Email   Print

Zout ontmoet

Wat krijg je als je zout water en zoet water bij elkaar brengt? Een schone, oneindig hernieuwbare bron van elektriciteit, blue energy genaamd.

Arnoud Veilbrief | 114 maart 2009 issue

Eerst bibberen de bladen nog wat. Maar na een paar voorzichtige aanzetten draait de piepkleine propeller al gauw op volle snelheid. De brandstof: een bak met zout en zoet water. ‘Hier heb je het bewijs’, zegt promovendus Jan Post van het waterkundig onderzoeksinstituut Wetsus in Leeuwarden. ‘Blue energy werkt.’

Het is maar een demonstratiemodel in een laboratorium, maar Post en zijn collega’s hebben grote ambities met blue energy, een proces waarin schone en duurzame energie wordt gewonnen uit twee onuitputtelijke bronnen: zou en zoet water. Binnen een jaar of tien, zo hopen zij, moet het mogelijk zijn een flink deel van de Nederlandse elektriciteitsbehoefte uit blue energy te halen. Maar als de technologie achter dit prototype op grote schaal kan worden toegepast, kan blue energy nog veel meer doen. Samen met andere hernieuwbare energiebronnen, zoals de wind en de zon, kan blue energy een bijdrage leveren aan een werkelijk duurzame energievoorziening.

Blue energy of Omgekeerde Elektrodialyse (OED), de technische benaming wordt opgewekt uit een onwaarschijnlijke bron: het gebruikt de energie van het osmoseproces. Wanneer twee oplossingen met verschillende concentraties stoffen erin bij elkaar worden gedaan – bijvoorbeeld thee en koffie, of zoet water en zout water – dan mengen ze zich zo dat de concentratie evenwichtig wordt verdeeld door het hele mengsel. Schenk thee en koffie in één beker en je krijgt, eh, ‘thoffie’. Doe hetzelfde met zoet en zout water en er blijft brak water over, waarin het zout gelijkmatig over het mengsel is verspreid. Bij dit proces komt energie vrij.

In het OED-proces worden zoet en zout water bij elkaar gebracht door een serie van ionenwisselende membramen, die de energie opslaan die vrijkomt wanneer het zoete water naar het zoute water wordt getrokken. De mini-opstelling van Post is niet het enige apparaat dat loopt op blue energy. In juni vorig jaar opende het aan Wetsus gelieerde bedrijf Redstack een proefopstelling bij een zoutfabriek in Harlingen. De installatie levert voorlopig slechts genoeg vermogen om een stofzuiger op te laten draaien, maar het is een begin. ‘Je moet wel een paar jaar probleemloos hebben proefgedraaid voordat je aan een echte centrale kan denken,’ zegt Post, ‘maar het ziet er goed uit. Investeerders staan klaar om in te stappen.’

Op zijn laptop laat Post een kaart van de wereld zien, vol met bolletjes die aangeven waar blue energy mogelijk is. De kusten van het Amerikaanse continent, Noordwest-Europa, West-Afrika en vooral Zuidoost-Azië zijn bezaaid met bolletjes, inclusief de fjorden van Scandinavië en de riviermondingen in Azië. Hoe verschillend de geografische omstandigheden ook zijn, op elk van die plaatsen komen zout en zoet water samen, en kan dus elektriciteit worden opgewekt. De centrales kunnen zelfs ondergronds worden gebouwd, zodat ze een minimale impact hebben op het land en de gemeenschappen.

Ook fabrieken en oude olievelden zijn volgens Post prima locaties voor het winnen van blue energy. ‘Zeemondingen bieden verreweg het meeste potentieel, maar fabrieken waar veel met zout water wordt gewerkt, kunnen uit hun afvalstromen hun eigen elektriciteit opwekken.’ De toepassing voor olievelden is ‘voorlopig niet meer dan een gedachte’, zegt Post. ‘Maar in oude olievelden boven zoutlagen haalt Shell vaak meer zout water naar boven dan olie.’

Maar de perfecte locatie voor de eerste blue-energycentrale, zo menen de onderzoekers van Wetsus, is de dertig kilometer lange Afsluitdijk, waar het zoete IJsselmeer van de zoute Waddenzee wordt gescheiden. Wetsus wil er een centrale bouwen met een vermogen van 200 MW, de grootte van een bescheiden kolencentrale.

