Hoe tem je een tornado?

Windenergie is voor watjes. Louis Michaud wil van tornado's de duurzame energiebron van de toekomst maken.

Andrew Tolve | 104 maart 2008 issue

Van alle natuurverschijnselen die verwoestingen op Aarde aanrichten, zijn tornado’s misschien wel het meest angstaanjagend. De heftigste tornado’s, met windsnelheden tot vijfhonderd kilometer per uur en trechters die vaak meer dan drie kilometer breed zijn, kunnen woonwijken platgooien en bomen neermaaien als waren het tere korenhalmpjes. Nu is er een wetenschapper die probeert tornado’s te temmen en hun ontzagwekkende kracht toe te passen als bron van duurzame energie.

Louis Michaud, gepensioneerd petrochemisch ingenieur van Exxon en gevestigd in het Canadese Ontario, heeft zich ten doel gesteld de wind van tornado’s te gebruiken als energiebron voor turbines, die op hun beurt stroom zouden kunnen leveren aan duizenden huishoudens, energiecentrales en fabrieken. Dat klinkt misschien vergezocht, maar Michaud heeft een aantal klinkende namen achter zich weten te krijgen, onder wie de beroemde orkaandeskundige Kerry Emanuel, van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in de VS.

‘Volgens de conventionele inzichten is het voor ons mensen veel te hoog gegrepen om de natuurkrachten, de dynamiek van een tornado of orkaan, te beteugelen’, zegt Michaud. ‘Maar als je je realiseert dat een tornado in feite een energiebron is, dan is het slechts een kwestie van leren hoe je hem onder controle krijgt.’

Op tornadojacht gaan is Michauds methode niet, hij creëert de twisters zelf in wat hij een ‘atmosferische vortexmachine’ noemt. Die machine werkt in grote lijnen zoals de open haard bij je thuis, legt Michaud uit. Warme lucht wordt een ronde centrale kamer binnengezogen en vervolgens door een schoorsteen omhoog geleid. Terwijl de warme lucht opstijgt, wordt hij door turbines gevoerd die de energie van zijn beweging omzetten in elektriciteit.

De kracht waarmee de lucht opstijgt, wordt bepaald door het temperatuurverschil tussen de warme lucht onder in de kamer en de koude lucht bovenin. Het fraaie aan de atmosferische vortex- of wervelmachine is, aldus Michaud, dat de warme lucht, wanneer hij de centrale kamer binnenkomt, voortdurend wordt geleid door onder een hoek geplaatste buizen, die zorgen dat de lucht de werveling van een echte tornado ontwikkelt. Vervolgens kan de lucht zich ronddraaiend een weg banen naar de atmosfeer bovenin en op die manier een ‘virtuele arena’ creërenwaarin het temperatuurverschil tussen onder en boven groot genoeg is om een flinke hoeveelheid energie op te wekken.

Michauds idee heeft hem een subsidie van 20.000 euro opgeleverd van het Energiecentrum van Ontario en de nodige serieuze aandacht van particuliere ondernemingen die op zoek zijn naar een investering. Michaud is ook bezig met de aanvraag van een grotere subsidie, zo’n twee miljoen euro, van het ministerie van Innovatie van Ontario. De wetenschapper heeft al werkende modellen van zijn vortexmachine gebouwd, zij het niet op ware grootte. (In afgebouwde staat krijgt de machine een diameter van rond de 150 meter en een hoogte van 35 meter.) Michauds voornaamste zorg is nu het bewijs leveren dat hij de tornado’s die hij wil gaan opwekken daadwerkelijk kan beheersen. Zijn eerste demonstratie staat voor dit voorjaar gepland in Sarnia in Ontario.

‘Op dit moment voeren we haalbaarheidstesten uit’, zegt Emanuel, de orkaandeskundige van MIT. ‘Michauds idee is vrij eenvoudig en elegant. Naar mijn idee zouden we onderzoeksgeld in alle mogelijke vormen van alternatieve energie moeten pompen. Er valt praktisch niets te verliezen met dit experiment.’

Anderen zijn het hiermee eens. ‘Zijn basisidee klopt echt’, zegt Nilton Renno, een docent aan de universiteit van Michigan, die zijn loopbaan wijdt aan de bestudering van tornado’s en waterhozen. ‘Maar als je over de kwestie van beheersbaarheid gaat nadenken, wordt het lastig. Stel dat er een sterke wind opsteekt terwijl je een werveling gaande probeert te houden, wat dan?’

Michaud heeft op zo’n vraag een aantal antwoorden, waarvan de meest voor de hand liggende is dat hij de luchttoevoer aan de basis van de machine kan afsluiten, mochten de omstandigheden onveilig worden. Andere mogelijkheden zijn bijvoorbeeld ‘vortex-blussen’ – de tornado overgieten met koud water – of het injecteren van lucht met een tegengestelde rotatie. Bovendien stelt Michaud zich voor dat zijn apparaten hun maximale rendement zouden opleveren in een setting als de koeltoren van een energiecentrale, waar de restwarmte van de processen in de centrale zelf de warme lucht kan leveren die de vortexmachine nodig heeft als bron. Als er een krachtige wind opstak zou een operator de toevoer van warme lucht kunnen afsluiten en zo de bron van de twister uitschakelen.

‘De meeste energiecentrales liggen vrij afgelegen en alleen al door op ons concept over te schakelen zouden ze er nog eens veertig procent extra energie uit halen’, zegt Michaud. ‘Een elektriciteitscentrale van vijfhonderd megawatt zou door op ons concept over te schakelen zijn vermogen kunnen opvoeren tot maximaal zevenhonderd megawatt, genoeg om een stad met 500 duizend inwoners van energie te voorzien. Dat is nu de kracht van duurzame energie.’

Andrew Tolve is schrijver en woont in San Francisco.

-------

Zo werkt de vortexmachine

1) DE LUCHT BINNENZUIGEN
De vortexmachine, een grote cilindrische constructie met een open bovenkant als bij een schoorsteen, zuigt warme lucht naar een ronde centrale kamer. De warme lucht kan restwarmte van een krachtcentrale zijn of gewone omgevingslucht die is opgewarmd door de zon.

2) DE WERVELING TEWEEGBRENGEN
Op weg naar de centrale kamer wordt de lucht door buizen geleid die onder een hoek zijn geplaatst en een werveling op gang brengen. Vervolgens stijgt de lucht via turbines op door de centrale kamer. De lucht roteert nu met een kracht die vergelijkbaar is met die van een kleine tornado of windhoos.

3) DE TWISTER DE ATMOSFEER IN STUWEN
De lucht bereikt de bovenkant van de schoorsteen en stijgt op in de atmosfeer. Vanwege de centrifugale kracht die in de machine wordt gegenereerd, zegt Michaud, behoudt de lucht zijn structuur en ‘gaat als een virtuele schoorsteen omhoog, de troposfeer in’.

4) DE ENERGIE BRUIKBAAR MAKEN
De turbines in de centrale kamer draaien door de warme lucht die erdoor opstijgt. Door deze rotatie zetten ze de mechanische energie van de lucht om in honderd tot tweehonderd megawatt elektriciteit. Tweehonderd megawatt is voldoende om een stad van ongeveer 150 duizend mensen van energie te voorzien.