De overheid heeft een prijsplafond vastgesteld voor een beperkte hoeveelheid gas en elektriciteit. Dit gaat, zo blijkt uit berekeningen, Nederland € 11,2 miljard kosten. Geld dat in de zakken van grote energiebedrijven belandt. Hoe kan dit slimmer?
Het aardgasveld in Groningen is verreweg het grootste aardgasveld van Nederland. Bron Wikipedia/bijdrager: MJSmit
De beperkingen van de vrije markt
De vrije markt is erg goed in arbitrage, een economische term die betekent: vraag en aanbod bij elkaar brengeni need 500 dollars today. Wat dat betreft is de vrije markt een goed middel om bijvoorbeeld koekblikken, of stofzuigers aan de man te brengen. Bij essentiële basisvoorzieningen zoals energie en gezondheidszorg ligt dit helaas anders. We hebben dit gezien in de Amerikaanse deelstaat Texas, waar door het invallen van een strenge winter, op een gegeven moment stroomrekeningen van tienduizenden euro’s duizenden Texanen aan de bedelstaf brachten. In totaal heeft dit de Texanen iets van 38 miljard dollar gekost, rond de 4000 euro per huishouden. Was de Texaanse energievoorziening gepland door een centrale instantie, dan was er in het netwerk redundantie ingebouwd en hadden deze calamiteiten zich niet voorgedaan.
Een voorbeeld van een energiemarkt die nu, door de economische oorlogvoering met Rusland, volkomen verziekt is, is de Europese energiemarkt. Onder meer door speculatie stijgende gasprijzen tot honderden euro’s per megawattuur. Omgerekend is dit 3-€ 4 per kubieke meter, wat natuurlijk exorbitant veel is als je bedenkt dat een liter benzine, die een hogere energie-inhoud heeft, zelfs met alle accijns en bij slechts € 2 kost. Zoals het er nu naar uitziet, dreigen permanent hogere prijzen voor gas en elektriciteit omdat er een einde is gekomen aan de goedkopere toevoer van Russisch gas.
Gevolg hiervan is dat de consumenten en energie-intensieve MKB bedrijven enorm in de problemen komen. De prijs va:n een kuub gas, zonder energiebelastingen, is meer dan vertienvoudigd. Dit soort geopolitieke risico’s gaan ver te boven wat het gemiddelde bedrijf aankan. Energie is ook een essentiële basisvoorziening, energie is de bron van het leven en ook de drijvende kracht achter onze economie en wat de maatschappij draaiend houdt. deze essentiële nutsvoorziening kan niet aan de vrije markt worden overgelaten.
Nationaliseren, een goed idee
Energiemaatschappijen nationaliseren, zoals de SP voorstelt, zou dit probleem voor een groot deel oplossen. Het is dan slimmer om een eigen overheidsenergiemaatschappij op te richten, dan om bestaande energiemaatschappijen op te gaan kopen.
Dit zou ook de problemen van schadeloosstelling oplossen.
Want uiteraard gaan deze bedrijven dan processen aanspannen,m en de kosten hiervan zouden dan namelijk in de miljarden gaan lopen. Eventueel kan een kleine energiemaatschappij op worden gekocht, en op worden geschaald. Maar daarvoor moet er wel een nationale energiemaatschappij komen. Om deze reden is de SP een volkspetitie gestart. Hier kan je tekenen.
Het energieplafond en hoe dit via een nationale energiemaatschappij geregeld zou kunnen worden
Op dit moment is de door de economisch rechtse partijen VVD, CDA en D66 gedomineerde Nederlandse regering van plan, om een beperkt gasverbruik en elektriciteitsgebruik van huishoudens, nu genormeerd op maximaal 1200 m3 gas en 2900 kWh per huishouden, tegen lagere tarieven aan te bieden, respectievelijk € 1,45 per kubieke meter gas en € 0,40 per kilowattuur stroom. Dit zal inderdaad de energiearmoede flink gaan verlichten, maar wel tegen een hoge prijs. Energieleverancier zoals Essent zijn nu namelijk bezig om de variabele tarieven flink te verhogen.
Het verschil tussen het door Essent en Vattenfall in rekening gebrachte variabele tarief van € 2,22 per kubieke meter en € 0,60 per kilowattuur en het prijsplafond, moet door de overheid, dus door de belastingbetaler, worden opgebracht. En dat gaat behoorlijk in de papieren lopen. Een feestje voor de aandeelhouders dus, op onze kosten. Dat kan, en moet, natuurlijk slimmer.
De Groningen optie
Op dit moment is de aardgasproductie in Groningen bijna stopgezet, met slechts de minimumafname (4 miljard kuub per jaar) die nodig is om de aardgaswinningspunten in werking te houden. De reden is de welbekende problematiek met aardbevingen. in principe is dit probleem op te lossen met een flinke zak geld. Als alle schade aan huizen in het aardbevingsgebied in natura wordt vergoed, en er verder geen vragen worden gesteld, kunnen alle slachtoffers van de bevingen op een eerlijke manier worden gecompenseerd.
Als wij weer net zoals in 2012 40 miljard m3 aardgas per jaar winnen, en dit voor een euro per kubieke meter aan de burgers en bedrijven van Nederland verkopen, hebben wij genoeg gas om het energieplafond te bekostigen. In het Groningse gasveld zit nog eens 750 miljard m3 gas. Voldoende voor zeker 15 jaar. Dit geeft ons de noodzakelijke tijd om over te schakelen op duurzame energiebronnen, zoals zonne-energie en kernenergie.
En ook dermate veel inkomsten, dat we alle Groningers in het gaswinningsgebied die te lijden hebben onder gebrekkige huizen, al dan niet als gevolg van aardgaswinning, in natura gul kunnen compenseren.
De OPEC, de organisatie van olieproducerende landen, slaagt erin om de olieprijzen hoog te houden. Waarom werken energie armere landen niet samen in een Organisatie van Energie Importerende Naties?
Tijd voor een einde aan de chantage door energie-exporteurs
2022 stond in het teken van de chantage door Ruslandзайм 10000 на карту мгновенно van energie-importerende landen. Dit is niet de eerste keer dat energie-exporterende landen hun macht hebben misbruikt. Ze was al in 1973 de olieboycot door de OPEC, waardoor we in Nederland autoloze zondagen moesten invoeren. En Rusland chanteerde al eerder Oekraïne door de gaskraan dicht te gaan draaien.
Kortom wij, energiearme landen, hebben een gemeenschappelijk probleem. We zijn veel te afhankelijk van energie-exporteurs. We kunnen beter gaan samenwerken om op die manier onze afhankelijkheid te verminderen en energiezelfstandigheid te bereiken. Met andere woorden, tijd voor een Organisatie van Energie Importerende Naties.
De Amerikaanse bevolking is net zoals wij moe van spelletjes rondom energie en droomt van een goedkope, betrouwbare energiebron maar helaas leven zij onder het juk van Wall Street. Voor de petrodollar is het noodzakelijk dat de afhankelijkheid van aardolie in stand blijft, omdat aardolie in dollars wordt verhandeld. Stort de oliemarkt in elkaar, dan dat de vraag naar Amerikaanse dollars ook flink. Maar in de huidige constellatie kunnen wij helaas niet op de Amerikanen rekenen voor een duurzame lobby tegen energieafhankelijkheid.
Het gemeenschappelijk probleem van de Europese Unie, India, Japan en Zuid-Korea (en nog veel meer landen, zoals China)
Naast Nederland en de overige landen van de Europese Unie, zijn er meer landen die met hetzelfde probleem zitten. Denk dan bijvoorbeeld aan Japan, Zuid-Korea, India en nu ook Indonesië. Stuk voor stuk zijn het grootmachten die net als wij te lijden hebben van de machtsspelletjes van olie en aardgas exporterende landen. We zijn overgeleverd aan de nukken en de grillen van de fossiele brandstoffen markt Daar wordt het tijd dat wij gaan werken aan vervangers voor fossiele brandstoffen en daar een internationale inspanning van maken.
Samen zijn we sterk in een Organisatie van Energie Importerende Naties
Zo zouden wij samen kunnen werken om modulaire kerncentrales in serie te kunnen bouwen. De Koreanen hebben veel ervaring met compacte kerncentrales, maar het is natuurlijk een vrij klein land. De Europese Unie kan een meer dan 10 keer zo grote markt bieden. Als we met een ruim budget met hen en met de Japanners samen gaan werken, kunnen we grote vloten drijvende kerncentrales bouwen en hiermee onze landen onafhankelijk maken van olie en gasexporteurs. Ook kunnen we een wereldwijde infrastructuur opzetten waarmee we bijvoorbeeld waterstof of een andere energiedragers als ammoniak kunnen opslaan en uitwisselen. Hebben we eenmaal een dergelijke infrastructuur, dan kunnen we hier ook onregelmatige alternatieve energiebronnen, zoals zon en wind, aan koppelen.
Een democratische toekomst zonder islamistische oliesjeiks en oorlogszuchtige dictators
Ook kunnen we werken aan energieopslag en het vinden van nieuwe energiebronnen. De Koreanen, de Japanners en de Indiërs hebben net als wij een enorm belang bij het vinden van goedkope en schone energie. Wij allemaal zijn bevolkingen met een duidelijke groei-instelling. Als wij gaan samenwerken op basis van gelijkwaardigheid, en onze krachten bundelen, kunnen wij zorgen voor een duurzame energie toekomst waarin we niet meer afhankelijk zijn van naargeestige geopolitieke spelletjes. Wij kunnen dan de ketenen waarmee wij gevangen zitten aan het bestaande fossiele energie handelsnetwerk verbreken. Wij kunnen dan ook de andere energiearme landen, zoals vele Afrikaanse en Aziatische landen, helpen om te ontsnappen aan de armoede. Want armoede is een van de ergste mensenrechtenschendingen.
Energie uit zout water, de toekomst? Copyright Visionair.nl
Het klinkt allemaal verdacht veel als een perpetuum mobile, maar energie uit zout water, zoals zeewater, kan wel degelijk, blijkt uit een experiment.
Het meeste water op aarde is zoutwater. Het meeste is hier een understatement, 99% komt dichter in de buurt. Naar schatting is slechts 1% van alle water op aarde, zoetwater. Zouden we er in slagen om energie uit het zoute water te halen, dan hadden we de brandstof letterlijk voor het opscheppen. Dat is nu net precies wat, zo lijkt het, een aantal onderzoekers van het Institute of Scientific and Industrial Research (SANKEN) aan de Japanse Osaka Universiteit is gelukt.
Hoe werkt het systeem?
Het principe werkt als volgt. Met behulp van een speciaal, selectief membraan dat alleen positief geladen ionen doorlaat, hopen deze positief geladen ionen zich op. Daardoor ontstaat er een spanningsverschil tussen het zeewater en het zoete water. En dat spanningsverschil kan je gebruiken als bron van elektriciteit, als je die positief geladen ionen steeds afvoert.
Tsutsui en zijn collega’s maakten gebruik van een zeer dun, 20 nm, membraan van siliciumnitride (SiNx) dat was bevestigd op een plaat silicium.
De nanoporiën zijn 20 nm breed, de diameter van ongeveer 60 watermoleculen. Deze poriën worden op 1000 nm, 1 micrometer, afstand van elkaar geplaatst. In theorie kan je hiermee een ongelooflijke 100 kW per vierkante meter membraan bereiken. In de praktijk interfereren de poriën met elkaar, door je de optimale opbrengst per vierkante meter bereikt als de poriën ver uit elkaar staan. Ook dan bereik je toch nog een indrukwekkende 100 W per vierkante meter. niet gek voor energie uit zout water.
Opbrengst energie uit de zout water vergelijkbaar met een zonnepaneel
Om een indruk te geven, deze hoeveelheid energie uit zout water is niet veel minder dan een zonnepaneel. Dag en nacht, zomer en winter. Er is natuurlijk ook een nadeel aan deze methode. Namelijk, je hebt er veel zoetwater voor nodig. Waarschijnlijk zal de efficiëntie afnemen als de concentratie van ionen stijgt in het effluent. Maar voor landen met een overschot aan zoetwater, zoals Nederland, zal dit zeker in de winter, als er weinig zon is, een heel interessante energiebron zijn.
Bron:
Makusu Tsutsui et al, Sparse multi-nanopore osmotic power generators, Cell Reports Physical Science (2022). DOI: 10.1016/j.xcrp.2022.101065
Nederland redden is onmogelijk gezien de op natuurwetenschappelijk gebied complete imbecielen die ons regeren en die zich niets aan de bevolking gelegen laten liggen. Maar wat we wel kunnen doen is onszelf en onze vrienden en familie redden. Daarom tips met als thema: hoe overleef je de energiecrisis?
Het zal u niet ontgaan zijn. De energieprijzen gaan als een raket omhoog en dat heeft erg vervelende gevolgen voor ons consumenten. En ook voor ondernemers natuurlijk, zeker ondernemers die veel energie gebruiken. Zo zal een kubieke meter gas waarschijnlijk meer dan € 3 gaan kosten, een kilowattuur € 0,70 of meer. Ter vergelijking deze prijzen waren een paar jaar geleden vier keer zo laag.
Op welke manier kunnen consumenten en ondernemers er voor zorgen dat ze deze betere omstandigheden kunnen overleven? Voor een belangrijk deel kan het door vals te spelen en even alles wat met duurzaamheid te maken heeft de lange middelvinger te geven. Maar je kan ook voor een energiearme levensstijl kiezen. Het beste voor je portemonnee is om allebei te doen. We gaan hieronder in op de methodes die hiervoor te gebruiken zijn.
Energie besparen
De makkelijkste manier om je energierekening te verlagen is energie besparen. En dat is minder moeilijk dan het lijkt. We hebben namelijk een aantal onzinnige gewoontes die weliswaar een klein beetje extra comfort opleveren, maar heel veel extra energie kosten. De voornaamste daarvan is dat we ons compleet huis verwarmen terwijl we eigenlijk alleen maar die warmte tegen onszelf aan willen voelen. ook hebben we heel veel apparaten onnodig veel energie kosten en waar energiezuinige alternatieven voor zijn. Of waar we ook heel goed zonder zouden kunnen. Ik heb bijvoorbeeld een groot beeldscherm dat 33 watt gebruikt. Als ik 8 uren achter de computer zit, scheelt dat toch ongeveer 1/4 kWh. Aan de andere kant scheelt het werken op een groot beeldscherm wel veel tijd.
De drie grote voordelen van de verwarming op 15 zetten
Zeker als je alleen woont is het slim om de verwarming flink lager te zetten. Denk dan aan 15° of lager. Dit heeft verschillende voordelen. Zo hoeft je koelkast veel minder hard te werken. In je koelkast zit een warmtepomp die warmte naar buiten pompt. het energiegebruik van een koelkast is rechtstreeks afhankelijk van het temperatuurverschil tussen buiten en binnen. Dus als het in de koelkast 5° is, dan gebruikt je koelkast twee keer zoveel stroom bij 25° als bij 15°.
Een lage binnentemperatuur lost nog een tweede probleem op. Namelijk de kurkdroge lucht in de winter. Want de luchtvochtigheid is afhankelijk van de temperatuur. Hoe heter de lucht is, hoe meer waterdamp deze kan bevatten. Dus als koude vochtige lucht je huis binnenkomt, en deze wordt opgewarmd, dan verandert dit in droge lucht. Maar als je het binnen 15 graden stookt in plaats van 25°, dan is de lucht veel prettiger om te ademen.
Een derde voordeel van een lage binnentemperatuur is dat je ervan afvalt. Je lichaam moet namelijk meer warmte opwekken. Ook daarom is het fijn om binnentemperatuur laag te zetten. Je huid droogt minder snel uit.
En het gasgebruik? Dat kun je dan terugschroeven tot rond een halve kubieke meter gas per dag in een kleine woning, zeker als deze woning verduurzaamd is. Je kan hiermee in principe je gasverbruik al met twee derde terugbrengen. Daarmee heb je de kostenverhoging al voor een groot deel terugverdiend.
Let op, voorkom wintertenen
Je kan deze lage binnentemperatuur overleven door warme kleren aan te trekken. Een praktisch en redelijk goedkoop kledingstuk is een zogeheten kamermantel. Deze is gepopulariseerd door de Vrekkenclub en ook wel bekend als een Slanket. Deze zijn te verkrijgen voor rond de € 30. Verder helpt het om warme kleren zoals truien te dragen en eventueel een pyjama onder de broek.
Denk vooral aan je voeten. Mensen hadden vroeger veel last van wintertenen omdat hun voeten te veel afkoelden. Daar kan je wat aan doen door pantoffels en dikke sokken te regelen. Een goedkope en effectieve oplossing om warm te blijven is kleren over elkaar aantrekken. Het gevaar van wintertenen is reëel, zeker als je ouder bent. Is jullie liefdesleven de laatste tijd helemaal niets? Er is nu een extra goede reden om ’s nachts tegen elkaar aan te kruipen.
Washandje in plaats van douchen
Behalve verwarming gebruik je ook voor andere dingen gas. Douchen is wat betreft na verwarming de meest beruchte energieslurper. Dat komt omdat het heel veel energie kost om water op te warmen. Om je een indruk te geven: een liter water opwarmen van 12° tot 43° kost (1,163 Wh/K * (43-12) K = rond de 0,03 kWh aan warmte. Zelfs met een spaardouche gebruik je nog 6 liter water per minuut, rond de 0,18 kWh aan energie dus, of Dan moet je bedenken dat zeker bij een korte douche in het begin ook nog veel warmte verloren gaat op weg naar de douchekop. Dus op vijf minuten kom je zeker op 1 kWh.
Dit kan je ondervangen door je maar twee keer per week te douchen, douchen beperkt houden tot 5 minuten en de overige dagen even met een washandje over je lichaam heen. Washandjes zijn tegenwoordig wat lastiger te krijgen in de winkel, maar online nog wel volop voor rond een euro per stuk. Heb je een oude handdoek, dan is er goed nieuws. Deze kan je in stukken knippen, dubbelvouwen en aan elkaar naaien. Ben je geen naaitalent, dan biedt de textiellijm van bijvoorbeeld de Action uitkomst.
