Met de oplopende energieprijzen, de afspraken over de energietransitie én Poetins spel met de gaskraan rond het Oekraïneconflict neemt de het gevoel van urgentie om Europa in haar eigen energiebehoefte te laten voorzien hand over hand toe. Er gloort hoop.
Woensdag kwam het nieuws naar buiten dat Europese onderzoekers gedurende 5 seconden een recordhoeveelheid energie hebben opgewekt in de grootste kernfusiemachine ter wereld, de Joint European Torus (JET). Het ging om 59 megajoule aan energie, evenveel als de productie van een gemiddelde zonnepaneleninstallatie op een zonnige dag, aldus De Tijd. Een stap op weg naar kernfusie, die gezien wordt als dé oplossing voor het klimaatprobleem. Kernfusie is 'hot', wereldwijd haalde de kernfusiesector vorig jaar meer dan €2,3 miljard binnen, aldus The Financial Times.
Kernfusie is een nog altijd veelbelovende technologie. In principe kan kernfusie een vrijwel eindeloze hoeveelheid energie opleveren zonder noemenswaardige milieu-impact. In tegenstelling tot kernsplijting, de huidige vorm van kernenergie, blijft bij kernfusie geen radioactief afval over. Eén kernfusiecentrale ter grootte van een voetbalveld zou voldoende zijn om een stad als Londen van energie te voorzien. In theorie dan, want sinds de jaren '50 is nog niet één van de tientallen kernfusielaboratoria ter wereld er in geslaagd meer elektriciteit te produceren dan het productieproces opslurpt.
Om tot kernfusie te komen wordt een mengsel van de waterstofgassen deuterium en tritium in de 'torus' verhit tot een temperatuur van 150 miljoen graden Celsius. Het dan ontstane plasma wordt door enorme magneten op zijn plaats gehouden. In het plasma smelten de isotopen samen en laten ze hun neutronen los, die door de reactorwand als energie geabsorbeerd worden. Dat in de JET nu 5 seconden lang fusie opgewekt is ('een mini-ster'), wordt gezien als een doorbraak. "Als we de fusie vijf seconden kunnen volhouden, kan het ook vijf minuten, en dan vijf uur als we onze machines opschalen," zegt hoogleraar Tony Donné. Dat opschalen wil Europa doen in het nieuwe ITER-complex in Zuid-Frankrijk, een miljardenproject dat op zijn vroegst in 2050 kernfusiereactoren kan gaan opleveren. Mits er nog miljarden in de technologie geïnvesteerd worden.
Laser
Het Duitse bedrijf Marvel Fusion heeft een alternatieve aanpak. Marvel Fusion ging recent een samenwerking aan met het eveneens Duitse Siemens Energy, het Franse Thales en de Duitse ingenieursgroep Trumpf. Ze haalden daarmee €35 miljoen investeringsgelden op. Marvel werkt niet met magneten en extreme hitte, maar met lasers. "Het is een theoretisch model, dat in wezen een zeer grote computersimulatie is," vertelt topman Moritz von der Linden aan de Financial Times. "Vervolgens wordt het stap voor stap gevalideerd in een experimentele campagne die vorig jaar van start is gegaan." Marvel Fusion verwacht in twee tot drie jaar de validatie van het model te kunnen afronden en dan een commercieel aantrekkelijk proces in handen te hebben. "Als het werkt, is het de heilige graal," zegt ook Moritz von der Linden. Maar ook voor lasergestuurde kernfusie zullen nog handen vol (publiek) geld nodig zijn.
'Battolyser'
Ook Nederland blaast een partijtje mee in het zoeken naar alternatieve energiebronnen. Onderzoekers van de TU Delft denken in de Edisonbatterij een potentiële goudmijn gevonden te hebben. De Edisonbatterij is een uitvinding uit 1901 van Thomas Edison (ja, die van de gloeilamp). Hij ontwikkelde een batterij van nikkel en ijzer, als alternatief voor de gebruikelijke loodaccu. De nieuwe batterij had echter één nadeel: als hij volledig opgeladen is, zorgt de chemische samenstelling ervoor dat er waterstof geproduceerd wordt, in een proces dat elektrolyse heet. Edison kon er niet goed mee uit de voeten, waardoor de Edisonbatterij een stille dood is gestorven. Totdat Fokko Mulder hem uit de mottenballen haalde. "In eerste instantie was het doel te onderzoeken of we de elektrolyse konden onderdrukken. Op dat moment werd dat nog gezien als tekortkoming van de batterij. Gaandeweg realiseerde ik me echter dat een batterij die energie opslaat en ook heel efficiënt waterstof maakt, ideaal is voor de energietransitie," zegt Mulder in Het Financieele Dagblad. De Europese Commissie zet zwaar in op waterstof als schone energiebron, maar vooralsnog is voor het produceren van waterstof vooral veel energie nodig. Vandaar het enthousiasme van Mulder. De Groningse hoogleraar Machiel Mulder liet in 2020 weten dat waterstof economisch niet - en misschien wel nooit - uit zal kunnen.
De Delftse Mulder en zijn team sloegen aan het testen met de 'battolyser'. In 2017 lag de eerste 'proof of concept' er. Vorig jaar sleepte het bedrijf Battolyser Systems €3 miljoen aan innovatiesubsidie in de wacht. Eind 2023 hoopt het bedrijf een eerste versie operationeel te hebben. Met een vermogen van 250 kilowatt zou een hele straat van stroom voorzien moeten kunnen worden. Dé hobbel is vooralsnog de koppeling aan het bestaande elektriciteitsnet. Op basis van een algoritme moet de battolyser bij een lage stroomprijs (bijvoorbeeld op zonnige dagen met een groot aanbod aan zonne-energie) laden tot hij vol zit en dan waterstof produceren. Bij een hoge stroomprijs ontlaadt de batterij en wordt de stroom verkocht aan andere afnemers. Dat algoritme gaat nu in de praktijk getest worden.
Dit artikel afdrukken
Kernfusie is een nog altijd veelbelovende technologie. In principe kan kernfusie een vrijwel eindeloze hoeveelheid energie opleveren zonder noemenswaardige milieu-impact. In tegenstelling tot kernsplijting, de huidige vorm van kernenergie, blijft bij kernfusie geen radioactief afval over. Eén kernfusiecentrale ter grootte van een voetbalveld zou voldoende zijn om een stad als Londen van energie te voorzien. In theorie dan, want sinds de jaren '50 is nog niet één van de tientallen kernfusielaboratoria ter wereld er in geslaagd meer elektriciteit te produceren dan het productieproces opslurpt.
In principe kan kernfusie een vrijwel eindeloze hoeveelheid energie opleveren zonder noemenswaardige milieu-impactPlasma
Om tot kernfusie te komen wordt een mengsel van de waterstofgassen deuterium en tritium in de 'torus' verhit tot een temperatuur van 150 miljoen graden Celsius. Het dan ontstane plasma wordt door enorme magneten op zijn plaats gehouden. In het plasma smelten de isotopen samen en laten ze hun neutronen los, die door de reactorwand als energie geabsorbeerd worden. Dat in de JET nu 5 seconden lang fusie opgewekt is ('een mini-ster'), wordt gezien als een doorbraak. "Als we de fusie vijf seconden kunnen volhouden, kan het ook vijf minuten, en dan vijf uur als we onze machines opschalen," zegt hoogleraar Tony Donné. Dat opschalen wil Europa doen in het nieuwe ITER-complex in Zuid-Frankrijk, een miljardenproject dat op zijn vroegst in 2050 kernfusiereactoren kan gaan opleveren. Mits er nog miljarden in de technologie geïnvesteerd worden.
Laser
Het Duitse bedrijf Marvel Fusion heeft een alternatieve aanpak. Marvel Fusion ging recent een samenwerking aan met het eveneens Duitse Siemens Energy, het Franse Thales en de Duitse ingenieursgroep Trumpf. Ze haalden daarmee €35 miljoen investeringsgelden op. Marvel werkt niet met magneten en extreme hitte, maar met lasers. "Het is een theoretisch model, dat in wezen een zeer grote computersimulatie is," vertelt topman Moritz von der Linden aan de Financial Times. "Vervolgens wordt het stap voor stap gevalideerd in een experimentele campagne die vorig jaar van start is gegaan." Marvel Fusion verwacht in twee tot drie jaar de validatie van het model te kunnen afronden en dan een commercieel aantrekkelijk proces in handen te hebben. "Als het werkt, is het de heilige graal," zegt ook Moritz von der Linden. Maar ook voor lasergestuurde kernfusie zullen nog handen vol (publiek) geld nodig zijn.
'Battolyser'
Ook Nederland blaast een partijtje mee in het zoeken naar alternatieve energiebronnen. Onderzoekers van de TU Delft denken in de Edisonbatterij een potentiële goudmijn gevonden te hebben. De Edisonbatterij is een uitvinding uit 1901 van Thomas Edison (ja, die van de gloeilamp). Hij ontwikkelde een batterij van nikkel en ijzer, als alternatief voor de gebruikelijke loodaccu. De nieuwe batterij had echter één nadeel: als hij volledig opgeladen is, zorgt de chemische samenstelling ervoor dat er waterstof geproduceerd wordt, in een proces dat elektrolyse heet. Edison kon er niet goed mee uit de voeten, waardoor de Edisonbatterij een stille dood is gestorven. Totdat Fokko Mulder hem uit de mottenballen haalde. "In eerste instantie was het doel te onderzoeken of we de elektrolyse konden onderdrukken. Op dat moment werd dat nog gezien als tekortkoming van de batterij. Gaandeweg realiseerde ik me echter dat een batterij die energie opslaat en ook heel efficiënt waterstof maakt, ideaal is voor de energietransitie," zegt Mulder in Het Financieele Dagblad. De Europese Commissie zet zwaar in op waterstof als schone energiebron, maar vooralsnog is voor het produceren van waterstof vooral veel energie nodig. Vandaar het enthousiasme van Mulder. De Groningse hoogleraar Machiel Mulder liet in 2020 weten dat waterstof economisch niet - en misschien wel nooit - uit zal kunnen.
