Eeuwige energie
Eeuwige energie

De aarde bulkt van de energiebronnen die de samenleving van de toekomst van stroom kunnen voorzien als olie en steenkool op zijn.

© Shutterstock

Hier is de energie van de toekomst

De aardkern, het menselijk lichaam en de oceanen. Hier moet de toekomstige energievoorziening vandaan komen wanneer fossiele brandstoffen als kolen, olie en aardgas verleden tijd zijn.

18 februari 2018

Het wereldwijde energieverbruik is de laatste 20 jaar meer dan 50 procent toegenomen – en die ontwikkeling gaat maar door.

Vandaag de dag verbruiken de circa 7 miljard aardbewoners een hoeveelheid energie die overeenkomt met 14 miljard ton olie per jaar. Slechts een zevende is afkomstig van duurzame energiebronnen en kernenergie. Meer dan 80 procent wordt nog steeds geproduceerd door het verstoken van steenkool, olie en aardgas. 

De aarde heeft er miljoenen jaren over gedaan om de voorraden steenkool, olie en aardgas in de bodem op te bouwen, terwijl we die fossiele brandstoffen in een geologische fractie van een seconde verstoken. Volgens de energiemaatschappij BP bevat de aarde steenkool genoeg voor nog 153 jaar bij het huidige verbruik, terwijl we nog 50 jaar kunnen putten uit bestaande oliebronnen. 

Daarom moeten we nieuwe energiebronnen zien te vinden die niet kunnen opraken, zodat de lamp nog steeds licht geeft als we hem over 100 jaar aandoen.

Overal op aarde zijn ingenieurs en onderzoekers al bezig om uit te vogelen waar de energie van de toekomst vandaan moet komen.

# DE GROENE

Windmolens schieten de lucht in

© Shutterstock

Vanaf de jaren 1980 verschenen er stelselmatig windmolens. De eerste waren 15 meter hoog en leverden 55 kW – na een uur met veel wind hadden ze stroom om een koffiezetapparaat een jaar lang tien minuten per dag aan te hebben staan. 

In 2017 opende Groot-Brittannië een windmolenpark met de grootste turbines ter wereld. De vleugelpunt steekt 187 meter uit boven zeeniveau en één molen levert 8 MW. 

Eén omwenteling van een rotorblad wekt zo veel stroom op dat een heel gezin er een etmaal mee kan doen.

  • ZO VER ZIJN WE: Van het mondiale stroomverbruik leveren windmolens 3%, maar in 2050 mogelijk 33%.

  • PLUSSEN: Op zee kunnen enorme windmolenparken gebruikmaken van de stabiele wind op het water zonder dat iemand er last van heeft.

  • MINNEN: Op het land hebben mensen last van het lawaai.

Verdiep je in ieder detail van ons fantastische heelal met een abonnement op Wetenschap in Beeld

Huis wordt zelfvoorzienend

© Shutterstock

De energietechnologie van zonnecellen is de snelst groeiende. In woestijnen overal op aarde schieten nieuwe, gigantische installaties uit de grond. 

Bovendien ontwikkelen bedrijven dakpannen, ramen, tegels en bakstenen waarmee een huis één grote zonnecel wordt en zo in zijn eigen energie kan voorzien.

Kracht aftappen van getij

Een dam van 11,5 vierkante kilometer en 16 turbines zullen het Britse Swansea Bay in een energiecentrale veranderen. 

Rivierwater dat over de dijk heen stroomt, loopt bij eb – als de waterstand 7 à 9 meter daalt – weg via de turbines. 

De installatie moet stroom opwekken voor 155.000 huishoudens.

De aarde dampt van de warmte

Op IJsland zijn veel aardwarmteinstallaties

© UNIVERSAL IMAGES GROUP/GETTY IMAGES

De temperatuur onder het aardoppervlak neemt per kilometer diepte 25 °C toe. De warmte-energie wordt gewonnen door water door een ondergronds circuit te pompen, waar het warmte opneemt. 

Het systeem zorgt voor stadsverwarming of drijft een turbine en een generator aan die stroom opwekken.

#DE ZELFGEMAAKTE

Stoep is moderne tredmolen

Voetgangers op Bird Street in Londen lopen over de eerste stroomopwekkende stoep.

© HANNAH MCKAY/REUTERS/SCANPIX

Bird Street in Londen kreeg in 2017 's werelds eerste stroomopwekkende stoep. Onder de knooppunten tussen de tegels zitten piëzo-elektrische generatoren, die de druk van de voeten omzetten in stroom. 

De mechanische druk op de tegels creëert een elektrisch veld in het piëzoelektrische materiaal en stuurt een stroom van elektronen door de generatoren. 

Die stroom wordt opgeslagen in accu's, die daar 's avonds de straatverlichting mee laten branden. Als er in alle steden stroomstoepen komen, kunnen de voeten van de miljoenen inwoners genoeg energie produceren voor alle openbare stadsverlichting.

  • ZO VER ZIJN WE: Er is nog maar één stoep met deze technologie.

  • PLUSSEN: De energie van voetgangers gaat niet teloor maar wordt gebruikt.

  • MINNEN: De technologie maakt trottoirs erg duur.

