Energie uit zout water     (21 november 2006)

In een bijschrift bij m'n weblog van 14 augustus j.l. antwoordde ik aan Harry Jager n.a.v. een idee van Wetsus "Het is een charmant idee, maar de zeer lage "power density" (het zeer grote membraan oppervlak) is een zeer fors probleem."

Hieronder volgt de som n.a.v. de reactie:

________________________________________

Jij weet nogal wat over energie bronnen.
Ik las laatst een stuk over blue energy die gewonnen wordt door osmose uit zout en zoet water. http://www.eindhovensdagblad.nl/opinie/article568128.ece

Ook is er een uitzending hierover gemaakt
http://omroep.vara.nl/tvradiointernet_detail.jsp?maintopic=424&subtopic=38690

Ik vraag mij werkelijk af of dit wel kan?

Het lijkt wel of dit idee is al in 1742 door de wiskundige Johann Bernoulli (Zweiflüssigkeiten-Dauertropfgerät) bedacht en is heden ten dage te bewonderen in het museum van perpetuum mobiles. http://www.geo.de/GEO/technik/472.html & http://www.lhup.edu/~dsimanek/museum/unwork.htm

Kun jij dit eens bestuderen?

grt Harry

________________________________________

Harry,

Je hebt het bij mijn weten over Wetsus, een onderzoek club in Nederland die zich met met water gerelateerde onderwerpen bezig houdt. Ik kijk er met enige regelmaat naar.

Daar vind je ook het verhaal over electriciteit, waarbij je gebruik maakt van een ion selectief membraan. Daarover stelt zich tussen zout (evt. brak) en zoet water een potentiaal verschil in. Door zout en zoet water via een membraan te mengen kan je (een bescheiden) hoeveelheid electriciteit winnen.

Op papier is het heel veel. Voor de zoet water stroom naar de Waddenzee ca. 3300 Mega Watt. Echter: De spanning over een membraan is slechts 80 milliVolt. Kortom: Je hebt een enorm membraanoppervlak (minimaal iets in de orde van 1 km2) nodig om iets in die orde (1000 MW) van vermogen te kunnen leveren.

Het is een charmant idee, maar de zeer lage "power density" (het zeer grote membraan oppervlak) is een zeer fors probleem.

----------------------------------------

Hieronder een nadere som aan het Wetsus idee. Van de claim dat er 3.3 GW (6 à 7 x Borsele) electriciteit kan worden opgewekt blijft niet zoveel over. Met het water van de IJssel kom je op ongeveer 320 Mega Watt uit.

De som:

Er wordt uitgegaan van 80 milliVolt over het membraan. (Dat lijkt bij nader inzien een redelijke aanname.)

Op basis hiervan: 1 Faraday is 96500 Coulomb. 100 Ampère per m² membraan oppervlak is dus 100 / 96500 = afgerond 0.001 mol/s. De 100 Ampère per m² levert bij 80 mVolt dus 8 Watt.

Neem nu aan dat je 3.5% zout in water alsmede een gelijke hoeveelheid zoet water in water met 2.5% zout en water met 1% zout verandert. Verder naar elkaar toe gaan in concentratie levert ongetwijfeld een onevenredige vergroting van het benodigde membraan oppervlak op.

Kortom: 1% verplaatst zout in water ... het molgewicht van NaCl is 58.443, afgerond 60. Dus 1 mol NaCl dat door de membranen heen gaat is geassocieerd met 2 maal 6 liter water (6 liter zout water en 6 liter zoet water).

1 mol NaCl staat gelijk aan 8 kJ geleverde energie, wat op zijn beurt gelijk staat aan 2 maal 6 liter water.

Ga nu eens uit van een centrale van 1000 MW op basis van deze beschouwing: Dat is goed voor 86.4 TJ per dag hetgeen (0.00075 m³ per kJ) 0.1296 Gm³ per dag = 750 m³/s impliceert.

Dat je een geïnstalleerd membraan oppervlak van 125 km² nodig hebt ... wel daar "zeur" ik even niet over ...

Dus: Je hebt een stroom van 750 m³/s aan zoet water en een even grote stroom zout water nodig voor 1000 MW. De grote vraag is in hoeverre we in Nederland zulke zoet water stromen beschikbaar hebben. (Dat zoute water, dat zal wel lukken ...)

Welnu:

De Rijn is goed voor gemiddeld 2200 m³/s water. De hoogste extreem (een "Jahrtausent Flut") zit in de orde van 16000 m³/s; 2/3 daarvan gaat door de Waal, 1/3 door het Pannerdensch Kanaal, 2/9 door de Nederrijn/Lek en tenslotte 1/9 door de IJssel.

Voor de normale Rijn stroom kom je (onder opheffing van de open verbinding van de Rotterdamse haven naar het achterland!!) op ruim 2950 MW. Het water van de Waal, in combinatie met een hele grote sluis, zou genoeg zijn voor zo'n 2000 MW. Indien je het in de Afsluitdijk installeert wordt het niet meer dan 1/9 daarvan (de stroom door de IJssel), ofwel ongeveer 320 MW. Alleen dat laatste zou in mijn ogen eventueel haalbaar kunnen zijn. Er zit bij Kornwerderzand al een sluis in de Afsluitdijk.

Kortom: Van de claim dat er 3.3 GW (7 x Borsele) blijft niet zoveel over.

Mazzel & broge, Evert