Leen of koop een stroommeter en probeer de ergste elektriciteitsgebruikers op te sporen
Elke kilowattuur die je bespaart, scheelt je € 0,70 of meer. Vooral bij sluipgebruik kan dat behoorlijk aantikken. Vraagt een bepaald apparaat bijvoorbeeld 25 watt en staat het continu aan? Dan kost je dit per maand 18 kWh, omgerekend € 12.
Zelf energie opwekken
Heb je eenmaal je energiegebruik flink teruggedraaid, dan wordt het ook een stuk gemakkelijker om zoveel energie op te wekken. Als particulier zijn je mogelijkheden vrij beperkt, het is bijvoorbeeld erg lastig om zelf een stuwdam, een kerncentrale of geothermische put in je achtertuintje te plaatsen. hoewel dat voor de echte techneut natuurlijk een geweldige uitdaging is. In de praktijk komt zelf energie opwekken neer op zonnepanelen, windmolens, een allesbrander of een biogasinstallatie.
Zonnepaneel al binnen twee jaar terugverdiend
Een zonnepaneel levert gemiddeld rond de 1 kWh per Watt power per jaar op. Dat betekent dat zonnepanelen nu echt ongekende rendementen opleveren. De kosten van zonnepanelen liggen ongeveer op de € 1 per Watt power, dit betekent dat je in principe je installatie er al in anderhalf jaar uit hebt. op voorwaarde natuurlijk dat je kan salderen.
In de wintermaanden december en januari schijnt de zon nauwelijks, zonnepanelen lever dan maar 10% van de energie die ze in juni en juli leveren. Dankzij de salderingsregeling kan je dat probleem verplaatsen naar de elektriciteitsleverancier. Zo los je het probleem voor jezelf op. Maar dat maakt wel dat we ons nationaal gezien zorgen moeten maken over gas in de wintermaanden, want dan moeten we zowel huizen verwarmen als elektriciteit opwekken met gas. In de komende winter zal dit niet echt een bijdrage leveren aan je energiegebruik, maar alle beetjes helpen.
Heb je nog een flink stuk dak over, dan kun je ook overwegen om een zonnecollector te plaatsen. Ook is er daar subsidie voor. Het duurt een stuk langer voordat deze zichzelf terugbetalen dan een zonnepaneel, maar met de hoge gasprijzen kan ook deze termijn door drie. Met andere woorden, waar het eerst iets van 15-20 jaar duurde voordat je de kosten van een zonnecollector er uit had, is dat nu 5-7 jaar geworden. Dus dit kan je zeker overwegen, het rendement is met 14-20% een stuk hoger dan je op je bankrekening haalt. Kies dan voor een vacuümbuis zonnecollector. Weliswaar geeft deze in de zomer minder rendement, maar in de winter veel meer. En uiteraard is de winter de tijd dat je deze warmte het hardste nodig hebt.
Alternatieven voor gas: steenkool, oud papier en openhaardhout
Verder kun je natuurlijk je huis warm stoken met andere dingen dan gas. Een kubieke meter gas levert ongeveer 31,65 MJ (8,8 kWh) aan warmte. Deze warmte kan je ook opwekken met een kilo steenkool. Deze kost op dit moment ongeveer een euro, maar je hebt hier dan wel een kachel voor nodig. En natuurlijk de nodige ruimte om de steenkool op te slaan. Vooral als je meerdere kachels hebt, gaat het natuurlijk hard.
Heb je thuis een allesbrander, dan is het slim om na te denken over een energiebron waar je waarschijnlijk nog niet eerder over na hebt gedacht. Namelijk oud papier. In plaats van het oud papier weg te doen, kan je er briketten van persen. Dit is het nodige werk, maar hiermee kan je in principe heel wat hout uitsparen. Papier is in wezen houtpulp en hout levert per kilo net zoveel energie als een halve kuub gas. Hier zou je eventueel nog oude frituurolie in kunnen verwerken.
Heb je een geschikte bron voor openhaardhout dan is ook dat een optie natuurlijk. Maar let op, ook de prijs van hout is flink gestegen. Reken op dit moment op ongeveer een euro per kilo hout. De hoeveelheid energie per kilo hout is ongeveer twee derde van die in een kubieke meter gas. De werkelijke prijs wordt dus € 1,50, de helft van die van gas, en dan moet je ook bedenken dat een kachel natuurlijk een stuk lager rendement heeft dan een hoogrendementketel. Bovendien is hout een waardevol bouwmateriaal waar je nuttiger dingen mee kan doen dan het op te stoken.
Meer exotische oplossingen
Woon je op het platteland, en is er een sloot in de buurt dan is de kans niet denkbeeldig dat er gas uit de sloot naar boven borrelt: brongas. Veel is dit niet maar boerengezinnen kookten hier vroeger veel op. En dat scheelt natuurlijk best een slok op een borrel wat betreft gasgebruik. Een andere mooie oplossing is een biogasinstallatie. Het Israëlische bedrijf HomeBiogas biedt enkele interessante en ook betaalbare producten aan, waarmee je – als er genoeg plantaardig materiaal voorhanden is – voor een deel ofwel geheel in je gasbehoefte kan voorzien. de kosten van biogasreactoren liggen tussen de € 500 en 2.000.
Een biogasinstallatie. Bron: Alex Marshall, Wikimedia Commons, CC BY 3.0
Windmolens voor particulieren waren tot voor kort niet echt interessant omdat de kosten enorm zijn en je windmolens niet zomaar op je zonne-installatie aan kan sluiten. De reden is dat windenergie veel variabeler is dan zonne-energie. Als het hard waait explodeert de opbrengst van windenergie. Je installatie moet die enorme piek kunnen verwerken. Dat vereist speciale vermogenselectronica.
Woon je aan de kust of in een ander gebied waar het hard waait, dan kan het wel degelijk interessant zijn vanwege de extreem hoge elektriciteitsprijzen van nu. Zeker voor offgrid levende mensen biedt windenergie een mooie aanvulling voor zonne-energie, omdat het in de wintermaanden door blijft waaien.
