Zoekresultaten voor “zonne energie” – Pagina 39

Mars is veel kleiner dan de aarde. De atmosfeer is al miljarden jaren geleden verdwenen.

Mars, de volgende stap voor de mensheid?

9 reacties / Mensheid, Zonnestelsel / Door Germen Roding / 16 februari 2011 3 juli 2011

Van alle aardachtige planeten lijkt Mars het meeste op de aarde, onder meer door de vergelijkbare daglengte. Het klimaat op Mars is te vergelijken met dat op de geografische zuidpool hartje winter, maar dan met veel extremere minimum- en maximumtemperaturen. Miljarden jaren geleden kwam er zelfs veel vloeibaar water voor op de nu kurkdroge planeet en ook nu zijn er nog grote ijsvoorraden aanwezig. Mars wordt van alle planeten het vaakst genoemd als toekomstige vestigingsplaats voor de mens, maar er zijn een aantal zeer lastige hindernissen die overwonnen moeten worden.

Mars factsheet
Grootte: 6794 km doorsnede (53% van de aarde)

Zwaartekracht: 0,39 maal die van de aarde

Atmosfeer: minder dan 1% van de aardse atmosfeer, 95,32% CO2, 2,7% stikstof, 1,6% argon, 0,13% zuurstof

Temperaturen: -87 graden tot +27 graden (op equator; aphelion). Poolstreken: -120 graden

Daglengte: 24 uur en 37 minuten, een sol

Lengte jaar: 669 sols, 687 dagen

Waardevolle grondstoffen: ijzererts

Pluspunten: redelijke nabijheid aarde, de helft van de aardse zwaartekracht, grote voorraden waterijs, aardachtige daglengte

Gevaren: nauwelijks magnetisch veld, nauwelijks atmosfeer, stofstormen

De omgeving

Mars op een dag zonder stofstormen: een dorre, luchtloze woestijn.

De oppervlakte van Mars heeft veel weg van aardse woestijnen, maar vertoont overal sporen van een waterrijk verleden.

Alle landschapsvormen die in aardse woestijnen voorkomen, komen ook op Mars voor, maar door de lage zwaartekracht met veel grotere afmetingen. Zo kent Mars de met 25 km hoogte grootste vulkaan van het zonnestelsel, Olympus Mons en de gigantische drieduizend kilometer lange kloof Valles Marineris.

De enorme hoeveelheid ijzeroxide (roest) geeft de oppervlakte een roestbruine kleur. De oppervlakte is bezaaid met kraters die veel langer dan op aarde intact blijven.

De daglengte op Mars is vrijwel gelijk aan die van de aarde.

De atmosfeer beschermt nauwelijks tegen de felle uv-straling van de zon. Zeer kleine meteorieten branden op in de dunne atmosfeer, meteorieten vanaf enkele kilo’s reizen ongehinderd door. Bij kortdurende warmere tijdperken, het gevolg van het periodiek kantelen van de planeet, smelten ondergrondse ijsvoorraden, waardoor waterstromen en lawines ontstaan die op sommige plaatsen kraters hebben uitgewist.

Transport van en naar Mars
Alle ruimtevaartuigen nu in gebruik maken gebruik van raketvoortstuwing. Wat dan telt is delta v – de totale hoeveelheid versnelling en vertraging die nodig is. Beide kosten evenveel raketbrandstof. Als Mars en de aarde in optimale positie staan, is de delta v van LEO (een lage parkeerbaan rond de aarde) tot een parkeerbaan rond Mars het laagst: rond de vier kilometer per seconde. Dit kan nog verder verlaagd worden door gebruik te maken van de martiaanse atmosfeer om af te remmen. Volgens Cassandra Club is een reis naar Mars peperduur, maar hierbij gaan ze uit van een retourvlucht. Het is veel goedkoper om alleen een enkele reis uit te voeren. Er hebben zich al tientallen vrijwilligers gemeld voor een dergelijk plan.

Hoe bewoonbaar is Mars?
Door de lage luchtdruk van 0,01 atmosfeer moeten astronauten een lomp, onhandig drukpak dragen. Het volkomen ontbreken van een ozonlaag en andere bescherming tegen zonnestraling betekent dat kolonies een grondige afscherming moeten hebben tegen zonne- en kosmische straling. De zwaartekracht is waarschijnlijk voldoende voor een permanent verblijf van de mens. Ook de daglengte is ideaal voor menselijke bewoning.

Voordelen van een kolonie op Mars
Mars is vooral rijk aan ijzeroxide. IJzer en andere waardevolle delfstoffen zijn op metaalrijke planetoïden met hun zwakke zwaartekrachtsput echter in veel grotere mate aanwezig (en ook makkelijker te winnen) dan in de zwaartekrachtsput van Mars. Er zijn enkele dingen aantrekkelijk aan Mars: de aardachtige daglengte, de bij benadering aardachtige zwaartekracht, de grote hoeveelheid waterijs en de aanwezigheid van een vast oppervlak. Mars bevat ook vrij gemakkelijk toegankelijke materialen die te gebruiken zijn voor een kolonie: water, kooldioxide, ijzerrijke gesteenten. De temperaturen liggen -relatief- dicht bij die van de aarde.

Mars is uit wetenschappelijk oogpunt erg interessant: de planeet is complexer dan alle andere planeten met uitzondering van de aarde en bevat mogelijk leven: er zijn methaanpluimen vastgesteld die in de zomer het actiefst zijn.

Mars is vanaf de aarde relatief makkelijk te bereiken. Door de dunne atmosfeer is atmosferische remming mogelijk. Dit alles maakt Mars -met aantrekkelijker vestigingsplaatsen als Mercurius en Venus– aantrekkelijk als “back-up plan” voor de mensheid.

Gevaren op Mars
Mars kent weliswaar nauwelijks een atmosfeer, maar deze is wel in staat voor veel problemen te zorgen. Zo zijn er geregeld enorme stofstormen die soms maandenlang aan kunnen houden en bijna alle zicht wegnemen. Het fijne stof bestaat uit ijzeroxide, dus ook radiotransmissies worden zwaar gestoord. Dit stof is voor apparaten met bewegende onderdelen waarschijnlijk nog vervelender dan het toch al beruchte maanstof. De atmosfeer biedt verder nauwelijks bescherming tegen grotere meteorieten en kosmische straling. Er is minder zonne-energie dan op aarde.

In dit concept van NASA bouwen de eerste kolonisten hun landingsvaartuig om tot kolonie met kassen.

Hoe zou een kolonie op Mars er uit zien?
Een kleine kolonie zal vermoedelijk vlak bij watervoorraden gevestigd zijn en voor een belangrijk deel ondergronds zijn. De metaalrijke bodem van Mars biedt een goede bescherming tegen kosmische straling. De kolonie moet luchtdicht zijn en goed geïsoleerd.
Kolonisten kunnen gebruik maken van de ijsvoorraden om hun kolonie mee te bevoorraden.

Een grotere kolonie kan bestaan uit een drukkoepel over een krater of missschien de Vallis Marineris-kloof. Worden de terraforming-plannen (zie onder) doorgezet, dan zal deze overigens onder water lopen.

Hoe is Mars tot leefbare wereld om te bouwen?
Mars is weliswaar veel kleiner en lichter dan de aarde, maar staat verder van de zon. Van alle planeten is Mars daarom het gemakkelijkst tot een leefbare wereld om te bouwen – althans, leefbaar volgens Tibetanen, Scandinaviërs of Siberiërs. Een eerste fase zou inhouden de poolkappen, die voor een groot deel uit bevroren kooldioxide bestaan, te laten verdampen. Zoals u ongetwijfeld van mijnheer Al Gore hebt opgestoken, is kooldioxide een sterk broeikasgas. Dit zou de luchtdruk op Mars verdertigvoudigen tot 0,3 atmosfeer – en hiermee de temperaturen en luchtdruk binnen aards (althans: de top van de Mount Everest) bereik brengen. Als gevolg hiervan ontdooit de noordelijke oceaan en stijgt de gemiddelde temperatuur op het noordelijk halfrond boven nul. Deze is vermoedelijk weliswaar erg zout, maar aardse planten zullen het in de kooldioxideatmosfeer goed doen en grote wolken zuurstof afscheiden.

Voor mensen is een CO2 atmosfeer onadembaar, dus moet de CO2 als we zonder ademmasker rond willen kunnen lopen, worden vervangen door een ander gas. Mars is zeer arm aan stikstof, de ideale kandidaat voor een inert gas. Er is ook te weinig argon. Zuurstof onder hoge druk leidt tot zuurstofvergiftiging. Op aarde is de zuurstofdruk 0,2 bar, hoger dan plm 0,5 bar is schadelijk. Een volledige zuurstofatmosfeer kan dus tot minder dan een halve atmosfeer. De maximale CO2 druk die een mens langere tijd overleeft ligt rond de huidige druk op Mars: 0,01 atmosfeer. Een dunne zuurstofatmosfeer (0,3 atmosfeer) kan dus in principe, wanneer gecombineerd met minder dan 0,01 atmosfeer kooldioxide en een sterk broeikasgas (een beter alternatief is een ring van spiegels om zonlicht op Mars te concentreren, mogelijk roterend om zo een magnetisch veld op te wekken, zo komt er ook meer energie beschikbaar). Een zuurstofatmosfeer zonder inert buffergas, denk aan stikstof, betekent helaas een zeer hoge kans op branden. Dus zal er extra stikstof van bijvoorbeeld de ijsreuzen of ijsmanen moeten worden aangevoerd, al was het maar voor de planten.

Mars omgebouwd tot leefbare planeet. Een grote oceaan overdekt het noorden.

Verplaatsbare huizen lossen het woning- en fileprobleem op.

Mobiele stadswijken de toekomst?

6 reacties / Ideeën en techniek, Nederland / Door Germen Roding / 14 februari 2011 14 februari 2011

Economische veranderingen gaan razendsnel. Eens bedrijvige metropolen veranderen in spooksteden, terwijl kleine stadjes uit hun voegen barsten. De wereld is onvoorspelbaarder dan ooit, maar onze infrastructuur houdt hier geen gelijke tred mee. Wordt het niet tijd voor een flexibele manier van bouwen?

Huidige systeem werkt beroerd
Mensen hebben steeds meer een nomadische levensstijl. Economische en sociale veranderingen gaan snel. Als een bedrijf waar iemand werkt wordt overgenomen, zij ergens anders een baan aangeboden krijgt of hij een nieuwe liefde ontmoet betekent dit al gauw: verhuizen.

Fijn voor de vaderlandse schatkist en makelaars, die bij elke woningtransactie overdrachtsbelasting en makelaarskosten aftikken, wat minder fijn voor de verhuizende persoon die maar moet zien zijn huis kwijt te raken en aan nieuw onderdak te komen. Huurders zitten met zeer lange wachtlijsten voor sociale huurwoningen. Woningen in Zuid-Limburg verkrotten terwijl in de Randstad woningprijzen de pan uit rijzen. Ook bedrijven die tijdelijk personeel nodig hebben zitten met handen in het haar als het er om gaat onderdak te vinden. Het gevolg: overvolle woningen van huisjesmelkers en klagende buren.

Noodgedwongen blijven veel werkenden dan maar ver weg van hun werk wonen en nemen de grote reisafstanden voor lief. het gevolg: dichtslibbende snelwegen en overvolle treinen tijdens de spits.

De oplossing: terreinen voor mobiele woningen
Veel van deze problemen zouden opgelost worden als woningen met mensen mee kunnen verhuizen. In de VS zijn trailer parks een bekende verschijning bij grote steden. Deze staan slecht bekend – vooral mensen met weinig geld en dus een lage sociale status wonen hier. De Amerikanen noemen dit trailer trash, met ongeveer de sociale connotatie van “woonwagenbewoner”. Dit ligt niet aan het concept op zich, maar aan de sociale omstandigheden. Als er eenmaal een groep mensen met asociale leefgewoontes verblijft, schrikt dit burgerlijker mensen af.

In elke samenleving zijn er mensen die door hun leefgewoontes weinig populair zijn. De meeste mensen kunnen daarentegen redelijk goed met elkaar overweg, althans als buren. Er kunnen dus twee typen terreinen worden ingericht: mobiele wijken voor werkenden en opvangkampen voor “probleemgevallen”. Eventueel kan er nog een derde groep mobiele woningen komen voor buitenlandse gastarbeiders.

Zelfvoorzienende woningen
Een voor de hand liggend vraagstuk is de infrastructuur die nodig is voor de woningen: water, energie, riolering. Deze is erg kostbaar, een hectare bouwrijp maken kost al gauw een half miljoen euro. Op een hectare kunnen vier tot zes huizen worden gebouwd. Een groot deel is nodig omdat huizen niet zelfvoorzienend zijn. Zo doet een persoon ongeveer een week met een kubieke meter drinkwater. Waterbesparende toiletten en douches halveren het verbruik. In Nederland valt per jaar zeventig centimeter neerslag, dus een huis van honderd vierkante meter met wateropvang levert alle drinkwater dat een gemiddeld huishouden nodig heeft. Afvalwater kan worden vergist tot biogas in een septic tank. Het dakoppervlak, wanneer volledig bedekt met zonnepanelen, levert een groot deel van het stroomverbruik maar vooral in de winter is extra vermogen nodig.

