Duurzame energie: Zon en wind en waterkracht en Osmose…. Osmose? Ja, met osmose heb je een erg groene manier van energie opwekken! Is het moeilijk? Nee, als het opwekproces wat verder is ontwikkeld hebben we er een mooie, schone manier van energie opwekken bij.
Ik denk dat iedereen wel van overtuigd is van het nut van duurzame energie. Of de CO2 uistoot nu wel of niet verantwoordelijk is voor het broeikaseffect of niet. Duurzame energie is hard nodig want de conventionele, fossiele, energiebronnen raken op! Kolen, olie, gas: het is eindig. Ook voor kernenergie, wat sommigen ten onrechte ook als duurzame energie zien, raken de grondstoffen over niet al te lange tijd op. Er is nog voor zo’n 55 jaar aan Uranium voorradig. Overstappen op, bijvoorbeeld, Thorium kan de boel wel wat verlengen maar ook die voorraad is eindig.
Welke energiebronnen zijn er dan wel oneindig? Ervan uitgaande dat de zon, en dus ook de aarde, nog ruim vier miljard jaar zal bestaan is dat nu voor ons even de definitie van oneindig. De bekendste oneindige energiebronnen zijn natuurlijk de zon en de wind. Daarnaast heb je o.a. nog getijen waar je gebruik van kan maken, aardwarmte (geisers) en waterkrachtcentrales.
Een minder bekende mogelijkheid is Osmose. Osmose komt van het Griekse woord ‘oosmos’ wat ‘duw’ betekent. Osmose is een proces op basis van diffusie waarbij een vloeistof, waarin stoffen zijn opgelost, door een semipermeabele wand stroomt. Oftewel een halfdoorlatend membraan dat wel de vloeistof doorlaat maar niet de opgeloste stoffen. De vloeistof stroom van het hoog geconcentreerde gedeelte naar het laag geconcentreerde gedeelte waardoor het vloeistofpeil daar stijgt.
Met deze techniek: PRO (Pressure Retarded Osmosis) wordt elektriciteit opgewekt uit de druk die hierbij ontstaat. In een centrale heb je twee vloeistoffen nodig met verschillende concentraties van een bepaalde stof. Dit is ruimschoots voorhanden: water! En bij een riviermond heb je die in verschillende concentraties zout: Zout zeewater en zoet rivierwater. Na het filteren van de vaste stoffen kunnen beide vloeistoffen met elkaar in contact komen via zo’n halfdoorlatend membraan. Deze membranen zitten opgerold in kokers. Door de osmose gaan de watermoleculen van het zoete water naar het compartiment met het zoute water in een poging het evenwicht te herstelen. Hierdoor komt er dus meer water in dat compartiment en stijgt daar de druk. Deze druk loopt op tot 24 bar. Met die druk kan een turbine worden aangedreven. De turbine drijft een generator aan en hé presto: energie. Met behulp van een drukwisselaar wordt ervoor gezorgd dat het water aan de juiste kant wegvloeit er dat er zo geen drukverlies ontstaat in het systeem. Dit “afval”-water is brak. Immers het zoute water is verdund met het zoete water.
Osmose
Blue Energy
Een andere toepassing van osmose is de zogenaamde Blue Energy. Ook wel Reversed Electro Dialysis genoemd RED. Hierbij stromen het zoete en zoute water zigzag langs elkaar. Ook hier gescheiden door halfdoorlatende membranen. Alleen worden er hier twee verschillende membranen gebruikt. Het ene membraan laat alleen de positief geladen zoutionen door en het andere membraan alleen de negatief geladen zoutionen. De positieve ionen verzamelen zich aan één kant en de negatieve ionen aan de andere kant. Dit spanningsverschil, spanningsveld, geeft een elektrische stroom. Dus hoe meer membranen je naast elkaar legt hoe meer stroom de installatie opwekt.
RED Schema
Een nadeel t.o.v. de PRO-techniek is dat de membranen duurder zijn. Daarentegen geeft de RED-techniek meer energie per vierkante centimeter membraan. En er is een behoorlijk groot oppervlak nodig! De technieken liggen nu zover dat er met elke vierkante meter membraan zo’n 3 Watt kan worden opgewekt. Om winst te maken is er een rendement van 5 Watt/m2 nodig maar de verwachting is dat er binnen niet al te lange tijd een membraan ontwikkeld is dat 12 Watt/m2 opbrengt.
