Je leest:

Verdamping als groene energiebron

Verdamping als groene energiebron

Auteur: | 7 oktober 2017

Duurzame energiebronnen winnen terrein, maar ook al zetten we de wereld vol met windmolens en zonnepanelen: er zijn meer mogelijkheden. Amerikaanse wetenschappers denken dat bijna zeventig procent van de energiebehoefte in hun land uit het verdampen van water uit meren kan komen.

Verdamping is niet alleen een duurzame energiebron, het is ook een bron die makkelijk te reguleren is. Dit in tegenstelling tot zonne- en windenergie, waarbij we zijn overgeleverd aan de grillen van de natuur. Op bewolkte en windstille dagen moet je dan misschien blijven terugvallen op fossiele energiebronnen, zoals gas.

Regelbare verdampingsinstallaties zijn daarom de perfecte aanvulling, schrijven wetenschappers van de Columbia universiteit in New York. Bovendien kunnen ze overmatige verdamping in droge gebieden tegengaan. Ze publiceren hun bevindingen deze week in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications. Hebben we deze energiebron jarenlang over het hoofd gezien?

Verdampingsgenerator

In feite is verdampingsenergie een soort zonne-energie: de zon verwarmt water dat verdampt en weer afkoelt. In hun artikel stellen de onderzoekers dat verdamping wereldwijd goed is voor een gemiddelde energiepotentie van 80 watt per vierkante meter. Daaruit zou ongeveer 10 watt per vierkante meter te ‘oogsten’ zijn (genoeg voor een flinke ledlamp), ook op momenten dat de zon niet schijnt, want water slaat de zonnewarmte op. De beschikbare energie is overigens afhankelijk van weerfactoren zoals temperatuur, relatieve luchtvochtigheid en wind.

Het principe van een verdampingsmotor in vier stappen. Centraal in de installatie is een materiaal dat afhankelijk van het vochtgehalte groeit of krimpt (groen). Geschikte materialen zijn bijvoorbeeld specifieke verzamelingen van bacteriën. In de eerste stap neemt het materiaal waterdamp op dat uit een reservoir verdampt. Het materiaal groeit (stap twee) en drijft een generator aan. In de derde stap kan het vocht uit het materiaal verdampen doordat er aan de bovenkant kleppen opengaan (die aan de onderkant sluiten op dat moment). Het materiaal krimpt en drijft opnieuw een generator aan (stap vier).

Deze verdampingsenergie telt aardig op. Als je de energie weet te oogsten van alle meren in de Verenigde Staten die groter zijn dan 0,1 vierkante kilometer (exclusief de Grote Meren), dan heb je een elektriciteitsbron van maximaal 325 gigawatt. Ruim tien keer het elektrisch productievermogen dat in Nederland staat opgesteld. De ‘oogstoppervlakte’ is dan ook niet mis: 95.000 vierkante kilometer, ruim twee keer Nederland.

Dát je energie uit verdamping kan halen, bewezen dezelfde wetenschappers in 2015. Ze bouwden een karretje dat werd aangedreven door een ‘verdampingsrad’ en maakten een generator die boven een wateroppervlak stroom voor een lampje produceerde. Centraal in het concept is een materiaal dat afhankelijk van de luchtvochtigheid uitzet of krimpt. Hier ging het om verzamelingen van bacteriën die een stuk tape laten buigen of strekken. Onder invloed van vocht zetten de bacteriën op het materiaal razendsnel uit.

Demonstratie van een verdampingsmotor en -generator.

Uitgelicht door de redactie

Biologie
Maken genetisch gemodificeerde muggen een eind aan malaria?

Astronomie
Natte en gematigde exoplaneet gevonden

Klimaatwetenschappen
Drijvende woningen vanwege het stijgende water

Het karretje was geen snelheidsmonster en ook de ‘generator’ produceerde geen grote hoeveelheid elektriciteit. Maar de onderzoekers lieten ermee zien dat het in ieder geval mógelijk is om energie te winnen uit verdamping. Nu, twee jaar later, berekenen ze het potentieel van deze energiebron, en die blijkt groot te zijn. Bijkomstig voordeel van een verdampingsinstallatie is volgens de onderzoekers het feit dat het de verdampingssnelheid van het oppervlaktewater kan vertragen. In warme en droge regio’s is dat een zegen.

Niet efficiënt

Het is echter de vraag of het allemaal zo’n vaart loopt. Het onderzoek gaat uit van de situatie waarin een groot deel van de verdampingsenergie van vrijwel álle meren in de VS wordt geoogst. Praktisch lijkt dat onmogelijk. Het bedekken van al dat oppervlaktewater zal nogal een aanslag zijn op de natuur en op menselijke activiteiten, zoals transport en pleziervaart. Verder is het onwaarschijnlijk dat dergelijke installaties honderd procent efficiënt zijn.

Neem het feit dat drijvende installaties de opname van zonlicht juist blokkeren. Desgevraagd beaamt hoofdonderzoeker Ozgur Sahin dit risico. “Als de installaties zonlicht reflecteren dan zou dat de efficiëntie inderdaad verlagen”, schrijft hij per mail. “Maar als het grootste deel van het licht erdoorheen valt dan is het geen probleem. Je kunt er rekening mee houden in het ontwerp door de stroken bewegend materiaal verticaal te plaatsen.”

Verdampingsenergie zou een aanvulling kunnen zijn op andere duurzame energiebronnen, maar het ‘afvangen’ van deze energie is misschien niet volledig zonder risico. De auteurs schrijven dat het mogelijk is dat verdampingsinstallaties windpatronen beïnvloeden en daarmee de productiviteit van windmolenparken raken.

Martin van Sint Annaland, professor Chemical Process Intensification van de Technische Universiteit Eindhoven heeft de publicatie gelezen, maar heeft twijfels. “Het is een interessant principe dat wellicht toepassing kan vinden in kleine apparaatjes. Maar ik denk niet dat dit op welke schaal dan ook een rol gaat spelen in onze elektriciteitsproductie. Ik geloof niet dat je hier efficiënt energie mee opwekt”, laat hij NEMO Kennislink weten.

Verder is Van Sint Anneland benieuwd naar de kosten van zo’n installatie in vergelijking met technieken zoals zonnecellen of windenergie. “Die berekeningen ontbreken in dit artikel”, schrijft hij. “Ik denk dat we voorlopig toch afhankelijk blijven van fossiele brandstoffen, die worden aangevuld met een steeds groter aandeel zonne- en windenergie.”

Bron

  • Cavusoglu A. et al., Potential for natural evaporation as a reliable renewable energy resource, Nature Communications (26 september 2017), DOI:10.1038/s41467-017-00581-w
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 07 oktober 2017

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.