1 min
Onderzoekers van de Stanford Universiteit in Amerika ontwikkelden een soort oplaadbare batterij die energie kan opwekken met behulp van van zoet- en zoutwaterstromen. Zij zijn hiermee de eersten die een batterij gebruiken om zogenaamde ‘blauwe energie’ op te wekken.
Het principe van ‘blauwe energie’ is geen nieuwe vinding. Als zoet- en zoutwaterstromen met elkaar in contact komen, vindt er uitwisseling van ionen plaats. De natrium- en chloride-ionen die volop in het zoute water aanwezig zijn, willen vanwege het concentratieverschil verhuizen naar het zoete water.
Door de twee soorten water langs een semi-doorlaatbaar membraan te sturen, is het mogelijk om de negatieve van de positieve ionen te scheiden. Zo wordt de ene kant van het reservoir positief geladen en de andere negatief. Het potentiaalverschil (chemische energie) wat hierdoor ontstaat, kan gebruikt worden voor de opwekking van elektrische energie.
Oneindige energie
De batterij die de onderzoekers ontwikkelden, kan zichzelf continu voorzien van energie door de uitwisseling van zoet- en zoutwaterstromen rondom de polen van de batterij. Wanneer zoetwater langs de batterij stroomt, komen de natrium- en chloride-ionen vrij. Hierdoor loopt er een stroompje van de anode naar de kathode. Als de batterij vervolgens in aanraking komt met zoutwater, worden de ionen weer opgenomen en draait het stroompje om. Door de continue vermenging van zoet- en zoutwater is dit – in theorie – een proces waarbij oneindig vaak energie vrijkomt. “Het is een wetenschappelijk elegante oplossing voor een complex probleem,” zegt een van de onderzoekers in Science Daily.
Wanneer een kubieke meter zoetwater mengt met een kubieke meter zout (zee)water komt ongeveer 0,65 kilowattuur energie vrij. Dat is genoeg om een gemiddeld Amerikaans huishouden voor 30 minuten van stroom te voorzien, berekenden de onderzoekers.
Waterzuiveringsinstallaties
De onderzoekers stellen voor om dit energiesysteem te gebruiken om waterzuiveringsinstallaties in de buurt van de zee te voorzien van elektriciteit. Het zuiveren van water is namelijk een energie-intensief proces, maar is wel essentieel voor de volksgezondheid. “Wanneer we waterzuiveringsinstallaties zelfvoorzienend kunnen maken door stroom op te wekken uit water, sparen we niet alleen op elektriciteit en uitstoot, maar dekken we ook de risico’s van stroomuitval,” aldus de onderzoekers.
Op dit moment wordt zeewater op twee manieren geschikt gemaakt voor consumptie: via thermische ontzilting (verhitting) of via omgekeerde osmose (met een membraan). “Beide methoden vergen enorm veel energie en de broeikasuitstoot van ontziltingsinstallaties levert dan ook een aanzienlijke bijdrage aan de opwarming van de aarde,” schrijft het Financieele Dagblad.
Afsluitdijk
Ook in Nederland wordt ‘blauwe energie’ opgewekt. Op de Afsluitdijk staat een proefopstelling waar het zoete IJsselmeerwater wordt vermengd met het zoute water uit de Waddenzee. Sinds mei 2014 is deze proefopstelling in gebruik en het plan is om in 2020 een zogenaamde demonstratie-installatie te bouwen. Deze levert dan energie voor 1.250 gezinnen. Uiteindelijk moet er een volwaardige centrale komen die 500.000 mensen van energie kan voorzien.
Een aantal jaar geleden vertelde Professor Kitty Nijmeijer over deze processen in een college van de Universiteit van Nederland. In de video hieronder geeft ze antwoord op de vraag “Hoe kan de Afsluitdijk energie opwekken?”
Dit artikel afdrukken
Door de twee soorten water langs een semi-doorlaatbaar membraan te sturen, is het mogelijk om de negatieve van de positieve ionen te scheiden. Zo wordt de ene kant van het reservoir positief geladen en de andere negatief. Het potentiaalverschil (chemische energie) wat hierdoor ontstaat, kan gebruikt worden voor de opwekking van elektrische energie.
Oneindige energie
De batterij die de onderzoekers ontwikkelden, kan zichzelf continu voorzien van energie door de uitwisseling van zoet- en zoutwaterstromen rondom de polen van de batterij. Wanneer zoetwater langs de batterij stroomt, komen de natrium- en chloride-ionen vrij. Hierdoor loopt er een stroompje van de anode naar de kathode. Als de batterij vervolgens in aanraking komt met zoutwater, worden de ionen weer opgenomen en draait het stroompje om. Door de continue vermenging van zoet- en zoutwater is dit – in theorie – een proces waarbij oneindig vaak energie vrijkomt. “Het is een wetenschappelijk elegante oplossing voor een complex probleem,” zegt een van de onderzoekers in Science Daily.
Wanneer een kubieke meter zoetwater mengt met een kubieke meter zout (zee)water komt ongeveer 0,65 kilowattuur energie vrij. Dat is genoeg om een gemiddeld Amerikaans huishouden voor 30 minuten van stroom te voorzien, berekenden de onderzoekers.
Waterzuiveringsinstallaties
De onderzoekers stellen voor om dit energiesysteem te gebruiken om waterzuiveringsinstallaties in de buurt van de zee te voorzien van elektriciteit. Het zuiveren van water is namelijk een energie-intensief proces, maar is wel essentieel voor de volksgezondheid. “Wanneer we waterzuiveringsinstallaties zelfvoorzienend kunnen maken door stroom op te wekken uit water, sparen we niet alleen op elektriciteit en uitstoot, maar dekken we ook de risico’s van stroomuitval,” aldus de onderzoekers.
Op dit moment wordt zeewater op twee manieren geschikt gemaakt voor consumptie: via thermische ontzilting (verhitting) of via omgekeerde osmose (met een membraan). “Beide methoden vergen enorm veel energie en de broeikasuitstoot van ontziltingsinstallaties levert dan ook een aanzienlijke bijdrage aan de opwarming van de aarde,” schrijft het Financieele Dagblad.
Afsluitdijk
Ook in Nederland wordt ‘blauwe energie’ opgewekt. Op de Afsluitdijk staat een proefopstelling waar het zoete IJsselmeerwater wordt vermengd met het zoute water uit de Waddenzee. Sinds mei 2014 is deze proefopstelling in gebruik en het plan is om in 2020 een zogenaamde demonstratie-installatie te bouwen. Deze levert dan energie voor 1.250 gezinnen. Uiteindelijk moet er een volwaardige centrale komen die 500.000 mensen van energie kan voorzien.
Een aantal jaar geleden vertelde Professor Kitty Nijmeijer over deze processen in een college van de Universiteit van Nederland. In de video hieronder geeft ze antwoord op de vraag “Hoe kan de Afsluitdijk energie opwekken?”
Nog 3
Je hebt 0 van de 3 kado-artikelen gelezen.
Op 6 december krijg je nieuwe kado-artikelen.
Op 6 december krijg je nieuwe kado-artikelen.
Als betalend lid lees je zoveel artikelen als je wilt, én je steunt Foodlog
Lees ook
@Dominique,
Voor de helderheid, het systeem raakt vervuild, het is niet zelf vervuilend. Het vervuild raken is simpelweg het gevolg van het gebruik van ongefilterd water. Daarin zitten allerlei stoffen die kunnen worden afgezet op de elektroden, waardoor ze minder effectief gaan werken. Het water eerst filteren is erg onwenselijk, omdat dat bergen energie kost en afval oplevert (dichtgeslibde filters).
@Joep, die kende ik nog niet, maar lijkt me niet erg praktisch. Er zijn extreem dunne lagen nodig, en die zijn niet goedkoop of energiezuinig om te maken. Bovendien, omdat het alleen op nanoschaal werkt, is het de vraag of er daadwerkelijk stroom uit te onttrekken is zonder dat het effect instort.
Nog een manier om met zout water stroom op te wekken; ditmaal in combinatie met roest. Een 'roestige plaat' van tien vierkante meter zou theoretisch voldoende stroom kunnen produceren voor een Amerikaans huishouden, aldus New Scientist. Dennis Zeilstra , kende je die al? Benieuwd naar je mening.
Dennis Zeilstra weet je ook wat de vervuiling van het systeem veroorzaakt?
Bij mijn weten bestaat het concept al langer, maar zijn er bij praktische toepassing twee problemen:
- het materiaal voor de elektroden is traditioneel schaars en duur.
- het systeem vervuilt tijdens gebruik in praktijk omstandigheden.
Het eerst zeggen de onderzoekers opgelost te hebben. Het tweede lijkt nog niet zozeer opgelost: de effectiviteit van de energieomzetting is al na 50 cycli met 7% gedaald, waarbij één cyclus ca. 2 uur duurt. Na coating gaat het wat beter, zo'n 1-3% afname in 150 cycli. Als die afname lineair is, is het dus alsnog na 1 tot 3 jaar afgelopen. In de praktijk eerder, want vervanging is al nodig ruim voordat 0% opbrengst is bereikt.
Interessant, want potable water is het belangrijkste voedingsmiddel..
Duizend maal belangrijker voor de derde wereld als mini-snack-komkommertjes, of Beter Leven kippen…
Zowel het opwekken van elektriciteit met zoutwater is al bekend als de wijze waarop van zout water drinkwater wordt gemaakt.
Van zout/zoet water elektriciteit te maken (blue energy) op een wijze die grootschalig kan werken als een 'perpetuum mobile', zit in een experimentele fase. De Noren zijn er mee gestopt.
Desalination plants zijn andere koek.
Die worden hoofdzakelijk gebouwd aan kusten in warme streken, waar geen zoet water is. Wel zon en wind...
En in streken waar energie goedkoop is door b.v. olie. Vooral in de Golfstaten waar een zeer groot gebrek is aan drinkwater/zuiver industrieel water zijn er relatief veel projecten, die werken op R.O. (reversible osmosis). Olie voor centrales is er 'gratis' dus drinkwater op deze manier niet duur.
Wij deden er installaties, naast Noord-Afrika, Israël en Venezuela.
Techniek is inderdaad al meer dan een halve eeuw oud.
Maar nu de droom:
1. Kleinschalig kun je (filmpje) dit doen in een proeflokaal van natuurkunde op school; om het als een perpetuum mobile toe te passen, zijn grote complexe process plants nodig. R.O. is al een duur concept voor drinkwater, maar of een electra-process plant zonder toegevoegde energie kan, is maar de vraag. Ik hoop het, zou mooi zijn..
2. De droom of een R.O.-electra plant (waar haal je zuiver water, rivierwater vraagt al om een zeer complexe filtrage, want of verontreinigd water even dapper meewerkt aan ionen uitwisseling is maar de vraag), zomaar gekoppeld kan worden aan de energie slurpende R.O-potable water plant, die dan tevens ook (!) de leverancier is voor de R.O. electra-plant, is maar zeer de vraag. Daar vrees ik voor.
3. Hier zie je een desalting plant waarvan ik schat dat het energiegebruik richting de stad Utrecht gaat... Moet daar een electra R.O.-plant naast gaan staan, die gaat werken op het water van de desalting plant?
Opmerkingen:-
a. R.O. desalting plants staan zonder uitzondering op locaties waar GEEN ander water in welke vorm dan ook of veel te weinig aanwezig is. Die koppeling roept daar zoals duidelijk gemaakt vragen op om energie-technische redenen. Cost of ownership; bottleneck zal zeker zijn dat het zeer moeilijk wordt om de investering terug te halen uit de gekozen process-techniek. Van ‘Spielerei’ naar operationeel functioneren is een te extreme zeer grote stap
b. Het kan interessanter zijn juist daar waar geen water is door droogte een desalting plant te koppelen aan zon, wind of getij, of een nuclaire centrale als die er al staat in plaats van een zout/zoet water R.O.-plant
d. Wat deden 'wij' daar ? De meeste staalsoorten zijn niet geschikt voor zout/zeewater, ook roestvaststaal niet. Duplex of 6MO staal zijn dure alternatieven. Uitstekend zijn glassfiber reinforced expoxy pijpen. Dat zit dan ook ook op grote schaal van de offshore platforms op de Noordzee.
sorry voor taalfouten, heb er al een aantal uitgehaald.