Reizigers verwarmen gebouw

Elke dag lopen er 250.000 treinreizigers door de hal van het CS in Stockholm. Hun warmteafgifte wordt afgevoerd via het ventilatiesysteem, dat is aangesloten op een warmtewisselaar. 

Hierbij gaat de warmte over op water, dat via buizen naar een thermische installatie op een naburig kantoorgebouw van 13 verdiepingen loopt. 

Zo bespaart het gebouw 20 procent op de stookkosten.

  • ZO VER ZIJN WE: Weinig systemen werken al op lichaamswarmte.

  • PLUSSEN: De methode is goedkoop en de warmte van de reizigers verdwijnt niet naar de buitenlucht maar wordt gebruikt.

  • MINNEN: De productie kan de gewone verwarming nog niet volledig vervangen.

Stadsrumoer laat de lampen branden

Midden tussen de snelwegen staat de 100 meter hoge toren Soundscraper. Het geluid van de autobanden die over het asfalt razen is oorverdovend – maar is als muziek voor het gebouw. 

Dat is namelijk bedekt met 84.000 tastharen die de beweging van de geluidsgolven omzetten in stroom. 

De Soundscraper ligt nog op de tekentafel, maar deed in 2013 al mee aan een wolkenkrabberwedstrijd van een architectuurtijdschrift. Als het behaarde gebouw bij een klaverblad of in een drukke stad komt te staan, kan het lawaai van de omgeving worden omgezet in een vermogen van 150 MW. 

Dat is het vermogen van 20 van de grootste windmolens. De stroomproductie kan voorzien in 10 procent van het verbruik voor straatverlichting in een stad als Los Angeles.

  • ZO VER ZIJN WE: Het gebouw bestaat alleen nog maar op de tekentafel van de architecten.

  • PLUSSEN: Stroomopwekkende wolkenkrabbers kunnen, anders dan windmolenparken, in steden worden geplaatst.

  • MINNEN: Het gebouw komt op een plek met veel lawaai, en als er mensen in verblijven is er een flinke geluidsisolatie nodig.

# DE TOEKOMSTIGE

Samenleving gaat draaien op waterstof

Onze fossiele samenleving draait op olie, steenkool en gas. Maar in de toekomst gaat energie uit waterstof naar de consument.

Als alle energie ooit uit groene bronnen komt, zal de voorziening instabiel zijn: als het waait of als de zon schijnt, wekken windmolens en zonnepanelen veel meer stroom op dan we verbruiken. 

Die stroom kunnen we nu slechts kleinschalig bewaren voor windstille en bewolkte dagen, maar in de toekomst slaan we alle energie op in waterstof tot er vraag naar is, zodat ook overtollige stroom kan worden benut.

Stroom splijt water in zuurstof en waterstof; de laatste wordt opgeslagen.

De stroom komt vrij als brandstofcellen de waterstof weer in water omzetten door toevoeging van zuurstof.

  • ZO VER ZIJN WE: Er zijn al opslagmethoden, auto's en brandstofcellen voor de waterstofmaatschappij.

  • PLUSSEN: Het proces is niet vervuilend, want het gebruikt uitsluitend water, zuurstof en waterstof.

  • MINNEN: Bij het omzetten van stroom in waterstof en vice versa gaat er nu nog te veel energie verloren.

Kernenergie zonder uranium

Pillen van thorium kunnen kernenergie opwekken

© HEIN VAN DEN HEUVEL/NGR/CORBIS/GETTY IMAGES

Thorium is dé brandstof voor toekomstige kerncentrales. In 2017 ging een Nederlands onderzoek van start met een reactor die uitsluitend thorium verbrandt. 

De reactor zet het element om in splijtbaar uranium-233 door het te bestralen met neutronen, en als het proces eenmaal loopt komen er nieuwe neutronen vrij door kernsplitsing van het uranium. 

Die neutronen zetten steeds meer thorium om, tot de stof vrijwel op is. 

THORIUMREACTOR

© HEIN VAN DEN HEUVEL/NGR/CORBIS/GETTY IMAGES

Huidige kerncentrales gebruiken maar een paar procent van het splijtbare uranium in de brandstof.

  • ZO VER ZIJN WE: Thorium vult vandaag de dag uranium aan in Indiase kerncentrales.

  • PLUSSEN: In de toekomst kunnen centrales bijna alle energie van thorium benutten.

  • MINNEN: Er komt radioactief afval vrij, maar in veel lagere hoeveelheden dan bij traditionele kernenergie.

Zeewater drijft reactor aan

FUSIEREACTOR

© ITER

Voor fusie-energie wordt zware waterstof uit zeewater gebruikt, dat een vrijwel onuitputtelijke bron vormt. 

In 2025 is de fusiereactor ITER klaar voor tests, waarbij zware en superzware waterstof bij 200 miljoen °C met elkaar versmelten en tien keer zoveel energie afstaan als er wordt gebruikt om de elementen te verhitten.

Bekijk ook ...

ONTVANG DE NIEUWSBRIEF VAN WETENSCHAP IN BEELD

Je ontvangt je gratis special, Onze extreme hersenen, als download zodra je je hebt aangemeld voor onze nieuwsbrief.

Ook gelezen

Niet gevonden wat je zocht? Zoek hier: