‘Blauwe energie’ belofte voor de toekomst

Energie uit water gaat grote toekomst tegemoetMet blauwe energie uit zoet en zout water kunnen we minstens 10 % van onze nationale elektriciteitsbehoefte opwekken. En op wereldschaal is het potentieel nog veel groter !

Blauwe energie ontstaat door het verschil in zoutgehalte tussen zoet en zout water. Maar de manier van opwekken, reverse electrodialysis (RED), werkt nog niet goed.

Chemicus Joost Veerman heeft onderzocht hoe je de techniek kunt optimaliseren. Afgelopen vrijdag promoveerde hij op zijn oplossingen aan de Rijksuniversiteit Groningen.

Ionenverplaatsing levert stroom

RED is een techniek waarbij zout en zoet water tussen stapels ionenwisselende membranen door stroomt. Positieve natriumionen en negatieve chloorionen van het zoute water verplaatsen zich door die membranen in de richting van het zoete water. Dat komt door het verschil in zoutconcentratie tussen het zoute en het zoete water.

Door die ionenverplaatsing ontstaat een stroom. Hetzelfde principe wordt toegepast in elektrodialyse. Dat is een techniek om zouten uit water te verwijderen met behulp van elektriciteit. Bij RED gebeurt het omgekeerde en ontstaat er dus juist elektriciteit.

Membranen dicht op elkaar

Aan de hand van computermodellen onderzocht Veerman welke aanpassingen een hogere efficiëntie en meer vermogen opleveren. Waar hij winst mee wist te behalen, is met de ruimte tussen de gestapelde membranen.

Het is gunstig om de membranen zo dicht mogelijk op elkaar te stapelen. Dan kun je de elektrische weerstand zo klein mogelijk houden. Aan de andere kant wordt de stroomweerstand van het water daardoor erg hoog.

Vertakkingen leveren vermogenswinst

Daarom ontwikkelde de chemicus een systeem, waarbij het water via een vertakkingenstelsel tussen de membranen stroomt. In zo’n ‘fractaal systeem’ zijn zowel de stroomweerstand als de elektrische weerstand lager.

Gevolg: een vermogenswinst van zeventig procent. Ook ontdekte Veerman dat de lengte van het waterstroomkanaal zo kort mogelijk dient te zijn (maximaal tien centimeter).

Tegengestelde stroomrichting ongunstig

In de bestaande RED-installaties stromen zout en zoet water in tegengestelde richting langs elkaar. De onderzoeker stelde echter vast dat het veel gunstiger is om beide in dezelfde richting te laten stromen.

Het stromen in twee richtingen veroorzaakt namelijk een grote druk op de tussenliggende membranen. Stroming in gelijke richting resulteert in beperktere krachten op de membranen. Dan kun je dunnere membranen (tot tien micrometer) gebruiken, die ook nog eens veel efficiënter zijn.

Elektrodesystemen vergeleken

Elektroden vormen een belangrijke component van het RED-systeem. Ze zetten de ionenstroom om in een elektronenstroom. Voor het elektrodesysteem is een ijzeroplossing (Fe2+/Fe3+) het meest geschikt, constateert Veerman.

Hij onderzocht verschillende oplossingen, waaronder ijzeroplossingen, hexacyanoferraat, natriumchloride en natriumsulfaat. Hij vergeleek deze elektrodesystemen op economische en op milieu- en veiligheidsaspecten.

Centrale: formaat zeecontainer

Het veelgebruikte natriumsulfaat vindt hij niet geschikt voor het RED-systeem. Daarbij ontstaat namelijk een explosief mengsel van waterstof en zuurstof. Dat brengt dus veiligheidsproblemen met zich mee.

Het uiteindelijke doel is het realiseren van een RED-centrale ter grootte van een zeecontainer met een capaciteit van zo’n 0,5 megawatt. Die containers moeten modulair aan elkaar te schakelen zijn.

Toekomstige duurzame energiebron

Volgend jaar verrijst een eerste proefopstelling aan de noordkant van het IJsselmeer, bij de Afsluitdijk. Nederland heeft met zijn lange kuststrook en vele rivieren een groot potentieel aan zoutwatergradiënten.

Theoretisch is dat potentieel zelfs genoeg om in 50 procent van de Nederlandse elektriciteitsbehoefte te voorzien. Veerman verwacht dat een energieopbrengst van 1 Gigawatt echter realistischer is.

Mondiaal potentieel is enorm

Dat is voldoende voor de eerdergenoemde 10 procent van de Nederlandse elektriciteitsbehoefte. Wereldwijd bestaat een potentieel van 2,6 terawatt aan zoutgradiëntenergie. En dat is meer dan de huidige energieconsumptie.

Joost Veerman (Zwolle, 1945) studeerde fysische chemie aan de Rijksuniversiteit Groningen. Het onderzoek voerde hij uit bij het Wetsus Centre for Sustainable Water Technology. Het werd gefinancierd door NHL Hogeschool in Leeuwarden, Wetsus, stimuleringsfonds Zestor, SenterNovem en het bedrijf RED-stack.

Renske Cramer

Over Renske Cramer
Ik ben gepensioneerd communicatie- en marketingadviseur. Ik houd me bezig met dingen die nóg leuker zijn dan werken ;-)

2 Responses to ‘Blauwe energie’ belofte voor de toekomst

  1. thijd zegt:

    bedankt dit help met mijn verslag😀

  2. Mooi, veel succes! Ja, het is een heel interessant concept.

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s