Machines houden het vaak niet erg lang uit in het oerwoud...

Wordt de ruimte het domein van machines?

1 reactie / Ideeën en techniek, Mensheid, Universum / Door Germen Roding / 13 februari 2011 13 februari 2011

De aarde is gastvrij voor leven: vocht, aangename temperaturen en zuurstof. Precies dezelfde redenen die de planeet voor machines een risicovolle omgeving maken. Buiten de aarde zijn de omstandigheden voor mensen onleefbaar, maar voor machines in veel opzichten ideaal: luchtledig dus geen chemisch agressieve zuurstof, geen water (die al even funest werkt) de overvloedige zonne-energie. Gaan de wegen van mens en machine zich scheiden?

Aarde is erg vijandig voor machines (en andersom)
Patman van Zaplog wees me op het uitstekende en visionaire boek Cradle to Cradle. Lezen hiervan was (en is) bepaald geen zonde van uw tijd. Eén van de inzichten hiervan is dat er in feite twee ecosystemen bestaan: de ecosfeer, bestaande uit planten, dieren en mensen en de technosfeer, de grondstoffenkringloop in de industrie.

Ecosfeer en technosfeer houden er een ongemakkelijke en weerbarstige relatie op na. Het wordt steeds duidelijker dat materialen uit de technosfeer, zoals plastics, mijnafval en bergen met kolenslakken en bepaalde elektromagnetische straling, funeste gevolgen hebben op de ecosfeer. Omgekeerd (vraag de slachtoffers van zeepokken of iemand met schimmel in huis maar) probeert de ecosfeer materialen uit de technosfeer op te slokken en deel uit te laten maken van zichzelf. Apparaten op plaatsen waar de ecosfeer het sterkst aanwezig is, moerassen en oerwouden bijvoorbeeld, hebben het sterkst te lijden van slijtage en zijn hulpeloos zonder menselijke technici die ze voortdurend onderhouden.

De ruimte: ongastvrij voor mensen, een paradijs voor machines
Buiten de atmosfeer verandert de situatie volkomen. Hier zijn machines sterk in het voordeel. De lage of zelfs afwezige zwaartekracht betekent dat machines doorgaans veel beter en efficiënter werken.

Sovjetkosmonauten Vladislav Volkov, Georgi Dobrovolski en Viktor Patsayev kwamen om toen hun bescherming tegen het luchtledig van de ruimte defect raakte. — maar mensen nog minder lang in het luchtledig van de ruimte.

De omgeving is veel voorspelbaarder: het is makkelijker om een robot op weg te sturen naar Titan dan een robot in een oerwoud te laten lopen. In de ruimte is er niemand die last heeft van de enorme afvalhopen die industriële processen, bijvoorbeeld het winnen van erts, achterlaten. Sterker nog: dit afval kan vaak heel goed voor een ander industrieel proces gebruikt worden.

Daarentegen is de ruimte voor mensen een vijandige omgeving. Er is veel meer kosmische straling dan op aarde. Er is geen zuurstof, voedsel en water. Temperatuursverschillen zijn zeer groot (Mercurius is de recordhouder). Mensen kunnen in de ruimte alleen in leven blijven omdat er een compleet ecosysteem van machines voor zorgt dat een adembaar mengsel vast wordt gehouden en wordt ververst.

De ruimte als industriegebied, de aarde als woongebied
Met uitzondering van vijftig kilometer boven Venus (en zelfs daar is bescherming tegen kooldioxide en geconcentreerd zwavelzuur nodig) is de rest van het zonnestelsel alleen na uitgebreide technische aanpassingen, denk aan het uithollen van asteroïden of drukkoepels, voor mensen bewoonbaar.

Er zullen veel mensen zich in de ruimte vestigen – de hoeveelheid grondstoffen is enorm en met enige aanpassingen zijn de mogelijkheden echt onbegrensd – maar de meeste mensen zullen voorlopig op de aarde blijven wonen. Wel kan de industrie voor een groot deel naar de ruimte worden verplaatst. Dingen die op aarde heel veel energie kosten om te bereiken, denk aan vacuüm, microzwaartekracht en temperaturen vlak bij het absolute nulpunt, zijn in de ruimte een gegeven. Mensen kunnen in hun gerieflijke woonomgevingen op aarde of drijvende kolonies op Venus de ontwerpen maken, die door machines in ruimtestations worden verwerkt tot producten. De machines snorren en werken ongestoord door vocht, agressieve zuurstof of zwaartekracht aan delicate nanoschakelingen.

Bron:
Cradle to cradle, ISBN-13: 9789055945771

Volgens kwantumcomputer-pionier David Deutsch werken ontelbare parallelle heelallen samen in een kwantumcomputer.

Massale kwantumverstrengeling opent poort naar nieuwe natuurkunde

1 reactie / Wetenschap / Door Germen Roding / 9 februari 2011 9 februari 2011

Voor het eerst zijn onderzoekers van de Engelse universiteit van Oxford er in geslaagd om tien miljard deeltjes tegelijkertijd met elkaar te verstrengelen. Dit is een belangrijke doorbraak voor kwantumcomputers, maar er zijn meer gevolgen. Veel meer. Zo komt het moment dichterbij dat we er eindelijk achter kunnen komen wat grote schaal kwantumverstrengeling voor fysische effecten heeft in het dagelijks leven.

Silicium in een extreem sterk magnetisch veld
Het experiment werd uitgevoerd in silicium, het materiaal waar op dit moment alle computerchips van vervaardigd worden. Het silicium werd geplaatst in een extreem sterk magnetisch veld. Het silicium bevatte (in vaktermen: was gedoopt met) een groot aantal fosforatomen. Alle elektronen vormen gewoonlijk paren waarbij elke partner een tegengestelde spin heeft. Fosfor heeft een oneven aantal elektronen dus is er een vrij, ongebonden elektron.

De onderzoekers slaagden er in van dat vrije elektron de elektronspin (spin is een kwantumeigenschap die je het beste kan vergelijken met draairichting, al zijn er in de kwantumwereld maar twee draairichtingen, omhoog en omlaag en dat ook nog in stappen van een half tot maximaal plus of min twee) te verstrengelen met de spin van de atoomkern van fosfor. Draaiende elektrisch geladen dingen, dus ook deeltjes zoals de negatieve elektronen en de positieve atoomkernen, wekken een magneetveld op. Dit is ook de reden van het sterke magnetische veld, hiermee worden alle elektronen gedwongen in precies dezelfde richting te tollen, de atoomkernen in precies de omgekeerde richting.

