een, verschillend, ionselectief membraan (AEM en CEM in het plaatje). Daardoor ontstaat er een spanningsverschil tussen beide elektrodes en, voilá, je hebt elektrische energie. Het rendement van die omzetting is afhankelijk van de gebruikte vloeistof: gedeïoniseerd water komt tot 24%, water met een scheutje monoethanolamine (MEA) 32%.
Meteen doen, zou je zeggen, maar er zit wel een addertje onder het gras. De energie die het kost om het gas te mengen met de elektrolyt (=water al of niet met toevoeging) kost meer dan het systeem aan warmte oplevert, vertellen de auteurs in hun artikel. Af door zijdeur? Niet dus, laat Wetsus weten. Een is het (h)erkennen van een mogelijke energiebron, twee is laten zien dat het werkt en drie is een methode te zoeken om het idee om te zetten in de praktijk. Er zijn al ideetjes om dat laatste te verwezenlijken, zoals het gebruik van andere type membranen. Er wordt al energie gewonnen uit de menging van zout en zoet water. De energiedichtheid van de kooldioxide-route is veel groter dan die van de zoet-/zoutwatermenging, betogen de auteurs in hun artikel en het zou zonde zijn die potentie te verwaarlozen. Misschien valt er nog voordeel te doen met de methoden als RED en PRO die bij de watermenging worden gebruikt, stellen ze.
Gaat het er dan eindelijk van komen dat Amerika, ’s werelds grootste ‘producent’ van het broeikasgas kooldioxide, nu eindelijk eens werk gaat maken van het terugdringen van de emissie van dit gas? Ergens tussen Noord-Ierland en Duitsland, of misschien wel in Duitsland, heeft president Obama gezegd dat er werk gemaakt moet worden van het terugdringen van de broeikasgasuitstoot. “We kunnen onze kinderen niet opzadelen met een minder bewoonbare planeet. (…) De emissies zijn teruggelopen, maar we zullen er meer aan moeten doen.” Volgens Heather Zichal, een adviseur van Obama op het gebied van energie en klimaat, zal de aandacht vooral gaan naar het terugdringen van de uitstoot van krachtcentrales, verhoging van rendement en de verdere ontwikkeling van schone technologie. Het Amerikaanse milieu-agentschap EPA zou al werken aan een aanscherping van de regels met betrekking tot de uitstoot van kooldioxide. Eerder deze maand sprak Obama met China af om gezamenlijk de emissie van HFK’s (fluorkoolwaterstoffen, gebruikt als koelmiddelen) terug te dringen. HFK’s zijn aanzienlijk ‘heftiger’ broeikasgassen dan kooldioxide.
Het klinkt mooi, maar bij Obama heb ik toch steeds vaker de gedachte: eerst zien en dan geloven.
Je moet altijd een beetje voorzichtig zijn met weer een nieuwe doorbraak op het gebied van biobrandstoffen. Op zich is het maken van biobrandstoffen uit plantaardige koolwaterstoffen niet erg moeilijk, maar het (bekende) probleem daarmee is dat dat concurreert met planten als voedselbron. Veel handiger is natuurlijk het, lastig verteerbare, cellulose en lignine van planten als biobrandstofbron te gebruiken, maar dat lukt nog steeds niet al te best tegen een aanvaardbare prijs.
In Wenen hebben ze MOGELIJK het ei van Columbus gevonden: een Trichoderma-schimmel die, onder meer, cellulose en ligninen omzet in suikers, die dan weer simpel zijn om te zetten in biobrandstoffen. Het vervelende is dat de schimmel die enzymen (onder meer cellulase) alleen produceert als die die nodig heeft. De aan/uit-schakelaar (de zogeheten ‘inductor’) daarvoor is de disaccharide soforose. Die stof is bijzonder kostbaar: 60 keer duurder dan goud (€ 2500 tegen € 40 per gram). Volgens onderzoeker Robert Mach is die prijs voor soforose bepalend voor de prijs van de via deze route vervaardigde biobrandstof. Te duur dus.
Aan de technische universiteit van Wenen bleek de groep onderzoekers van Mach, dat een schimmelstam het voor de aanmaak van celluloseafbraakenzymen verantwoordelijke gen niet uitschakelde. Bij deze stam is de ‘inductor’ (de soforose) niet nodig om de afbraak van cellulose en ligninen in gang te zetten. Door het vergelijken van de genen tussen de diverse stammen werd duidelijk welk gen verantwoordelijk is voor de productie van cellulose-afbraakenzymen. Een gouden tijd breekt aan (denken ze in Wenen).
Of het nou de doorbraak is die al zo vaak is beloofd op het gebied van de omzetting van zonne-energie in voor ons arme mensen bruikbare vorm is nog maar de vraag, maar het lijkt de goede kant op te gaan. In de VS heeft Peidong Yang van het onderzoeksinstituut Lawrence Berkeley National Lab samen met enkele andere onderzoekers een kunstmatige boom ontwikkeld die zonne-energie, direct omzet in waterstof. Daarbij is de natuurlijke fotosynthese in chloroplasten in plantencellen min of meer nagebootst. Het kunstmatige fotosynthesesysteem bestaat uit twee lagen halfgeleiders (titaanoxide en silicium) die licht absorberen, een tussenlaag voor het ladingtransport en ruimtelijk gescheiden katalysatoren. “Om de splitsing van water in waterstof en zuurstof te vergemakkelijken hebben we structuren gemaakt van nanodraden met stammen van silicium en takken van titaanoxide. Dat ziet er heel erg uit als een kunstmatig bos”, zegt Yang in ScienceDaily. “In de natuurlijke fotosynthese wordt de energie uit het zonlicht gebruikt om allerlei reacties in het chloroplast te doen plaatsvinden. Wij hebben de nanoheterostructuur geïntegreerd op een manier die daarop lijkt, waarmee we een hoger rendement in de omzetting van zonne-energie naar brandstof kunnen verwezenlijken in de toekomst.” In een plant wordt met behulp van licht (=energie) kooldioxide omgezet in koolwaterstoffen zoals suikers. Dat gaat via wat genoemd wordt een Z-schema: de elektronen die bij de reacties betrokken zijn maken een beweging als een Z op zijn kant. Yang en zijn collega’s imiteerden in hun ‘kunstboom’ dat patroon. Het silicium is er voor de waterstofproductie (fotokatode). Bij titaanoxide ontstaat zuurstof (anode).
De structuur moet de opbrengst van de ‘kunstboom’ maximaliseren. Door de fijne nanodraden (nano staat voor 1 miljoenste millimeter) is het effectieve oppervlak groot, waardoor de ‘boom’ een relatief hoog rendement heeft, al zal niemand met zijn ogen knipperen als ie hoort dat dat maar een heel bescheiden 0,12% is. Dat is vergelijkbaar met wat planten presteren, maar dat moet voor menselijk gebruik toch drastisch omhoog. Yang is optimistisch: “We hebben goede ideeën om stabiele fotoanodes te ontwikkelen die beter presteren dan titaanoxide. Ik ben er van overtuigd dat we het rendement kunnen opschroeven tot in de hele procenten.”
Het zonnige en vooral winderige weer hebben ervoor gezorgd dat zonnepanelen en
windturbines maandag j.l. veel stroom produceerden. Gecombineerd met een laag verbruik op de tweede Paasdag heeft dat in België geleid tot een stroomoverschot, zo meldt De Standaard (die het weer van De Tijd heeft). De productie lag zo’n 15% boven het afgenomen vermogen.
Stroomoverschot levert problemen op. Er moet dan capaciteit worden afgeschakeld, zoals nu is gebeurd met de waterkrachtcentrale bij Coo. Niet alle centrales laten zich zo makkelijk afschakelen. Vooral bij kern- kolencentrales is dat problematisch. Voor een deel kan die stroom ook wel worden uitgevoerd, Frankrijk nam stroom af, maar de ‘exporteur’ mag blij zijn als ie daar niet voor hoeft te betalen.
Zo’n situatie pleit voor een opslagsysteem, maar nog nergens is daarin voorzien, alle mooie plannen van Lievense ten spijt.
Beheer koekietoestemming
Ik gebruik koekies om informatie over je apparaat op te slaan en/of te raadplegen, daar kan ik ff niks aan doen (want niet echt een techneut). Je kunt die weigeren, maar dat zou niet goed kunnen zijn voor de werking van deze stek (zo wordt me voorgehouden). Zie dus maar, ik doe zelf verder niks met die koekjes.
Functioneel
Altijd actief
De hele opzet is louter functioneel. Ik verzamel geen persoonsgegevens en geef die ook niet door aan derden. Verder ben ik gehouden aan de wetten in Nederland,.
Voorkeuren
De technische opslag of toegang is noodzakelijk voor het legitieme doel voorkeuren op te slaan die niet door de abonnee of gebruiker zijn aangevraagd.
Statistieken
De technische opslag of toegang die uitsluitend voor statistische doeleinden wordt gebruikt.De technische opslag of toegang die uitsluitend wordt gebruikt voor anonieme statistische doeleinden. Zonder dagvaarding, vrijwillige naleving door uw Internet Service Provider, of aanvullende gegevens van een derde partij, kan informatie die alleen voor dit doel wordt opgeslagen of opgehaald gewoonlijk niet worden gebruikt om je te identificeren.
Marketing
De technische opslag of toegang is nodig om gebruikersprofielen op te stellen voor het verzenden van reclame, of om de gebruiker op een site of over verschillende sites te volgen voor soortgelijke marketingdoeleinden.
Een Belgische bus die op ammoniak reed (1943)
De energiedichtheid van verschillende brandstoffen. In het zwart het koolstofaandeel in die dichtheid, groen het aandeel van waterstof (bron: NHTree).
Maak van de nood een deugd en zet het broeikasgas CO2 om in energie. Jaarlijks stoten elektriciteitscentrales miljarden tonnen kooldioxide in de atmosfeer (12 miljard), huishoudens voegen daar nog eens 11 miljard ton aan toe. Uit de schoorsteen van een krachtcentrale ligt het aandeel van kooldioxide in het afgas op zo’n 10% (ruim 12% voor kolen- en 7,5% voor gascentrales). Daar valt wat mee te doen, bedachten Bert Hamelers en medewerkers van het Friese onderzoeksinstituut 
Je moet altijd een beetje voorzichtig zijn met weer een nieuwe doorbraak op het gebied van biobrandstoffen. Op zich is het maken van biobrandstoffen uit plantaardige koolwaterstoffen niet erg moeilijk, maar het (bekende) probleem daarmee is dat dat concurreert met planten als voedselbron. Veel handiger is natuurlijk het, lastig verteerbare,