Osmose Energie Centrale
Het landoppervlak wat zo’n centrale in zal nemen is, relatief, klein. Zo’n 100 bij 100 meter voor een 200 MW centrale. De membranen kunnen immers opgerold gebruikt worden.
In Noorwegen is Statkraft, het staatsenergiebedrijf, een PRO-centrale aan het ontwikkelen. In Nederland lopen er een aantal proeven met de andere techniek, RED. De potenties zijn enorm. De gelegenheid is, ook hier in Nederland, ruimschoots aanwezig. De Afsluitdijk, bij het Grevelingenmeer, op de Maasvlakte: overal veel zoet en zout water en de ruimte om een centrale neer te zetten.
Osmose Energie Centrale
Zoals bij elke methode zijn er ook bij deze methode van energie opwekken nadelen. Om het grootste probleem maar eerst te noemen: de kosten! Niet alleen de membranen zijn duur ook het daadwerkelijk bouwen van een osmose centrale brengt de nodige kosten met zich mee. Want, nadeel twee: Hoe simpel te ook klinkt en feitelijk ook is, het is een hele toer om zoiets aan te leggen. Het water moet gefilterd en zo efficiënt mogelijk worden aan en afgevoerd.
Daarentegen zijn de voordelen ook echte voordelen! Er gaan geen grondstoffen verloren. Immers het zout blijft zout, het is slechts verplaatst van de ene vloeistof naar de andere en ook de hoeveelheid water blijft dezelfde hoeveelheid. Het water warmt minder dan één graag Celcius op en dat is zo weinig dat het absoluut geen schade kan doen aan het waterleven.
Osmose kan dus, naast de bekende duurzame energiebronnen, een goede aanvulling zijn. Het is niet afhankelijk van een dag en nachtritme zoals zonne-energie. Het is niet afhankelijk van de wind maar kan een constante bron van energie zijn. De kosten wegen nu nog niet op tegen de baten maar ook hier geldt dat de ontwikkelingen niet stil staan en de efficiëntie omhoog gaat en de kosten omlaag.
Bronnen:
- Wikipedia NL
- Noorderlicht Nieuws: De Osmotor
- Osmotic energy
- Statkraft
- Ode Magazine – A New Homepage for Intelligent Optimists
- Overgroen
Tonnie van Klooster, website: KEER HET TIJ
October 15th, 2009 at 5:46 am
Mooie techniek, zeker als die 12W/m2 membranen er zijn. De centrales lijken me bij voldoende watervoorraad altijd, en ook zeer snel, op te starten Daarmee kunnen ze de best beprijsde stroom genereren genereren bij vraagpieken. Zo zullen ze eerder rendabel worden.
Twee kleine puntjes:
“De vloeistof stroom van het hoog geconcentreerde gedeelte naar het laag geconcentreerde gedeelte waardoor het vloeistofpeil daar stijgt.” Als ik je tekening en osmose goed begrijp, is het andersom. Je ziet de vloeistof met hoge concentratie (=veel deeltjes per volume) links, het niveau neemt daar toe. Op die manier streeft het systeem naar evenwicht (=overal evenveel deeltjes per volume), wat ook te verwachten is.
“Het water warmt minder dan één graag Celcius op” Gebeurt dat ook niet als je de twee waterstromen “gewoon” mengt als de rivier in zee stroomt? Dan is het dit aspect van ‘negatief milieueffect’ namelijk nul.
Onder de term “osmaal” zijn wat artikelen over deze techniek verschenen.
October 15th, 2009 at 12:16 pm
Je hebt gelijk ik heb de hoge en lage concentraties omgedraaid. (Dat krijg je als je zo’n stukje niet in één keer schrijft.)
Het water warmt in de centrale een klein beetje op. Dus het temperatuurverschil tussen zeewater en rivierwater wordt toch een fractie vergroot.
October 15th, 2009 at 12:27 pm
De zin:
“De vloeistof stroom van het hoog geconcentreerde gedeelte naar het laag geconcentreerde gedeelte waardoor het vloeistofpeil daar stijgt.”
moet zijn:
“De vloeistof stroomt van het laag geconcentreerde gedeelte naar het hoog geconcentreerde gedeelte waardoor het vloeistofpeil daar stijgt.”
Je illustratie ‘osmose’ klopt wel.
Wat betreft je stelling dat er nog slechts voor zo’n 55 jaar aan uranium voorradig is twijfel ik ten zeerste. Er zijn veel redenen om niet aan kernenergie te beginnen, maar de beschikbaarheid van uranium is daar geen van. Aangezien het een inleiding tot een stuk over een ander onderwerp betreft kun je beter in the algemeen stellen dat er veel nadelen kleven aan kernenergie.
