Peter Baeten
Afgelopen woensdag opende koning Willem-Alexander aan de Afsluitdijk officieel een pilot-installatie voor de RED-technologie, waarmee op een duurzame manier stroom is op te wekken uit het mengen van zout en zoet water.
Het onderliggende principe is al lang bekend. Zout water bevat relatief veel geladen deeltjes (voornamelijk natrium- en chloorionen) en zoet water nauwelijks. Als je zoet en zout met elkaar in contact brengt, zullen de ionen uit het zoute water naar het zoete water willen migreren; dat verhoogt immers de entropie van het hele systeem. Het zoute water wordt dus langzaam zoeter en het zoete water zouter.
Door nu te werken met compartimenten met membranen, die selectief positieve dan wel negatieve ionen uit het zoute water doorlaten naar het zoete, kun je een scheiding van lading creëren en dus een spanningsverschil, waardoor er een elektrische stroom kan gaan lopen.
Dit proces heet Reverse ElectroDialysis (RED) en is een van de vormen van Blue Energy. Uit het per seconde mengen van één kubieke meter zeewater met één kubieke meter zoet water is in principe een elektrisch vermogen van 1,5 MW te halen. Het potentieel is dus groot. Een voordeel boven andere vormen van duurzame energie, is bovendien dat het geleverde vermogen in principe goed is te voorspellen.
Voor het mengen van zout en zoet water, zit je aan de Afsluitdijk natuurlijk goed. Vandaar de locatie bij Breezanddijk. Het RED-project daar wordt gerund door de bedrijven REDstack (een spinoff van onderzoeksinstituut Wetsus), membraanspecialist Fujifilm, civieltechnisch bedrijf A.Hak en elektriciteitsleverancier Alliander. Uit de ervaringen met de pilotinstallatie moet de komende jaren duidelijker worden of de technologie praktisch en technisch haalbaar, betaalbaar en opschaalbaar is.
Programmamanager dr.ir. Jan Post van Wetsus uit Leeuwarden is al tien jaar nauw betrokken bij de ontwikkeling van de RED-technologie: ‘Deze pilotinstallatie, met een vermogen van 50 kW, draait nu enige maanden en is de enige in zijn soort in de wereld. Per uur wordt er
200 m3 zeewater en 200 m3 zoet water met elkaar gemengd, best een behoorlijke operatie dus.’
Vervuiling membranen
Duidelijk is wel dat er nog behoorlijk wat obstakels zijn te overwinnen voordat deze nieuwe technologie echt grootschalig is in te zetten. Post: ‘We moeten sowieso bekijken in hoeverre het allemaal stand houdt in de praktijk. Proeven in het lab zijn toch anders dan werken met echt zeewater. De membranen zijn de belangrijkste kritische factor van deze technologie. In de praktijk krijgen we namelijk zonder twijfel te maken met vervuiling van de membranen waardoor ze op den duur minder goed gaan werken. Aan de ene kant komt dat door storende deeltjes, vooral (negatief geladen) kleideeltjes en aan de andere kant kan er langzaam een biofilm op de membranen komen te liggen. Je wilt natuurlijk niet dat de membranen steeds vervangen moeten worden, want dat zou tot te hoge kosten leiden. De kostprijs van de membranen is ook nog een heel belangrijke factor in het geheel, zeker omdat je heel veel membraanmateriaal moet gebruiken.’
‘Je wilt mede daarom graag weten hoeveel vermogen je nou in de praktijk uit een vierkante meter membraan kunt halen. Dat ligt in de buurt van de 2 W (waardoor je dus een heel groot oppervlak aan membranen nodig hebt). Het benodigde grondoppervlak is overigens niet enorm groot want de membranen worden gelaagd aangebracht.’
Een andere belangrijke kostenfactor is het verpompen van water, dat naar verwachting ongeveer 10 % van de stroomopbrengst zal opslokken, althans bij grootschalige toepassing.
De RED-technologie is niet de enige vorm van Blue Energy die momenteel worden bestudeerd. Naast Reverse ElectroDialysis is er PRO (Pressure Retarded Osmosis), dat werkt met drukverschillen tussen zout en zoet water. ‘Recent is een proef daarmee gestrand in Noorwegen’, vertelt Post, ‘maar uit Japan krijgen wij signalen dat deze variant best nog toekomst kan hebben. Tevens kijken we of RED ook toepasbaar is als energie-opslagmethode.’