Je kunt windmolens zelfs gebruiken om je huis mee te verwarmen. De zogenoemde warmtemolens waren in de jaren 70 in Denemarken heel populair. Het werken op een hele simpele manier. Door de wrijvingwarmte in huis wordt het huis verwarmd, er komt zelfs helemaal geen elektriciteit aan te pas.
Conclusie
Hoewel er een ongekende tsunami aan energieleed op ons afkomt, zijn deze problemen wel degelijk oplosbaar. Dit kunnen we het beste doen door in eigen huis te zorgen voor het opwekken van meer energie en energie te besparen. In principe zijn enorme hoeveelheden energie te besparen door bijvoorbeeld onze thermostaat drastisch omlaag te draaien en onnodige elektrische apparaten buiten werking te stellen. als je in staat bent de energie die je gebruikt te halveren of meer, zal je erin slagen om deze winter zonder al te veel kleerscheuren door te komen.
Komt onder het voorzitterschap van Tsjechië kernenergie weer terug? Er gaan steeds meer stemmen op in de Europese Unie om kernenergie weer een revival te laten beleven.
Een energiebron moet om nuttig te zijn, niet alleen goedkoop en voldoende beschikbaar zijn, maar vooral betrouwbaar. Energie dus, die op afroep beschikbaar is. Dat verklaart de populariteit van fossiele brandstoffen, daarmee kan je namelijk wanneer je die ook nodig het er energie aan onttrekken en daarmee elektriciteit opwekken of je voertuig vliegtuig of schip mee voortbewegen. Duurzame energiebronnen als zon en wind hebben als groot nadeel dat je afhankelijk bent van de weersomstandigheden en er af en toe momenten zijn dat er geen energie beschikbaar is.
Dat, en met de geopolitieke spelletjes van Rusland, heeft ertoe geleid dat er toch weer steeds serieuzer gekeken wordt naar kernenergie. Kernenergie is altijd beschikbaar en hoewel controversieel, zijn wetenschappers het er bijna allemaal over eens dat kernenergie de veiligste, schoonste en ook redelijk voordelige energiebron is. Wat kernenergie duur maakt zijn de steeds strengere en steeds veranderende regels.
De grootste kerncentrale van Europa staat in Oekraïne, in het stadje Energodar in het door Rusland bezet gehouden deel van Zaporizhia Oblast. Helaas terrroriseren de Russische bezetters het Oekraïense personeel, dat desondanks onder grote druk doorgaat schone en veilige energie aan Oekraïne te leveren. Bron Energyschool.narod.ru
Daardoor, en door de bezwaarschriften, moet een kerncentrales vaak jarenlange vertraging doormaken. Maar sinds de inval van Rusland in Oekraïne is er een andere wind gaan waaien in de Europese Unie. Waarnemers verwachten dat met het voorzitterschap van Tsjechië, een warm voorstander van meer kernenergie, er waarschijnlijk meer realistisch gekeken wordt naar de inzet van kernenergie om onze energie problemen mee op te lossen. In deze documentaire van de Duitste staatsomroep Deutsche Welle de laatste stand van zaken.
De politici hebben het nog niet door, maar de definitieve doorbraak van groene energie is nu een feit. Zelfs in het hol van de leeuw, de gasrijke Verenigde Arabische Emiraten, bleek zonne-energie bij een openbare aanbesteding voor elektriciteitsopwekking goedkoper uit te pakken dan gas. In 2020 bleek de aanbestedingsprijs zelfs te zijn gezakt tot 1,3 USA dollarcent per kWh. Dat is lager dan elke andere energiebron, zelfs stroom uit kolen.
Het is daarom slimmer, om te investeren in het upgraden van onze elektriciteitsnetwerken dan in gaspijpleidingen, zoals nu gebeurt. Ook moet er werk worden gemaakt van het opslaan van energie. Veelbelovende kandidaten zijn het opwekken van waterstof of ammoniak, flow batteries en gedistribueerde opslag, in samenwerking met de batterijen van elektrische voertuigen.
Een zonnetornado. Ondertussen weten we dat ze niet echt draaien, en dus geen tornado’s zijn. Bron: NASA
Energie is de valuta van de natuur. Dus een op zonne-energie gebaseerde valuta ligt voor de hand. Bron: Micha Jost/Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0
Het kapitalisme is gebaseerd op geld dat eigenlijk geen waarde heeft. Dit betekent dat al ons geld eigenlijk waardeloos papier is. Wie kijkt op een bankbiljet, zal zien dat er geen enkele verwijzing naar waarde opstaat. De waarde van geld wordt puur bepaald door de hoeveelheid die er van in de omloop is. Met behulp van dit mechanisme bepaalt de Europese Centrale Bank (ECB), wat jouw inkomen is en jouw koopkracht.
Problemen
Dit economische systeem zorgt voor veel problemen. Ze heeft als nadeel dat prestaties niet worden beloond naar dat ze werkelijk waard zijn. Een bouwvakker verdient veel minder dan een autoverkoper, terwijl het beroep bouwvakker veel meer lichamelijke inspanning vergt dan het beroep verkoper. Daarbij komt nog kijken dat als de autoverkoper meer tevreden klanten gemaakt heeft deze nog een extra bonus krijgt bovenop zijn al goede salaris omdat hij zijn baas hier erg blij mee maakt. Als de bouwvakker zijn baas blij maakt door ipv. in 2 uur een muurtje te metselen dit in 1 uur te doen dan zal hij hooguit een tientje extra krijgen, maar hij zal hierom niet gouw 2 keer zoveel gaan verdienen. De onderste laag van een kapitalistische maatschappij zijn de mensen die het minst verdienen, maar wel de meeste arbeid (W) per euro/dollar verichten.
Natuurkunde
Iemand met enig verstand van natuurkunde zal hieruit moeten concluderen dat iets hier niet klopt! Hij concludeert dat het geld zoals we het nu kennen niet gerelateerd is aan energie. Dit aan de hand van een paar formules om de energetische waarde van een gebeurtenis uit te rekenen.
Deze luidt: W= F x S (Arbeid is kracht keer afstand).
in dit geval moet de factor, tijd (T) ook worden meegerekend:
W= F x S /T (T in kwadraat) (arbeid= kracht keer afstand gedeeld door tijd in het kwadraat.
