Zoekresultaten voor: zonne energie

Een generatieschip moet zijn menselijke vracht duizenden jaren in leven houden. Zou een menselijke samenleving het zo lang volhouden?

Kunnen we ooit andere zonnestelsels koloniseren?

De komende eeuw zullen we onze handen vol hebben aan ons eigen zonnestelsel. Toch lokken de sterren, ondanks de enorme afstanden. Zullen we ooit de droom waar kunnen maken om de mensheid naar andere sterren te brengen?

Ver, heel erg ver
Is een planeet als Neptunus al ver, dit is nog kinderspel vergeleken met de afstand tot zelfs de dichtstbijzijnde ster, Proxima Centauri die onderdeel uit maakt van het Alfa Centauristelsel. Deze afstand, 4,2 lichtjaar of rond de 250 000 AE, is  tienduizend maal zo groot als de afstand tot Neptunus, met 30 AE  de verste planeet van het zonnestelsel voor zover bevestigd. Een reis naar Neptunus kost nu al enkele jaren. Met dezelfde snelheid zal een reis naar het Alfa Centauristelsel enkele tienduizenden jaren duren. Dit betekent dus: de tijd stilzetten (hibernatie of invriezen), de snelheid opvoeren tot dicht bij de lichtsnelheid (wat extreem veel energie kost) of generatieschepen bouwen, ruimteschepen met honderden generaties kolonisten.

Wat zou kunnen werken?
In feite zijn er maar enkele ideeën, met de techniek van over een eeuw echt praktisch uitvoerbaar. Althans: volgens de natuurkunde van nu. Hopelijk biedt de natuurkunde over een eeuw meer mogelijkheden dan nu.

Het meest kansrijk is het met lasers lanceren van een klein, robotisch ruimteschip annex fabriek. Direct op een planeet landen is niet handig. Een betere locatie zijn chondritische asteroïden. Dat zijn asteroïden die waterstof, koolstof, zuurstof en stikstof bevatten, m.a.w. de bouwstoffen die nodig zijn voor het scheppen van een menselijke kolonie.

Duizend mensen per gram
Dit ruimteschip zou dan menselijke kiemcellen en een databank met hierin de menselijke kennis mee moeten dragen. Als de kolonisten kiezen voor een bestaan in een menselijk lichaam. Robotlichamen, aangepast op de barre omstandigheden in de ruimte, liggen meer voor de hand. Dit zou nanotechnologie en megastructuren in een baan om de zon vergen – over een eeuw een peulenschil. Een menselijke geest inclusief herinneringen opslaan kost volgens de laatste schattingen rond 2,5-10 petabyte. Dit zou in een moleculair geheugen van 1000 atomen per byte, en die zijn er over een eeuw, rond de milligram massa per kolonist zijn.

EM Drive
Als de EM-Drive werkelijk blijkt te werken – tot nu toe lijkt deze fysisch onmogelijke motor inderdaad peer review te overleven – zou ook dit een kansrijke methode vormen om te ontsnappen uit het zonnestelsel. De EM Drive hoeft namelijk geen reactiemassa mee te nemen. Dit scheelt enorm wat betreft bereik: alleen brandstof hoeft meegenomen te worden. Deze kan heel compact zijn, zoals antimaterie. Gegeven de aanwezigheid van een overvloedige energiebron zoals kernfusie, moet het mogelijk zijn om snelheden tot enkele procenten van de lichtsnelheid te bereiken. Dit is honderden keren sneller dan het snelste ruimtevaartuig nu.

Een generatieschip moet zijn menselijke vracht duizenden jaren in  leven houden. Zou een menselijke samenleving het zo lang volhouden?
Een generatieschip moet zijn menselijke vracht duizenden jaren in leven houden. Zou een menselijke samenleving het zo lang volhouden?
Mae Yokoyama ontwikkelde Lux: een halsketting met zonnepanelen en parels die tot vier uur blijven gloeien. Meer informatie: ecouterre.com

Zonnecellen moeten meer ‘knuffelbaar’ worden

Zonnecellen zijn nuttig, goed voor een duurzame samenleving maar meestal foeilelijk. Wordt het niet tijd dat we daar wat aan gaan doen?

Mae Yokoyama ontwikkelde Lux: een halsketting met zonnepanelen en parels die tot vier uur blijven gloeien. Meer informatie: ecouterre.com
Mae Yokoyama ontwikkelde Lux: een halsketting met zonnepanelen en parels die tot vier uur blijven gloeien. Meer informatie: ecouterre.com

Afgelopen week liep ik eens naar een andere supermarkt dan waar ik normaal gesproken boodschappen doe. Op mijn weg hier naartoe kwam ik langs een klein, oud, typisch winkeltje. In de vitrine lagen voornamelijk accu’s. Op het dakje boven de ingang lag een drietal zonnepaneeltjes duidelijk in het oog. Toen ik verder liep zag ik dat ook in de vitrine een klein zonnepaneel was aangesloten. Ongetwijfeld ving het daar weinig zon, maar ik ervoer wel iets geks. Ik bedacht me dat ik nog nooit eerder een zonnepaneel van zo dichtbij had gezien.

solar-panels-692834_1280En is dat niet een probleem van zonnepanelen? Eigenlijk zijn ze een beetje vreemd. Iets voor hipsters en nerds, niet voor Jan Modaal. Bovendien liggen ze vaak buiten bereik en uit het zicht. Je hoopt dat een dak met zonnepanelen uitstraalt dat je hip, modern en bewust bent – maar niets is minder waar. Als zonnepanelen al zichtbaar zijn, maken ze je dak lelijk en rommelig. Je bent een uitzondering, een ‘outsider’, zo lijkt het uit te stralen. Dat kan toch anders?

In plaats van outsider moet het uitstralen dat je trendsetter en hip bent, het moet ook voor gewone mensen een statussymbool worden. Net als je auto of smartphone.

VTT Research ontwikkelde dit mooie bladvormige zonnepaneel. Way to go! Bron: vttresearch.com
VTT Research ontwikkelde dit mooie bladvormige zonnepaneel. Way to go! Bron: vttresearch.com

En een statussymbool of iets dat onderdeel is van je identiteit plaats je niet uit het zicht op je dak. Die plaats je op ooghoogte of duidelijk in het zicht zoals in het winkeltje. En als je dat doet, wil je wel dat het er ook een beetje mooi uitziet. En dat het past bij je kozijnen, je gevel, je gordijnen… noem het! Er moeten verschillende design– uitvoeringen komen, waarbij niet de opbrengst maar de knuffelfactor het belangrijkst is. Als we willen dat iedereen aan de zonnepanelen gaat, zal het die kant op moeten. Pimp your own solar panel! Wat maakt het uit dat een zonnepaneel op je voorgevel niet zoveel energie oplevert als op je dak? Als het maar aanzien oplevert! Energie-opbrengst is dan mooi meegenomen. Zul je zien dat met een paar jaar huizen met voorgevel op het zuiden opeens veel populairder worden, dan heb je tenminste een reden om je panelen te showen. Hoppa!

Ik zie het al voor me. Nu nog die lelijke dingen wat hipper en meer sexy maken.

 

De zonneauto Stella.Bron: TUE

Zonne-gezinsauto Stella ontwikkeld

Een team Eindhovense studenten slaagde er in een gezinsauto te ontwikkelen, die zich voortbeweegt op zonne-energie: de Stella. Dat betekent: nooit meer tanken. Hoe praktisch is een zonne-auto?

De zonneauto Stella.Bron: TUE
De zonneauto Stella.Bron: TUE

Als je de Stella goed bekijkt, valt ten eerste op dat de auto een erg grote oppervlakte heeft. Een platte, ondiepe structuur maakt de auto aerodynamisch gunstig en vooral: laat hem veel zon vangen. Ten tweede: erg hard gaat de Stella niet, zoals uit het filmpje blijkt. Dit komt door het vrij geringe vermogen van de zon. Aan de bovenkantvan de atmosfeer komt er 1100 watt per vierkante meter binnen. Ongeveer de helft van de zonnestraling overleeft de tocht door de atmosfeer, waardoor er rond de 550 watt per vierkante meter op het autodak valt. Op een zonnige dag.

Als we aannemen dat de studenten de beste verkrijgbare zonnecellen hebben gebruikt met een rendementvan rond de 30%, levert dat rond de 150 watt per vierkante meter, of 1500 watt voor de gehele Stella, op. Erg hard kan je daarmee niet. Een goede accu is dus bepaald geen overbodige luxe. En die zit er ook in: de Stella kan 600 km rijden als de zon niet schijnt. Dus met een zonnetje nog veel meer.
Hiermee is aangetoond dat als we genoegen nemen met lagere snelheden, auto’s op zonne-energie heel goed haalbaar zijn. Hopelijk komt dit voertuigje snel op de markt. Al te moeilijk moet het niet zijn: het is in principe een erg lichte carosserie met een goed, groot zonnepaneel op het dak geplakt. Om eerlijk te zijn jeuken de handen van schrijver dezes.

Meer informatie
Stella solar car

 

Binnenkort op elk oppervlak? Bron: University of Melbourne

Australische zonnecellen rollen nu van de printer

Wordt dit de definitieve doorbraak van zonne-energie? Een Australisch consortium van onder meer de universiteit van Melbourne is er in geslaagd om zonnecellen te ontwikkelen, die met een standaard drukpers kunnen worden geprint.

Stel je voor, vluchtelingenkampen midden in de woestijn waarbij de tenten heerlijk koel blijven door solar-powered airconditioning, die tegelijkertijd ook water wint uit de hete woestijnlucht. Water stills leveren genoeg water op voor groentekassen waarin het water geconserveerd wordt. Overal in de tentenstad zoemen machines, die aangedreven worden door zonne-energie. Daarmee voorzien de vluchtelingen in een groot deel van hun eigen behoeften en maken winstgevende producten. Hierdoor hebben de vluchtelingen een welvarend leven en willen ze niet meer terug naar het onderdrukkende land waar ze vandaan gevlucht zijn. Wat ooit een plaats van wanhoop was, wordt nu een stad van hoop met een welvaartspeil waar een groot deel van de wereld jaloers op zou zijn.

Een utopische waandroom? Niet meer. Dankzij doorbraken van een Australisch consortium kunnen nu zonnecellen voor een habbekrats geproduceerd worden. Zonnepanelen zijn enorm in prijs gedaald, maar nog steeds niet echt goedkoop: de allergoedkoopste kosten september 2015 iets onder de 65 eurocent per watt piekvermogen. Een watt piekvermogen levert voor een optimaal geplaatst zonnepaneel in Nederland en België rond de 0,8 kilowattuur (€ 0,20) op. In theorie heeft u een zonnepaneel in de Lage Landen er dus in vier jaar uit, in zonniger landen zelfs korter. Helaas wordt deze roodkleurige berekening verpest door de kostbare randapparatuur die nodig is om de zonnestroom te converteren naar netstroom, en de hoge installatiekosten van zonnepanelen, maar nu al is zonnestroom ongeveer even duur als fossiele stroom, voor consumenten zelfs goedkoper.

Binnenkort op elk oppervlak? Bron: University of Melbourne
Binnenkort op elk oppervlak? Bron: University of Melbourne

Maar wat als de kosten per watt piekvermogen zouden dalen tot onder de twintig, of zelfs tien cent? In dat geval zou je kunnen overdimensioneren: domweg zoveel zonnepanelen installeren, dat er ook in de winter voldoende energie is om zelfvoorzienend te zijn. Dan heb je ook geen dure converters of opslag meer nodig, behalve uiteraard voor de nacht, en kan je de meter afkoppelen.
En precies deze extreme daling lijkt nu in te zetten. Het nieuwe Australische productieproces maakt gebruik van een al bestaande offsetprinter van A$200.000, waar inkt voor zonnepanelen in wordt toegevoerd. Hiermee wordt een laagje organische zonnepanelen op een buigzaam oppervlak, zoals plastic, geprint. Oorspronkelijk waren deze zonnecellen zo groot als een munt, maar de onderzoekers hebben de grootte nu op kunnen schalen naar A3-formaat. De zonnecellen kunnen geprint worden met een snelheid van één cel per twee seconden (tien strekkende meter per minuut).

De zonnecellen produceren 10-50 watt per vierkante meter, dus 1,25-6,25 watt per zonnecel. De onderzoekers verwachten dat de proefprintinstallatie in staat is zonnecellen voor minder dan 1 Australische dollar per watt piekvermogen (rond de 60 eurocent per september 2015) te produceren, als de productie grootschaliger wordt. De kostprijs wordt hier voornamelijk uitgemaakt door de chemicaliën. De prijs zou dus wel eens nog veel drastischer kunnen dalen als deze op grote schaal gemaakt kunnen worden. Dit zou uitermate goed nieuws betekenen voor zowel de planeet aarde als haar menselijke bewoners.

Bron
Printing Australia’s largest solar cells, Processing Online, 2013

Het zonnespectrum. Het gedeelte onder de gele curve is het zonlicht zoals in de ruimte, het rode gedeelte bereikt het zeeniveau. Bron: Wikimedia Commons

Commerciële zonnecel bereikt 40% efficiëntie

De vinding verdubbelt de bestaande efficiëntie. Door een nieuwe techniek maakt een team Australiërs gehakt van de beruchte Shockley–Queisser limiet. Hun vinding is, zeggen ze, met gemak toe te passen in commerciële productielijnen.

Waarom is efficiëntie belangrijk?
Zonnepanelen kunnen slechts een klein deel van de beschikbare zonne-energie in elektriciteit omzetten. De doorsnee commercieel verkrijgbare zonnepanelen halen tussen de 15 en 20 procent. Voor zonnefarms is dit niet zo’n punt. Landbouwgrond, en zeker woestijngrond, is niet erg duur en valt qua kostprijs in het niet vergeleken met de kosten per watt vermogen. Voor huizenbezitters, vooral in Nederland met de relatief kleine dakoppervlakte, ligt dit anders. Pas als zonnepanelen in staat zijn ook van een kleine oppervlakte veel energie op te wekken, wordt energieonafhankelijkheid haalbaar. Ook halveren de aanlegkosten als er maar half zoveel oppervlak met zonnepanelen belegd hoeft te worden.

Hoe werkt de vinding?
Zonlicht op zeeniveau bestaat uit fotonen met verschillende golflengtes, ruwweg tussen 250 nm (violet) en 1350 nm (nabij infrarood), met nog een venster tussen 1500 en 1750 nm. Voor zonnepanelen is er doorgaans een optimale golflengte. Deze is precies voldoende om een elektron uit de vanglaag te laten springen en daarvan de energie af te tappen. Te energierijke (korte) fotonen leveren energieverspilling op, het overschot aan energie wordt dan gedumpt als afvalwarmte. Te zwakke (lange) fotonen zijn niet in staat zijn het elektron te laten ontsnappen en dus geheel verloren gaan.

Het zonnespectrum. Het gedeelte onder de gele curve is het zonlicht zoals in de ruimte, het rode gedeelte bereikt het zeeniveau. Bron: Wikimedia Commons
Het zonnespectrum. Het gedeelte onder de gele curve is het zonlicht zoals in de ruimte, het rode gedeelte bereikt het zeeniveau. Bron: Wikimedia Commons

De vinding van het team bestaat uit een optisch bandbreedtegevoelig filter, waardoor sommige golflengtes worden doorgelaten en andere worden teruggekaatst. Achter het filter bevindt zich een zonnecel, die is geoptimaliseerd voor de doorgelaten golflengte. Het teruggekaatste licht komt terecht op een andere zonnecel, die dan weer is geoptimaliseerd voor de golflengtes van het teruggekaatste licht. Deze constructie is omslachtig, maar lonend als gebruik wordt gemaakt van met spiegels geconcentreerd zonlicht, zoals in commerciële zonnefarms.

Toepassingen
Eén van de firma’s die meewerkten aan het project is het Amerikaane Spectrolab, dat speciale zonnecellen voor ruimtevaart en concentrators levert. Dit is ook de meest voor de hand liggende toepassing van deze vinding. Door de zonnecellen hiermee te upgraden, kan vrij eenvoudig de capaciteit van de concentrators worden verdubbeld.
Voor particulieren wordt deze vinding pas interessant, als er een elegant en betaalbaar systeem komt dat er voor zorgt dat, onafhankelijk van de zonnehoek, licht van een bepaalde golflengte altijd op de juiste zonnecel terecht komt. Mogelijk zou je kunnen werken met laagjes materiaal met een verschillende brekingsindex, of concentratorcellen met optische lichtgeleiders.

Bron
UNSW researchers set world record in solar efficiency, UNSW News, 2014

Werkt de grootste planeet van het zonnestelsel als een zwaartekrachtslens van donkere materie? bron: NASA

‘Donkere materie veroorzaakt elfjarige zonnecyclus’

De zon kent meerdere cycli, waarvan de elfjarige zonnevlekkencyclus de belangrijkste is. Al eerder is astronomen opgevallen dat deze cyclus ongeveer in de maat loopt van de omloop van Jupiter, die enkele maanden langer, 11,8 jaar duurt. Is donkere materie de verklaring voor de cyclus? Ja, zegt een zeer speculatief artikel.

Het röntgenmysterie
De helderheid van de zon varieert in het zichtbare domein met enkele duizendsten in de loop van elf jaar. De variatie in röntgenstraling is veel groter: op sommige punten van de zonnecyclus is deze honderd maal zo sterk als op andere punten. Er moet een zeer energetisch krachtig proces zijn, dat deze geheimzinnige variatie veroorzaakt. Niemand weet wat deze variatie precies veroorzaakt, al zijn er vermoedens, zoals magnetische velden.

Jupiter als zwaartekrachtslens
Nu is een groep astronomen met een nieuwe verklaring gekomen. Volgens hen is donkere materie, die de zon treft, de verklaring voor de bizarre veranderingen. De reuzenplaneet Jupiter zou hier een cruciale rol in spelen: deze planeet, in samenwerking met de andere planeten, werkt volgens de onderzoekers als een zwaartekrachtslens, die een bundel donkere materie op de zon richt. Dit zou dan weer het periodieke gedrag veroorzaken. De sterkste asymmetrische factor buiten het zonnestelsel is uiteraard het Melkwegstelsel waar we deel van uitmaken. Een samenspel tussen Jupiter en de galactische donkere materiestromen zou dan de periodieke fluctuaties veroorzaken.

Werkt de grootste planeet van het zonnestelsel als een zwaartekrachtslens van donkere materie? bron: NASA
Werkt de grootste planeet van het zonnestelsel als een zwaartekrachtslens van donkere materie? bron: NASA

Barycentrum
Op de middelbare school heeft u geleerd dat de planeten om de zon draaien. Dit is in feite onjuist. Zon en planeten draaien om een gemeenschappelijk zwaartepunt, het barycentrum, dat in de praktijk neerkomt op een punt tussen de Zon en Jupiter dat vlak boven de ‘oppervlakte’ van de zon ligt. Een buitenaardse astronoom kan aan de schommelingen van de zon daarom zien dat de zon een zware reuzenplaneet heeft: in feite is dit een bekende manier om zware exoplaneten te vinden.

Stromen van donkere materie
In veel modellen van donkere materie bewegen de donkere materiedeeltjes vrij langzaam, rond een duizendste van de lichtsnelheid. Zwaartekrachtsvelden worden bij deze lage snelheden belangrijk. De theorie van de auteurs, dat de zon geregeld een ‘douche’ van donkere materie te verwerken krijgt, die door de planeten de richting van de zon op wordt gebogen, is daarmee op zich aannemelijk. Het kan interessant zijn om na te gaan waar deze stroom donkere materie vandaan komt: hoe staan de planeten ten opzichte van de rest van de Melkweg uitgelijnd als de zonnevlekkenactiviteit maximaal, of juist minimaal is? De auteurs raden aan om rekening te houden met deze kosmische invloeden bij het opzetten van toekomstige donkere materie detectie-experimenten. Wellicht dat we dan twee hardnekkige raadsels in een keer kunnen oplossen, en misschien in de verdere toekomst een overvloedige bron van gratis energie af kunnen tappen.

Bron
Konstantin Zioutas et al., The 11-Years Solar Cycle As The Manifestation Of The Dark Universe, ArXiv preprint server, 2013

Video: de toekomst van energievoorziening volgens Bill Gates

Bill Gates, ooit de rijkste man op aarde door zijn gevreesde softwareimperium Microsoft, houdt zich tegenwoordig vooral bezig met filantropie. Het grootste wereldprobleem is volgens Gates energietekort. Fossiele brandstoffen worden schaars, lijden nu al tot milieuvervuiling en steeds stijgende CO2-gehaltes in de atmosfeer. Zonne-energie ziet hij als onvoldoende betrouwbaar: alle batterijen op aarde kunnen slechts tien minuten van alle op aarde geproduceerde elektriciteit opslaan. In plaats daarvan heeft hij een nieuwe manier gevonden om het progressieve deel van de bevolking op de kast te krijgen: kernenergie. En wel de experimentele fast-breeder reactor zoals die door zijn pet project Terrapower wordt ontwikkeld.

Voor Nederland is dit van buitengewoon belang. Ons aardgas raakt snel op en zonne-energie is op onze breedtegraad nog niet erg praktisch.

OLEDs, hier op een bushalte van de toekomst toegepast,zullen spoedig uitgeprint worden, waardoor ze veel goedkoper gaan worden.

