Het probleem met zonne- en windenergie is dat het niet altijd waait. En de zon schijnt al helemaal niet altijd. Daarom sprak PowerSwitch met de Delftse hoogleraar Wiebren de Jong over zijn zoektocht naar de beste manier om energie grootschalig op te slaan: in chemische verbindingen welteverstaan.
Dit artikel krijg je cadeau van OneWorld.
Word abonnee
Onlangs maakte EuroStat, het statistiekbureau van de Europese Unie, cijfers bekend over het aandeel duurzame energie dat de lidstaten gebruiken. Nederland staat, net boven Luxemburg, op de voorlaatste plek…
Dat er iets moet veranderen, is nu wel duidelijk. Dat moest al volgens de afspraken die Nederland in 2015 in Parijs maakte. Maar na de aardbeving bij het Groningse Zeerijp van acht januari – het gevolg van de decennia durende gaswinning in het gebied – is de kogel door de kerk: de gaskraan gaat dicht, al is dat geleidelijk. Daarmee hebben we de keus: blijven we fossiele brandstoffen verbranden, die we dan dus zullen moeten importeren? Of stappen we over op duurzame energie?
Periodes van overschot
Wiebren de Jong
‘Nederland heeft best mogelijkheden om voldoende duurzame energie op te wekken’, zegt Wiebren de Jong, hoogleraar Large Scale Energy Storage aan de TU Delft. ‘We zijn best goed in technologie voor het aanleggen van grote offshore windparken. Zonne-energie zal ook wel toenemen, denk aan de zonneweides in Groningen en op Ameland. En op de daken overal. Maar afhankelijk zijn van zulke bronnen betekent gewoon dat je periodes hebt van overschot en periodes van tekort. In november waait het bijvoorbeeld weinig en laat de zon zich niet veel zien. Het is relatief vaak mistig en bewolkt. En dat terwijl de energievraag hoog is. Dus ja, hoe doe je dat dan?’
“
In november is het relatief vaak mistig: het waait weinig en de zon laat zich ook niet zien.
De Jong pauzeert met opgetrokken wenkbrauwen om zijn retorische vraag kracht bij te zetten. In de stilte die valt dringt het snerpende geluid van een slijptol vanuit het laboratorium het kantoortje binnen. In dat reusachtige lab bouwen onderzoekers en studenten proefopstellingen die een antwoord op die vraag moeten formuleren.
Een onderzoeker werkt aan een proefopstellingBeeld:Janno Lanjouw
‘Dan moet je dus naar opslag van de energie die je opwekt met zon en wind in periodes waarin er overschot is’, gaat De Jong verder. ‘Seizoensopslag. En dan heb je het dus niet over batterijen, want de opslagcapaciteit daarvan is relatief laag.’
De 'minpunten' van batterijen
Het vraagstuk van de opslag is bekend. Op allerlei plekken in Nederland en in de rest van de wereld breken mensen zich het hoofd over die kwestie. Recentelijk kwam de NAM, de Nederlandse Aardolie Maatschappij die verantwoordelijk is voor gaswinning in Groningen, met een ‘challenge’ voor het opslaan van grote hoeveelheden energie voor langere tijd. En op kleinere schaal worden batterijen wel degelijk gebruikt: in Rijsenhout ging in november een experiment met een fikse batterij van start en in de Utrechtse wijk Lombok worden de batterijen van elektrische auto’s gebruikt om energie op te slaan.
De Jong: ‘Batterijen hebben zeker een functie. Vooral in elektrische auto’s kunnen ze ook heel goed gebruikt worden om pieken op te vangen in het dag-nachtritme, zoals in Utrecht. Maar voor het zomer-winterritme zijn ze ongeschikt. Dat gaat om veel meer energie en je moet het voor een langere periode bewaren.
“
'Slechts' een zesde van onze energie wordt omgezet in elektriciteit. De rest zit in chemische verbindingen opgeslagen.
‘Een ander nadeel van batterijen is dat ze alleen elektriciteit kunnen opslaan. Maar dat is maar een klein deel van ons energieverbruik: 400 à 500 Petajoule. Maar onze totale primaire energiebehoefte 1 is niet minder dan 3.000 Petajoule. Dat is zes keer zoveel! Veel van die overige energie gaat op aan verwarming – het Groningse gas waar we nu dus versneld mee gaan stoppen – maar ook aan verbruik in de de zware industrie, landbouw en met name het zware langeafstandsvervoer. Scheep- en luchtvaart verbruiken ontzettend veel energie en deze sectoren kunnen niet zomaar op elektriciteit overgaan.’
Het whiteboard in De Jongs werkkamerBeeld:Janno Lanjouw
De 'positieve lading' van (bepaalde) chemische verbindingen
Daarom werkt De Jong aan het omzetten van elektriciteit (duurzaam opgewekt natuurlijk) in chemische verbindingen. Stoffen die makkelijk te bewaren zijn, veel energie vasthouden en die energie later weer makkelijk loslaten. ‘De meest voor de hand liggende stap is het maken van waterstof via elektrolyse 2. Dat kun je in veel gevallen al rechtstreeks gebruiken in de industrie, maar dat is vaak nog best ingewikkeld.’
‘Maar er zijn veel meer mogelijkheden. Als je waterstof koppelt aan koolstofdioxide, kun je zogenaamd synthesegas maken. Dat vormt de basis voor allerlei chemische verbindingen die je kunt maken: methaan, methanol, mierenzuur… je kunt er van alles mee. De processen om het te maken kosten energie, maar als je die duurzaam kunt opwekken, dan werkt het.
De Jong komt nu op stoom en beschrijft in rap tempo chemische processen. ‘Je kunt dus CO2 gebruiken. Als je dat gevangen hebt uit rookgas (bijvoorbeeld uit een schoorsteen van een fabriek, red.), of duurzamer gewoon uit de lucht – daar zijn we ook mee bezig – en je laat het reageren met waterstof, die je dus elektrisch hebt gemaakt via elektrolyse, dan kun je methaan maken. Dan heb je dus niet meer aardgas, maar een duurzaam gas. Groen gas! Het blijft methaan, maar nu met een circulaire bron. Sterker nog: het onttrekt CO2 aan de atmosfeer.’
Daarmee is het niet eens ondenkbaar dat we tenminste nog een deel van de bestaande gasinfrastructuur op de huidige manier kunnen blijven gebruiken: voor het transporteren van methaan. ‘Ik ben voor flexibiliteit: niet wedden op één paard, maar juist veerkracht in het systeem inbouwen. Een hybride systeem van duurzaam opgewekte elektriciteit en duurzaam gas, dus.’
Elektrochemie
‘Maar methaan is misschien zelfs niet eens de beste business case – omdat methaan uit aardgas nog steeds zo goedkoop is. Methanol is mogelijk slimmer. Methanol (CH3OH) is vloeibaar, wat makkelijk is om op te slaan. Bovendien kan het worden ingezet voor verbranding in gasturbines ten behoeve van elektriciteitsproductie. Er wordt ook al gekeken naar toepassingen om schepen aan te drijven.’
Nog fantastischer is een proces dat De Jong ‘de directe route’ noemt: CO2 (koolstofdioxide) of N2 (distikstof) met elektriciteit direct omzetten in allerhande nuttige stoffen. Brandstoffen, maar ook materialen zoals polymeren: het behoort allemaal tot de mogelijkheden. De omzetting naar waterstof wordt daarbij in zijn geheel overgeslagen. Het lijkt tovenarij, maar het heet elektrochemie.
“
Het lijkt tovenarij, maar het heet elektrochemie.
‘Dat vakgebied is decennialang eigenlijk een beetje verwaarloosd. Simpelweg omdat we het niet nodig hadden. De fossiele oplossing bood immers alles wat we nodig hadden en was bovendien goedkoper. Door de zorg omtrent het gebruik van fossiele brandstoffen in relatie tot klimaatverandering, begint daar nu verandering in te komen. Het zijn spannende tijden!’
Emmers chemicaliën in het lab
Toch haast De Jong zich om overmatig enthousiasme te temperen: ‘Veel onderzoek staat nog in de kinderschoenen. We proberen het technologie-ontwikkelingspad te versnellen door fundamenteel en toegepast onderzoek in wat meer parallelle lijnen 3 te laten lopen. Dus niet het traditionele beeld waarbij er eerst een hele tijd fundamenteel onderzoek wordt gedaan, dan toegepast en pas dan eens kijken wat de milieu-effecten zijn. Nee: we willen heel veel dingen tegelijkertijd ontwikkelen.’
