Afschaffen fossiel kan al over twintig jaar

Share Button

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.

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

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

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.

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

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

21 reacties

  1. Frans Galjee schreef:

    ” 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. ”

    ? Hoeveel energie (en gewicht) kost het om 1 kilo waterstof te maken en mee te nemen in een vliegtuig? Waterstof is een energiedrager en geen brandstof. Tank moet groter zijn (en sterk en gekoeld) en dan toch bespaart het zo veel gewicht en dus brandstof?

    • Germen schreef:

      Frans, waterstof is zowel een energiedrager als een brandstof. Het is inderdaad géén energiebron. Dit bedoel je waarschijnlijk. Vliegtuigen hebben in zwakkere vorm het probleem van raketten: de brandstof voor verder reizen moet meegenomen worden en kost ook weer brandstof. Omdat waterstof drie keer zoveel stuwing levert per kilogram als kerosine, is dit probleem aanmerkelijk kleiner.

      • Barry schreef:

        Germen,

        Ik was net een uitgebreide studie aan het doen op het internet naar vele mogelijkheden die geboden worden op alternatieve energiesoorten. Als antwoord op Frans Galjee´s vragen heb ik alvast dat het koelingsprobleem geen probleem hoeft te zijn, koeling kan gedaan worden met behulp van zonne energiecellen en zoals we allemaal weten kunnen er een hoop zonnecellen bovenop een vliegtuig gelegd worden. Voor de rest is het simpele logica, de systemen waarmee waterstof gemaakt kan worden hoeven niet in het vliegtuig te zitten, er bestaan ook al een aantal systemen die co2 neutrale waterstof kunnen maken. Naast de bestaande manieren om CO2-neutrale waterstof te produceren, zijn tevens nieuwe productiemethodes in ontwikkeling. Deze methodes zijn: foto-elektrochemische productie, thermokatalytische CO2 vrije productie en productie via een zonnegekoppelde aërosol flow reactor. De laatste twee methodes zijn gebaseerd op het uiteenvallen van methaan in waterstof en pure koolstof ook wel carbon black. De nieuwe productiemethodes bevinden zich in een experimenteel stadium.

      • Frans Galjee schreef:

        Beste Germen, Dank voor je reactie al heb ik geen antwoord gekregen op mijn vraag. Probleem is hoe je die waterstof in kg krijgt en wat je daarvoor extra uit de kast moet halen om het in een vliegtuig van nut te laten zijn.

        Kijk ik bij Wikipedia dan lees ik: citaat ” Waterstofopslag is een belangrijk onderwerp in de waterstofeconomie. Men zoekt vooral naar lichte, compacte componenten om waterstof in op te slaan, met het oog op draagbare of mobiele toepassingen. Vergelijk het hierbij met koolwaterstoffen die als brandstof worden opgeslagen in tanks en gasflessen. Aardgas wordt bijvoorbeeld in zijn vloeibare vorm (sterk afgekoeld) vervoerd. Met de huidige technologie is het echter moeilijk om waterstofgas op te slaan of te vervoeren. Dit komt omdat waterstofgas weinig energie per volume-eenheid oplevert in vergelijking met butaangas of propaangas. Om een gelijke hoeveelheid energie aan waterstofgas te vervoeren is er dus een grotere tank nodig. Men kan dit verhelpen door het waterstofgas onder hoge druk te zetten, maar bij grootschalige productie zou er veel energie verloren gaan bij deze compressiestap.

        De dichtheid van waterstof kan eveneens verhoogd worden door cryogene opslag bij een temperatuur van < 20,28 K (–252,87 °C). In dat geval moeten opslagtanks ook zeer stevig en geïsoleerd zijn. Ook dat zou erg veel onderzoek en geld vergen. De Spaceshuttle wordt gelanceerd met de bruinkleurige Space Shuttle external tank, die de motoren van de shuttle zelf voorziet van vloeibare waterstof.

        einde citaat

        In dit licht graag nog een reactie op oorspronkelijk bericht. Mvg Frans

        • Germen schreef:

          beste Frans,
          in de lucht is volume minder een issue dan op de grond. De waterstof kan in gecomprimeerde vorm op de grond worden getankt en in (dikkere) vleugeltanks worden opgesloten zoals nu het geval is met kerosine. Hoe je die waterstof opwekt, maakt uiteraard niet uit. Een vliegtuig is vele malen groter dan een auto, daardoor zijn dikkere wanden van de tank haalbaar. Opslag van waterstof in vliegtuigen is hiermee een veel minder grote issue dan voor auto’s.

        • Hans schreef:

          Ik denk dat vliegtuigen met een groter volume langzamer zullen vliegen, grotere luchtweerstand.
          Op grote hoogte is de druk veel lager. De waterstoftanks moeten dat drukverschil kunnen opvangen.
          Ik zie het nog niet voor me: vliegtuigen met zo’n grote brandstoftank als de space-shuttle.

          Ik denk dat waterstof veel duurder is dan kerosine: vliegen wordt dan iets voor de superrijken.

  2. Frans Galjee schreef:

    Beste Germen, In de luchtvaart is besparing van gewicht zeer belangrijk. Mijn probleem is dat een naar gelijke energieinhoud het gewicht van een tank voor gecomprimeerde en gekoelde waterstof veel groter zal zijn dan het gewicht van een tank gevuld met kerosine.

    • admin schreef:

      Frans, denk ook aan het enorme grootteverschil. In een vliegtuig gaan tienduizenden liters brandstof. In een auto misschien twintig liter. In verhouding telt de dikke wand die je nodig hebt om de waterstof te bewaren veel minder dan in een kleine tank.

    • Barry schreef:

      Frans Galjee,

      Met de huidige techniek is het al mogelijk om tanks te kunnen maken van nanokoolstofbuisjes. Dat spul weegt haast niks en is oersterk. Er worden nog geen tanks gemaakt van nanokoolstofbuisjes maar het is wel mogelijk.

      • Niek schreef:

        Waarom zouden die nog niet gemaakt worden dan? Is de techniek nog niet vergenoeg ontwikkeld of kost het proces nog te veel energie / geld?

        • Barry schreef:

          Niek,

          Ze worden nog niet gemaakt om de doodsimpele reden dat er nog niemand aan denkt om ze te maken. (behalve ondergetekende) Het kost een behoorlijke tijd om een grote lap nanokoolstofbusjes te maken, dit zouden onderzoekers er niet van mogen weerhouden om dit idee in een prototype vliegtuig te verwerken. Nanokoolstof is zelfs zo sterk dat je er complete aluminium vleugels van een boeing mee kan vervangen. Dat betekent dus ook meteen dat je een opslagruimte hebt voor vloeibare waterstof die bestand is tegen extreme kou. Er zijn gewoon te weing fabrieken op de aardbol die nanokoolstof lappen kunnen maken, de nasa heeft die technologie nog in handen.

  3. Frans Galjee schreef:

    daar ik geen antwoord krijg op mijn vragen hier dan maar enkele stellingen:

    1)een tank waterstof met gelijke capaciteit aan kerosine neemt ruim 4 keer meer ruimte in.

    2) Deze tank met vloeibare waterstof onder druk heeft een omhulsel nodig sterk genoeg om die druk te kunnen opvangen, een installatie nodig om tank gekoeld te houden en isolatie waardoor weer in vergelijking met kerosinetank van gelijke capaciteit deze tank ook veel zwaarder zal zijn.

    Al met al wordt zo’n vliegtuig een vliegende tank met geringe plaats voor piloot en passagiers en dus veel groter en zwaarder dan de huidige toch al grote vliegtuigen.

    • Julie schreef:

      Frans, dan maak je er metallisch waterstof van.?

      • Frans Galjee schreef:

        Julie,

        Twee citaten van een artikel over dit metallisch waterstof van deze site:

        1) Helaas zijn alle verdere pogingen om metallisch waterstof te produceren tot op dit moment mislukt,….

        2) 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.

        Het lijkt mij dat dit zeker op werkbare schaal nog verre toekomstmuziek is.

    • Germen schreef:

      Ik heb al antwoord op je vragen gegeven, Frans.
      Inderdaad is de volumetrische energiedichtheid van waterstof vier keer zo laag als die van kerosine. Daar staat tegenover dat per kilogram brandstof waterstof drie keer zoveel energie levert. Een vier keer zo groot volume betekent dat het gewicht van de wanden van de tank slechts 2,5 keer zo groot wordt.

      Om wat getallen te geven: een 747 neemt maximaal 200.000 liter kerosine mee met een gewicht rond de tweehonderd ton. Wordt dit vervangen door 800.000 liter vloeibaar waterstof, dan praat je over zeventig ton, 130 ton minder. Het gewicht van een lege 747 exclusief brandstof is 178 ton, zeshonderd passagiers met hun bagage voegen hier wellicht zestig ton aan toe. M.a.w. het gewicht wordt een derde lager. Dit betekent dat het brandstofverbruik dat minimaal ook is, dus dat er waarschijnlijk maar de helft aan brandstof meehoeft. Je komt dan op een veel kleiner, namelijk dubbel volume voor de brandstoftanks. (400 m3). Het vliegtuig zal herontworpen moeten worden als bijvoorbeeld een vliegende vleugel, maar in principe is dit zeker haalbaar.

      • Frans Galjee schreef:

        Beste Germen,

        “Een vier keer zo groot volume betekent dat het gewicht van de wanden van de tank slechts 2,5 keer zo groot wordt.”

        Daar zit mi je grote denkfout omdat je kerosine en vloeibare waterstof ( onder hoge druk (wanddikte) en bij zeer lage temperatuur) niet zodanig kunt vergelijken dat de berekening van het tankgewicht eenvoudig via volume kunt omrekenen. De tankdikte cq sterkte voor waterstof is veel groter dan in geval er kerosine zou zitten in die tank. Die factor 2,5 zou zo maar eens 10 of hoger kunnen zijn.

        • Germen schreef:

          Ik vergelijk nu een kleinere waterstoftank met een grotere waterstoftank. Inderdaad moet de wand van een waterstoftank veel dikker zijn (enkele cm) dan die van een kerosinetank vanwege isolatieoverwegingen en kwantumefffecten bij cryogene opslag en het weerstaan van de gasdruk bij hogedrukopslag, bijvoorbeeld 700 atmosfeer. Bij zeer grote tanks valt het extra gewicht relatief mee: een bolvormige tank van koolstofcomposiet met 200 m3 waterstof en 5 cm dik weegt plm. 4,4 ton.

  4. Hans schreef:

    Afschaffen fossiel kan nu ook al. Gewoon de stekker eruit.
    Maar ja, ik denk dat de meerderheid dat niet ziet zitten.

  1. 5 februari 2011

    […] Zie ook Afschaffen fossiel kan al over twintig jaar. […]

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger