Overal waar zoet en zout water samenkomen – bijvoorbeeld waar rivieren in zee stromen – is elektriciteit op te wekken. In zout water bevinden zich namelijk veel meer geladen deeltjes (ionen) dan in zoet water. Bevindt zich tussen het zoute en het zoete water een membraan dat alleen positief of negatief geladen deeltjes doorlaat, dan ontstaat er een spanningsverschil. Dat is om te zetten naar elektriciteit, en dat is precies wat er nu gebeurt op de Afsluitdijk.
Efficiëntere membranen
Het principe is al langer bekend, maar de efficiëntie was altijd veel te laag om grootschalige toepassing interessant te maken. Met de proefinstallatie op de Afluitdijk is dat nu aan het veranderen.
Voor prof. dr. ir. Kitty Nijmeijer van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente is dit een belangrijke stap voor de doorontwikkeling van de technologie. Het onderzoek maakt deel uit van het Green Energy Initiative van de Universiteit Twente en kent intensieve samenwerking met onderzoeksinstituut Wetsus, REDstack, Fujifilm en andere bedrijven. Nijmeijer werkte met haar vakgroep de afgelopen acht jaar intensief aan het ontwikkelen en verbeteren van de membranen en deze veelbelovende Blue Energy technologie.
Nijmeijer: “Alleen al met het water van de Rijn dat in Nederland de zee in stroomt, kun je de elektriciteit voor tachtig procent van de Nederlandse huishoudens opwekken. Wereldwijd kun je in principe zo ongeveer het gehele elektriciteitsverbruik verzorgen met blauwe energie.”
“Op het moment kunnen onze membranen in het lab een vermogen van ongeveer 1,3 Watt per vierkante meter leveren. Om blauwe energie economisch rendabel te maken moeten we toe naar 2 tot 3 Watt per vierkante meter. Onze promovendi kunnen de centrale op de Afsluitdijk gebruiken als onderzoekfaciliteit om op grotere schaal de efficiëntie te verbeteren.”
De installatie, die wordt gerealiseerd door onder meer REDstack BV en Fujifilm, bevat in totaal nu vierhonderd vierkante meter aan membranen die per uur 220.000 liter zout en 220.000 zoet water kunnen verwerken. Dat aantal wordt de komende jaren verder uitgebreid naar 100.000 vierkante meter. Om ruimte te besparen worden er verschillende membranen direct achter elkaar geplaatst, op een afstand van 0,3 – 0.5 millimeter van elkaar. Voor een commerciële installatie heb je uiteindelijk miljoenen vierkante meters membraan nodig.
Twee promoties
In januari 2014 promoveerden twee onderzoekers uit de vakgroep Membrane Science & Technology van Kitty Nijmeijer. David Vermaas, die op 17 januari promoveerde, hield zich bezig met de hydrodynamica en vervuiling van de membranen. Hij optimaliseerde de manier waarop het water langs de membranen stroomt en bedacht een aantal manieren om vervuiling van de membranen te verminderen. Enver Güler (31 januari) hield zich bezig met de membraanontwikkeling. Hij ontwikkelde een membraan met de hoogste energieopbrengst tot nu toe. Inmiddels zijn twee nieuwe promovendi in de groep van Nijmeijer gestart, die het onderzoek van Vermaas en Güler vervolgen.
Meer over het onderzoek van David Vermaas is te lezen in het artikel Zoet + zout = stroom!