Net als Nederland beschikt ook Noorwegen over veel gebieden waar zout en zoet water elkaar ontmoeten, en ook hier wordt geëxperimenteerd met blue energy. Statkraft, het elektriciteitsbedrijf van de Noorse overheid, hoopt binnenkort een eigen blue-energycentrale te openen in Hurum, een uurtje rijden ten zuiden van Oslo. De capaciteit van deze testcentrale is nog slechts twee tot vier kilowatt – net genoeg om een koelkast van stroom te voorzien. ‘Dat is nog niet veel’, vindt Stein Erik Skilhagen, vice-president Osmose Energie bij Statkraft. ‘Maar belangrijker dan de hoeveelheid elektriciteit die we opwekken, is dat we het kunnen. We werken er al zo lang aan, dat het nu tijd is te laten zien dat het proces werkt.’

Waar het Nederlandse project gebruikmaakt van OED, hebben de Noren een andere methode om blue energy te produceren: Pressure-Retarded Osmosis (PRO). Het belangrijkste verschil is dat PRO geen gebruikmaakt van de energie die vrijkomt bij osmose, maar van de hydrostatische druk die ontstaat wanneer zoet water door het membraan gaat, naar de kant van het zoute water. Deze druk zorgt ervoor dat een turbine gaat draaien, die verbonden is met een generator om elektriciteit op te wekken. Het prototype van Hurum ligt aan zee, en zoet water wordt betrokken van een nabijgelegen meer.

Skilhagen ziet veel voordelen in deze nieuwe vorm: ‘Het heeft weinig ruimte nodig, in tegenstelling tot windmolenparken en waterstofcentrales, en is hernieuwbaar. Bovendien is er een ononderbroken toevoer van zoet water beschikbaar.’ Hij erkent dat de technologie kosteneffectiever moet worden. ‘Om het winstgevend te maken, moet elke vierkante meter membraan 5 watt opbrengen’, zegt hij. Nu ligt dat nog op 3 watt. Maar Statkraft voorspelt dat als het volledig ontwikkeld is, het 25 terrawatt-uur kan voortbrengen – 20 procent van de totale Noorse energieproductie.

De kosteneffectiviteit is een grote zorg voor Hans de Wit, hoogleraar elektrochemie aan de TU Delft. Vorig jaar schreef hij met andere wetenschappers een energierapport voor de Koninklijke Nederlandse Academie van Wetenschappen: ‘Duurzaamheid duurt het langst’. Over blue energy was het rapport zeer kritisch: ‘Er is een enorme inspanning nodig om elektriciteitsopwekking via osmose effectief te laten werken’, schreven de auteurs. ‘Zo'n grote inspanning voor zo’n kleine bijdrage is niet verstandig.’

Een jaar later staat De Wit nog volledig achter zijn kritiek. ‘Voor die centrale van 200 MW bij de Afsluitdijk zou je een gebouw nodig hebben ter grootte van een flinke staalfabriek’, zegt De Wit. Voor een ander plan, een centrale van 1000 MW bij het Grevelingenmeer, zouden de faciliteiten helemaal enorm zijn. ‘Ik zou bij die mooie plaatjes graag een financieringsvoorstel willen zien’, zegt De Wit.

Een staalfabriek? Onzin, zegt Post. ‘We schatten dat er een 10 meter hoog gebouw nodig is van 100 bij 100 meter. Fors, maar niet absurd.’ En de kosten? Post repliceert met cijfers, die overigens van de leveranciers van Redstack komen. Een centrale van 200 MW kost volgens hem tussen de half miljoen en 1 miljard euro. Dat is 2,5 à 5 euro per watt vermogen. Ter vergelijking: windenergie kost 1 à 2 euro per watt, en zelfs dat is nog een stuk duurder dan gas, om van kolen nog maar te zwijgen. ‘Ik geef toe: we zijn nog niet concurrerend op kosten’, weet Post. ‘Maar die kosten gaan omlaag, we zijn nog maar net begonnen. De membranen waren eerst het grote struikelblok. We hebben nu membranen gevonden in China, die vele malen goedkoper zijn dan die we eerst hadden.’

Ondanks zijn kritiek ziet De Wit wel potentie in blue energy. ‘Ik vind het een heel interessante techniek, die volgens mij ook echt kansen heeft. Ik zie heel interessante kleinschalige toepassingen, vooral in gebieden waar geen elektriciteitscentrale in de buurt is.’ Daarover zijn De Wit en Post het eens. ‘Wij zeggen: doe het waar het kan,’ aldus Post, ‘als het past op bestaande infrastructuur of als die niet al te moeilijk is aan te leggen. Dan is blue energy een mooie aanvulling op andere duurzame energiebronnen.’

Arnoud Veilbrief is freelance journalist en schrijft, onder andere voor NRC Handelsblad, over economie en energie.

Tools: Bespreken | Email | Print | RSS | Nieuwsbrief Save/Share:

Comments

Post a comment