Categorie archieven: energie

Britten gaan door met kernenergie

Geplaatst op door
Beantwoorden
Nieuwbouw kerncentrales

Volgens de Britse krant The Guardian neemt de capaciteit van kernenergie wereldwijd toe, vooral in China (afb.: The Guardian)

Terwijl Duitsland en Japan zeggen kernenergie te hebben afgezworen, maakt Engeland bekend een nieuwe kerncentrale op locatie Hinkley C (of eigenlijk twee van elk 1600 MW) te gaan bouwen. De locatie was ooit bedoeld voor de bouw van windturbines. Het grootste deel van de opdracht voor de bouw gaat naar het Electricité de France (EdF). De Chinese bedrijven CGN en CNNC zullen een belangrijk aandeel in de bouw hebben evenals het Franse Areva. Lees verder →

Zonnecel met opbrengst van 44,7% gemaakt

Geplaatst op door
Beantwoorden
Multizonnecellen

Rendementen van de verschillende typen zonnecellen. De recordcel behoort tot de multicellen (paarse lijn). (foto: Wikicommons)

Een Frans/Duitse onderzoeksgroep heeft een nieuw voorlopig record voor zonnecellen gevestigd van 44,7%. De rendabele zonnecel is gebouwd volgens een nieuwe techniek, waarbij de cel bestaat uit vier subcellen. Eerder dit jaar kondigden de deelnemende instituten en bedrijven (Fraunhofer ISE, Soitec, CEA-Leti en het Helmholtzinstituut) al een cel aan met een rendement van 43,6%. Op naar de 50%, is de gedachte van de betrokkenen. Lees verder →

Schone energie het goedkoopst

Geplaatst op door
Beantwoorden

Extreem weer (foto: Spits)Als je de kosten voor het neutraliseren van de kooldioxideuitstoot en gezondheidseffecten in beschouwing neemt, dan is het goedkoper om energie duurzaam op te wekken dan met kolenstook, zo valt in het wetenschapsblad Journal of Environmental Studies and Sciences te lezen.  Uitgaande van de officiële Amerikaanse schattingen van de gezondheids- en milieukosten, zou het nu al goedkoper zijn kolencentrales te vervangen door windturbines dan die centrales te laten doordraaien. En windenergie zou ook rendabeler kunnen zijn dan aardgasgestookte centrales. Lees verder →

Kosten klimaatopwarming lopen sterk op

Geplaatst op door
1

Gunnar LudererKlimaatonderzoeker Gunnar Luderer (PIK)

Hoe langer er gewacht wordt met het nemen van maatregelen om onze energievoorziening koolstofarm te maken hoe sterker de kosten oplopen om, zoals internationaal afgesproken, de aardopwarming binnen de 2°C te houden. Dat is de boodschap van Gunnar Luderer en zijn medewerkers van het Potsdammer instituut voor klimaatonderzoek PIK. Luderer: “De gevolgen voor de economie bij uitstel zullen vergelijkbaar zijn met die van de financiële crisis die we net hebben meegemaakt.”  Op het ogenblik zijn landen nog steeds aan het onderhandelen over een bindend akkoord, terwijl de kooldioxide-emissies blijven stijgen. Een deel van het probleem is dat politici aanhikken tegen de initiële kosten. “Daarom”, zegt Luderer, “hebben we voor het eerst de kosten op de korte termijn berekend. Die zouden wel eens belangrijker kunnen zijn dan de totale kosten.” Lees verder →

‘Zonnecel’ produceert waterstof

Geplaatst op door
Beantwoorden
Watersplitser

Met behulp van een kobalt-katalysator en een halfgeleider (GaP) wordt water direct gesplitst in waterstof en zuurstof (foto: Lawrence Berkeley-lab)