Daarnaast nog de formule voor de bewegingsenergie, Alhoewel deze formule geldt voor een beweging met een bepaalde versnelling, staat deze dus gelijk aan de werkdruk in een bedrijf.
E bew= 1/2 x M x V (V in het kwadraat rekenen) (energie is 1/2 van de massa keer versnelling in het kwadraat. De uitkomsten van de formules worden opgeschreven in de eenheid van energie, de joule.
Bij de laatste 2 formules komt er dus een afwijking in de benodigde energie voor een prestatie. Zodra de werkdruk 2x zo hoog wordt kost dit dus 4x meer energie. Hierbij kan het huidige geld dus geen SI-eenheid zijn.
Economie op basis van energie.
Als we de waarde van ons geld relateren aan energie/arbeid dan zal het verschil in rijk en arm snel kleiner worden. De rijkdom van ons zal dan worden beslist door de hoeveelheid energie die voor handen is. Dit zal er dus voor zorgen dat niet slechts enkelen rijker worden en de meesten armer, maar juist zorgen dat we met zijn alle rijker worden. De ene misschien iets meer dan de ander alhoewel en dat is ook niet verkeerd zolang iedereen een beter welzijn heeft. Het zal de maatschappij stimuleren en motiveren duurzamere en betere energie bronnen te gaan benutten. We zullen dan met zijn alle van de Aarde en het zonnestelsel een optimale plek maken voor de mens maatschappij en natuur.
Erg snel gaat reizen via het Interplanetair Transport Netwerk niet, maar daar staat dan tegenover, dat er bijna geen energie nodig is om vracht van de ene planeet naar de andere te vervoeren. Is de Interplanetaire Snelweg de oplossing om de duizenden miljarden tonnen metalen in de asteroïdengordel te ontginnen?
De Interplanetaire Snelweg bespaart zeer veel brandstof. Kunnen we hiermee het zonnestelsel ontginnen?
Weinig massa, maar wel makkelijk te ontginnen
Erg veel materiaal bevindt zich niet in de asteroïdengordel: ongeveer vier procent van de massa van de Maan. De voornaamste reden dat ruimtemijnbouwbedrijven-in-spé toch likkebaardend naar de asteroïdengordel kijken is dat de metaalconcentratie in bepaalde brokken extreem hoog is en de metalen ook gemakkelijk te bereiken zijn.
Mercurius, bijvoorbeeld, bestaat voor bijna de helft uit massief metaal, maar om bij dit metaal te komen moeten mijnbouwers door duizenden kilometers rots heen boren. Dat hoeft bij asteroïden niet: de meeste zijn kleiner dan een kilometer en zouden dus in hun geheel verwerkt kunnen worden. Ook zijn veel asteroïden losjes samenhangende groepjes stenen, ‘rubble piles’, wat mijnbouw nog veel eenvoudiger zou maken.
Het transportprobleem
Het voornaamste probleem is en blijft de brokken metaal met zo min mogelijk energie richting aarde te vervoeren. Raketten nemen doorgaans maar een paar procent van hun massa aan nuttige lading mee. De rest is raketbrandstof. Dat is niet voor niets: om bijvoorbeeld de aarde te verlaten moet een projectiel een snelheid bereiken van 11,2 km per seconde. Dat geldt ook voor afdalende raketten: in vrije val branden ze op, of slaan ze te pletter. Ook voor ladingen metaal uit de asteroïdengordel is er dit delta-v probleem: de gordel bevindt zich veel verder van de zon dan de aarde, waardoor ze veel meer potentiële zwaartekrachtsenergie dragen. De ladingen moeten daarom met vele kilometers per seconde afgeremd worden, wat enorm veel brandstof kost. Brandstof die ook weer meegesleept moet worden.
Lagrangepunten
Gelukkig is er goed nieuws. Er blijken complexe, steeds wisselende routes tussen de planeten te bestaan die vrijwel zonder brandstof bereisd kunnen worden. Een essentiële rol in deze brandstofbesparende routes spelen de Lagrangepunten. Dit zijn punten waarop de zwaartekracht van de zon en een planeet (of een planeet en haar maan) elkaar opheffen. De brandstofbesparende routes draaien vaak enkele malen rond de Lagrangepunten, voor een ruimtevaartuig een reis naar een andere bestemming maakt.
NASA maakte al gebruik van het interplanetaire transportnetwerk om de ruimtesonde Genesis monsters van de zonnewind terug naar aarde te laten nemen. Hierbij ging het om een reis in het aarde-maan stelsel, maar in principe kunnen ook ruimtereizen naar Mars of verder via het systeem worden gemaakt. De grap hierbij is tussen de Lagrangepunten heen en weer te reizen. Zo is een snelheid van 13 meter per seconde, die van een snelle wedstrijdfietser, al voldoende om van het lunaire Lagrangepunt 1 (waar de zwaartekracht van aarde en maan elkaar opheffen) naar het zon-aarde Lagrangepunt 3 te reizen (het punt achter de aarde waar de snel zwakker wordende zwaartekracht van de aarde die van de zon evenaart). Dit kost vrijwel geen brandstof.
Een vergelijkbare techniek is te gebruiken om naar bijvoorbeeld Mars of Jupiter te reizen. Wel is hier veel meer delta v nodig dan in deze situatie, maar vooral bij reizen naar JUpitermanen
Verspreidde het leven zich via de Interplanetaire Snelweg?
De lage energie waarmee meteorieten door dit netwerk kunnen reizen, betekent dat het ook een plausibele route vormt voor brokstukken aarde met daarop levende lading om heelhuids en passief de reis naar een andere planeet of maan te kunnen maken. Helaas ook voor rampasteroïden. Het scenario gaat dan als volgt. Bij een inslag door een asteroïde worden ontelbare brokstukken de ruimte in geslingerd. Enkele komen in de buurt van de Lagrangepunten terecht en worden via het Interplanetaire Transportnetwerk met relatief lage snelheid naar de Lagrangepunten van andere planeten of manen gevoerd. Zo zouden fragmenten heelhuids in een voor leven gastvrijere omgeving – bijvoorbeeld op Mars of de ijsmanen Europa en Enceladus – terecht kunnen komen.
