Verbetering van hoeveelheid energie uit water
Twentse promovendus optimaliseert energiewinst uit mengen zoet en zout water
16 november 2009
Energie die wordt opgewekt op plaatsen waar zoet en zout water bij elkaar komen wordt blauwe energie genoemd: een relatief nieuwe, maar veelbelovende duurzame energiebron. Piotr Długołęcki van de Universiteit Twente en Wetsus verbeterde de in Nederland meest gebruikte methode om blauwe energie op te wekken. Hierdoor kan een drie to vier keer zo hoge energieopbrengst gehaald worden. Długołęcki promoveert woensdag 18 november bij de faculteit Technische Natuurwetenschappen.
Een veelbelovende duurzame energiebron is blauwe energie. Blauwe
energie wordt opgewekt op plaatsen waar zoet en zout water bij
elkaar komen, bijvoorbeeld waar rivieren de zee in stromen. De
energie wordt opgewekt door het verschil in zoutgehalte tussen zoet
en zout water.
Als je zout oplost in water, valt dit uiteen in geladen deeltjes
(ionen): positieve en negatieve ionen. Zout water heeft dus veel
meer geladen deeltjes dan zoet water, wat je kunt gebruiken om
elektriciteit op te wekken. Dit gebeurt onder andere met speciale
membranen, die alleen selectief positief of negatief geladen
deeltjes doorlaten. Er ontstaat hierdoor een ladingsverschil over
de membranen, dat omgezet wordt in elektriciteit. Dit wordt
omgekeerde elektrodialyse genoemd. Er kunnen tot wel 5000 membranen
- ter grootte van een aantal vierkante meters per stuk- achter
elkaar geplaatst worden. Piotr Długołęcki van de Universiteit
Twente onderzocht deze vorm van blauwe energie en richtte zich
specifiek op het transport van de ionen om de hoeveelheid energie
te optimaliseren. Door zijn verbeteringen is een twee tot drie keer
zo hoge energieopbrengst te halen. Hij voerde zijn onderzoek uit
bij Wetsus, een onderzoeksinstituut op het gebied van duurzame
watertechnologie.
Schaduweffect
Zout en zoet water stromen in de ruimtes tussen de
membranen. Op het grensvlak tussen het water en het membraan worden
de geladen deeltjes, ionen, vanuit het zoute water door het
membraan heen, naar de zoetwaterkant getransporteerd. Dit gebeurt
in de zogenaamde diffusiegrenslaag. Om zoveel mogelijk energie op
te wekken is het belangrijk dat het water goed gemengd is en
gelijkmatig langs de membranen stroomt. Om dit te bewerkstelligen
en om turbulentie in die diffusiegrenslaag te creëren, bevindt zich
in de ruimte tussen twee membranen een spacer, een
netachtige structuur. Een nadeel van het gebruik van de
beschikbare, gewone spacers is dat deze geen geladen deeltjes
kunnen transporteren. Daardoor kan het deel van de membranen dat
bedekt is met de spacer, niet gebruikt worden om energie op te
wekken, wat resulteert in een lagere energieopbrengst. Het
effectieve membraanoppervlak dat beschikbaar is voor het opwekken
van energie is daardoor dus kleiner dan het daadwerkelijk aanwezige
membraanoppervlak (schaduweffect).
Długołęcki onderzocht hoe hij deze effecten kon minimaliseren en
een zo groot mogelijke hoeveelheid energie zou kunnen opwekken uit
het mengen van zee- en rivierwater. Hij ontwikkelde geleidende
spacers, waardoor een energiewinst van 200% bereikt kan worden.
Door verbeterde menging en stroming van het water langs de
membranen bleek het mogelijk de energieopbrengst met nog eens een
factor 2 te verhogen.
Principe van omgekeerde elektrodialyse.
Noot voor de pers
Piotr Długołęcki promoveert 18 november aan de faculteit
Technische Natuurwetenschappen. Hij voerde zijn onderzoek uit
binnen de vakgroep Membraantechnologie en het onderzoeksinstituut
IMPACT. Zijn begeleiders waren prof. Matthias Wessling en dr. Kitty
Nijmeijer. De samenvatting van zijn proefschrift
'Mass transport in reverse electrodialysis for sustainable
energy generation' is op verzoek digitaal beschikbaar.
Contactpersoon voor de pers: Rianne Wanders,
053-4892721.
_FooterBoxImage.jpg)