Beeldschermen en zonnecellen uit de printer

Stel je voor, een wereld waarin het behang een beeldscherm is, je zonnecellen uit de printer haalt en je favoriete UFO-samenzwerings documentaire met buitenaardse reptielen achterop je T-shirt aan de wereld toont. Dit zal spoedig mogelijk worden, dankzij een door het Duitse Fraunhofer instituut ontwikkeld OLED printproces.

Wat zijn OLEDs?
OLED is de afkorting van Organic Light Emitting Diode, een organische vorm van LED dus. Net als normale LEDS werken OLEDs door het omzetten van elektriciteit in licht: als elektronen door een speciale diode stromen, verliezen ze energie en geven deze energie af als een foton (lichtdeeltje).  Dit werkt als een radiobuis: de elektronen worden losgemaakt uit de zender en knallen tegen de collector op. Hierbij komt licht vrij. OLEDs werken met lichtgevende moleculen, die door elektrische stroom direct of indirect worden aangeslagen. Zodra een lichtgevend molecule terug springt naar de grondtoestand, komt energie vrij als licht. Omdat dit een moleculair proces is, kunnen OLEDs heel dun zijn, dunner dan een vel papier. Bijkomend voordeel van OLEDs is dat ze licht uitzenden, zodat niet zoals hij LCD schermen, achtergrondverlichting nodig is.

OLEDs, hier op een bushalte van de toekomst toegepast,zullen spoedig uitgeprint worden, waardoor ze veel goedkoper gaan worden.
OLEDs, hier op een bushalte van de toekomst toegepast,zullen spoedig uitgeprint worden, waardoor ze veel goedkoper gaan worden.

In principe kunnen OLEDs ook geprint worden, wat een fabricage heel goedkoop zou maken. Dit is echter nog steeds heel lastig.

Doorbraak printen bij OLEDs
Dr. Armin Wedel, de leider van het onderzoeksteam van Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP in Potsdam-Golm, denkt dat logge televisie-apparaten hun langste tijd gehad hebben. Ook denkt hij, dat bewegende reclamedisplays echt overal in de omgeving zullen oprukken, omdat ze spotgoedkoop worden. De eerste gebogen OLED schermen werden al op de elektronicabeurs IFA in Berlijn getoond.

Moleculaire oplossingen als inkt
als Nolet op industriële schaal kunnen worden geprint, komen heel veel nieuwe toepassingen binnen bereik. Niet alleen tv schermen, maar ook bijvoorbeeld elektronische posters, advertenties, grotere beeld projecties,verkeersborden en systemen om het verkeer te regelen. De onderzoekers werkten samen met ingenieursbureau MBRAUN om een fabriek te bouwen die in staat is, om zowel OLEDs als organische zonnecellen op industriële schaal te produceren. Tot nu toe konden OLEDs alleen geproduceerd worden, door ze in een vacuüm op een plaat te dampen. Dit is een heel langzaam en ook kostbaar proces. Bij dit nieuwe proces worden de OLEDs en zonnecellen geprint met een soort inkjetprinter. Hierbij wordt bij OLEDs gebruikgemaakt van een mengsel van lichtgevende moleculen en bij zonnecellen van lichtabsorberende moleculen. Als deze techniek doorbreekt, betekent dat dat iedere gewenste oppervlakte in een beeldscherm kan worden omgezet. Je zou dan bij wijze van spreken een computer gewoon op kunnen rollen, of bewegende krantenadvertenties zien.

Bron
Fraunhofer Institut, persbericht

Coöperatieve overvloed deel II: hernieuwbare energie

We leven in een spannende tijd, sommige mensen zeggen dat we ons in het centrum van een paradigma verschuiving bevinden. Anderen claimen zelfs dat we ons momenteel in niets minder dan een Shift of Ages bevinden waarbij 2012 het kantelpunt vormde en we sinds vele honderden jaren ons in een situatie bevinden waarin de positieve oftewel integratieve energie een beetje groter is dan de negatieve, of segregatieve energie.

Stel dat dit waar is en we overgaan van het oude tijdperk wat voornamelijk op competitie, bezit van, en schaarste is gebaseerd naar een nieuw tijdperk waarin coöperatie, toegang tot, en overvloed het dominante paradigma gaat worden. In deze serie artikelen een verkenning hoe we zo goed mogelijk vorm kunnen geven aan dit nieuwe paradigma.

