Christiaan
10-05-04, 09:12
Blauwe energie
Het Nederlandse bedrijf Kema ontwikkelt een goedkoop membraan dat een nieuw type energiecentrale mogelijk maakt. De 'blauwe-energiecentrale' wekt elektrische stroom op door het gecontroleerd mengen van zout en zoet water.
Het is al heel lang bekend dat het mengen van zout en zoet water elektrische energie kan opleveren. Je moet het water dan wel langs speciale membranen laten stromen. Tot nu toe waren dergelijke membranen zo duur dat dit principe in een energiecentrale niet winstgevend was. Dr Rob Ross en dr ir Josien Krijgsman van Kema (een bedrijf dat onder andere elektrische apparaten test) ontwikkelden een methode waarmee ze de membranen tientallen malen goedkoper kunnen maken. Eind dit jaar willen ze de kwaliteit van de membranen testen in een kleine proefopstelling in het laboratorium.
"Goede kwaliteit moeten we nog bewijzen", zegt Krijgsman. "Wel is zeker dat we op onze manier de membranen vijftig tot honderd keer goedkoper maken dan de huidige commerciële membranen." Dat komt ruw gezegd doordat de onderzoekers de volgorde van bepaalde stappen in het productieproces omdraaien, zodat de productie continu en daardoor sneller en efficiënter verloopt. Bovendien is de grondstof (polyethyleen) goedkoop.
Als de kwaliteit van de membranen hoog genoeg is, zullen er volgens Krijgsman wereldwijd blauwe energiecentrales komen. Bouwbedrijf VolkerWessels wil volgend jaar een prototype bouwen bij de Afsluitdijk, waar het zoete IJsselmeerwater naar de zoute Waddenzee stroomt.
Het prototype zal bestaan uit vier modulen van elk twee bij twee bij twee meter, en levert een totaal vermogen van 250 kilowatt. Naar verwachting kan uit elke kubieke meter zoet water die per seconde naar zee stroomt één megawatt worden opgewekt. Ter vergelijking: een honderd meter hoge windmolen met een rotordiameter van zeventig meter heeft een gemiddeld vermogen van zo'n 300 kilowatt.
Emigreren
De blauwe-energiecentrale wekt energie op uit het verschil in zoutgehalte tussen twee waterstromen. Zout water bevat onder andere meer opgelost keukenzout dan zoet water. Keukenzout bestaat uit moleculen natriumchloride (NaCl). Als je het oplost in water valt elk molecuul in twee geladen atomen (ionen) uit elkaar. Positieve ionen (in dit geval de natriumionen) heten kationen, negatieve (hier de chloorionen) noem je anionen. Zout water bevat dus veel meer geladen deeltjes dan zoet water. Omdat er in zowel zout als zoet water evenveel positieve als negatieve deeltjes zijn, is het water als geheel elektrisch neutraal.
De centrale bevat twee soorten membranen: anionmembranen die alleen de chloride ionen doorlaten en kationmembranen die alleen de natriumionen geleiden. De anion- en kationmembranen wisselen elkaar af, en delen zo de centrale op in twee typen cellen: in type één zit het anionmembraan links ten opzichte van het kationmembraan, in type twee is het net andersom. Buizen leiden het zoute water door cellen van het eerste type en zoet water door het tweede type.
Op die manier stroomt in elke cel zout en zoet water langs elkaar heen. In het zoute water zitten meer geladen deeltjes dan in het zoete. Er zullen dus veel meer deeltjes van het zoute naar het zoete water stromen dan andersom. Vanuit het zoute water emigreert een netto stroom positieve deeltjes naar rechts en negatieve deeltjes naar links (daar zorgen de membranen voor). Het resultaat is dat er een elektrische stroom door de centrale loopt.
In het zoete water komen de tegengestelde deeltjes weer bij elkaar (hoewel ze nog steeds opgelost blijven). Het zoute water wordt zo steeds zoeter, en het zoete water steeds zouter. Hoe groter het oorspronkelijke verschil in zoutgehalte tussen het zoete en het zoute water, hoe groter de elektrische stroom. Uiteindelijk is het de warmte-energie van het water die gedeeltelijk wordt omgezet in elektrische energie. Hierdoor daalt de temperatuur van het gebruikte water ongeveer een halve graad Celsius.
