Blauwe energie
Blauwe energie is de werktitel voor de energie die kan worden gewonnen uit concentratiegradiënten in geele zoutconcentratie tussen blauwwater en water. Er bestaan twee manieren om dit te doen: door toepassing van omgekeerde elektrodialyse (RED) of door pressure retarded osmosis (PRO) met ionen specifieke membranen.
Het afvalproduct van beide processen is brak water.
De technologie van omgekeerde elektrodialyse is bevestigd onder laboratoriumcondities. Zoals in overeenkomstige technologieën, waren de kosten van het membraan een hindernis. Een nieuw, goedkoop membraan, dat op een elektrisch gewijzigd polyethyleenplastiek is gebaseerd, maakt het systeem geschikt voor een test buiten het laboratorium.
Net zoals in een brandstofcel, worden de cellen gestapeld.
Inhoud |
[bewerken] Potentieel voor de energievoorziening
In Nederland, bijvoorbeeld, stroomt gemiddeld meer dan 3.300 m³ zoet water per seconde in zee. Het energiepotentieel is daarmee 3.300 MW, bij een theoretisch rendement van 100 %, dat gebaseerd is op een output van 1 MJ/m³ zoet water.
[bewerken] Potentieel voor energiebesparing door gebruik van een osmaal
In Nederland zijn veel gemalen die zoet water de zoute zee inpompen. Die zouden vervangen kunnen worden door osmotisch installaties die water naar zee niveau brengen in plaats van er elektriciteit mee op te wekken. De Ingenieur heeft opdracht gegeven aan Adviesburo Ecofys om de haalbaarheid van een "osmaal" te onderzoeken. Als voorbeeld werd het gemaal van IJmuiden gekozen, het grootste van Nederland. Met een totaal membraanoppervlak van 20 vierkante kilometer zou een ‘osmaal’ bij IJmuiden continu 80 megawatt elektriciteit kunnen leveren, becijferde het bureau. En dat terwijl het oppompen van het zoete water nu 10 megawatt kost. Is zo’n systeem rendabel te maken? Membranen zijn nu nog iets te duur, berekende Ecofys. Maar als de prijzen blijven zakken – en dat is wel te verwachten – hoeft elektriciteit uit een ‘osmaal’ binnenkort niet duurder te zijn dan windenergie. Het resultaat staat beschreven in nummer 5, april 2006, van de Ingenieur.
Het is onbekend of het rendabel is om slechts te pompen met een osmaal en niet energie op te wekken.
[bewerken] De PRO-centrale
PRO (pressure retarded osmosis) wordt het best vertaald als druk gelimiteerde osmose . Bij deze techniek wordt er elektriciteit opgewekt uit de druk die ontstaat door osmose.
[bewerken] Werking
In een PRO-centrale worden eerst zowel het zoute (zeewater) als het zoete (rivierwater) water gefilterd om onzuiverheden, die de installatie kunnen beschadigen, te verwijderen. Daarna wordt het zout en zoet water met elkaar in contact gebracht door middel van semipermeabele membranen die opgerold zitten in kokers. Door het principe van osmose zullen watermoleculen van het zoet water naar het zout water vloeien waardoor er in het compartiment met het zout water een grote druk wordt opgebouwd (± 24 bar). Deze druk wordt gebruikt om een turbine aan te drijven die op zijn beurt weer een generator in beweging brengt en zo elektriciteit produceert. Een drukwisselaar zorgt ervoor dat het water langs de juiste kant wegvloeit en dat er geen drukverlies optreedt in het systeem. Het brakke water dat ontstaat wordt terug naar de zee geleid. Een PRO centrale werkt dus eigenlijk op dezelfde manier als een waterkrachtcentrale met als enige verschil dat de waterkracht die de turbine aandrijft niet verkregen wordt door een vrije val maar door osmotische druk.
[bewerken] Grootte
Een module met een capaciteit van 250 kW heeft het formaat van een scheepscontainer[1].
[bewerken] Voorbeelden van testinstallaties
- 2005 - Een 50 kW installatie draait in de kustplaats Harlingen. De nadruk ligt op de preventie van de biovervuiling van de anode, kathode en de membranen, en het verhogen van de membraanprestaties.
- 2008 - Het Noorse Statkraft gaat een PRO installatie bouwen in Hurum, Buskerud.
- 2010 - De vergunningen voor een RED proefinstallatie in de afsluitdijk zijn verleend.
[bewerken] Publicaties
- Loeb S., Norman R. S. (1975). Osmotic Power Plants. Science 189: 654-655. DOI:10.1126/science.189.4203.654.
- Loeb S. (1998). Energy Production at the Dead Sea by Pressure-Retarded Osmosis: Challenge or Chimera?. Desalination 120: 247-262. DOI:10.1016/S0011-9164(98)00222-7.
- Norman R. S. (1974). Water Salination: A Source of Energy. Science 186. DOI:10.1126/science.186.4161.350.
- Cath T. Y., Childress A. E., Elimelech M. (2006). Forward osmosis: Principles, applications, and recent developments (Review). Journal of Membrane Science 281: 70-87.
- Loeb S. (1988). Comments on the suitability of reverse osmosis membranes for energy recover by submarine osmotic power plants Desalination (Review). Journal of Membrane Science 68: 75-76. DOI:10.1016/0011-9164(88)80044-4.
- Loeb S. (2002). Large-scale power production by pressure-retarded osmosis, using river water and sea water passing through spiral modules desalination (Review). Journal of Membrane Science 143: 115-122. DOI:10.1016/S0011-9164(02)00233-3.
[bewerken] Zie ook
| Referenties |
