Er bestaat al groene energie (= duurzaam en milieuvriendelijk) afkomstig van zon, wind, waterkracht, aardwarmte en biomassa. Daarnaast heb je de gebruikelijke energie afkomstig van fossiele brandstoffen als aardolie, steenkool en aardgas. Deze wordt grijze energie genoemd (raakt op en is milieuvervuilend). Een nieuwe vorm van energie is blauwe energie. Deze berust op een verschil tussen zeewater en binnenlands zoet water, namelijk de hoeveelheid zout die erin zit. Uit dit verschil in concentratie kan energie gehaald worden. Het rendement van blauwe energie is tamelijk veelbelovend, waarmee het wel eens een belangrijke bijdrage kan leveren aan de 'schone' energiebehoefte van de toekomst.
Verschil
Zeewater bevat veel zout. Zout, opgelost in water, zorgt voor positief en negatief geladen deeltjes. Omdat elektriciteit niets anders is dan het bewegen van geladen deeltjes (= stroom), ontstaat er een spanning (door het ontstane ladingsverschil) wanneer je zeewater en zoet water met elkaar in contact brengt. Uit deze spanning (uitgedrukt in volt) kun je energie halen. In de praktijk gebeurt het met elkaar in contact brengen van zout en zoet water door middel van een semipermeabel (= half doorlaatbaar) membraan. Behalve de spanning ontstaat dan wat in de biologie osmose heet. In je lichaam vindt dit proces ieder moment in elke cel plaats.
Twee soorten technologie
Er bestaan twee soorten technologie:
1. Er is een ladingsverschil tussen zeewater en zoet water. Waar deze twee dicht bij elkaar komen, heb je zoals gezegd een spanning. Wanneer je er een gesloten stroomkring van maakt met een goed gekozen weerstand, kunnen de geladen deeltjes getransporteerd worden en heb je een elektrische stroom. Spanning en stroom samen leveren vermogen op. Waarbij geldt dat des te groter het contactoppervlak is, des te groter het vermogen zal zijn. Deze technologie wordt R.E.D. genoemd, Reverse Electro Dialysis. Onder andere bij Harlingen is in 2018 een proefstation gebouwd. In de toekomst wil men grote delen van de Afsluitdijk gebruiken om op deze manier energie op te wekken. Men denkt hieruit genoeg energie te kunnen halen om de drie noordelijke provincies van elektriciteit te voorzien!
Principe van omgekeerde elektrodialyse
2. Door de osmose die optreedt, gaat het zoete water door het membraan naar het (zoute) zeewater. Binnen een afgemeten ruimte wordt daar de druk steeds hoger, tot wel 34 bar. Met deze druk kun je een turbine aandrijven die op zijn beurt een generator (= een hele grote dynamo) laat draaien, precies zoals gebeurt in een gewone elektriciteitscentrale (en bij je fietsdynamo in het klein). Je hebt dan elektriciteit.
Deze technologie wordt PRO genoemd, Pressure Retarded Osmosis, en wordt onder andere in Noorwegen gebruikt. Men pompt daar zout water uit een fjord in een bak met zoet grondwater, er treedt osmose op met bijbehorende druk en men heeft een generator die elektrische energie levert.
Principe van druk door osmose
Blauw is schoon
Je hebt met blauwe energie een vorm van energie zonder emissies van schadelijke stoffen, zonder lawaai en onafhankelijk van windkracht of zonneschijn. Vriendelijk voor mens en milieu. En praktisch. Je kunt het overal toepassen waar zout water in contact staat met zoet water. Het enige afvalproduct is brak water.
Het vereist wel grote membraanoppervlakken, wat op zich niet echt een probleem is. Je kunt denken aan ondergrondse toepassingen in kelders van grote centrales. Wat wel een probleem is, is dat de membranen verstopt kunnen raken met algen en micro-organismen uit het zeewater. Het schoonmaken van de membranen is nogal arbeidsintensief en daarmee in feite het meeste werk.
Afsluitdijk
Bij de Afsluitdijk heeft het bedrijf Statkraft, zoals gezegd, in het jaar 2018 een 200 MW blauwe energiecentrale gebouwd. Zonder een cent subsidie. Hetgeen uniek is voor duurzame energie, want bijvoorbeeld windenergie en zonne-energie zijn tot nu toe weinig rendabel en kosten jaarlijks miljarden euro’s, op te brengen door de belastingbetaler.
Of blauwe energie lucratief wordt, zal de toekomst uitwijzen. Maar dàt het in eniger mate toekomst heeft, staat vast.
(Tien jaar geleden, toen ik in Nijmegen als lerarenopleider colleges duurzaamheid gaf, heb ik studenten zelf de omgekeerde elektrodialyse laten onderzoeken. Een bak met zoet water en een hoeveelheid zout water, met daartussen een semipermeabel membraan. Er was een stroom meetbaar, hoewel niet groot.)
Literatuur:
Piotr Długołęcki - Mass transport in reverse electrodialysis for sustainable energy generation
S. Loeb - Large-scale power production by pressure-retarded osmosis (Journal of Membrane Science, 2002, nr 143, 115-122).