‘Maar uiteindelijk is de vraag niet ‘wat kan er chemisch?’ want chemisch kan er ontzettend veel. De vraag is vooral ‘wat is praktisch inzetbaar in onze maatschappij, en wanneer?’ En dat is nu nog zo onzeker dat ik me zeker niet wil vastpinnen op een voorspelling hoe lang het nog zal duren voor we een samenleving hebben die is gebaseerd op elektrochemie, in plaats van petrochemie…’
‘primaire’ energie is onbewerkte energie zoals die gevonden wordt in de natuur. Het gaat hier om de hoeveelheid energie die bijvoorbeeld zit in ruwe olie, maar ook in zonne-energie. ↩︎
Als je voldoende gelijkstroom op water zet, dan ontleedt water in de individuele chemische componenten: waterstof en zuurstof. Lees meer op Wikipedia↩︎
Deze site maakt gebruik van cookies om u een optimale bezoekerservaring te bieden en onze site te verbeteren. AccepterenInstellingen
Cookiebeleid
Overzicht cookies op oneworld.nl
We verzamelen via cookies gegevens met het doel de technische werking van de website en uw gebruiksgemak te garanderen. De cookies (kleine tekstbestanden die bij het eerste bezoek aan deze website worden opgeslagen op uw computer, tablet of smartphone) zorgen ervoor dat de website naar behoren werkt en onthouden bijvoorbeeld uw voorkeursinstellingen. Ook kunnen wij hiermee onze website optimaliseren.
Hiervoor gebruiken wij cookies van Google Analytics, dat het sitegebruik geanonimiseerd registreert en hiervan gegevens opslaat. Met deze gegevens maken wij bezoekstatistieken, op basis waarvan we verbeteringen doorvoeren op onze website. Google Analytics verschaft deze geanonimiseerde data aan derden indien wettelijk verplicht, of als deze derden de data namens Google Analytics verwerken. Door gebruik te maken van deze website geeft u toestemming voor deze anonieme gegevensverwerking door Google Analytics.
Daarnaast gebruiken we functionele cookies van WordPress en WooCommerce. De cookies van WordPress zorgen ervoor dat de website beter kan worden gebruikt door bezoekers. Deze cookies zorgen er bijvoorbeeld voor dat u kunt zien of u bent ingelogd, ze houden ook bij welke individuele voorkeuren u hebt gekozen op uw profielpagina. De cookies van WooCommerce zijn van onze betaalde diensten (Vriendenabonnement, Vacaturebank, Partnernetwerk, Online agenda) en zorgen ervoor dat producten worden onthouden tijdens het aankoopproces. Elke aankoopsessie bij WooCommerce bevat een unieke code voor elke klant, zodat er kan worden achterhaald waar de productgegevens voor elke klant te vinden zijn.
Via deze cookiebalk krijgt u de mogelijkheid om de cookies te accepteren of de instellingen aan te passen. Onder 'Overige cookies' kunt u diverse cookies van externe diensten (zoals youtube, facebook, vimeo) uitzetten.
Een opt-out van Google Analytics op deze website kan via deze link.
Mocht u hierover vragen hebben, kunt u mailen naar: lezers@oneworld.nl
Op deze site gebruiken we functionele cookies van WordPress en WooCommerce. De cookies van WordPress zorgen ervoor dat de website beter kan worden gebruikt door bezoekers. Deze cookies zorgen er bijvoorbeeld voor dat u kunt zien of u bent ingelogd, ze houden ook bij welke individuele voorkeuren u hebt gekozen op uw profielpagina. De cookies van WooCommerce zijn van onze betaalde diensten (Vriendenabonnement, Vacaturebank, Partnernetwerk, Online agenda) en zorgen ervoor dat producten worden onthouden tijdens het aankoopproces. Elke aankoopsessie bij WooCommerce bevat een unieke code voor elke klant, zodat er kan worden achterhaald waar de productgegevens voor elke klant te vinden zijn. Deze cookies kunt u niet uitzetten.
In onze artikelen gebruiken wij content van diverse externe diensten. Het is mogelijk om de volgende cookies uit te schakelen. Hiermee wordt deze content niet langer getoond.
Naam cookie
Soort content
youtube_embed
Youtube player embed
vimeo_embed
Vimeo player embed
google_maps
Google maps embed
twitter_widget
Twitter social widget
soundcloud_embed
Soundcloud player embed
instagram_embed
Instagram embed
Daarnaast gebruiken we Google reCaptcha om de website te beschermen tegen bots. Ook dit kan hier uitgezet worden, maar formulieren die hiervan gebruik maken kunnen dan niet ingediend worden