Dit huis vangt simpelweg de zon die er al vanaf het begin der tijden op schijnt op en zet dat om in elektriciteit voor de bewoner. De zon is overal en daarmee is zonne-energie in potentie aanwezig in een overweldigende overvloed.. – Gazzat, Wikipedia

Na het eerste artikel wat het thema voedsel had nu een verkenning wat voor rol hernieuwbare energie in dit nieuwe paradigma kan gaan spelen. Het is inmiddels alweer een paar jaar geleden dat zonne-energie in Nederland door het break-even point heen ging voor consumenten. Vanaf dat moment werd het goedkoper om zelf zonnepanelen neer te leggen en je eigen energie op te wekken,  dan het kopen van energie bij een grote energiecentrale.

In Nederland zie je inmiddels in rap tempo telkens meer daken verschijnen met mooie vierkante blauwe panelen die de zon die hier altijd al op viel nu voor het eerst om weten te zetten in elektriciteit. Voor mensen die zelf nog vragen hebben over zonnepanelen is het dossier zonne-energie zeer interessant. Ze geven veel informatie en praktische tips over hoe je zelf zonnepanelen aan kunt schaffen.

Voor de mensen die zelf niet een geschikt dak hebben of inmiddels het eigen dak al vol hebben liggen en nog meer willen investeren in zonnepanelen of andere vormen van hernieuwbare energie, zijn er inmiddels verschillende coöperaties opgezet. Waarvan de windvogel.nl wellicht de meest bekendste is.  Deze coöperatie houdt zich zowel met zonne- als windenergie bezig en hoe mensen dat gezamenlijk kunnen financieren en er ook de vruchten van kunnen plukken. Hernieuwbare energietechnologie oogst energie die er altijd al is geweest maar we altijd verloren hebben laten gaan. Ondertussen hebben we de afgelopen 100 jaren de meest bloedige strijd onderling gevoerd over fossiele energievoorraden die schaars zijn en waar dus competitie om heerst.

De zon is een energiebron die tot aan het einde der dagen van de aarde volop hernieuwbare energie kan leveren. – Wikimedia Commons

De overstap naar hernieuwbare energie kan hele groepen mensen toegang geven tot een overvloed aan schone energie en het coöperatieve hierin zit onder meer ook in de kennis en technologieontwikkeling. Als we open source de technologie rond hernieuwbare energie gaan delen dan schiet iedereen daar flink wat mee op. Immers een 5% verbetering kan de energieoogst overal ter wereld doen toenemen. Daarbij ontwikkeld technologie voortdurend waardoor deze vormen van energie telkens beter oogstbaar worden en dus telkens goedkoper kunnen worden.  Hoe opener deze kennis en technologie onderling gedeeld gaat worden hoe sneller de rendementen omhoog gaan, hoe sneller de technologische kosten naar beneden gaan en hoe groter de totale oogst wordt.

Hoe kan onze wereld eruit gaan zien als we de overstap maken van schaarse fossiele energie waar nu flinke competitie over wordt gevoerd in onder meer oorlogen met miljoenen slachtoffers, naar hernieuwbare energievormen die overal op locatie te oogsten zijn en conflicten hierom dus volkomen overbodig worden en samenwerken en technologie delen juist wordt beloond?

Hoe denken mensen hier hierover en zijn er nog meer goede initiatieven die in deze paradigma shift de aandacht verdienen wanneer het aankomt op hernieuwbare energie? Meningen en tips zijn van harte welkom!

Aanverwante informatie en artikelen:
-) Dossier zonne-energie
-) Coöperatie voor hernieuwbare energie in Nederland: De Windvogel
-) Hernieuwbare energie inplaats van oorlog
-) Zonne-energie voor consumenten in NL al meer dan 40% goedkoper
-) Coöperatieve overvloed deel I: Voedsel

Het nieuwste prototype van Michaud. HIj wil dit gaan opschalen tot het formaat van een koeltoren. Wie heeft er 15 miljoen op de plank liggen?

Tornado melken als energiebron

Een tornado heeft een duizelingwekkend vernietigend vermogen. Geen wonder dat uitvinders likkebaardend naar deze natuurverschijnselen kijken. Wat zijn de mogelijkheden om een verwoestende windhoos af te tappen?