Het is een oude droom om net als planten direct zonlicht te kunnen omzetten in voor het organisme bruikbare energie. Zeker 30 jaar geleden was ik in Berlijn bij, dacht ik, de afdeling bionica van de technische universiteit in het toen nog verdeelde Berlijn, waar onderzoekers enthousiast vertelden over plantjes die waterstof produceren. Het verhaal is vaak herhaald, zij het dat het dan steeds weer om andere onderzoekers ging: ergens was er kennelijk steeds iets niet helemaal goed gegaan. Afijn nu dus weer een verhaal van een systeem dat zonlicht gebruikt voor de directe omzetting van water in zijn basiscomponenten zuurstof en waterstof. Halleluja. Nog maar even afwachten wat dat oplevert.
Onderwijl kan ik wel vertellen wat de onderzoekers van de Lawrence Berkeley-lab, onderdeel van het Amerikaanse ministerie van energie, hebben uitgevoerd: ze hebben met behulp van zonlicht water ontleed in waterstof en zuurstof. Het hart van het systeem is een halfgeleider die licht opvangt en omzet in energie waarmee water is te ontleden in zijn basiscomponenten. De halfgeleider krijgt daar hulp van een katalysator, die de splitsing van water vergemakkelijkt.
Aan energie ontbreekt het de aarde niet. Elk uur komt, volgens het persbericht van het instituut, meer zonne-energie op de aarde terecht dan de mensheid in een jaar opsoupeert. Het lab waar het onderzoek gedaan is, het centrum voor kunstmatige fotosynthese (JCAP), is in 2010 opgericht. De doelstelling van het lab is de (natuurlijke) fotosynthese 10 keer zo efficiënt te maken.
In oudere systemen zijn de katalysatoren vastgezet op een niet lichtgevoelige ondergrond. Daarbij moet een externe stroombron gebruikt worden om water te splitsen. Gary Moore en zijn medewerkers hebben de ‘stroomgenerator’ (de halfgeleider) en de katalysatoren gecombineerd. “Daardoor kunnen we eenvoudig door het belichten van de fotokathode waterstof genereren”, stelt Moore.
De fotokathode van Moore bestaat uit de halfgeleider galliumfosfide en een kobaltkatalysator. Galliumfosfide absorbeert zichtbaar licht waarmee het meer licht van de zon kan opvangen dan een halfgeleider die absorbeert in het ultraviolette spectrum, hetgeen resulteert in een hogere ‘energieopbrengst’ en (dus) hogere waterstofproductie. Het vervelende van galliumfosfide is alleen dat die halfgeleider tamelijk onstabiel kan zijn in een fotoelektrochemisch proces.
Moore en zijn medewerkers ontdekten dat als je de halfgeleider bedekt met een laag kunststof (polyvinylpyridine) die stabiliteit toeneemt terwijl tegelijkertijd de waterstofproductie aanzienlijk stijgt. “Dat modulaire systeem van halfgeleider, deklaag en katalysator betekent dat we ook andere combinaties kunnen uittesten. Zo zouden we de dure metaalkatalysatoren de we nu gebruiken kunnen vervangen door kats die gebaseerd zijn rijker op aarde voorkomende materialen”, stelt Moore. Ondanks zijn goede elektronisch eigenschappen kan galliumfosfide een deel van het zichtbare zonnespectrum niet absorberen, waardoor de ‘energieopbrangst’ niet optimaal is. Moore is nu op zoek naar halfgeleiders die een groter deel van het spectrum opnemen en katalysatoren die sneller werken bij lagere spanning. Ook onderzoeken de wetenschappers of met hun systeem het broeikasgas kooldioxide kan worden gereduceerd.

Bron: Eurekalert

Halfsynthetische lichtspons vangt veel zonne-energie

Geplaatst op door
Beantwoorden

Van een ring van eiwitten en kleurstoffen, half synthetisch, half natuurlijk, is een soort ‘lichtspons’ te maken die meer licht absorbeert dan natuurlijke lichtvangers. Planten en sommige bacteriën hebben een soort antennes om licht op te vangen en om te zetten in bruikbare energie. Die ‘antennes’ bestaan uit een eiwitgeraamte en kleurstoffen. Het aantal en de variatie in kleurstoffen bepaalt hoeveel van het zonlicht effectief wordt ingevangen.
Uitgaande van deze natuurlijke lichtsponzen zijn onderzoekers van de universiteit van Washington  verder gaan experimenteren met kleurstoffen als Oregon-groen, rhodamine-rood en een synthetische variant van een bacteriële lichtspons die werkt in het nabije infrarood. Ze maakten twee typen lichtsponzen. Beide halfsynthetische lichtsponzen absorbeerden meer licht van het zonnespectrum dat de sponzen in een paarse bacterie, de inspiratiebron voor hun onderzoek. De halfsynthetische lichtvangers zijn ook veel eenvoudiger te  maken dan de volledig synthetische.
De antennes zijn bedoeld in systemen waarvoor energie nodig is om, bijvoorbeeld, water te kunnen splitsen in waterstof en zuurstof of voor het bouwen van zeer kleine apparaatjes op molecuulschaal (molmotors).
De natuur heeft verschillende manieren om zonne-energie op te vangen, maar is daarbij volledig afhankelijk van kleurstoffen. Die stoffen hebben die kleur omdat ze bepaalde lichtfrekwenties (niet die van de kleur) sterk absorberen. De populairste kleurstof in de natuur is chlorofyl (bladgroen). Een vernuftig systeem, maar door het beperkte gebruik van de kleurstoffen missen planten en lichtbacteriën een belangrijk deel van het zonnespectrum en daarmee van de hoeveelheid energie die de zon ons biedt. Die, deels, synthetische kleurstoffen moeten dat gat opvullen en de opbrengst verhogen.  Een van de betrokken onderzoekers, Jonathan Lindsey, stelt tijdens het onderzoek maar twee kleurstoffen zijn toegevoegd, maar dat dat er meer moeten zijn. “We onderzoeken hoever we kunnen gaan met het eiwit.”
Dat de lichtsponzen simpeler te maken zijn dan de volledig synthetische heeft er meer te maken dat de onderzoekers daarbij gebruik maakten van de zelfassemblage, een fenomeen waarbij onder de juiste omstandigheden de lichtspons als vanzelf wordt vormgegeven.

Bron: Science Daily

Draagkracht aarde voor dit jaar al overschreden

Geplaatst op door
Beantwoorden
Michael Hockeystick Mann

Michael ‘Hockeystick’ Mann

Volgens een bericht in De Standaard hebben we gister (20 augustus) de draagkracht van de aarde overschreden. Dat betekent dat wij aardbewoners vanaf nu interen op de natuurlijke hulpbronnen die de aarde dit jaar produceert. Ook de hoeveelheid kooldioxide die de mensheid dit jaar in de atmosfeer heeft geblazen is nu al groter dan de aarde kan opnemen. Dat berekende de organisatie Global Footprint Network. Die ‘overschrijdingsdag’ viel dit jaar twee dagen vroeger dan vorig jaar. Volgens de onderzoekers van het GFN consumeren we al sinds begin jaren zeventig jaarlijks meer dan de aarde aan nieuwe hulpbronnen produceert. In 1993 viel de ‘overschrijdingsdag’ op 21 oktober, dit jaar hebben we de hulpbronnenbalans al twee maanden eerder verstoord. Dat betekent dat onze ecologische voetafdruk steeds groter wordt, ten koste van de natuurlijke hulpbronnen.
Vandaag leeft meer dan 80% van de wereldbevolking in landen met een totale ecologische voetafdruk die groter is dan het land zelf. Om aan de behoeften van alle Amerikanen te voldoen is 7,1 maal de oppervlakte van de VS nodig. De Duitsers consumeren het equivalent van 4,3 Duitslanden, de Egyptenaren 2,4 maal Egyptes, de Belgen hebben 5,3 maal de oppervlakte van België nodig en Nederland 6 Nederlanden. Volgens de organisatie is meer dan de helft van de menselijke ecologische voetafdruk toe te schrijven aan de emissies van broeikasgassen die, onder meer, vrijkomen bij de verbranding van fossiele brandstoffen zoals steenkool en aardolie.
De cijfers van het GFN versterken het vermoeden dat mensen verantwoordelijk zijn voor de klimaatverandering door het vrijkomen van kooldioxide bij de verbransing van fossiele brtandstoffen. Volgens een uitgelekte IPCC-studie lijkt dat bewijs nu zelfs nagenoeg onweerlegbaar. “Het is hoogst waarschijnlijk dat de menselijke invloed op het klimaat verantwoordelijk is voor meer dan de helft van de temperatuurstijging op de aarde tussen 1951 en 2010”, schrijft de groep die zich al jaren bezighoudt met de bestudering van het broeikaseffect en zijn oorzaken. Mede door toedoen van de mens zal het waterpeil van de oceanen tegen het eind van deze eeuw met 90 cm zijn gestegen, verwacht het IPCC. De uitspraken in dit nog niet openbare rapport zijn sterker dan die in het laatste VN-rapport uit 2007. Een woordvoerder van het IPCC stelde dat het gaat om een ontwerprapport. “Het zal waarschijnlijk gewijzigd worden, rekening houdend met de commentaren uit de verschillende landen die we de afgelopen weken ontvingen.” Pas eind september zal het definitieve rapport worden vastgesteld. Het ligt in de verwachting dat de uitspraken in het definitieve rapport milder zullen zijn dan in het nu uitgelekte verslag. Vele landen hebben er baat bij de gevolgen van de klimaatverandering minder ernstig voor te stellen. Dat is ook de verwachting van ‘klimaatveteraan’ Michael Mann (de ‘uitvinder’ van de ‘hockeystickcurve’).