Bij verstrengeling beïnvloeden deeltjes elkaar op spookachtige wijze. Dat wil zeggen: als een spin-meting aan het elektron werd uitgevoerd en dit blijkt omhoog te draaien, dan zal de atoomkern omlaag draaien (bij een omgekeerd meetresultaat uiteraard andersom). We kunnen niet voorspellen wat de uitkomst van de eerste meting is maar, zodra we die weten, wel wat de uitkomst is van de tweede meting. Kwantumsystemen zijn extreem gevoelig voor verstoringen – de reden dat kwantumverstrengeling gewoonlijk slechts miljardsten van secondes duurt. Daarom is het belangrijk een groot aantal deeltjes tegelijkertijd te kunnen kwantumverstrengelen, zodat geen fouten optreden bij berekeningen in een kwantumcomputer als er een kwantumverstrengeling wordt doorbroken.

Hoe werkt een kwantumcomputer?
Een “gewone” computer werkt met bits, nullen en enen. Schakelaars kunnen alleen op nul of een staan. Eén schakelaar vormt dus één bit. Kwantumcomputers zijn fundamenteel anders. Ze werken niet met bits, maar met qubits. Een qubit neemt door de kwantumonzekerheid alle mogelijke waarden tegelijkertijd aan.

Volgens kwantumcomputer-pionier David Deutsch werken ontelbare parallelle heelallen samen in een kwantumcomputer.

Je weet niet of er nul of een uitkomt als je een qubit meet, alleen de kans dat de qubit nul of een wordt (bijvoorbeeld: driekwart kans op een nul).

Interessant aan kwantumcomputers is dat hun rekensnelheid (m.a.w. informatieinhoud) met elke extra qubit niet met één eenheid toeneemt, zoals bij een klassieke computer, maar exponentieel.

U leest het goed: een kwantumcomputer met acht qubits heeft niet twee keer zoveel, maar 2⁴ is zestien maal zoveel rekencapaciteit als eentje met vier qubits. Probleem is wel dat de levensduur van de kwantumtoestand gedeeld wordt door het kwadraat van het aantal qubits. Tien verstrengelde qubits blijven dus honderd keer zo kort in de gewenste toestand als één qubit. Al rekent een quantumcomputer heel snel, je moet er dus wel heel snel mee klaar zijn.

David Deutsch, een pionier op het gebied van quantumcomputing en ook fervent aanhanger van de veel-werelden kwantuminterpretatie, denkt dat dit komt omdat er in parallelle heelallen kopieën van de kwantumcomputer staan die allen met elkaar samenwerken om tot de uitkomst te komen. Hoe meer qubits, hoe meer parallelle heelallen “af worden getapt”.

Massa-effecten van kwantumverstrengeling.
Op dit moment is er voor zover aan schrijver dezes bekend nog nooit theoretisch werk gedaan naar de statistische interpretatie van massale kwantumverstrengeling. Stel dat alle deeltjes in voorwerp A worden verstrengeld met alle deeltjes in voorwerp B. Beide voorwerpen zitten in een sterk magnetisch veld. Stel dat voorwerp A linksom gaat draaien. Dan zou de uitkomst van metingen aan de deeltjes in voorwerp B (in de praktijk: elke koppeling van de deeltjes aan de boze buitenwereld van voorwerp B) vaststaan en… beïnvloed worden. Op deze vraag zal in een vervolgartikel ingegaan worden. Misschien dat met kwantumverstrengeling namelijk één van de allergrootste raadsels in de natuurkunde opgelost kan worden…

Bronnen
Ultrafast Quantum Computer Closer: Ten Billion Bits of Entanglement Achieved in Silicon, Science Daily
Entanglement in a solid-state spin ensemble, Nature

Mercurius is iets groter dan de maan maar veel zwaarder.

Mercurius: verborgen schatten

5 reacties / Ideeën en techniek, Zonnestelsel / Door admin / 8 februari 2011 3 juli 2011

Met temperaturen overdag van 427 graden Celsius en nachttemperaturen die dalen tot bijna tweehonderd graden onder nul kent de kleine planeet Mercurius de grootste temperatuursverschillen van het zonnestelsel. Desondanks kent Mercurius enkele interessante voordelen. Bijna de helft van de aardse zwaartekracht, mogelijk waterijs in kraters op de polen, een zwak beschermend magnetisch veld, overvloedige zonne-energie en waarschijnlijk veel metalen.

Mercurius factsheet

Grootte: 4900 km doorsnede (38% van de aarde)

Zwaartekracht: 0,38 maal die van de aarde

Atmosfeer: sporen

Temperaturen: +437 graden tot -190 graden

Daglengte: 176 dagen: 2 Mercuriusjaren

Lengte jaar: 88 aardse dagen

Waardevolle grondstoffen: metalen (mogelijk)

Pluspunten: redelijke nabijheid aarde, de helft van de aardse zwaartekracht, op de polen waarschijnlijk enig waterijs, zwak beschermend magnetisch veld, zonne-energie

Gevaren: afremmen is zeer lastig, enorme temperatuursverschillen maken alleen de poolstreken bewoonbaar, magnetisch veld vaak lek

De omgeving
Een oppervlakte waarop overdag lood smelt en ’s nachts zelfs kooldioxide vastvriest. Het goede nieuws is dat Mercurius een zuurstofatmosfeer heeft met maar liefst 40% zuurstof. Het slechte nieuws: deze atmosfeer is extreem dun: 10^-14 bar en verdwijnt continu.

Er is geen atmosfeer die meteorieten tegenhoudt. Mercurius heeft daarom net als de maan een pokdalig oppervlak.

Kortom: Mercurius is een weinig gastvrije plaats voor organische levensvormen zoals mensen.

Vrijwel de gehele oppervlakte is bezaaid met inslagkraters, af en toe afgewisseld door lavavlaktes, de gevolgen van vulkanische uitbarstingen miljarden jaren geleden. Omdat Mercurius geen atmosfeer heeft was en is de planeet een schietschijf voor meteorieten.

Radarverkenningen van de oppervlakte van Mercurius wezen uit dat de poolstreken extreem veel radarstraling weerkaatsen, vermoedelijk omdat er waterijs op de polen van de planeet aanwezig is, naar schatting honderd miljard ton, de inhoud van een groot meer.

Hoe reis je naar Mercurius?
Reizen naar Mercurius is extreem lastig. De planeet bevindt zich diep in de zwaartekrachtsput van de zon en omdat de planeet zo klein is, is de zwaartekracht ook zwak. Een ruimteschip vanaf de aarde moet daarom heel veel snelheid dumpen. Dat kan alleen door veel reactiemassa (brandstof) mee te nemen. Mogelijk kan magneetveldremming worden gebruikt.