Ernst van Eijk
(10/05/2004)
Het Nederlandse bedrijf Kema ontwikkelt een goedkoop membraan dat een nieuw type energiecentrale mogelijk maakt. De 'blauwe-energiecentrale' wekt elektrische stroom op door het gecontroleerd mengen van zout en zoet water.
Het is al heel lang bekend dat het mengen van zout en zoet water elektrische energie kan opleveren. Je moet het water dan wel langs speciale membranen laten stromen. Tot nu toe waren dergelijke membranen zo duur dat dit principe in een energiecentrale niet winstgevend was. Dr Rob Ross en dr ir Josien Krijgsman van Kema (een bedrijf dat onder andere elektrische apparaten test) ontwikkelden een methode waarmee ze de membranen tientallen malen goedkoper kunnen maken. Eind dit jaar willen ze de kwaliteit van de membranen testen in een kleine proefopstelling in het laboratorium.
"Goede kwaliteit moeten we nog bewijzen", zegt Krijgsman. "Wel is zeker dat we op onze manier de membranen vijftig tot honderd keer goedkoper maken dan de huidige commerciële membranen." Dat komt ruw gezegd doordat de onderzoekers de volgorde van bepaalde stappen in het productieproces omdraaien, zodat de productie continu en daardoor sneller en efficiënter verloopt. Bovendien is de grondstof (polyethyleen) goedkoop.
Als de kwaliteit van de membranen hoog genoeg is, zullen er volgens Krijgsman wereldwijd blauwe energiecentrales komen. Bouwbedrijf VolkerWessels wil volgend jaar een prototype bouwen bij de Afsluitdijk, waar het zoete IJsselmeerwater naar de zoute Waddenzee stroomt.
Het prototype zal bestaan uit vier modulen van elk twee bij twee bij twee meter, en levert een totaal vermogen van 250 kilowatt. Naar verwachting kan uit elke kubieke meter zoet water die per seconde naar zee stroomt één megawatt worden opgewekt. Ter vergelijking: een honderd meter hoge windmolen met een rotordiameter van zeventig meter heeft een gemiddeld vermogen van zo'n 300 kilowatt.
Emigreren
De blauwe-energiecentrale wekt energie op uit het verschil in zoutgehalte tussen twee waterstromen. Zout water bevat onder andere meer opgelost keukenzout dan zoet water. Keukenzout bestaat uit moleculen natriumchloride (NaCl). Als je het oplost in water valt elk molecuul in twee geladen atomen (ionen) uit elkaar. Positieve ionen (in dit geval de natriumionen) heten kationen, negatieve (hier de chloorionen) noem je anionen. Zout water bevat dus veel meer geladen deeltjes dan zoet water. Omdat er in zowel zout als zoet water evenveel positieve als negatieve deeltjes zijn, is het water als geheel elektrisch neutraal.
De centrale bevat twee soorten membranen: anionmembranen die alleen de chloride ionen doorlaten en kationmembranen die alleen de natriumionen geleiden. De anion- en kationmembranen wisselen elkaar af, en delen zo de centrale op in twee typen cellen: in type één zit het anionmembraan links ten opzichte van het kationmembraan, in type twee is het net andersom. Buizen leiden het zoute water door cellen van het eerste type en zoet water door het tweede type.
Op die manier stroomt in elke cel zout en zoet water langs elkaar heen. In het zoute water zitten meer geladen deeltjes dan in het zoete. Er zullen dus veel meer deeltjes van het zoute naar het zoete water stromen dan andersom. Vanuit het zoute water emigreert een netto stroom positieve deeltjes naar rechts en negatieve deeltjes naar links (daar zorgen de membranen voor). Het resultaat is dat er een elektrische stroom door de centrale loopt.
In het zoete water komen de tegengestelde deeltjes weer bij elkaar (hoewel ze nog steeds opgelost blijven). Het zoute water wordt zo steeds zoeter, en het zoete water steeds zouter. Hoe groter het oorspronkelijke verschil in zoutgehalte tussen het zoete en het zoute water, hoe groter de elektrische stroom. Uiteindelijk is het de warmte-energie van het water die gedeeltelijk wordt omgezet in elektrische energie. Hierdoor daalt de temperatuur van het gebruikte water ongeveer een halve graad Celsius.
Ernst van Eijk
(10/05/2004)