Bron: De Standaard

Slimtel is een energievreter

Geplaatst op door
Beantwoorden

Mobiele apparaten vreten energie. Volgens een nieuwe studie verbruikt de digitale economie met haar miljoenen slimtels en tablets en de altijd actieve ‘wolk’ al de helft meer elektriciteit dan de luchtvaartindustrie, zo meldt De Standaard.
Het is naïef om te denken dat mobiele apparaten alleen energie verbruiken wanneer we ze opladen. Video’s op YouTube afspelen, documenten aanpassen en opslaan op Google Drive of twitteren, dat alles kan alleen maar dankzij een hele communicatie-infrastructuur zoals wifi-punten of 3G-masten en dankzij enorme hallen vol servers die dag en nacht zorgen voor draadloze communicatie en die ook dag en nacht gekoeld moeten worden.
Nemen we het verbruik van heel die hele infrastructuur mee, dan zijn slimtels regelrechte energievreters, staat te lezen in de studie van het Amerikaanse adviesbureau Digital Power Group. Volgens DPG-baas Mark Mills verbruikt een iPhone jaarlijks zo’n 360 kWh aan stroom, meer dan een niet al te zuinige koelkast (een A++ zo’n 200 kWh/j). Daarvan is slechts 1% daarvan voor de energie van het mobieltje zelf. Om de Apple-slimtel te maken wordt nog eens 500 kWh aan energie gebruikt, maar die hoeveelheid energie is niet in de berekening meegenomen. De uitkomsten van de studie worden niet door iedereen onderschreven, zo stelt De Standaard.

Bron: De Standaard

Micro-organismen maken samen biobrandstoffen uit oogstafval

Geplaatst op door
Beantwoorden

BiobrandstofcombiAl heel vaak – en ook in dit geval geef ik geen garantie – is dé doorbraak aangekondigd bij de productie van biobrandstoffen. Biobrandstoffen worden gezien als ‘groen’ alternatief voor fossiele brandstoffen, maar de huidige productiewijze van biobrandstoffen concurreert met de voedselproductie. Dé oplossing zou natuurlijk zijn om biobrandstoffen te maken uit landbouwafval: overschietende biomassa. Tot nu toe is het niet erg goed gelukt, omdat die resten veel houtachtige stoffen bevatten als cellulose en lignine die zich lastig met behulp van bacteriën laten omzetten tot biobrandstoffen, op een wijze die niet vreet aan de voedselvoorziening. Onderzoekers van de Amerikaanse universiteit van Michigan zijn op het idee gekomen bacteriën en schimmels te laten samenwerken om biobrandstoffen te maken, met, volgens bild der wissenschaft verbazingwekkend (goed) resultaat.

“De biosynthese van brandstoffen uit biomassa is een veelbelovend en duurzaam alternatief voor fossiele brandstoffen”, stelt onderzoeker Jeremy Minty. “Het probleem is alleen dat die plantenresten veel lignocellulose bevatten, die de planten hard en robuust maakt, maar ook de afbraak bemoeilijkt.” Voor de afbraak van de vertakte lignocellusosemoleculen is een keten van reacties nodig om ze om te zetten in suikers, die op hun beurt weer makkelijk zijn om te zetten in ethanol of andere energierijke verbindingen. Tot nu toe is steeds geprobeerd die omzetting door een, genetisch gemodificeerde, bacterie te laten doen, maar met beperkt succes, zo stelt Minty. Hij heeft toen met zijn medewerkers de kaarten op samenwerking gezet.
Ze ontwikkelden een systeem bestaand uit een schimmel (Trichoderma reesei) en de E. coli, het erkende werkpaard van de biotechnologie. De schimmel zorgt van de afbraak van de lignocelluloseketens in suikers. De E. coli neemt de stap van suikers naar biobrandstof voor zijn rekening. Er bestond al een genetisch gemanipuleerde E. coli-stam, die uit de suikers isobutanol maakt. Die verbinding levert bij verbranding veel meer energie dan ethanol en maar 18% minder dan benzine en is daarmee een effectievere brandstof dan ethanol (je rijdt verder op een volle tank isobutanol dan op dezelfde tank vol met ethanol)
Deze oefeningen in het lab zijn altijd leuk en veelbelovend, maar waar het uiteindelijk om gaat is dat het proces ook op grote schaal werkt en voldoende oplevert (in termen van product, maar uiteindelijk ook in termen van geld). De onderzoekers vulden een reactor met schimmel en bacteriën en voegden maïsstengels en -bladeren toe (zie afb.). Zonder toevoeging van andere stoffen leverde de proef 1,88 g isobutanol per liter reactorvloeistof op, volgens de onderzoekers de tot nu toe hoogste opbrengst bij de omzetting van plantenresten in biobrandstoffen. Samen zetten schimmel en bacterie tweederde van het plantaardig materiaal om in winbare energie. Doordat isobutanol prima met water mengt moet de brandstof wel eerst uit de reactievloeistof worden gedestilleerd.
Schimmel en bacterie bleken elkaar niet in de weg te zitten. Geen van beide micro-organismen nam de overhand of stoorde de ‘partner’ in de omzetting, terwijl de samenwerking toch tamelijk ongelijkwaardig is. De schimmel levert de bacterie zijn voedsel (de suikers), maar geeft daar niks voor terug. Dat zou normaal gesproken betekenen dat de bacterie de schimmel rap zou overvleugelen, maar dat voorkomt de schimmel door de suiker alleen vlak bij de eigen celwand af te leveren, zodat de schimmel zelf ook voldoende aan zijn trekken komt. Dat leidt tot een stabiel evenwicht, stellen de onderzoekers. Doordat de hele afbraak en omzetting in biobrandstof in een reactor plaatsvindt, wordt het proces ook economisch aantrekkelijk.
De onderzoekers werken nu een een verbetering van de opbrengst van de microbiële samenwerking. Dat willen ze, onder meer, bewerkstelligen door de tolerantie van de micro-organismen voor isobutanol (voor de E. coli  tenslotte een afbraakproduct) te vergroten. Door een anders ‘gedresseerde’ E. coli  te nemen, zijn met dit systeem ook andere biobrandstoffen zoals ethanol te produceren.

Bron: bild der wissenschaft

Weer veelbelovende batterij ontwikkeld voor energieopslag

Geplaatst op door
Beantwoorden

Aan het bekende onderzoeksinstituut MIT in het nabij Boston gelegen Cambridge (VS) is een oplaadbare batterij ontwikkeld die niet afhankelijk is van dure membranen en is bedoeld voor goedkope en grootschalige opslag van elektrische energie. Mogelijk is het nieuwe type batterij een oplossing van het opslagprobleem dat kleeft aan schone energievormen als zon-en windenergie. Doordat die duurzame energiebronnen niet produceren als er vraag is, ontstaat er een probleem met het opslaan van dat overschot.
Het prototype, ter grootte van een handpalm, produceert drie keer meer energie per vierkante centimeter als andere membraanloze batterijen en is een orde groter dan van veel lithiumionbatterijen en andere commerciële en experimentele energieopslagsystemen. De batterij werkt met een verschijnsel dat laminaire stroming wordt genoemd. Twee vloeistoffen worden door een buis gepompt, waarbij ze een elektrochemische reactie ondergaan bij de elektrodes (die tegengesteld is bij oplading en ontlading). Onder de juiste omstandigheden lopen de stromen parallel en mengen heel weinig. De twee reagerende vloeistoffen zijn: een broom en waterstof. In praktijk zijn het er eigenlijk drie, maar twee die reageren (waterstof en broom). Via de buis wordt vloeibaar broom naar de koolstofkathode gepompt en broomwaterstof onder een poreuze anode (waarin platina als katalysatorHBr-batterij), waar tegelijkertijd waterstofgas doorheen werd gepompt.  Die combinatie belooft veel voor de energieopslag, maar er is een groot MAAR. Broomwaterstof, dat ontstaat uit de reactie tussen waterstof en broom, is een erg agressieve stof, die bij membraanbatterijsystemen, het membraan aantast waardoor de energieopslag wordt vertraagd en de levensduur van de batterij sterk wordt bekort. Weg dus met dat membraan, dachten de MIT-onderzoekers. Dat bleek, in weerwil van de heersende gedachte in wetenschappelijke kringen, heel goed mogelijk. Met Amerikaanse bravoure  zegt Martin Bazant, hoogleraar chemische technologie: “Dit is een kwantumsprong op het gebied van energieopslag.” “Opslag”, zegt mede-onderzoeker Cullen Buie, “is sleutel tot het gebruik van duurzame energie. Zolang energieopslag niet betrouwbaar en betaalbaar is maakt het niet uit hoe goedkoop je met zon of wind energie kan produceren.”
De MIT-onderzoekers maakten ook een wiskundig model om de chemische reacties in een waterstof/broom-systeem te beschrijven. Bazant: ” Dat model geeft ons vertrouwen dat als we het systeem opschalen, we de juiste dimensies kiezen. We denken dat we, aan de hand van dit model, records kunnen breken wat betreft energiedichtheid.” De MIT-onderzoekers verwachten dat ze de $100/kWh-grens kunnen breken die de Amerikaanse overheid als grens ziet voor economisch rendabele  opslagsystemen.

Bron: Eurekalert