Hoe bewoonbaar is Mercurius?
Alleen de poolstreken, in de eeuwige schaduw van de kraters, komen voor kolonisatie in aanmerking. De rest van de planeet is te heet. Worden de radarreflecties in de poolkraters inderdaad veroorzaakt door waterijs, dan wordt Mercurius hiermee meteen een van de gastvrijer plekken in het zonnestelsel.

Een zonsopkomst op Mercurius wil je liever niet meemaken.

Voordelen van een kolonie op Mercurius
Mercurius is extreem rijk aan metalen en zonne-energie. Met andere woorden: het is niet erg moeilijk om brokken metaal door middel van zonne-energie richting aarde te schieten. Een voor de hand liggende methode is hiervoor een railgun, een elektrostatische versneller op zonne-energie te gebruiken.

Per vierkante meter komt er op Mercurius meer dan zes keer zoveel zonne-energie binnen als op aarde – en dan is de absorptie door de aardse atmosfeer nog niet eens meegeteld.

Reizen vanaf Mercurius is, gesteld dat je over voldoende energie beschikt, niet erg moeilijk. De enorme zwaartekracht van de zon zorgt voor voldoende afremming om alle andere bestemmingen in het zonnestelsel zonder problemen te kunnen bereiken.

Gevaren op Mercurius
Mercurius kent geen atmosfeer en enorme temperatuursverschillen. Het oppervlak is alleen tijdens de nacht begaanbaar. De rest van de tijd moeten kolonisten zich terugtrekken in de kraters op de polen. Het magnetische veld biedt weliswaar een (zwakke) bescherming, maar geregeld breken magnetische tornado’s door het veld heen. De zonnewind kan dan het oppervlak van de planeet bereiken. Dit effect zal vermoedelijk in de poolstreken minder een rol spreken, omdat hier minder of zelfs geen zonnestraling is.

Hoe zou een kolonie op Mercurius er uit zien?
Een kleine kolonie zal vermoedelijk in de noord- of zuidpoolregio gevestigd zijn en voor een belangrijk deel ondergronds zijn. De metaalrijke bodem van Mercurius biedt een goede bescherming tegen kosmische straling. De kolonie moet luchtdicht zijn en goed geïsoleerd.
Kolonisten kunnen gebruik maken van de ijsvoorraden om hun kolonie mee te bevoorraden.

Een grotere kolonie kan bestaan uit een koepel over een krater of een nog groter gebied. Hiervoor kan carbonia van Venus worden geïmporteerd of een doorzichtig materiaal worden gefabriceerd van lokale grondstoffen. Energie hiervoor is op Mercurius overvloedig aanwezig.

Een krater kan overdekt worden met een drukkoepel.

Hoe is Mercurius tot leefbare wereld om te bouwen?
Mercurius is veel te klein en staat veel te dicht bij de zon om een leefbare atmosfeer vast te houden.
In theorie zou je het planeetje kunnen voorzien van een stevig zonnescherm (of overdekken met een planeetbreed schild).

Meer vandalistische plannen houden in het hele planeetje uit elkaar te slopen: immers minstens 42% van de planeet bestaat uit massief metaal. Met de grondstoffen op Mercurius zijn letterlijk miljarden ruimtekolonies te bouwen die als een zwerm om de zon draaien en de rijke zonne-energievloed kunnen oogsten.

Een zwerfplaneet verandert al binnen korte tijd in een ijsbal.

Zwerfplaneet zonder zon kan leven herbergen

2 reacties / Universum, Wetenschap / Door Germen Roding / 8 februari 2011 8 februari 2011

Iedereen die wel eens met een simulatieprogramma van een zonnestelsel heeft gespeeld, weet dat het als een zonnestelsel nog niet in evenwicht is, het geregeld voorkomt dat planeten het zonnestelsel uit worden geschoten. Wij hoeven ons voorlopig geen zorgen te maken, de eerstkomende miljarden jaren is de omloopbaan van de aarde en die van de andere planeten in het zonnestelsel stabiel. Toch zijn er astronomen die nadenken over de vraag hoe het met de aarde of een vergelijkbare planeet af zou lopen als deze door een bijna-botsing de leegte van de interstellaire ruimte in wou worden geslingerd.

Miljarden jaren onder de grond

Op aarde levert de zon achtennegentig procent van alle energie. Zonder zon zou de aarde binnen enkele maanden veranderen in een ijsbal met uiteindelijk aan de oppervlakte vastgevroren zuurstof- en stikstofijs. Toch zou niet alle leven op aarde uitsterven. We weten nu dat er diep onder de grond heel veel bacteriën en archaeae leven die niet op zonlicht, maar op de vervalproducten van radioactiviteit of van het omzetten van gesteente gedijen. Zelfs al de rest van de aarde veranderd zou zijn in een ijsbal, zouden diep onder de aardoppervlakte bacteriekolonies nog betere tijden afwachten.

Oceaan diep onder het ijs
Onderzoekers hebben nu berekend, dat niet alleen onderaards leven, maar zelfs primitief oceanisch leven een miljarden jaren durende reis door de interstellaire ruimte zou kunnen overleven. Bij hun berekeningen gingen ze uit van een superaarde met een massa van ongeveer drietiende maal aarde tot enkele aardmassa’s. Allesbepalend is hierbij de hoeveelheid water. Een planeet met een oceaan van vier kilometer diep (zoals op aarde) zou meer dan 3,5 maal zo zwaar als de aarde moeten zijn. Is sprake van een ijslaag of kooldioxidelaag van honderden kilometers dik zoals bijvoorbeeld op de Jupitermanen Ganymedes en Europa , dan zouden zich op een planeet van drietiende aardmasa of meer al oceanen kunnen vormen die miljarden jaren vloeibaar blijven.

Bacteriekwekende wormen

Levensvormen zoals deze twee meter lange buiswormen zijn waarschijnlijk de hoogste levensvorm op een zwerfplaneet.

Dit leven zou waarschijnlijk veel lijken op het leven zoals dat zich op aarde rond onderzeese vulkanische bronnen ontwikkelt. Grote wormen zouden in symbiose met bacteriën de laatste resten chemische energie uit de vulkanische bronnen proberen te halen.

Voor intelligent leven is er waarschijnlijk te weinig energie. Onze hersenen slokken een vijfde van alle energie die we gebruiken op, dit voor een orgaan dat misschien een procent of drie van ons totale gewicht uitmaakt. Vergisten, het zonder zuurstof afbreken van organische stoffen, brengt twintig keer zo weinig energie op als aerobe afbraak, de manier waarop het menselijk lichaam energie opwekt.

Zou zich toch intelligent leven ontwikkeld hebben, de natuur is veel vindingrijker dan we vaak denken, dan zouden de levensprocessen waarschijnlijk zeer traag verlopen. Kortom: ze vormen waarschijnlijk geen aangenaam gezelschap voor actieve zuurstofademers als wij. Gelukkig kennen zwerfplaneten weinig bezoekers…

Ex-president Bush jr. weigerde oliedictatuur Saoedi-ArabiÃ« aan te pakken deed er alles aan om de Amerikaanse olieverslaving zo lang mogelijk voort te laten duren.

Olie: de heroïne van de westerse samenleving

5 reacties / Mensheid, Wereld / Door admin / 5 februari 2011 5 februari 2011

Zelfs de alleroudsten onder ons zijn opgegroeid in de tijd dat er overvloedige hoeveelheden van een zwarte stroperige vloeistof beschikbaar waren: aardolie. Achteraf gezien is de ontdekking van aardolie een van de ergste rampen die de mensheid is overkomen.

De La Brea teerput in Los Angeles, een rijke vindplaats van in de teerput gevallen uitgestorven dieren. — De La Brea teerput in Los Angeles, een rijke vindplaats van in de teerput gevallen pleistocene dieren. Zijn ook wij in de val gelopen?

Al duizenden jaren was bekend dat er op sommige plaatsen, in Mesopotamië bijvoorbeeld, een kleverige vloeistof uit de rotsen kwam. Tot voor kort werd dit asfalt alleen gebruikt als middel om naden mee te dichten en lampolie. Dat veranderde in de negentiende eeuw, toen eerst een proces werd uitgevonden om lampolie te produceren en daarna de eerste verbrandingsmotoren werden uitgevonden. Plotseling was er een massamarkt voor het brandbare goedje. Rond 1850 werden overal ter wereld boortorens gebouwd en begon het olietijdperk.

De duivelse verleiding van aardolie
Aardolie is uiterst veelzijdig. De energiedichtheid is enorm: een liter benzine of diesel bevat bijna veertig megajoule energie, elf kilowattuur, wat het een ideale brandstof voor voertuigen maakt. Geen wonder dat er steeds meer toepassingen werden -en worden- ontdekt. Plastics zouden erg schaars en duur zijn zonder de enorme stroom aan goedkope olie waar ze van worden gemaakt. In tegenstelling tot steenkool, dat in gevaarlijke mijnen moet worden gewonnen,

De gevolgen
De overvloed aan goedkope aardolie heeft ons lui gemaakt. Elektrische auto’s zijn zuinig, geruisloos en schoon (afhankelijk van de bron van elektriciteit). Er bestonden al elektrische auto’s begin negentiende eeuw. De ontwikkeling van accu’s stond vele decennia ongeveer stil met de komst van de lood-zwavelzuur accu. Pas nu wordt er structureel onderzoek gedaan naar sterkere, lichtere batterijen.

Omdat olie een niet-hernieuwbare grondstof is, veroorzaakte olie het verschijnsel dat in bijna alle grondstofleverende landen optreedt. Het regime is voor de buitenlandse valuta niet meer afhankelijk van de eigen bevolking, maar van de oliemaatschappijen. Er is geen enkele prikkel om een behoorlijke staat of economie op te zetten, het geld stroomt toch wel binnen.

De bevolking is in feite voor het regime meer een last dan een lust. Deze wordt dus of met grof geweld onderdrukt, er is namelijk voldoende geld om er een groot leger er op na te houden, of rustig gehouden met veel geld, waardoor een rentenierssamenleving ontstaat van mensen die niet over voldoende arbeidscompetenties beschikken.

Zelfs als de overheid (zoals in Algerije) wel investeert in de eigen bevolking is er geen inheems bedrijfsleven om de opgeleide mensen op te nemen. Het hoge prijspeil door het vele verdiende geld maakt arbeid te duur om te concurreren met olieloze landen. Niet voor de moderne tijd geschikte samenlevingsvormen, zoals socialisme (Venezuela) en islamisme (Saoedi-Arabië en Iran) worden niet gesaneerd maar blijven als een zombie in leven door het voortdurende kapitaalinfuus.

Er is geen enkele buitenlandse druk op deze regimes om te democratiseren. Westerse samenlevingen worden gedwongen mensenrechtenschendingen te slikken.

Ook is aardolie een grondstof die op zeer grote schaal gewonnen moet worden. Olieboringen, vooral nu olie steeds moeilijker te vinden wordt, kosten miljoenen dollars per stuk. Alleen miljardenconcerns als Shell, ExxonMobile en BP kunnen de risico’s voor olieboringen en olieraffinaderijen dragen. Het gevolg: de concentratie van veel kapitaal in de handen van weinigen. Smerige economische spelletjes zijn hierdoor aand e orde van de dag.

Hoe ontkomen we aan de verslaving?
Hier in Nederland is dat moeilijker dan in de meeste andere landen. Shell, op de beurs bekend als Koninklijke Olie is, zo blijkt uit Wikileaks, het troetelkindje van de Nederlandse overheid. Waarnemers wezen al eerder op vermoedelijke banden van het miljardenconcern met het koninklijk huis.

Er zijn twee grootverbruikers van olie: het transport en de landbouw in de vorm van kunstmest, brandstof voor tractoren en landbouwchemicaliën. Vliegtuigen kunnen overstappen op waterstof (dat een hogere energiedichtheid per kilogram heeft dan aardolie).

Het wegvervoer zal over moeten stappen op elektrisch. Deze elektriciteit kan meer dan nu worden opgewekt uit alternatieve bronnen (laadstroom ’s nachts vangt de pieken in windenergie op) of kernenergie. Een goede aanvulling geeft zonne-energie: door auto’s te bekleden met zonnepanelen kunnen de accu’s gedurende de hele dag opgeladen worden, wat weer enkele tientallen procenten verbruik bespaart. Schepen kunnen door moderne zeilsystemen of desnoods net zoals vroeger worden gestookt op steenkool. In feite is alleen door de lage prijs van de uiterst vervuilende bitumenolie, een restproduct uit raffinaderijen, deze brandstof nu zo populair.

Landbouwvoertuigen kunnen op biobrandstof gemaakt van gewasresten, rijden. Terugbrengen van het kunstmest- en bestrijdingsmiddelengebruik is toch al geen slecht idee.

Zie ook Afschaffen fossiel kan al over twintig jaar.

Dit futuristische voertuigje rijdt op perslucht.

Rijden op lucht

4 reacties / Europa, Ideeën en techniek / Door Germen Roding / 28 januari 2011 28 januari 2011

Het is al een paar jaar stil rond één van de innovatiefste technieken rond voertuigvoortstuwing: de auto op perslucht. Hoe gaat het met uitvinder Guy NÃ¨gre’s geesteskind?

Perslucht in plaats van een batterij
Ieder voertuig heeft een energiebron nodig. Met de uitzondering van op zonne-energie rijdende voertuigen als de Nuna 5 in het zonovergoten Australië is dat doorgaans een opslagtank met een fossiele brandstof (benzine, diesel of LPG) of een elektrische accu.

Dit futuristische voertuigje rijdt op perslucht.

Fossiele brandstof heeft een hoge energiedichtheid (46 MJ/kg) maar wordt steeds schaarser en duurder. De beste elektrische accu’s, lithium-ion, halen per kilo maar rond 1,3 megajoule, maar maken dit voor een deel goed omdat elektromotoren vergeleken met een dieselmotor of ottomotor (benzine) extreem efficiënt zijn: 90% vergeleken met 30-40%. Ook kunnen ze energie terugwinnen bij het remmen.

Wel zijn lithium ion batterijen peperduur en slijten ze snel, zoals laptopbezitters weten.

Een zeer grote tank perslucht van driehonderd bar slaat per kilo maximaal 0,5 MJ energie op. Volgens één fabrikant bereikt zijn persluchtmotor negentig procent efficiëntie. Hoewel de energiedichtheid dus klein is, kan een tank met perslucht zeer snel, in ongeveer anderhalve minuut, bijgevuld worden en is een stevige persluchttank veel goedkoper (en gaat deze veel langer mee) dan lithium-ion batterijen. Ook bij persluchtsystemen kan remenergie terugggewonnen worden.

Na overeenkomsten met India’s megaconcern Tata en diverse andere bedrijven in 2007 bleef het stil. Een belangrijke doorbraak was eind 2010 toen de AirPod, een vijfenveertig-kilometer voertuigje, werd toegelaten op de Franse weg. Voor Frankrijk zijn elektrische voertuigen strategisch zeer gunstig: het land produceert zijn energie voor 80% uit kerncentrales. De eerste AirPods zijn nu op het vliegveld van Parijs in gebruik bij KLM en Air France om bagage te transporteren. Het maximale bereik van de voertuigjes is laag: rond de tweehonderd kilometer. Een hybride model, waarbij de voorraad perslucht wordt aangevuld door een benzinemotor, heeft een veel hoger bereik.

Het grote voordeel van deze modellen is dat geen schaarse en dus dure grondstoffen nodig zijn om ze te produceren. Een persluchtmotor lijkt veel op een benzinemotor zonder verbrandingskamer. Er zijn geen grote permanente magneten (zoals in veel elektromotoren) of dure, slijtende lithium-ion accu’s nodig. Druktanks kunnen van koolstofvezels worden vervaardigd.
Wel is het bereik maar klein. Als tijdelijke oplossing tot we over betere energie-opslagtechnieken beschikken zijn ze toch nuttig.

Video: de AirPod in actie

Raketten moeten heel veel brandstof meeslepen om te kunnen ontsnappen aan de aarde.

Metallisch waterstof als raketbrandstof

5 reacties / Wetenschap, Zonnestelsel / Door Germen Roding / 28 januari 2011 28 januari 2011

Metallisch waterstof belooft de heilige graal van raketvoortstuwing te zijn: veel voortstuwing met weinig massa. Met een raket gevuld met metallisch waterstof is één rakettrap zelfs voldoende om de maan te bereiken. Er is één probleem. We hebben het spul nog steeds niet geproduceerd…

Raketten: het fundamentele probleem van massa en impuls
Auto’s en fietsen komen vooruit door zich af te zetten tegen de weg. Een propellorvliegtuig zet zich met de propellor af tegen de lucht. Een straalvliegtuig slikt lucht in en zet zich af tegen de uitgestoten straal lucht. Het probleem in het luchtledig van de ruimte is dat er niets is om je tegen af te zetten.

Raketten moeten heel veel brandstof meeslepen om te kunnen ontsnappen aan de aarde.

Dat is heel vervelend, want de wet van behoud van impuls, wellicht bekend van de middelbare school als het principe actie=reactie, is zelfs na vier eeuwen nog steeds zo ongeveer het meest heilige natuurkundige principe dat er bestaat.

Impuls is iets anders dan energie. Impuls is massa maal snelheid. Door massa een drie keer zo hoge snelheid mee te geven is de impuls te verdrievoudigen, maar de hoeveelheid energie die je daar voor nodig hebt vernegenvoudigt, met het kwadraat dus: bewegingsenergie is [latex]E=1/2 m*v^2[/latex]. Einsteins algemene relativiteitstheorie maakt de situatie nog beroerder: er is extreem veel energie voor nodig om massa te versnellen tot, zeg, 99% van de lichtsnelheid (om precies te zijn: meer dan Nederland in een half jaar aan elektriciteit verbruikt), maar de impuls is nog steeds [latex]0,99c * m[/latex], dat is de impuls van een langzaam rijdende trein. Met andere woorden: om massa te versnellen moet je heel veel massa (raketbrandstof) meenemen. Die ook weer versneld moet worden.

Gelukkig is er één kleine troost. Voortstuwing wordt om dezelfde reden veel effectiever bij hoge snelheden. Het kost evenveel impuls om te versnellen van nul naar één meter per seconde als het kost om van 100.000 naar 100.001 meter per seconde te versnellen terwijl de benodigde hoeveelheid energie in dat tweede geval twee keer zo hoog is.

Samengeperste waterstof
De gasreus Jupiter heeft het sterkste magnetisch veld van het zonnestelsel: meer dan tien keer zo sterk als dat van de aarde. De aarde heeft een vloeibare kern bestaande uit de (elektrisch geleidende) metalen ijzer en nikkel die een sterk magnetisch veld opwekken, maar Jupiter heeft nauwelijks metalen in zijn kern. Dus moet er iets anders zijn dat dit veld opwekt. Onderzoekers denken dat dit geheimzinnige materiaal waterstof is, zo dicht samengeperst dat het zich als een metaal gaat gedragen.

De gasreuzen Jupiter en Saturnus bestaan voor een groot deel uit metallische waterstof, denken astrofysici. — De gasreuzen Jupiter en Saturnus bestaan voor een groot deel uit metallische waterstof (donkergrijs), denken astrofysici.

Metallisch waterstof
Er bestaan vanuit elektrisch oogpunt twee soorten materialen: isolatoren en geleiders (en uiteraard allerlei interessante tussenvormen: halfgeleiders). In een geleider (zoals alle metalen) kunnen er sommige elektronen vrij bewegen. Daardoor geleiden ze elektriciteit. Waterstof bestaat uit een positief geladen atoomkern (doorgaans een enkel proton) en een negatief elektron dat er omheen hangt. Gewoonlijk zitten deze elektronen stevig vastgenageld aan de atoomkern. Het gevolg: er kan geen elektrische stroom (die immers bestaat uit elektronen) lopen door waterstof: het is een isolator.

