| home |
discl. / ©, lid NVJ |
 |
|
 |
 |
Groene stroom is elektriciteit
die opgewekt is uit duurzame energiebronnen. Met duurzame
energiebronnen worden alle bronnen bedoeld die
"hernieuwbaar" zijn. Kort gezegd alle bronnen die niet onder
de fossiele energiebronnen vallen (steenkolen, aardolie,
aardgas, bruinkool e.d.) en geen kernenergie. Fors bijkomend voordeel van groene stroom is dat we minder afhankelijk worden
van buitenlandse energieleveranciers en internationale transporteurs van olie en gas.
De
afbeelding rechts toont het "normale" productieproces van
elektriciteit met een stoomcyclus (klik op de afbeeldingen voor
groter). De overige afbeeldingen tonen
vormen van groene stroom.
Bronnen en transitiemiddelen van groene energie zijn onder meer
(transitiemiddelen zijn manieren of machines die energie omzetten in
elektriciteit):
- aardlagen, aardwarmte, geothermische energie, warmtepomp
- afval, avi's (afvalverbrandingsinstallaties)
- afvalwarmte of afval-elektriciteit, warmtekrachtkoppeling (wkk-centrale, wkc)
- biomassa, biomassa-energiecentrale (biomassacentrale), biogas, biogascentrale
- getijden, getijdencentrale (waterturbines)
- kolencentrale of gascentrale met afvang van CO2 (CCS, Carbon Capture and Storage), NOx e.d
- TIP: potentiële energie (energie-opslag)
- riothermie (voor rioolwater zie ook afvalwater)
- TIP: stromend water, pompcentrale (pompaccumulatiecentrale, hydro-elektrische centrale met spaarbekken)
- stromend water, waterkrachtcentrale (hydraulische centrale, bergcentrale)
- virtuele centrale, (micro)centrales, (Virtual Power Plant, VPP) ("smart grid")
- waterstof, in combinatie met andere bronnen van (groene) energie (methanol, ammoniak)
- wind, windmolen, windturbine (windenergie)
- wind (airborne wind energy system) (windenergie)
- zon, zonnepanelen (PV-panelen), bundeling zonnestralen, thermisch dak (energiedak)
|
principe van een normale elektriciteitscentrale: 
|
Bron:
wind, windmolen
(windturbine)
- Zie bij windenergie.
- De combinatie van windmolenparken op zee met pv-panelen op zee lijkt een
gunstig "huwelijk", wat betreft gebruik van de oppervlakte en de diversiteit van
energiebron. Voor pv-panelen op zee zie Oceans
of Energy.
-
Hoge windmolens op zee of aan de kust profiteren meer van de
wind dan lage windmolens en windmolens verder landinwaarts.
- Veel windmolens bij elkaar wordt een windpark (windmolenpark) genoemd.
- De bruikbare leeftijd, regelmatig gesteld op 20 jaar, moet
eigenlijk omhoog.
- Kleine windmolens zijn relatief duurder dan hele grote.
- De opbrengst: een windturbine van 2 MW levert gemiddeld ca.
4 miljoen kWh/jaar, wat overeenkomt met het verbruik van ca. 1300
huishoudens.
- Er is behoorlijk wat weerstand tegen het plaatsen van
windmolens (op het land vindt men het horizonvervuiling, op zee
lijkt het slecht voor de vogels).
- Voordeel van windmolens met direct drive turbines ten
opzichte van de molens met overbrenging via tandwielen e.d.:
minder slijtage, minder storing, koeling met buitenlucht, minder onderhoud.
Een molen met direct drive is als een enorme fietsdynamo waarbij
alleen de wieken en de as van de molen bewegen. Kijk eens op Lagerwey
wind.
- Windturbines met een verticale as nemen veel minder
ruimte in dan de normale met wieken; ze beïnvloeden elkaar ook
minder; de installatie is gemakkelijker; wellicht is de
levensduur langer omdat de krachten van de wind beter verdeeld
worden (zie de afbeelding en een filmpje hieronder).
- Wanneer onbenutte stroom gebruikt wordt voor bijvoorbeeld het oppompen
van water in een enorm reservoir, kan deze "potentiële
energie" weer in stroom worden omgezet in tijden van
windstilte. Hiermee schep je een buffer en kan windenergie toch continu elektriciteit
leveren.
- Een ander type windmolen is de venturi-windmolen,
die constructief én architectonisch interessant is.
- Het is jammer dat de innovatie bij windenergie zo langzaam
gaat, waardoor de opgewekte energie duur blijft (denk aan de
enorme verscheidenheid en de sterke prijsdalingen bij zonne-energie).
- Ook jammer is dat er niet meer Nederlandse windmolens worden
aangeschaft. De Denen en Duitsers doen dat beter: die kopen
bijna uitsluitend windmolens van eigen bodem. Zo hou je de
kennis, het vakmanschap en de innovatie in eigen hand en land.
- De
mooie opbrengst van windmolen Amstelvogel in Ouderkerk aan den
IJssel.
- Resultaten
van een aantal windturbines 2008-2012.
-
Afb. o.m.
Hofstede, Indiana
en Dorp,
Stad en Land, California
Institute of Technology .
 |
 |
 |
|
Bron:
zon
-
zonnepanelen
- concentrated solar power (csp): bundeling zonnestralen,
zonnetoren, zonnetrog, turbines en
generators (thermo-solaire stroomcentrales)
- thermisch dak (zonthermisch dak, energiedak)
- zonneschoorsteen
- Zonne-energie kan op verschillende manieren worden omgezet naar
elektriciteit of toegepast worden voor verwarming van water.
- Een combinatie van windmolenparken op zee met pv-panelen op zee lijkt een
gunstig "huwelijk", wat betreft gebruik van de ruimte (oppervlakte) en diversiteit van
energiebron. Voor pv-panelen op zee zie Oceans
of Energy.
zonnepanelen
- Zie bij PV-panelen.
- De meest toegepaste manier is die van zonnecellen in
zonnepanelen, soms in grote hoeveelheden bijeen gebracht.
- Zonnecellen worden steeds efficiënter waardoor, ook door de
grote aantallen, deze energieomzetters economisch interessanter
worden (ze zijn relatief duur).
- Tegen zonnepanelen is nauwelijks weerstand van
milieu-actiegroepen (door de steeds wijder reikende milieulobby
kan dit zeer belangrijk zijn). Totdat ontdekt wordt dat vooral
het slopen van defecte of economisch verouderde zonnepanelen
heel veel moeite en dus energie en geld kost, maar dat wordt pas
rond 2015 of later verwacht.
- Zonnepanelen: eenvoudige methode en ook op kleine schaal
nuttig.
- PV-paneel (photo voltaic panel) is de technische naam van een
zonnepaneel.
- Een PVT-paneel (photo voltaic thermal panel) levert zowel
elektrische stroom als warmte.
een veld met zonnepanelen:  |
zonnestralen
bundeling (zonnespiegelcentrale, zonthermische krachtcentrale,
concentrating solar power, concentrated solar power,
CSP)
- In een zonthermische krachtcentrale vindt via spiegels bundeling
van zonlicht plaats, waardoor
hitte ontstaat die vervolgens wordt gebruikt om stoom te
creëren die stoomturbines aandrijft en waardoor elektriciteit
wordt opgewekt. CSP valt onder duurzame energie.
- Het object dat het zonlicht ontvangt, moet een zo groot
mogelijk deel van het licht absorberen.
- Voor deze manier van energieopwekking is zeer veel zonneschijn
nodig, in woestijnen e.d.
- Het zonlicht kan op verschillende manieren gebundeld worden:
. in een lange buis (via
parabolische trogspiegels, Fresnel installatie)
. naar één
punt (zonnetoren, zonneschotel), ook wel een zonnetrog
genoemd; één van de mogelijkheden: de zonnetoren zet het gebundelde licht van
een groot aantal spiegels om in bijvoorbeeld stoom die een turbine laat draaien
die elektriciteit opwekt.
- De geconcentreerde warmte in de lange buis kan (a) worden
doorgegeven aan een vloeistof (thermische olie) in de lange buis
of (b) dienen voor directe omzetting van water in waterdamp. Bij
de omzetting in waterdamp kan de damp rechtstreeks naar de
turbine die elektriciteit produceert (situatie b) wat
efficiënter werkt (een aantal tussenstappen ontbreekt) en een
goedkoper proces is; de stoom is bijvoorbeeld 330 graden
C en heeft een druk van 30 bar. In een experimentele
zonnecentrale in Almería (Spanje) is een temperatuur van 500
graden C en een druk van 110 bar bereikt. Voordeel van de directe
omzetting in stoom is dat er geen warmtewisselaars
benodigd zijn (bij de overdracht van de warmte van olie naar
water). Nadeel is dat het lastig is deze benodigde
temperatuur en druk te handhaven.
- Wanneer onbenutte stroom gebruikt wordt voor bijvoorbeeld
opslag van warmte of aanmaak van waterstof of vullen van
een stuwmeer o.d., kan deze "potentiële energie" weer in stroom
worden omgezet in tijden van windstilte. Hiermee kan ook
zonne-energie toch continu elektriciteit leveren.
- Opmerking: door technische / softwarematige problemen met grote zonnecentrales
die door spiegels het zonlicht bovenin een toren concentreren leveren
deze centrales minder vermogen dan verwacht of afgesproken en omdat pv-panelen
veel goedkoper zijn geworden en zeer breed toegepast worden, zijn veel van deze
CSP-projecten helaas afgeblazen (situatie
2016). (Dat CSP-centrales eigenlijk in de zonovergoten woestijn moeten staan is
voor ons ook niet zeer gunstig.)
- Voor methoden van "opslag" van elektriciteit
zie bij potentiële energie.
- Fact sheet CSP: Alle feiten over Zonnespiegelcentrales
(CSP; 6 pagina's).
concentrated solar power, trogspiegel en ontvangbuis (gezen): 
|
zonnetoren en zonnecentrifuge met keramische kogeltjes om de warmte op te vangen, op te slaan en af te geven; klik voor groter (deutsche zentrum für luft- und raumfahrt): 
|
diverse soorten benutting van zonnestralen; klik voor groter (gezen): 
|
trogspiegels; klik voor groter (gezen) 
|
- Afb. o.m. Gezen
en DLR.
thermisch dak (zonthermisch dak, energiedak)
- Een thermisch dak is een dak met onder of in de bovenste
dakbedekking leidingen die, met een vloeistof gevuld, de
zonne-energie oppakken en leiden naar een warmtepomp.
- Een thermisch dak kan bij warmte-koude-opslag
(wko) een bijdrage leveren om de onbalans tussen warm en koud op
te heffen. 's Zomers wordt warmte aangeleverd aan de wko; 's
winters kan de koude "gevangen" worden en
getransporteerd worden naar de koudelaag van de wko.
- Voordeel van een thermisch dak is dat het dak niet ontsierd
wordt door zonnepanelen en toch energie levert. De foto
rechtsonder geeft hiervan een fraai voorbeeld.
 |
 |
- Afb. Triple Solar.
Bron:
biomassa en biogas, biomassa-energiecentrale
(biomassacentrale) en biogascentrale.
-
Biomassa wordt verbrand wat in de centrale
bijvoorbeeld elektrische energie ("stroom") levert.
- Wonderlijk is dat biomassa van levende bomen niet meetelt in de
CO2-berekening. Door het grootschalig kappen van bomen en struiken door
Staatsbosbeheer wordt minder CO2 uit de lucht gehaald en door het
verbanden van deze biomassa wordt meer CO2 in de lucht gebracht.
De burger betaalt dubbel voor zijn energie en de natuur wordt er veel slechter
op.
Let op, biomassa heeft dus met reden een slechte naam gekregen:
- er is de Europese uitspraak dat biomassa goed zou zijn voor het milieu, ervan
uitgaande dat de CO2 ooit is opgenomen door de bomen en dat de bomen ook weer
herplant worden
- biomassa houdt in dat levende bomen gekapt worden waarna dat hout verstookt
wordt in waanzinnig gesubsidieerde biomassa-centrales; zelfs voor
niet-milieugekkies is duidelijk dat de gekapte bomen geen CO2, fijnstof e.d.
meer opnemen en dat bij de verbranding van de biomassa juist CO2, fijnstof enz.
worden geproduceerd
- van biomassa uit landen als Estland en Rusland maar ook de USA en Canada is het
onmogelijk te controleren
of de bomen herplant worden
- vaak is sowieso niet duidelijk wat de herkomst is van de biomassa
- Staatsbosbeheer heeft een enorme kapwoede en levert gekapt hout aan een
dochtermaatschappij (Energiehout
BV, een BV nota bene), terwijl er nauwelijks nieuwe bomen aangeplant worden
(geholpen door doorgeslagen ecologen die meer open land willen zien).
- Soorten biomassa met een goede energetische waarde zijn
bijvoorbeeld houtachtige gewassen (hout, afvalhout, houtsnippers,
gft-afval en snoeiafval, mest, hooi, residuen uit de voedselindustrie),
palmolie, koolzaadolie, algen (wier, zeegras).
Vooral algen leveren veel "energie per
hectare" en staan daarom enorm in de belangstelling. Algen
groeien razend snel, veel sneller dan gewone planten. Ook de
grote hoeveelheid CO2 die algen opnemen schijnen velen zeer
belangrijk te vinden. Verder kunnen algen worden gebruikt voor
de productie van waterstof, als een alternatief van diesel.
- Speciaal voor de biomassa gekweekte gewassen zijn bijvoorbeeld
wilgen,
hennep en populieren.
- Verschillende soorten plantenolie zijn niet zo
"groen" wanneer:
(a) het voedsel van mensen in armere streken hierdoor duurder
wordt (i.v.m. schaarste)
(b) enorme bossen worden gekapt
voor de aanplant van deze gewassen (palmolieplantages).
De biomassa die primair als voedsel dient voor mensen in armere
streken, wordt in Nederland niet meer toegepast. De huidige
biomassa wordt daarom tweede-generatie-biomassa genoemd.
Het
nadeel van massale kweek van algen in zee kan zijn dat de algen
het zonlicht permanent tegenhouden waardoor het zeewater onder
de algen voor een deel van het zeeleven onbruikbaar is.
- Hoewel bamboe een zeer
snelle groeier is, wordt deze nog niet toegepast als biomassa
(2013).
- Door vergisten van organisch materiaal ontstaat biogas
(methaan en CO2). Het biologisch afval dat bij de verbanding van biomassa wordt
gebruikt, kan ook vaak worden gebruikt om te vergisten. Ook
hier geldt dat door de eenzijdigheid van sommige bronnen van
biogascentrales het "groene" aspect voor een deel
verloren kan gaan. Veel biogascentrales waren gebaseerd op maïs-afval
waardoor zeer veel maïs werd geteeld en andere gewassen niet
meer;
volgens velen neemt hierdoor de biodiversiteit af. Duitsland
heeft aangegeven alleen nog biogascentrales te bouwen die
allerlei soorten afval kunnen verwerken. Het biogas kan via
warmtekrachtkoppeling (wkk) omgezet worden in
warmte en elektriciteit.
- Een bijproduct van de biogascentrale is korrelslib (ca.
20%), dat alginaat bevat dat in de papier-, textiel-, chemische
en farmaceutische industrie kan worden gebruikt (verg. energie
uit afvalwater). De geproduceerde CO2
kan mogelijk in de glastuinbouw worden benut.
vergisten en verbranden van biomassa (rvo):  |
houtachtig (kara energy systems):  |
houtsnippers na kaalslag van een bos (foto joostdevree):  |
algen (energieportal):  |
Bron:
afval, AEC's
(afvalenergiecentrales)
(vroeger avi's, afvalverbrandingsinstallaties)
-
Restafval van huishoudens en bedrijven wordt verbrand en de
vrijgekomen energie wordt gebruikt voor het opwekken van
elektriciteit.
- Voordeel is dat het huisvuil niet ergens opgeslagen ligt maar
voor een groot deel verbrandt.
- Het restafval is aec-bodemas,
dat onder bepaalde voorwaarden als toeslagstof
bij de bereiding van betonspecie wordt toegepast.
processchema en foto van afvalenergiebedrijf amsterdam; klik voor groter (aeb amsterdam):  |
 |
Bron:
aardlagen, stoomturbines, warmtepomp
- Zie bij aardwarmte.
-
Geothermische energie van de aarde zelf: benutten van
de aardwarmte
van warme gebieden die niet heel ver
onder de aardoppervlakte liggen. De aarde heeft op 1000 m diepte
bijna overal al een temperatuur tussen 35 tot 40 graden C, dus
een zeer grote bron. Een geothermische centrale voor aardwarmte
gebruikt water om energie uit de diepte te halen. De diepe
gesteenten zijn erg heet en wanneer er water naartoe wordt
gepompt wordt dat stoom en komt het onder grote druk te staan.
De druk zorgt voor oververhitte stoom die door de buizen gaat en
de turbines van de centrale aandrijft; de stoom koelt af, wordt
water en wordt weer teruggepompt.
- Een artikel uit
Techniek & Wetenschap (Technisch Weekblad) over geothermische energie, een initiatief van
Google.
- Een aardig idee is om de duizenden boorputten van olie- en
gaswinning te onderzoeken op gebruik voor warmwaterwinning: het
zijn diepe putten en over de grondlagen is veel bekend dus
moeten geschikte geothermische putten kunnen opleveren. (Idee
waarschijnlijk van civiel ingenieur Floris Veeger.)
- Bij de warmte-koude-opslag
wordt door de mens een grondwaterlaag tot een diepte van ca. 100
m met warm of koud water gevuld (open bronsysteem) of (minder
diep gelegen) via buizen verwarmd (gesloten bronsysteem).
- De warmte of koelte van een grote rivier kan ook
als thermische energie worden benut wanneer een gebouw in de
nabijheid van die rivier is gepland.
- Geothermiespecialist in Nederland is o.m. IF
Technology.
 |
 |
 |
- Afb. o.m. Geo
Explorers,
Aardwarmte
Den Haag.
Eng. geothermal energy, terrestrial heat
Bron: stromend water,
waterkrachtcentrale (hydraulische centrale, bergcentrale)
-
Vooral in bergstreken kan betrekkelijk eenvoudig een stuwmeer
als reservoir worden gevormd waarmee op een gecontroleerde
manier water uit kan ontsnappen om een turbine aan te drijven
die elektriciteit opwekt.
- Hoe hoger het verschil tussen de waterstanden aan beide zijden
van de stuwdam (het verval), des te meer energie kan er opgewekt
worden.
- Ook: witte steenkool, een term die dateert uit de tijd dat de
warmte in elektriciteitscentrales vooral door steenkool werd
opgewekt (de benaming "witte" in tegenstelling met het
zwarte van de steenkool, wellicht door de kleur van het
uitgestuwde water of omdat de stuwmeren vooral
door gesmolten sneeuw worden gevuld).
principe waterkrachtcentrale:  |
 |
 |
- Afb. o.m. Vlaamse
Technische Kring.
Eng. hydro power (plant), stuwdam is barrage
Bron: stromend water,
spaarbekkencentrale, pompcentrale
(pompaccumulatiecentrale, hydro-elektrische centrale met spaarbekken)
- Zie spaarbekkencentrale.
-
Lijkt op een waterkrachtcentrale bij een stuwmeer ("bovenmeer",
eventueel kunstmatig meer): het water uit
het stuwmeer wordt door
turbines geleid en produceert zo via generatoren elektriciteit.
- In de stille uren ('s nachts) of bij te veel geproduceerde
wind- of zonne-energie (pv-panelen) is er een overschot aan
elektriciteit en dit wordt benut om met een pomp het water van
het benedenmeer of van een rivier weer naar het bovenmeer te
stuwen. In de uren dat elektriciteit moet worden geproduceerd
wordt het water van dit stuwmeer weer gebruikt. Deze cyclus
herhaalt zich elke dag.
- Engie verwoordt het zo:
. "Eenvoudige afstemming van het opgewekte vermogen
aan vraagschommelingen
. Vrijwel onmiddellijk beschikbare energiereserve bij problemen
op het elektriciteitsnet
. Kan zeer snel worden opgestart (enkele tientallen seconden)
. Laat toe om een tegenwicht te bieden voor de wisselende en
onvoorspelbare hernieuwbare productie (wind, zon)
. Niet-vervuilende energiebron die geen water verbruikt en geen
brandstoffen nodig heeft
. Beperkte milieu-impact omdat de meeste technische
installaties zich ondergronds bevinden."
- Belangrijkste voordelen zijn daarom: kan zeer snel opgestart
worden en weer afgesloten worden van het elektriciteitsnet,
en zeer milieuvriendelijk
-
Nadelen: niet overal toepasbaar (i.v.m. het stuwmeer bij voorkeur
in een bergachtige omgeving), de capaciteit is beperkt.
- Grote stukken Nederland worden aan het water teruggegeven dus
mogelijk kan een nuttige combinatie tussen waterberging,
recreatie en pompcentrales plaatsvinden.
Wellicht is er in Zuid-Limburg een centrale met groot spaarbekken te realiseren.
Na de Deltawerken en Ruimte voor de rivier kunnen we toch wel een groot Bekken
van Limburg bouwen voor ongeveer de meest milieuvriendelijke manier van
grootschalige energie-opslag.
- In Vianden (Luxemburg) staat al sinds 1964 een spaarbekkencentrale. Er is een kunstmatig meer van 8 km lang met een
capaciteit van 6 miljoen m3.
- In Coo (België) staat al sinds 1972 een spaarbekkencentrale met een
capaciteit van ruim 1 GW.
- Zie eventueel opslag van energie
in grote "tanks" onder water.
 |
 |
 |
 |
 |
Afb. SEO, VVV
Vianden, Jos Hessels.
Eng. hydro-electric plant with upper and lower reservoir
Bron:
getijden, getijdencentrale, getijdenenergie (turbines en
generators)
- Getijdenenergie: het verschil in eb en vloed
("verval") wordt gebruikt om via turbines en
generators elektriciteit op te wekken, analoog aan de situatie
van een stuwmeer bij een bergcentrale.
- Bij vloed stroomt het zeewater via een turbine in een
"lager" gedeelte waarbij de generator deze beweging
omzet in een elektrische stroom. Het lagere gedeelte wordt
langzaam gevuld tot een "hoger gedeelte".
- Bij eb stroomt het water via turbines van het inmiddels
"hogere" gedeelte naar zee.
-
Hoe groter het getijdeverschil des te meer economisch is de
centrale. Om nuttig te kunnen werken, moet het getijdeverschil
bij voorkeur 6 meter of meer zijn. In Nederland werkt een getijdecentrale
dus eigenlijk niet.
- Wat betreft installatie zijn er grofweg twee typen turbines: horizontaal
draaiend en verticaal draaiend (als een soort onderwaterdraaideur).
- De bekendste getijdencentrale staat in St. Malo op de rivier
de Rance in Bretagne waarbij het verschil tussen eb en
vloed gemiddeld ca. 9 meter is, met 24 turbines van elk 10 MW,
een stuwbekken van 20 km2 (nuttig volume 720 miljoen m3) en een
debiet van 15000 m3/s.
- Bij de Grevenlingendam is een staalconstructie geplaatst door het Tidal
Technology Center Grevelingendam (TTC-GD). Met 3 testgoten geeft dat 3
ontwikkelaars de mogelijkheid hun producten te
testen/certificeren/valideren/demonstreren in een reële situatie. (Met dank aan
Techniek & Wetenschap TW
2019-12)
- Een variant van de getijdencentrale is de Hydroring
die met magnetische lagers werkt waardoor minder wrijving
ontstaat; Hydroring schijnt ook een minder visonvriendelijke
variant te hebben.
-
De dynamische getijdencentrale (dynamic tidal power,
DTP) is een interessante variant van de normale
getijdencentrale: met een zeer grote T-vormige dam loodrecht op
de kust moet (dynamisch) een kunstmatig verschil in waterpeil
bereikt worden waardoor turbines in combinatie met generatoren
elektriciteit kunnen opwekken.
- Een andere vorm van getijdencentrale is Tidal Lagoon Power (TLP): een
kunstmatig meer in zee waar een klein gedeelte van de dijk turbines bevat die
het eb- en vloedverschil gebruiken om energie op te wekken. Zo'n meer ontstaat
bijvoorbeeld wanneer "Schiphol-in-zee" gebouwd wordt: toe- en
afvoerwegen naar de nieuwe luchthaven via een breed stuk nieuw land (via een
dijk is alstig met stormen en hoog opspattend zeewater) en recreatief gebruik van het zeemeer zelf, eventueel een kraamkamer van energieprojecten in en om het
zeemeer (algen, golfslag, "blue batteries" en andere projecten die maar niet van de grond komen). Tidal
Lagoon Power geeft een invulling zoals die bij Swansea gebouwd kan worden.
- Om te vermijden dat vissen vermalen worden in de turbine, is het belangrijk
een extra uitstroom/instroomopening (zonder turbine) te hebben waar de vissen
naar toe worden geleid.
- De getijdencentrale wordt soms "blue turbine" genoemd, wat nogal
verwarrend is omdat blauwe energie de
energie is die ontstaat uit het verschil tussen zoet en zout water.
-
Een andere vorm van een "getijdencentrale" is die
gebruik maakt van de stroming van het zeewater. Zie hieronder
bij bron "stromend water".
principe getijdencentrale:  |
 |
de "dynamische" getijdencentrale:  |
tidal lagooon power:  |
- Tekening uit het werkstuk
over waterkracht van Filip Doucé en Annick Dexters, foto
van de barrage op de Rance bij St. Malo in Bretagne van Andrea
Brewée en een foto van Simec
Atlantis Energy.
Eng. tidal power (plant), tidal turbines
Bron:
stromend water riviercentrale; "zeecentrale";
"windmolen onder water"; soms een soort
getijdenenergie (turbines en
generators)
- Vergelijkbaar met de getijdenenergie maar meestal slechts
één kant op: de stroming van het water wordt gebruikt om
turbines aan te drijven.
- Hoeveel elektrische energie riviercentrales produceren, hangt
af van de hoeveelheid water die door de rivier stroomt.
- Riviercentrales hebben vrijwel geen watervoorraad die
schommelingen door regen, droogte en smeltwater opvangt en
kunnen dus alleen toegepast worden in rivieren waar altijd een
redelijke stroming is en die altijd veel water bevatten.
- De "zeecentrale" SeaGen van Sea
Generation Ltd. maakt gebruik van de stroming van zeewater.
De centrale van de afbeeldingen hieronder levert 1,2 MW
(geïnstalleerd april 2008). Ook hierbij spelen de getijden met snelle waterstromen uiteraard
een belangrijke rol.
- Een aardig (privé)generatortje is de Hydrocat, die als een bootje
(een kleine catamaran) in het water ligt en door het draaien van
een waterrad stroom op kan wekken.
principe riviercentrale, zeecentrale:  |
 |
 |
 |
|
Bron: stromend water
golfslagcentrale, golfcentrale
(turbines en generators)
-
Golfenergie of golfslagenergie is de energie die ontstaat door
de golfslagbeweging om te zetten in elektriciteit.
- Golfenergie wordt nog zeer zelden toegepast maar het
potentieel is vergelijkbaar met windenergie (bij voorkeur
toegepast op/in een oceaan omdat een grotere golf beweging meer
energie levert).
- Er waren verschillende methoden waarmee geëxperimenteerd werd.
- Bij European Marine Energy Centre ( EMEC) Orkney, Scotland, is de eerste
Pelamis geïnstalleerd (750 kW), een prototype.
- In de oceaan bij Portugal zijn een aantal Pelamis golfslag-"slangen"
geïnstalleerd die in een operationele fase elk 750 kW energie
(kunnen) opwekken, samen goed voor 2,25 MW.
- Het bedrijf dat de Pelamis golfslagslangen (Pelamis Wave Energy Converters)
bouwde en exploiteerde kwam in financiële moeilijkheden en moest de golfslangen
voor symbolische bedragen verkopen aan andere bedrijven.
-
Een andere manier om van de golfslag gebruik te maken: laat de
op- en neergaande beweging van lege tonnen die in zee dobberen
een hydraulische pomp aandrijven, die een generator
aandrijft.
golfslag, wave power, pelamis:  |
 |
Eng. wave power
Bron:
zoutverschil water (blauwe energiecentrale)
-
centrale voor osmose
- centrale voor omgekeerde elektrodialyse "omgekeerde osmose")
- Zie bij blue energy.
- Osmose: de eerste techniek gebruikt een tank met aan een kant zeewater
en aan de andere kant zoetwater, gescheiden door een
membraan dat alleen
water door kan laten, geen zout. Door osmose heeft het water de
neiging om overal dezelfde zoutconcentratie te verkrijgen waardoor er
zoet water door het membraan naar het zeewater stroomt. Met
het hoogteverschil/drukverschil dat zo ontstaat, wordt mbv. een
turbine
energie opgewekt.
- "Omgekeerde osmose": de tweede techniek gebruikt
ook een membraan maar dit membraan laat alleen positief of alleen negatief geladen deeltjes
door. Hier passeren dus juist de zoutionen het membraan. Deze techniek
lijkt veel efficiënter en zou in de
toekomst commercieel toepasbaar moeten zijn. Aan de kant waar de negatieve ionen het zoute water verlaten en in zoet water komen ontstaat een negatieve
potentiaal, terwijl aan de kant waar de positieve ionen het zoute water verlaten en in het zoete water
komen een positieve potentiaal ontstaat. Het
potentiaalverschil dat wordt veroorzaakt kan direct gebruikt
worden voor energieopwekking. De figuur toont het
principe. Een installatie zal bestaan uit
een opeenstapeling van modules, zo groot als een zeecontainer
met elk een vermogen van 250 kW (zo wordt verwacht).
- Overal waar rivieren in zee stromen of meren aan zee grenzen, bijvoorbeeld
bij de Afsluitdijk, is blauwe energie mogelijk. Er is dus
een enorme beschikbaarheid van zoet en zout water.
- Het afvalproduct is brak water dat naar
het zeewater wordt geleid. De vorm van energieopwekking levert
daardoor geen echte verontreiniging.
- Blauwe energie is nog in het proefstadium. Vooral de kosten en
de duurzaamheid van membranen zijn bepalend voor het slagen van deze vorm van energieopwekking.
- Ook de energie van een waterkrachtcentrale zou met de term
blue energy aangeduid kunnen worden, maar de term heeft
eigenlijk uitsluitend betrekking op de via osmose opgewekte
energie.
- Bij capacitieve omgekeerde dialyse (capacitive reverse electrodialysis CRED) verkeert nog in het proefstadium (2014). "Bij
CRED worden capacitieve, poreuze elektroden toegepast waardoor
geen chemische reacties plaatsvinden en het rondpompen van
elektrodevloeistof niet nodig is". "Om te voorkomen
dat de elektroden verzadigd raken, worden periodiek het zoute en
het zoete water omgewisseld evenals de richting van de
elektrische stroom". De capacitieve omgekeerde dialyse moet
een ebtere prestatie leveren dan de"normale omgekeerde
elektrodialyse.
principe blauwe energie:  |
- Met dank aan o.m. Kema (DNVGL
Energy) en Techniek &
Wetenschap (Technisch Weekblad).
- Zie ook de pdf
van Anton Kalsbeek en Jeroen Leliveld.
Eng. m.b.v. osmose: pressure retarded osmosis (PRO);
m.b.v.
"omgekeerde osmose": reverse electrodialysis (RED)
Bron: afvalwarmte of afval-elektriciteit,
warmtekrachtkoppeling, warmtekrachtcentrale (wkk-centrale,
wkc)
-
De warmte die bij elektriciteitscentrales (of andere bronnen)
vrijkomt, kan worden toegepast voor bijvoorbeeld stadsverwarming of de
tuinbouw. Dus: wkk is de methode waarbij restwarmte die bij
elektriciteitsproductie vrijkomt nuttig gebruikt wordt.
- Afhankelijk van de situatie, de omvang van het bedrijf, de
grootte van de vraag e.d. kan een verschillende technologie
worden toegepast.
- De te veel geproduceerde elektriciteit wordt geïnjecteerd in
het distributienet, de warmte (stoom of warm water) daarentegen
is bestemd voor lokaal industrieel gebruik.
-
Om warmteverlies door transport te vermijden kunnen bij wkk
elektriciteit en warmte tegelijkertijd ook bij de verbruiker
worden opgewekt; de warmtevraag staat normaal gesproken voorop
bij wkk, zodat warmteverliezen nauwelijks voorkomt.
- We spreken van mini of micro warmtekrachtkoppeling (mini-wkk
of micro-wkk) voor
lokale toestellen in woningen tot maximum 10kW.
- Deze energievoorziening is "groen" te noemen omdat
aardig wat energie bespaard wordt en eigenlijk voor zover niet
van fossiele brandstof gebruik wordt gemaakt bij de productie
van de elektriciteit, bijvoorbeeld in combinatie met biogas.
- Afbeeldingen rechtsboven: de wkk-centrale "De
giraffen" in universiteitscomplex de Uithof Utrecht van
architect Liesbeth van der Pol was winnaar van de Nationale
Staalprijs 2006 in de categorie Industriebouw. De jury roemde
"de verbluffende logica waarmee de buitenhuid tevens de
dragende functie vervult".
Een wwk-centrale wordt ook wkc genoemd: warmtekrachtcentrale. De
term WKC-STEG staat voor WarmteKrachtCentrale middels
SToom- En Gasturbine (STEG, ook wel Combined Cycle Gas
Turbine CCTG genoemd). Een STEG-centrale heeft een rendement van
ca. 55%, hoog in vergelijking met normale centrales van 37%.
De WKC-STEG bij Diemen maakt stoom en stroom, stoom voor verwarming en warm water en stroom als
elektriciteitsvoorziening; deze energiecentrale haalt
theoretisch een rendement van 86%, zeer hoog in vergelijking met
de normale centrales.
- Voor wkk's micro-wkk's zie bij virtuele
centrale.
vergelijking traditionele opwekking energie en wkk:  |
 |
wkk-centrale uithof, utrecht, cortenstaal, arch. dok architecten, foto jan derwig:  |
- Met dank aan o.m. Engie
Electrabel, Techlink
(Fedelec), Pieters
Bouwtechniek, Dok
architecten.
Eng. combined heat and power (CHP)
Bron: (micro)centrales, virtuele centrale
(Virtual Power Plant, VPP) ("smart grid")
- Basis vormen decentraal (lokaal) opgestelde micro-centrales (micro-wkk's,
thuiscentrales, HRe-ketels) die in een netwerk hun teveel aan
elektriciteit (of teveel aan warmte omgezet in elektriciteit)
aan het elektriciteitsnet leveren.
- "Grote aantallen micro-wkk’s die aan het
elektriciteitsnet terugleveren kunnen samen met duurzame bronnen
en grotere wkk-installaties worden opgenomen in een digitaal
netwerk en centraal worden aangestuurd. Dit wordt aangeduid als
een virtuele
centrale." Een andere naam voor een dergelijk netwerk is "smart
grid", Prof. Marija Ilic van de TU Delft (faculteit Techniek, Bestuur
en Management) zegt hierover: "Elektriciteitsnetwerken
veranderen van gecentraliseerde netwerken in smart grids
met ingebedde intelligentie en waarin een deel van de
beslissingen wordt genomen door de gebruikers". Het is
belangrijk dat de computersystemen van de juiste
"beslissingen" nemen bij het toewijzen van toegang op
het netwerk, evenals het afsluiten daarvan. "Uiteindelijk
gaat het erom tegelijkertijd zowel de betrouwbaarheid als de
efficiëntie van het net te verbeteren."
- Voor- en nadelen van de virtuele centrale moeten nog in de
praktijk worden onderzocht.
- Er gaat geen energie meer verloren bij de productie van stroom
(overcapaciteit, warmteverlies naar rivieren en zeeën).
- Er wordt fors bespaard op de kosten voor het transport van
elektriciteit.
uitbeelding van combinatie van energiebronnen en een smart grid:  |
- Met dank aan Planbureau
voor de Leefomgeving en Techniek
& Wetenschap (Technisch Weekblad).
- Zie verder bij smart
grid
- Zie ook HRe-ketel.
Bron: waterstof, in combinatie met andere bronnen van
(groene) energie (methanol, ammoniak)
- Het grote euvel bij bijvoorbeeld zonnepanelen en windenergie
is dat de energie bij overproductie verloren gaat; zonnepanelen
worden (tijdelijk) van het net afgesloten en windmolens stoppen
met draaien. Ook de traditionele centrales produceren vaak een
teveel aan elektriciteit.
Opslaan van elektriciteit in accu's is duur, van zeer beperkte
capaciteit en niet zeer snel in het leveren van veel energie
(een combinatie van accu's en ultracapacitors kan wellicht de snelheid
van leveren verhogen).
Wanneer energiebronnen ervoor zorgen dat (bij een teveel aan
energie) waterstof wordt aangemaakt en wordt opgeslagen, dan is
waterstof een goede "accu".
Proces: duurzaam opgewekte energie wordt gebruikt om water te splitsen in
waterstof en zuurstof.
Met brandstofcellen of een stoomturbine kan het waterstof weer
voor elektrische energie zorgen.
Zeer efficiënt is het proces nog niet. Vooral het comprimeren
tot vloeibare waterstof en het omzetten naar elektriciteit
verdienen aandacht om te verbeteren.
- Met waterstof kan bijvoorbeeld ook methanol of ammoniak worden gemaakt dat in de
procesindustrie gebruikt wordt of in vloebare vorm opgeslagen kan worden in
grote tanks waar nu olie in bewaard wordt (alleen is ammoniak corrosiever dan
olie). Proces: het duurzaam aangemaakte waterstof reageert met stikstof uit de
lucht tot ammoniak (NH3). Opslag en transport van ammoniak kan gekoeld of onder
druk plaatsvinden, ook voor langere termijn. Energie ontsaat door verbranden van
ammoniak; dat geeft in principe alleen stikstof en water als
afvalproducten.
- Voordelen van opslag van "energie" in ammoniak zijn:
.. vloeibaar ammoniak bevat per liter meer waterstof-atomen dan conventionele
vloeibare waterstof
.. ammoniak is gemakkelijker op te slaan en gemakkelijker te transporteren.
- Nadelen van opslag "energie" in ammoniak zijn:
.. een lek met ammoniak is slechter voor milieu ("mest") en omgeving
(stank) dan een lek met waterstof
.. bij eventueel verbranden van ammoniak (bijvoorbeeld bij boten of
vrachtverkeer) moet uitstoot van NOx vermeden worden (alleen N2 en H2O mogen
vrijkomen).
- Huidige
gasnet geschikt te maken voor waterstof (uit Energiegids 2018-10).
- Zie Hyet
Hydrogen (High
Yield Energy Technology).
Bron: afvalwater
- Een methode die bij een waterzuiveringsinstallatie (rwzi,
rioolwaterzuiveringsinstallatie) wordt toegepast: het afval uit
de zuiveringsslag wordt gebruikt voor het opwekken van energie
die o.m. door de rwzi zelf wordt gebruikt. (Verder kan er hergebruik
van mineralen zijn en wordt de rwzi een soort
grondstoffenfabriekje.)
- Slibgistingsproces. Tijdens het proces van slibgisting ontstaat
in de slibgistingstank biogas (methaangas), wat voor een groot deel
toegepast kan worden voor het opwekken van energie.
hoe een slibgistingsproces ook een mooie vorm kan hebben, rioolwaterzuivering hengelo (bron foto onbekend; discl.):  |
- Riothermie is
de term die gebruikt wordt voor het halen van energie uit afvalwater in de riolen: met een
warmtewisselaar kan het temperatuurverschil tussen het afvalwater (ca. 23
graden C) en het riool ('s winters ca. 6 graden C) worden gebruikt om energie
terug te winnen.
Bron: wind (via vliegtuigje o.d. aan kabel)
In de hogere luchtlagen is meer wind dan laag bij de grond. Wanneer we die wind
benutten door een zweefvliegtuigje aan een kabel door de wind voort te
laten bewegen, dan kan die energie omgezet worden in elektriciteit. Een
dergelijk systeem wordt wel een airborne wind energy system genoemd; airborne
heeft hier de betekenis van "bewegen in de wind".
Voor meer
info zie Ampyx Power.
klik op de afbeelding voor een kort fimpje (ampyx power):  |
Bron: kolencentrale (steenkool) met afvang van
CO2, NOx e.d. (zelfde geldt voor aardgas uit andere landen dan Nederland)
- Voor veel "groenen" is belangrijk dat er weinig of geen CO2 bij
de productie van elektriciteit ontstaat. Natuurlijk zijn steenkool en aardgas
fossiele brandstoffen en daarom niet echt "groen" genoemd, maar CO2 en
andere "schadelijke" stoffen kunnen worden afgevangen en opgeslagen.
Afvang en opslag van CO2 wordt CCS genoemd (Carbon Capture and
Storage).
- Bij de traditionele CCS wordt CO2 uit de verbrandingsgassen in de grond
gepompt, bijvoorbeeld in diep gelegen oude aardgaslagen. Ondiepe lagen kunnen
beter niet worden toegepast omdat de bevolking, met reden, daar fel tegen gekant
is. Men is bang dat het CO2 vrij kan komen. Hoewel CO2 alleen in zeer grote
hoeveelheden en onverdund gevaarlijk is, is deze reactie toch begrijpelijk.
Opslag in oude aardgaslagen kan echter geen kwaad.
- CO2 kan ook worden gebruikt om andere stoffen te maken, bijvoorbeeld
magnesiumcarbonaat (in combinatie met olivijn?) of, in combinatie met andere
stoffen, waterstof.
- CCS maakt energie iets duurder, maar de bedrijfszekerheid, continuïteit en
het ontbreken van nucleaire risico's, zoals bij kernenergie, zijn positieve
aspecten.
- CCS kost uiteraard geld, maar de grote voordelen zijn:
. van steenkool en aardgas: aan- en afschakelen van de centrale is vrij
eenvoudig, dus steenkool of aardgas is goed te combineren met de wispelturige
productie van elektriciteit van zonnepanelen en windmolens
. voordeel van steenkool: er is nog voor honderden jaren steenkool
aanwezig is en de winning veroorzaakt eigenlijk nooit aardbevingen.
. voordeel van aardgas: minder belasting voor het milieu (minder CO2 af te
vangen nodig e.d.)
. voordeel van aardgas: als bij de winning van aardgas in Groningen gelijktijdig
CCS was toegepast in de (niet meer gebruikte) aardgaslagen, dan zouden
waarschijnlijk de aardbevingen niet hebben plaatsgehad of met veel minder
gevolgen.
. nadeel van steenkool en aardgas: moet worden ingevoerd.
- Argumentenkaart
CO2-afvang en opslag (CCS) van CATO
(document uit 2010 maar nog steeds actueel als er niets gedaan wordt om CO2 af
te vangen of op te slaan) .
Bron: kernenergie, energie ontstaan door
kernsplijting of kernfusie
- Niet de groenste optie uiteraard (is het eigenlijk wel groen?).
Begrijpelijk zijn de redenen waarom veel mensen fel tegen kernenergie zijn, maar
het blijft een optie als alternatief voor fossiele energiecentrales.
- Voordeel:
. redelijk goedkope elektriciteit
- Nadelen:
. probleem kernafval
. niet snel op- en af te schakelen (wanneer er plotseling een tekort resp.
overschot aan elektriciteit is door windmolens en zonnepanelen), dus als
aanvulling op groene, onregelmatig geproduceerde elektriciteit is het eigenlijk
een minder goede optie (overigens, een overschot aan elektriciteit kan
bijvoorbeeld ook weer opgeslagen worden in accu's, centraal maar ook lokaal in
woningen e.d., of er kan waterstof mee worden aangemaakt)
. door onderhoud en foutjes (scheurtjes in de mantel e.d.) staan veel centrales
voor zeer lange tijd stil
. aanschaf is zeer duur (tenminste: in Europa en de VS; in Rusland en Azië kan
het blijkbaar makkelijker en goedkoper)
. bouw duurt zeer lang
. er zijn weinig ongelukken geweest met kerncentrales, maar als die er zijn,
geeft het veel problemen en zorgen en kosten (de vraag blijft of je in het
drukke West-Europa kerncentrales moet plaatsen)
. Nederlandse kennis over kerncentrales is voor een deel weggeëbd
- Kernfusie blijft voorlopig nog een ideaal en utopie.
Bron: oppervlaktewater (aquathermie; de warmte of koelte
halen uit rivier, kanaal, andere waterloop, meer, diepe plas; eventueel
gracht of singel)
- Aquathermie is "thermische energie uit oppervlaktewater, kortweg TEO, is warmte en koude die aan het oppervlaktewater onttrokken kan worden."
- Oppervlaktewater vanaf 0 graden C is, mits in grote hoeveelheid
beschikbaar, te gebruiken als bron van "groene energie".
- Door het water aan te zuigen en door een warmtewisselaar te leiden kan er
warmte (of koelte) aan het oppervlaktewater worden onttrokken.
- Voordelen:
. beperkte ruimte (zonnepanelen en windmolens e.d. nemen veel ruimte in)
. altijd beschikbaar (mits het grote water aanwezig is uiteraard)
. door stroming enigszins positief op de waterkwaliteit ('s zomers wordt het
oppervlaktewater juist warmer, omdat de warmte uit het gebouw aan het water wordt
afgegeven; wanneer water uit een diepe plas wordt gezogen kan dit koudere water
mogelijk voor een lichte temperatuurdaling zorgen van het water bovenin de plas,
mits niet teveel opgewarmd door de koelactie).
- Nadelen:
. er moet een groot open water in de buurt zijn (singels e.d. alleen als die met
elkaar verbonden zijn)
. de apparatuur vraagt elektriciteit (dus combineren met pv-panelen
om niet duurder uit te zijn?)
. in de eenvoudigste vorm heeft deze bron van energie bijna alleen maar nut
om af te koelen (om het gebouw te verwarmen heb je niet veel aan zeer
koud oppervlaktewater; in strenge winters is bijverwarming noodzakelijk)
. door de vrij lage temperatuur is verwarming vrijwel uitsluitend geschikt voor
zeer goed geïsoleerde gebouwen met lage
temperatuur verwarming (ltv)
. om de levering van warmte en koude onafhankelijk te maken van het seizoen,
wordt meestal gebruik gemaakt van warmte- en koudeopslag
(wko) in de bodem; dit maakt het geheel complexer, alleen geschikt voor grote
projecten en aanschaf/installatie aanzienlijk duurder.
Bron: potentiële energie of
"opslag energie voor later
gebruik"
- Opmerkingen vooraf:
. grootschalige opslag van energie is noodzaak wanneer vrijwel
uitsluitend gebruik wordt gemaakt van windenergie en zonne-energie
. opslag van energie is eigenlijk alleen nuttig als
er veel energie teveel wordt geproduceerd of in ieder geval
tijdelijk goedkoop is; het lijkt er wel op
dat dat met windmolens en zonnepanelen
ooit zal gebeuren, maar het is niet duidelijk of dat voldoende zal
zijn om de opslag economisch te verantwoorden (bijvoorbeeld alleen in
de stormachtige nachten en zonovergoten dagen wordt er teveel elektriciteit
opgewekt)
. bij nog-niet-bewezen technieken is de schaalbaarheid van de testfaciliteit een
belangrijk gegeven (is een kleine test voldoende om een veel grotere omvang waar
te kunnen maken).
- Directeur haveninnovatie Rob Stikkelman van de TU Delft in
Ensoc
Magazine (eind 2014; waarschijnlijk uitsluitend voor
industriële toepassingen omdat voor woningen deze optie alleen zinvol is in de
zomer): "We hebben onderzocht welke opties wel rendabel zijn, maar dat zijn er heel weinig.
De enige optie die overblijft is het omzetten van elektriciteit in warmte of
stoom. Dat is economisch rendabel en de enige serieuze aantrekkelijke optie. Een elektrische boiler kan stoom aanmaken op een goedkope manier. De boiler is niet duur, waardoor een investering van slechts 50.000 tot 100.000 euro nodig om 1 MW om te zetten. Dat is interessant vergeleken met een investering van 1 miljoen euro per MW of meer bij andere opties."
- Door het oppompen van water in een stuwmeer fungeert het
water als een vorm van "potentiële energie" (zie wateraccumulatie bij waterkrachtcentrale
en bij pompcentrale
voor reële mogelijkheden). Bij een teveel aan elektriciteit
wordt water vanuit het IJsselmeer in het Markermeer gepompt en bij een tekort
aan elektriciteit stroomt het water weer naar het IJsselmeer, langs een turbine
die elektriciteit opwekt. Het Plan Lievense benut het Markermeer als buffer, een
briljant plan uit 1981 van Luc Lievense (1924-2015).
Als het ons lukt een groot stuwmeer hiervoor te kunnen bouwen (waarom zou dat
niet lukken?), dan is dit
veruit de eenvoudigste, goedkoopste en milieuvriendelijkste manier van
energie-opslag.
vullen stuwmeer als energie-opslag (zie stromend water, waterkrachtcentrale): |
- Een variant van het stuwmeer: mogelijk kunnen oude mijnen als buffers dienen voor water.
Wanneer er teveel elektriciteit wordt opgewekt kan water uit de mijn worden
gepompt naar een hoger gelegen bassin (dat bassin moet dan wel zeer
omvangrijk zijn en ook nog even gebouwd worden...). Bij een tekort aan elektriciteit kan het
water uit het bassin naar de lager gelegen mijn stromen terwijl een turbine
elektrische stoom opwekt. Daarvoor moet wel ruimte zijn voor het hoger
gelegen bassin... (in Nederland bijna altijd op vrijwel niveau nul).
- Een geografisch wat beperkt toepasbare methode kan warmte-koude-opslag
(wko) zijn.
- Een eveneens nogal beperkte capaciteit heeft de warmtebuffer
van de warmtekrachtkoppeling (wkk).
- Toepassen van faseovergangsmaterialen (phase
change materials PCM) om bij een teveel de energie in
"vloeibare vorm" op te slaan om later, op het gewenste moment, bij
afkoeling de geproduceerde warmte weer te gebruiken. Voordeel is dat relatief
veel energie opgeslagen kan worden in een kleine ruimte. Nadeel is dat warmte
weer omzetten naar elekriciteit helaas niet zo eenvoudig is, en niet goedkoop.
- Een methode voor
opslag van elektriciteit
kan zijn door water m.b.v. elektriciteit om te zetten in
waterstof of door CO2 en water om te zetten in methaan. Wanneer
elektrische stroom nodig is, wordt het gas weer toegepast om
elektriciteit op te wekken. Het opslaan elektra in de vorm van
gas (Power-to-Gas, P2G) is vooralsnog
eenvoudiger dan het opslaan van elektriciteit zelf.
Dit kan
waarschijnlijk voor Nederland de gemakkelijkste en meest schaalbare
oplossing zijn!
(Omdat we nu eenmaal stuwmeren of andere opslagmedia ontberen om
elektriciteit in op te slaan.) Power-to-gas-installaties geven het
elektriciteitsnet de flexibiliteit die nodig is wanneer te weinig elektriciteit
uit zon en wind wordt verkregen: een P2G-installatie, dan eigenlijk een
Gas-to-Power-installatie, kan vrijwel meteen elektriciteit leveren.
Met (een teveel aan) groene stroom van bijvoorbeeld windmolens en
zonnepanelen kan water gesplitst worden in waterstof (H2, aan de min-pool) en
zuurstof (O2, aan de plus-pool). Het waterstof kan eenvoudig getransporteerd
worden door het aardgasnet en opgeslagen worden in oude
aardgas-"bellen".
Zie ook bij waterstof.
- Er zijn ook zonnepanelen die direct waterstof uit water
produceren (rendement 15%; onderzoek KU Leuven, 2019).
- Bij een zonnetoren kan de centraal opgevangen hitte worden doorgegeven aan
keramische kogeltjes van ca. 1 mm diameter. De temperatuur van de
kogeltjes kan rond de 1000 graden C worden, waardoor veel warmte kan worden
opgeslagen. De rotatiesnelheid van een zonnecentrifuge zorgt ervoor dat
de hitte gelijkelijk verdeeld wordt over de kogeltjes. Voordeel van warmteopslag
in deze kleine bolletjes is dat die veilig is, de kogeltjes overal beschikbaar
zijn en gemakkelijk toegepast kunenn worden.
-
Opslag van energie onder water in "tanks"
(ondergrondse hydro-electric plants). Een speciale manier van
het "opslaan van energie" bij een overschot aan
energie is het wegpompen van water uit opslagtanks in zee, die
zich op 400 tot 800 m diepte bevinden. Wanneer energie nodig is,
wordt er door een klep in de opslagtank te openen water
toegelaten, waardoor het stromende water een turbine aandrijft
die elektriciteit levert. Het overschot aan energie van
windparken op zee, kan zo "eenvoudig" worden
opgeslagen. De diepte van 400-800 m is noodzakelijk om een goede
druk van het water op de turbine te hebben. Voordeel is dat de
methode goed opschaalbaar is: als er vaker meer overschot aan
energie is, kan er een tank worden bijgeplaatst. Toevoer en
afvoer van lucht is nodig om het water uit en in de tank te
laten lopen.
Opmerking: op Malta is een test gedaan (2017-2019) door o.m. de Universiteit van
Malta met een vat op de bodem van de zee (slechts 150 m diep!) en een
tweede vat net onder het oppervlak van de zee. Het principe is vrijwel hetzelfde als
hierboven vermeld. Voor iets meer info over deze offshore
energy storage technology: FLASC.
("Het is nu aan de mensen van FLASC om van een prototype (small scale) naar een demonstratie model (large scale) te gaan."
DNV-GL vindt de techniek
uitvoerbaar, dus hopelijk horen we er meer over.)
pompcentrale en opslagtanks vrij diep in zee:  |
- Er zijn pilots om energie in de vorm van samengedrukte lucht
onder de grond op te slaan, bijvoorbeeld in oude zoutkoepels. Deze methode wordt
wel de Compressed Air Energy Storage genoemd en wel de soort Constant Volume Storage
(het volume van de oude zoutkoepel wijzigt niet, wel de druk van de lucht die
erin samengeperst is).
- Een variant van de samengedrukte lucht is Liquid Air Storage:
met teveel aan elektrische energie wordt lucht afgekoeld tot vloeibare lucht en
opgeslagen in lagedruk-tanks. Wanneer elektrische energie nodig is, laat men de
lucht ontsnappen die een turbine aandrijft en elektriciteit opwekt (de
gasvormige lucht neemt 700 keer zoveel ruimte in als vloeibare lucht). Het
economisch nut van deze methode is door de goede schaalbaarheid vrij eenvoudig
en goedkoop te onderzoeken. Zie
verder bij Highview
Power.
-
Een andere, theoretische manier om bij een energieoverschot
potentiële energie op te wekken, is een gigantisch blok aan een
hijskabel in een diepe mijnschacht op te trekken. Bij het dalen
kunnen de afrollende hijskabels via een generator elektriciteit
opwekken. Waarschijnlijk levert dit onvoldoende op. Wanneer de
mijnschacht 1000 m diep is en het blok 10.000 kg weegt, is er
aan potentiële energie beschikbaar: Ep = m*g*h = 10000*10*1000
= 100 MJ. Omdat 1 kWh overeenkomt met 3,6 MJ heeft het systeem
in dit voorbeeld slechts ca. 30 kWh aan opslagcapaciteit... Om
10 MWh aan opslagcapaciteit te hebben (waar sommigen aan
denken), is bij een diepte van 1000 m een blok nodig van 3,6
miljoen kg (36.000 ton); bij 1500 m diepte een blok van 2,4
miljoen kg (24.000 ton). Vrij zinloos dus om ons hierop te
concentreren: deze vorm van opslagcapaciteit van energie is zeer klein.
- Theoretisch kunnen ook zeer omvangrijke accu's
worden toegepast of een zeer groot aantal kleinere accu's.
"Gebruik de accu's van elektrische
auto's" wordt wel eens door milieumensen nagepraat, maar
die methode bevat forse onzekerheden en is daarmee in praktisch
opzicht onuitvoerbaar. Een paar problemen bij het gebruuik van de accu's van
elektrische auto's: onduideliijk hoeveel auto's kunnen leveren aan het net
(terugleveren vereist een ander soort batterij), de capaciteit is
vooralsnog vrij gering, auto's kunnen willekeurig van het net afgekoppeld
worden, prijsdifferentiatie betekent plotseling koppelen en loskoppelen waarmee
het een gecompliceerd geheel wordt.
Voor het openbare net is lokale opslag in accu's (bijvoorbeeld één forse
accu per woning) gunstiger dan centrale opslag in zeer omvangrijke
(aantallen) accu's, omdat er in het laatste geval toch veel van het net wordt
gevraagd: steeds distibueren en ontvangen. Twee aspecten:
- niet elke woning genereert zelf elektriciteit dus die inzet kent toch
beperkingen
- zolang de prijs van zo'n accu (onder de 10 kWh) nog ca. 9.000 euro is
(situatie 2019, incl. installatiekosten en btw), zullen niet veel particulieren
overgaan tot aanschaf; hoewel, volledige subsidie van bijvoorbeeld 3
miljoen accu's kost (geen btw want dat is natuurlijk onzin bij volledige
subsidie) 9.000 - 21% = ca. 7000 euro dus ca. 21 miljard euro en over 10 jaar
verspreid is dat evenveel als het afschaffen van de dividendbelasting ons
gekost zou hebben (ca. 2 miljard euro/jaar), en dan kunnen we in de
daaropvolgende jaren langazaaaan de rest van accu's voorzien... Trouwens, de
accu's worden steeds goedkoper en met meer capaciteit.
- Voor een aantal soorten energie-opslag zie ook Energy
Storage Association.
Résumé: een combinatie van (groene) energiesoorten
Een
combinatie van energiesoorten
kan de nadelen van de gebruikte systemen ondervangen, bij weinig
vraag naar elektriciteit of extreem veel opwekking van
elektriciteit (meestal van windturbines of pv-panelen) kan deze elektriciteit
opgeslagen worden, in welke vorm dan ook, zie potentiële energie
(energie-opslag).
decentrale infrastructuur: meer maatwerk op lokaal niveau (mede dankzij de smart grids):  |
uitbeelding van combinatie van energiebronnen en een smart grid: |
Met dank aan o.m. Lievense | WSP
adviseurs en ingenieurs.
Zie ook de bouwmarkt Eco-logisch,
Groene stroom bij Energiewijzers van Energievergelijk.
Verg.
grijze stroom, energiebesparing.