De Delftse Mulder en zijn team sloegen aan het testen met de 'battolyser'. In 2017 lag de eerste 'proof of concept' er. Vorig jaar sleepte het bedrijf Battolyser Systems €3 miljoen aan innovatiesubsidie in de wacht. Eind 2023 hoopt het bedrijf een eerste versie operationeel te hebben. Met een vermogen van 250 kilowatt zou een hele straat van stroom voorzien moeten kunnen worden. Dé hobbel is vooralsnog de koppeling aan het bestaande elektriciteitsnet. Op basis van een algoritme moet de battolyser bij een lage stroomprijs (bijvoorbeeld op zonnige dagen met een groot aanbod aan zonne-energie) laden tot hij vol zit en dan waterstof produceren. Bij een hoge stroomprijs ontlaadt de batterij en wordt de stroom verkocht aan andere afnemers. Dat algoritme gaat nu in de praktijk getest worden.
Nog 3
Je hebt 0 van de 3 kado-artikelen gelezen.
Op 5 mei krijg je nieuwe kado-artikelen.
Op 5 mei krijg je nieuwe kado-artikelen.
Als betalend lid lees je zoveel artikelen als je wilt, én je steunt Foodlog
Lees ook
Toen ik Fysische Techniek studeerde, 1970+ had men over: nog 20, max 30 jaar, en dan is kernfusie wel onder de knie. Nu, 2022, zegt men: 20-50 jaar en... dus..."gloort hoop"... eerder is Rusland een deel van de N(A)TO.
#1 Harry, 59 megajoule is wel al aardig wat. Komen die installaties voor of na de transitie, dat is misschien de vraag? In 20 tot 50 jaar is het klimaat al niet meer te redden?
De titel: 'Kernfusie of dan toch waterstof?'
Het antwoord is 'waterstof', want er is geen kernfusie, en je kan je strategie daar dus ook niet op baseren zolang het niet uitontwikkeld is en met de bouw van energiecentrales kan worden begonnen. Bovendien blijft een een ongekend grote hoeveelheid brandstof in vaste vorm nodig voor vervoer, industrie en opslag. Zeker nu er voorlopig nog geen nieuwe (groene) accu's zijn die blijvend in grote hoeveelheden geproduceerd kan worden. Het blijft voorlopig nog bij lithiumionaccu's waarvoor, zoals het er nu voor staat, slechts voor een beperkt aantal auto's grondstoffen beschikbaar zijn.
#2: Frank Eric van der Meer : Mijn verwarming deze dagen = 0,422 GJ, oftewel: 422 Megajoule. Die 59 Megajoule ... schiet dus lekker op voor enkele uurtjes één huis verwarmen.
#3: waterstof atoom = één proton met daaromheen een electron ( vlg het model van Bohr uit 1913). Deuterium = 2 neutronen + een proton in de kern. Tritium = 3 neutronen + een proton in de kern. De laatsten zijn "gemakkelijker" tot fusie te bewegen, bij forse temperaturen ( 150 miljoen C), waarbij nogal wat energie vrijkomt.
Heeft dus geen fluit met waterstofgas voor aandrijving auto's e.d. te maken.
Echter... niet verbaast staan, als wij nog op het niveau "vliegtuig van Wright" zitten, maar naar 10 km hoogte bij minstens Mach 2 moeten.
#4 Harry, als we nu al op het nivo van Wright zitten, kan het snel gaan. Het vaccin voor SARS2 was er ook in een jaar ipv 10. We hebben nu 7 miljard, chinezen doen nu ook veel onderzoek bijvoorbeeld. Ik voorzie zelfs mogelijkheden om ipv Deuterium en Tritium waterstof te gebruiken, of daarvan Deuterium te maken. En dan is er ook nog die andere mogelijke kernreactor, die met Thorium, die destijds niet ontwikkeld werd, omdat er geen atoombommen mee gemaakt konden worden. Dat type reactor schijnt inherent veilig te zijn: bij een uit de hand lopen van de reactie dooft deze juist uit (hij kan niet uit de hand lopen).