Het verhaal wordt anders bij extreem hoge drukken en dichtheden. Elektronen en atoomkernen worden dan zo dicht op elkaar geperst dat waterstofatomen uiteenvallen en elektronen vrij tussen de atoomkernen kunnen bewegen, net als in een metaal. Deze gedegenereerde vorm van waterstof wordt metallisch waterstof genoemd. Op dit moment is alleen zeer kort metallisch waterstof geproduceerd. Toen onderzoekers in 1996 een kogel afvuurden op vloeibaar waterstof bleek de elektrische weerstand een fractie van een seconde sterk te dalen. De meest logische verklaring is dat de waterstof een fractie van een seconde in een metaal veranderde. Helaas zijn alle verdere pogingen om metallisch waterstof te produceren tot op dit moment mislukt, alhoewel wel supergeleiding is aangetoond in extreem samengeperst siliciumhydride (SiH₄).

Volgens de theorie is er 400 gigapascal, ongeveer vier miljoen atmosfeer, nodig om waterstof direct om te zetten in metallisch waterstof. Dat is drie keer zo veel als het wereldrecord waterstofatomen martelen op dit moment.

Metallisch waterstof als wonderbrandstof
Raketbouwers zijn erg geïnteresseerd in dit materiaal, want de energiedichtheid van metallisch waterstof is met 216 megajoule per kilo vele malen zo groot als het verbranden van waterstof oplevert (zeker als je het gewicht van de benodigde zuurstof meerekent). Er hoeft dus veel minder brandstof meegenomen te worden: op dit moment moeten honderden kilo’s brandstof meegesleept worden om één kilo nuttige lading in de ruimte te krijgen.

Volgens sommige theorieën is metallisch waterstof metastabiel. Dat wil zeggen dat het ook bij lagere drukken en temperaturen in metallische staat blijft. Terroristen opgelet: dat maakt het ook meteen een ideale springstof. Vooral door die coole waterstofexplosie direct er na. De ETA zal stinkend jaloers zijn. Gelukkig wel makkelijk aan te tonen met een metaaldetector, dus geen paniek als u een vakantievlucht hebt gepland. Ook is metallisch waterstof milieuvriendelijk: als het op aarde ontploft komt alleen waterdamp vrij en in de ruimte bestaan de meeste rondzwervende atomen al uit waterstof.

Zonne-energie farm in de woestijn. Enkele tienden van procenten van het landoppervlak is reeds voldoende.

Afschaffen fossiel kan al over twintig jaar

21 reacties / Maatschappij, Wetenschap / Door Germen Roding / 27 januari 2011 27 januari 2011

Twee tot drie miljoen levens per jaar redden, schone lucht en geen bloederige oorlogen om aardolie meer, terwijl we niet meer aan energie uitgeven dan nu. Al met onze bestaande technieken kunnen we in twintig, hooguit veertig jaar volledig overstappen op duurzame energie. Zon, wind en water kunnen in al onze energie voorzien, zeggen experts. Zelfs als er nu geen enkele technische doorbraak meer wordt gerealiseerd. Oliesjeiks kunnen dus maar beter snel een andere inkomstenbron zoeken…

Mark Z. Jacobson is hoogleraar civiele en milieutechniek aan de Californische universiteit Stanford. Niet iemand dus die je zou verdenken van hippie-sympathieën. Met transportonderzoeker Mark Delucchi van de Davis Universiteit van Californië (Nederlanders zullen zich thuisvoelen in de fietsrijke stad Davis) publiceerde hij een studie hoe de olieloze wereld van 2030 er in grote lijnen uit zal zien.

Grote zonnefarms in woestijnen als die in Arizona en Texas (voor Europa liggen Zuid-Spanje en eventueel de Sahara voor de hand, India heeft de Thar-woestijn en China de Gobi-woestijn) wekken het grootste deel van alle energie op. Windmolens leveren de rest terwijl waterkracht ten procent voor haar rekening neemt. Geothermische energie (aardwarmte) en golfslaggenerators leveren de rest.

Energiegebruik in 2030
Vliegtuigen vliegen in 2030 op waterstof in plaats van kerosine. Dat kan ook heel goed: waterstof levert per kilo drie keer zoveel energie als kerosine en bespaart zo veel gewicht en dus brandstof. Wel moet de tank veel groter zijn.
Voertuigen, schepen en treinen werken op elektriciteit of waterstofbrandstofcellen. Huizen worden verhit en gekoeld met warmtepompen op elektriciteit. Steenkool en aardgas zijn niet meer nodig.

Het plan leidt op korte termijn al tot een energiebesparing van dertig procent. De reden: directe omzetting in elektriciteit is veel efficiënter dan verbranding. zelfs de beste verbrandingsmotor haalt misschien dertig procent conversie, terwijl elektromotoren dicht bij de honderd procent zitten en brandstofcellen (die de elektriciteit opwekken) ook ruim boven de zestig procent zitten.

Zon en wind met hydro als accu
In hun visie vullen wind- en zonne-energie elkaar aan. Hoe minder zon, hoe meer wind. Het is dus verstandig om investeringen in beide uit te balanceren.

Wind waait vooral als er weinig zon is, dus kan zonne-energie aanvullen. Door windmolens op zee te plaatsen kan het landgebruik nog verder omlaag.

Plotselinge pieken kunnen worden opgevangen met hydroelectriciteit: in de praktijk, een stuwmeer leeg laten lopen als er behoefte in aan veel stroom. Zij zien waterstof als energiebuffer: zodra er een overschot aan energie is wordt deze gebruikt om waterstof op te wekken voor voer-, vaar- en vliegtuigen.

Grondstof- en landgebruik
Bij hun berekeningen zijn ze uitgegaan van de bekende hoeveelheden grondstoffen. Zelfs schaarse grondstoffen als platina en zeldzame aardmetalen bleken geen bottleneck te vormen. Het beroep op land valt mee. Ongeveer vier tiende procent van het land wordt in beslag genomen door de installaties en nog eens zes tiende procent om windmolens ver genoeg uit elkaar te kunnen plaatsen.

Essentieel voor het plan is een wijdvertakt netwerk van elektriciteitskabels dat elektriciteit van plaatsen met overschotten naar plaatsen met energietekort kan transporteren.

Beide onderzoekers denken dat een bedrag ter grootte van wat aan het Apollo-project is uitgegeven voldoende is om de Verenigde Staten te veranderen in een groene economie.

Bronnen
Providing all global energy with wind, water and solar power
ibid, deel 2
World Can Be Powered by Alternative Energy, Using Today’s Technology, in 20-40 Years, Experts Say
Perspublicatie van Stanford

Zoekresultaten voor: zonne energie