Worden elektriciens werkeloos, nu er een revolutionair systeem voor draadloze energie is uitgevonden? Onderzoekers van de Universiteit van Michigan en de Universiteit van Tokio hebben een systeem ontwikkeld om veilig elektriciteit via de ether te leveren.
Draadloze energie tot 50 watt
Dit systeem, wat de onderzoekers “room-scale magnetoquasistatic wireless power transfer” noemen, kan elektronica in een heel huis of ander gebouw van draadloze energie voorzien. Volgens een nieuw onderzoeksartikel, gepubliceerd in Nature Electronics, kunnen magnetische velden door middel van deze technologie 50 watt vermogen leveren. Een van de auteurs, hoogleraar informatica en techniek Alanson Sample, zegt dat de technologie niet alleen telefoons en laptops bevrijdt van de eeuwige snoeren.
Maar, en dat is heel belangrijk, ook geïmplanteerde medische apparaten van stroom kan voorzien. En, ook, op deze manier, nieuwe mogelijkheden biedt voor mobiele robotica in huizen en fabrieken. het grote probleem bij kleine draadloze apparaten is de energievoorziening. Iedere bezitter van een telefoon of ander draadloos apparaat weet daar alles van.
Draadloze energie, zowel op grote als op kleine schaal
Het team heeft het systeem ook uitgetest in ruimtes die kleiner zijn dan een complete kamer. Bijvoorbeeld een gereedschapskist voor computers en andere gadgets. Maar de grootste waarde heeft dit natuurlijk voor medische implantaten. Een pacemaker, bijvoorbeeld, of misschien een geïmplanteerde insulinepomp. Op dit moment krijgen hartimplantaten meestal hun stroom via een draad, waardoor er een gat nodig is voor de draad. Met alle risico’s voor infectie van dien.
Werkzaamheid in een kamer
De technologie werkt gedemonstreerd door het team van de universiteit van Tokio in de kamer van ongeveer 3 bij 3 meter.
Het maakt niet uit waar je je apparaten zijn, overal in deze kamer blijven ze werken. en waar de meubels en mensen zich in de kamer ook bevonden. Dat is anders dan bijvoorbeeld met de hier eerder beschreven technologie van Xiaomi, die werkt met behulp van richtbundels.
Het vermogen is ook veel groter. Apparaten die werkten over deze nieuwe technologie waren onder meer lampen, ventilatoren en mobiele telefoons.
Elk apparaat in deze kamer werkt met draadloze energie, die op wordt gewerkt via de elektrische geleidende wanden. Bron Universiteit Michigan
Systeem zonder schadelijke microgolfstraling
Dit systeem is een grote verbetering ten opzichte van bestaande draadloze technologie. Daarbij wordt bijvoorbeeld mogelijk schadelijke microgolfstraling gebruikt of moeten apparaten op speciale oplaadpunten geplaatst. In plaats van deze technologie gebruikt dit systeem elektriciteit geleidende wanden in de kamer, die oscillerende magnetische velden opwekken. Dit magneetveld wekt stroom op in de ontvangende elektrische spoel in het apparaat in kwestie, waar het apparaat op werkt.
Draadloze energie van gereedschapskist tot grote productiehal
Het systeem kan gemakkelijk worden opgeschaald naar grotere toepassingen, zoals productiehallen en kantoren, stellen althans de onderzoekers. Je hoeft alleen een elektrisch geleidend oppervlak op de muur te spuiten of aluminiumfolie aan te brengen en je bent zogezegd in business. We kunnen dus stellen dat met deze technologie aluhoedjes het laatst lachen.
Maar hoe werkt het systeem?
Het geheim is een uitgekiende combinatie van spanning in een bepaalde frequentie, condensatoren en geleidende wanden. De onderzoekers slaagden er in twee driedimensionale magnetische velden op te wekken, door rekening te houden dat met de resonantie van de kamer. Bij deze kamer van 3 m groot is dat ongeveer 1.300.000 Hz. Het eerste veld cirkelt rond het centrum van de kamer, het tweede veld gaat van hoek tot hoek. Het gevolg is dat in ieder deel van de kamer ongeveer evenveel wisselende magnetische velden op worden gewekt, waardoor een apparaat op elke plek in de kamer werkt.
De efficiëntie van dit systeem is ongeveer 37,1%. Dat is natuurlijk slecht nieuws voor het milieu, maar in principe gebruiken kleine huishoudelijke apparaten veel minder energie dan grootgebruikers als de douche, de verwarming en vervoer.
Elektriciens hoeven zich dus niet erg zorgen te maken. Ook dit systeem vergt nog de nodige installatie. Aantrekkelijk aan dit systeem voor draadloze energie is wel dat het zowel in nieuwbouw als bestaande huizen toegepast kan worden.
Takuya Sasatani, Alanson P. Sample, Yoshihiro Kawahara. Room-scale magnetoquasistatic wireless power transfer using a cavity-based multimode resonator. Nature Electronics, 2021; DOI: 10.1038/s41928-021-00636-3
Een thermo-elektrische generator zet afvalwarmte om in elektriciteit zonder uitstoot van broeikasgassen. Omdat afvalwarmte vrijkomt bij elk energieomzetting, is dit een droomtechnologie. Immers, gratis energie uit warmte waar we nu nog bijna niets mee kunnen.
Niet voor niets worden onder meer de Marsrovers door middel van deze technologie, en natuurlijk vijf kilo uiteenvallende gloeiend hete plutonium, van stroom voorzien. Maar tot nu toe belemmeren de hoge kosten van deze apparaten hun wereldwijde gebruik. Dat is jammer, want bijvoorbeeld is een gas- of kolencentrale gaat tweederde van de energie verloren als warmte.
Zouden we die warmte voor een deel kunnen omzetten in elektriciteit, dan zou dat enorm veel CO2-uitstoot en vervuiling schelen, want dan kunnen we met minder brandstof, dezelfde hoeveelheid elektriciteit produceren. Goed nieuws, dat moment komt nu veel dichterbij.
Wat is een thermo elektrische generator?