October 15th, 2009 at 12:37 pm
Sorry, ard had het al opgemerkt.
Overigens wel een leuk en interessant stuk! Maar waar kun je nu beter in investeren? Krijg je niet relatief weinig stroom voor je geld met deze techniek in vergelijking met wind- en zonne-energie?
December 15th, 2010 at 1:36 pm
Beste Tonnie,
Ik werk aan een filosofisch-wetenschappelijke publicatie over Evolutie als schepping waarin ik voor een specifiek doel het osmosemodel als energiemodel wil gebruiken. Ik ben erg enthousiast over wat je schrijft en hoe je het toepast, je vergissing ten spijt. Zou ik je artikel en de afbeeldingen mogen gebruiken onder verwijzing naar jou als bron? Aangezien de praktijk van Forums is dat na verloop van tijd het document wordt verwijderd, is het nuttig een vaste bronvermelding te plaatsen, mocht je positief reageren op mijn verzoek.
Ik ben Joods en emeritus hoogleraar Systematische Hermeneutiek en werk aan een publicatie om wetenschap en de Joodse Tora met elkaar te verzoeken op basis van energetische processen, waar in we uitgaan van een gelijkblijvende natuurkunde in het universum en dus Einsteins relativiteit compleet maken, teveel om hier uit te leggen.
Bij interesse stuur ik je graag het eerste deel van het geplande vierdelige boek. in PDF.
Een vriendelijke groet,
Gideon
May 16th, 2015 at 1:48 am
Hoe dan ook, de fossiele brandstoffen raken een keer op, zeker wanneer je alle vormen van verkeer enorm ziet toenemen, maar ook hoeveel grote gebouwen zoals kantoorkolossen, ministeries, raad- en stadhuizen, ziekenhuizen, fabrieken etc. enorme hoeveelheden gas en elektriciteit gebruiken.
Ik verbaas me over die grote glasgebouwen die zomers moeten worden gekoeld en ‘s winters weer verwarmd maar veel zonnepanelen en warmtepompen kom je dan helaas niet veel tegen.
Voor mijn eigen woning heb ik de laatste tijd gedacht, om naast de zonnepanelen op mijn dak die mijn elektriciteit behoefte helemaal voorzien, aan de installatie van een warmtepomp om niet meer afhankelijk te zijn van gas.
Nu heb ik mijn gasverbruik door de toepassing van dubbelglas, isolatie en zuinig omgaan met de verwarming, uiteraard zonder kou te lijden, al behoorlijk naar beneden gebracht tot zo’n 900 m3 gas per jaar.
Na diverse telefoontjes naar leveranciers van warmtepompen werd het mij duidelijk dat warmtepompen eigenlijk alleen rendabel zijn wanneer je meer dan 1500 m3 gas per jaar verbruikt.
Dan blijft de vraag toch een beetje hangen of er geen andere oplossingen zijn, een kleinere warmtepomp, water – water, lucht – water, buizen diep de grond in boren terwijl slechts zo’n 6 tot 7 % van de bodem echt geschikt is of zijn er andere bronnen voor dat water van de juiste temperatuur waarmee de warmtepomp met een hoge COP van bv 6 -7 minder elektriciteit nodig heeft om het huis en het tapwater te verwarmen.
Wij hebben in Nederland water in overvloed maar niet al het beschikbare water is geschikt, binnenwater zoals rivieren en meren zijn naar mijn idee lastig te gebruiken als bron voor licht voorverwarmd water maar de de Noordzee die een groot gedeelte van de kust van Nederland beslaat is naast de Osmose toepassing zoals door Tonnie beschreven naar mijn idee uitstekend geschikt, ook door de continue aanvoer van ( voorverwarmd) water die met de zuidelijke stromen meekomt, zeer geschikt als bron voor enorme warmwatercentrales langs de kust. De mega windmolenparken die momenteel voor de kust worden gebouwd kunnen de elektriciteit die nodig is leveren en osmose centrales kunnen dan ingezet worden bij windstil weer.
Hoe een en ander in de praktijk gebruikt zou moeten worden laat ik over aan de techneuten die dit forum bezoeken, zelf ben ik daar niet technisch genoeg voor. Maar voor ieder huis boorgaten maken tot wel 120 mtr. lijkt me niet echt een optie, de bodem zal op de duur toch afkoelen.