Nieuwe ontwikkelingen op het gebied van energie

WIND:

▪ De mens maakt al heel lang gebruik van de kracht van de wind om zeilschepen voort te stuwen, molens te laten draaien en water te pompen. Maar de laatste jaren heeft het enthousiasme voor windenergie zich snel over de hele wereld verspreid. Geavanceerde windturbines wekken nu wereldwijd voldoende niet-vervuilende, hernieuwbare energie op om 35 miljoen mensen van elektriciteit te voorzien. In Denemarken is al 20 procent van de elektriciteit uitsluitend van windenergie afkomstig. Duitsland, Spanje en India gaan in snel tempo op windenergie over, waarbij India zegt de op vier na grootste capaciteit van de wereld te hebben. De Verenigde Staten hebben momenteel 13.000 windturbines die elektriciteit opwekken. En sommige analisten zeggen dat als alle geschikte lokaties in de Verenigde Staten werden geëxploiteerd, dat land meer dan 20 procent van de huidige behoefte aan elektriciteit met behulp van de wind zou kunnen opwekken.

ZON:

▪ Door mensen gemaakte fotovoltaïsche cellen zetten zonlicht om in elektriciteit wanneer de stralen van de zon elektronen in de cellen in beweging brengen. Wereldwijd wordt er met deze methode bijna 500 megawatt aan elektriciteit geproduceerd, en de vraag naar zonnecellen neemt jaarlijks met 30 procent toe. Momenteel zijn fotovoltaïsche cellen echter nog betrekkelijk inefficiënt, en de elektriciteit die de cellen produceren is duur vergeleken bij de elektriciteit die met fossiele brandstoffen wordt opgewekt. Bovendien worden voor het vervaardigen van de cellen giftige chemische stoffen zoals cadmiumsulfide en galliumarsenide gebruikt. Omdat die chemische stoffen eeuwenlang in het milieu blijven, zo merkt Bioscience op, „zou de verwijdering en recycling van de materialen in niet meer gebruikte cellen een groot probleem kunnen worden”.

 GEOTHERMISCHE ENERGIE:

▪ Als iemand een gat in de aardkorst zou graven, helemaal tot aan de hete aardkern, waar het ongeveer 4000 graden Celsius is, zou de temperatuur per kilometer gemiddeld zo’n 30 graden stijgen. Maar mensen die dicht bij warmwaterbronnen of vulkanische breuklijnen wonen, hebben makkelijker toegang tot aardwarmte. In 58 landen wordt heet water of stoom, afkomstig van hotspots, gebruikt om huizen te verwarmen of elektriciteit op te wekken. IJsland voorziet in ongeveer de helft van zijn benodigde energie door aardwarmte aan te wenden. Andere landen, zoals Australië, overwegen gebruik te gaan maken van de energie in uitgestrekte lagen droog gesteente met een hoge temperatuur die op een diepte van slechts enkele kilometers liggen. Australian Geographic meldt: „Sommige onderzoekers zijn van mening dat we door water naar die opgeslagen warmte te pompen en het opgewarmde water dan als het onder zeer hoge druk weer naar de oppervlakte komt te gebruiken om turbines aan te drijven, tientallen jaren — eeuwen zelfs — energie zouden kunnen opwekken.”

WATER:

▪ Hydro-elektrische centrales voorzien al in ruim 6 procent van de energiebehoefte in de wereld. Volgens het rapport IEO2003 zal de komende twintig jaar „veel van de toename in hernieuwbare energiebronnen het gevolg zijn van grootschalige hydro-elektrische energieprojecten in de ontwikkelingslanden, vooral die in Azië”. Maar Bioscience waarschuwt: „Het opgeslagen water bedekt vaak waardevolle, vruchtbare, alluviale grond. Bovendien zijn dammen van invloed op de bestaande planten, dieren en microben in het ecosysteem.”

 WATERSTOF:

▪ Waterstof is een kleurloos, reukloos, brandbaar gas en is het meest voorkomende element in het heelal. Op aarde maakt waterstof een wezenlijk deel uit van plantaardig en dierlijk weefsel; het is een bestanddeel van fossiele brandstoffen, en het is een van de twee elementen waaruit water bestaat. Ook brandt waterstof schoner en efficiënter dan fossiele brandstoffen.

Science News Online zegt dat water „kan ontleden in waterstof en zuurstof als er elektrische stroom doorheen wordt geleid”. Hoewel met deze methode enorme hoeveelheden waterstof vervaardigd zouden kunnen worden, zegt deze on-linepublicatie dat „dit schijnbaar ongecompliceerde proces nog niet economisch is”. Wereldwijd produceren fabrieken al zo’n 45 miljoen ton waterstof, voornamelijk voor gebruik in kunstmest en schoonmaakmiddelen. Maar deze waterstof wordt verkregen via een proces waar fossiele brandstoffen aan te pas komen — een proces waarbij ook het giftige gas koolmonoxide en het broeikasgas kooldioxide vrijkomen.

Toch zien velen waterstof als de veelbelovendste van de alternatieve brandstoffen en achten ze het in staat aan de toekomstige energiebehoeften van de mens te voldoen. Dit optimisme is gebaseerd op de opmerkelijke verbeteringen die de laatste tijd zijn aangebracht aan een apparaat dat als de brandstofcel bekendstaat.

BRANDSTOFCELLEN:

▪ Een brandstofcel is een apparaat dat elektriciteit produceert uit waterstof — niet door het te verbranden, maar door het in een gecontroleerde chemische reactie aan zuurstof te binden. Als er zuivere waterstof wordt gebruikt in plaats van een waterstofrijke fossiele brandstof, zijn warmte en water de enige restproducten van de reactie.

In 1839 ontwikkelde Sir William Grove, een Britse rechter en natuurkundige, de eerste brandstofcel. Maar het maken van brandstofcellen was duur en de brandstof en de componenten waren moeilijk te krijgen. Daarom bleef deze technologie ongebruikt tot het midden van de twintigste eeuw, toen er brandstofcellen werden ontwikkeld als energiebron voor Amerikaanse ruimteschepen. De tegenwoordige ruimtevaartuigen gebruiken nog steeds brandstofcellen voor energie aan boord, maar de techniek wordt nu ook verfijnd voor meer ’aardse’ toepassingen.

Er worden nu brandstofcellen ontwikkeld ter vervanging van de verbrandingsmotor in motorvoertuigen, om bedrijven en woningen van elektriciteit te voorzien en als voeding voor kleine elektrische apparaten, zoals computers en mobiele telefoons. Maar op het moment dat dit artikel wordt geschreven, is de energie die in de bestaande grotere brandstofcelsystemen wordt opgewekt, nog ruim vier keer zo duur als de door fossiele brandstoffen geleverde energie. Toch worden er honderden miljoenen dollars geïnvesteerd om deze in opkomst zijnde technologie verder te ontwikkelen.

Het kiezen voor schonere energiebronnen heeft duidelijk voordelen voor het milieu. Maar de kosten om dat op grote schaal te doen, zullen vermoedelijk nog een belemmering blijven. Het rapport IEO2003 zegt: „In de toekomst zal er . . . naar alle waarschijnlijkheid vooral meer vraag zijn naar fossiele brandstoffen (olie, aardgas en steenkool), omdat men verwacht dat de prijs van fossiele brandstoffen relatief laag zal blijven en dat de kostprijs van het opwekken van energie uit andere brandstoffen daar niet mee zal kunnen concurreren.”

[Illustratie op blz. 9]

Brandstofcelauto (2004)

[Verantwoording]

Mercedes-Benz USA

[Illustratieverantwoording op blz. 8]

DOE Photo