De definitie van een thermo elektrische generator is een apparaat dat uit een temperatuurverschil elektriciteit opwekt. Als warmte van het warmte reservoir naar het koude reservoir stroomt, ontstaat een elektrische spanning en een stroom waarmee je bijvoorbeeld een accu kan opladen of een apparaat op kan laten werken.
Hoe werkt een thermo-elektrische generator?
Met warmte kan je alleen wat als er een temperatuurverschil is. Hoe groter het temperatuurverschil, hoe hoger het percentage van de afvalwarmte dat je in nuttige energie om kan zetten. Een beetje het omgekeerde principe van een koelkast, waar je juist een warmtepomp gebruikt om een temperatuurverschil te creëren. De gloeiendhete brok plutonium, bijvoorbeeld, verschilt enorm in temperatuur van de koude omgeving op Mars. Daarom is er een enorm temperatuurverschil, en kunnen de thermo-elektrische generatoren op de rover een heel hoog percentage van de energie in de vrijkomende warmte uit het plutonium, aftappen.
Thermo-elektrische generatoren maken gebruik van een temperatuurverschil om vrije energie op te wekken. Aan de ene kant van de generator zit een warme kant, aan de andere een koele kant. Elektronen bewegen zich vrij in een geleider. Maar vrije elektronen hebben ook een bepaalde temperatuur. Je kan je als het ware de elektronen voorstellen als een soort gas in het metaal.
Zonder bewegende onderdelen maakt een thermo-elektrische generator elektriciteit uit warmte. Bron: Ken Brazier en C.M. Cullen, Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)
Wordt het “elektronengas” heter, dan oefent het een druk uit van het hete deel naar het koude deel. Nu zijn er in een thermo-elektrische generator twee materialen: P (van positief) en N, van negatief. Het P-materiaal bevat gaten in het kristalrooster (atomen met een elektron te weinig om hun schil compleet te krijgen). Vaak wordt natrium daarvoor gebruikt. Een natriumion heeft een elektron te weinig. Het N-materiaal bevat juist extra atomen met extra elektronen (atomen met een elektron te veel). Bijvoorbeeld broomionen, die een extra elektron hebben, zoals hier.
Stroom uit warmte
Het gevolg is dat door het warmteverschil, en de druk van de hete elektronen, de elektronen van warm naar koel stromen. In het N-materiaal merk je dit als een stroom van heet naar koud. Maar in het P-materiaal slepen de elektronen de “gaten” ook met zich mee, van heet naar koud. Hier ontstaat daardoor juist een stroom de andere kant op, want gaten zijn een negatieve stroom. Het gevolg is dat er een spanning ontstaat, met stroom. En presto, daar is je gratis elektrische energie.
Thermo elektrische generatoren geleiden goed stroom, maar slecht warmte. Deze combinatie van materiaaleigenschappen komt weinig voor. Metalen, bijvoorbeeld, geleiden ook goed stroom, maar ook goed warmte. Er zijn ook veel materialen,. zoals diamant, die slecht stroom geleiden, maar warmte juist goed. En natuurlijk materialen die allebei slecht geleiden, zoals de meeste stoffen: de isolatoren.
Het grote voordeel van thermo-elektrische generatoren is dat ze zo eenvoudig van opbouw zijn. Ze bevatten namelijk geen bewegende onderdelen, het zijn lagen materiaal. Een stirlingmotor zet ook afvalwarmte om in elektriciteit, maar zit veel ingewikkelder in elkaar en beweegt, dus is storingsgevoelig.
Goedkope, efficiënte thermo-elektrische generator
Onderzoekers hebben nu een manier gevonden om goedkope thermo-elektrische generatoren te maken, die even efficiënt zijn als de bestaande, zeer dure modellen. Groot nieuws, want als je extra energie kan persen uit de vrijkomende afvalwarmte, schiet het rendement van veel apparaten omhoog. Op dit moment staat het record qua efficiëntie op een waarde van tin-selenide, met een “figure of merit” van 3,1, door een team onder leiding van Mercouri Kanatzidis.
Deze waarde is twee keer zo hoog als van bestaande, vaak veel duurdere materialen. Tin en selenium zijn met een kiloprijs tussen de twintig en veertig euro veel goedkoper dan exotische materialen als tellurium of zeldzame aarden. De vorige recordhouders.
Kan je dus een thermo-elektrische generator van tin-selenide bouwen, dan kan je deze op grote schaal toepassen en betekent dat in feite dat je een grote bron van energie hebt. Wel moet deze verbinding op hoge temperatuur worden toegepast, rond de duizend graden, om deze hoge efficiëntie te bereiken. Dat heeft dan weer te maken met de specifieke materiaaleigenschappen van deze verbinding.
Tinselenide (SnSe) is de beste thermo-elektrische generator die we kennen. Bron: Northwestern University
Zuurstofvrij samenvoegen
Pogingen om tinselenide op grotere schaal werkend te krijgen mislukten. In het experiment waarmee Kanatzides de 3,1 haalde, behaalde hij dat resultaat met een groot kristal tinselenide. Helaas is dat kristal erg zwak en breekbaar. Polykristallijn tinselenide is minder bros, maar helaas, het rendement daalde tot een lage ZT-waarde van 1,2.
Kanatzidis ontdekte nu de oorzaak. De tin reageerde met de zuurstof uit de lucht en vormde een laagje tinoxide van een paar atomen dik. En dat is nu juist wel een goede warmtegeleider. Daardoor vormden zich warmtelekken in het materiaal. Door het proces in een zuurstofvrije atmosfeer plaats te laten vinden, vormde zich geen tin oxide en stopte het weglekken van warmte. Zo behaalde het team van Kanatzidis alsnog de 3,1 efficiëntie. Zelfs nog met een lagere warmtegeleiding dan met een massief kristal tin selenide.
Er moeten nu nog twee technische uitdagingen worden overwonnen. Het produceren van polykristallijne P- en N-materialen van tin selenide. Een andere groep onderzoekers (team-Zhao) is dat al gelukt met monokristallijn N-materiaal. Het team Kanatzides is nu bezig hier een polykristallijne versie van te maken. Als dit ook met het P-type lukt, is de heilige graal van de energieopwekking uit warmte een stuk dichterbij.