Temperatuurinversie
Het verschijnsel dat tornado’s hun vernietigende kracht geeft heet inversie. De temperatuur daalt bij grotere hoogte. Dit maakt dat de lucht op deze hoogte dichter wordt. Omdat de luchtdruk bij het toenemen van de hoogte ook daalt, blijft de dichtheid van de lucht op grote hoogte toch per saldo lager dan de dichtheid van lucht. Het verhaal verandert als waterdamp een rol gaat spelen. Waterdamp bestaat uit moleculen water, H2O, met een moleculair gewicht van 18, iets meer dan de helft van dat van de moleculen zuurstof en stikstof (32 resp. 28) waaruit de rest van de atmosfeer bestaat. Dit maakt lucht met waterdamp lichter dan droge lucht. De reden dat vochtige lucht opstijgt. Is de temperatuurinversie heel sterk, dan stijgt de lucht heel snel. Hoog in de lucht zet de lucght uit, koelt hierdoor af en condenseert de waterdamp tot regen. Hierbij komt veel warmte vrij die de lucht nog verder opwarmt – en dus laat uitzetten, waardoor deze nog verder gaat stijgen. Naar schatting[1] is er twee keer zoveel potentiële energie opgeslagen in waterdamp als in alle conventionele oliereserves samen. Anders dan in deze oliereserves, vult de zon de waterdamp in ongeveer tien dagen weer aan.

In het Mercedes Benz Museum wordt een kunstmatige windhoos gebruikt om vuile lucht te verwijderen.

Hoe maak je een tornado?
Windhozen komen voor in allerlei formaten.  Kleine stofhozen of stofduivels duiken af en toe op als de lucht boven een oppervlak sterk wordt verhit door de zon. Langer dan enkele minuten blijven ze niet in stand. Grote  windhozen, tornado’s, zijn (gelukkig) veel zeldzamer. In Nederland komen ze ongeveer een keer per decennium voor, maar Tornado Alley in de VS wordt elk jaar geteisterd door honderden tornado’s. Hoewel veel nog niet duidelijk is wat betreft de exacte factoren voor het ontstaan van een tornado, is in grote lijnen bekend hoe tornado’s opgewekt kunnen worden.
Neem een luchtzak met een temperatuur van twintig graden boven die van de omringende lucht en breng deze in een draaiende beweging. Bijvoorbeeld met een turbine. De draaiende beweging leidt er toe dat er een onderdruk ontstaat in het centrum, die het zuigende effect veroorzaakt.

Het nieuwste prototype van Michaud. Hij wil dit gaan opschalen tot het formaat van een koeltoren. Wie heeft er 15 miljoen op de plank liggen?
Het nieuwste prototype van Michaud. HIj wil dit gaan opschalen tot het formaat van een koeltoren. Wie heeft er 15 miljoen op de plank liggen?

Tornado in plaats van koeltoren
Een groot probleem bij fossiele brandstofcentrales is het dumpen van de afvalwarmte, vooral in de zomer. De Canadese uitvinder René Michaud, eigenaar van Atmospheric Vortex Engine, denkt dat een kunstmatige windhoos in combinatie met de koeltoren van een kolencentrale tot 40% extra vermogen kan opleveren voor de centrale. De afvalwarmte wordt gebruikt om lucht een graad of twintig op te warmen, waarmee de windhoos op wordt gewekt. De zuigende kracht wordt afgetapt met windturbines.

De afvalwarmte wordt gedumpt hoog in de atmosfeer, buiten bereik van de broeikasgassen in de eerste kilometers atmosfeer, wat een (kleine) bijdrage zou leveren aan het verminderen van de opwarming.
De extra warmte, en vochtige lucht, kan ook geleverd worden door warm oceaanwater. Vooral voor woestijnlanden is een prettige bijkomstigheid dat de condenserende waterdamp gaat uitregenen en in een groot gebied tot 2 mm extra neerslag per dag oplevert. Dat is ongeveer de hoeveelheid neerslag die in Nederland per jaar valt en kan een woestijngebied veranderen in een savanne. In feite doet Michaud met een windhoos, wat bijvoorbeeld in Australië wordt gedaan met een zonnetoren. De windhoos neemt de functie van de schoorsteen van de zonnetoren over. Michaud ziet een grote toekomst voor zijn uitvinding. Nu zonne-energie een grote vlucht neemt, nemen de kansen voor deze uitvinding sterk af, maar het principe zal wel zijn waarde houden om afvalwarmte af te voeren.

Bronnen
1. Basic Introduction, AVE