Blue Energy, wat is dat?

Op de Afsluitdijk in Breezanddijk staat een blauw vierkant gebouw. Dat is de enige Blue Energy centrale in de hele wereld. Met behulp van Waddenzeewater, IJsselmeerwater en membranen wordt blauwe energie opgewekt. Maar hoe werkt dit nou precies? Wat is Blue Energy?

DOOR MIEKE VAN VEEN

Wat je voor Blue Energy nodig hebt, is een verschil in zoutgehalte tussen twee vloeistoffen. Hoe groter dat verschil, hoe meer energie je kunt opwekken. Jan Willem van Egmond is werkzaam bij Wetsus, onderzoeksinstituut voor duurzame watertechnologie, en doet onderzoek naar Blue Energy. “Blue Energy is in het kort: het omzetten van een zoutgradiënt in elektrisch vermogen”, aldus Van Egmond. Je zou Blue Energy ook wel zoutgradiëntenergie kunnen noemen.

Plusjes en minnetjes
Een ‘zoutgradiënt’ doet waarschijnlijk niet zoveel belletjes rinkelen, maar daarmee wordt het verschil in zoutconcentratie bedoeld. “Stel: je hebt keukenzout en je gooit dat in water, het gevolg is dat het zout oplost in het water. Wat er in feite gebeurt, is dat het zout zich opsplitst i n twee typen: een plusje en een minnetje en die zweven rond. Om Blue Energy te krijgen, scheiden wij de plusjes en de minnetjes van elkaar. Je krijgt dan een plus- en een minpool en daar kunnen we een elektrische verbinding tussen maken”, legt Van Egmond uit.

Niet rood maar RED
De techniek die onderzoekers gebruiken voor Blue Energy, is Reverse Electrodialysis (RED), omgekeerde elektrodialyse. Wetenschapper Richard Pattle publiceerde hier in 1954 het eerste artikel over. “In verschillende delen van de wereld maakten onderzoekers gebruik van elektrodialyse. Zij namen zeewater in, zetten er stroom op en splitsten dat in drinkwater en nog zouter water. Pattle zei: ‘we kunnen dat ook omdraaien’. Vandaar ‘reverse’, omgekeerde elektrodialyse”, licht Van Egmond toe.

Membranen
Essentieel om elektriciteit op te wekken met RED zijn de membranen, dunne vliezen die bepaalde stoffen wel doorlaten en andere niet. “Die waren in de tijd van Pattle erg duur en kwalitatief niet zo goed. Nu zijn de membranen kwalitatief veel beter en goedkoper”, aldus Van Egmond. Er zijn verschillende fabrikanten die membranen kunnen leveren, Fujifilm levert de membranen voor de Blue Energy centrale op de Afsluitdijk. De membranen vormen de scheiding tussen het zout water en het zoet water dat er langs stroomt. Je hebt dus, zoet water, membraan, zout water, membraan, zoet water, etc.

Natriumchloride
“We maken gebruik van twee verschillende membranen. Het ene membraan laat alleen positieve deeltjes (de plusjes) door en het andere membraan alleen de negatieve deeltjes (de minnetjes)”, vertelt Van Egmond. De membranen laten dus geen water door. In het zoute water bevinden zich chloride- en natriumdeeltjes. De positieve natriumdeeltjes gaan door het ene membraan en de negatieve chloridedeeltjes gaan door het andere membraan. Hoe meer membranen in een ‘stack’, een opstapeling van membranen, hoe meer elektriciteit kan worden opgewekt.

Ladingsverschil
Nadat de positieve en negatieve deeltjes uit het zoute water zich door de membranen hebben gemanoeuvreerd, ontstaat er aan de uiteinden van stapel membranen een ladingsverschil. Het ene uiteinde heeft als het ware plusjes te veel en het andere uiteinde plusjes te weinig. Elektronen zorgen er vervolgens voor dat het ladingsverschil wordt opgeheven. Doordat elektronen van de ene naar de andere kant reizen door een koperen draadje, ontstaat er elektriciteit. Het overgebleven brakke water, een mengsel van zoet en zout water, wordt afgevoerd en vers zoet en zout water wordt weer aangevoerd zodat er weer nieuwe blauwe energie kan worden opgewekt.

Lampje branden
“Om het nog een keer samen te vatten: je hebt een zoute en een zoete oplossing. Tussen die twee oplossingen zit een chemische potentiaal door het verschil in zoutgehalte. Met RED kunnen we dat chemische potentiaal omzetten in een elektrische potentiaal. En zo kunnen we een lampje laten branden”, aldus Van Egmond.

Op de Afsluitdijk
REDstack test deze techniek op de Afsluitdijk. “REDstack is een spin-off bedrijf van Wetsus. Wij ontwikkelen de techniek hier verder en delen dat met REDstack. Zij testen dat vervolgens op de Afsluitdijk en als zij tegen dingen aan lopen, dan leren wij daar ook weer van”, vertelt Van Egmond. Op de Afsluitdijk wordt als zoet water IJsselmeerwater gebruikt en dient het water uit de Waddenzee als het zoute water. Het brakke water dat overblijft, wordt teruggestort in de Waddenzee.

‘Problemen tackelen’
De proefinstallatie op de Afsluitdijk heeft momenteel een vermogen van 50 kilowatt. Het doel is om uiteindelijk op te schalen naar een centrale met een vermogen van 200 megawatt. “In het laboratorium werkt de techniek uitstekend. In de praktijk heb je te maken met allerlei algen, met kleideeltjes en met wisselende temperaturen. Daar zijn we mee aan het onderzoeken en uiteindelijk is ons doel om al die problemen te tackelen en tot een grote krachtcentrale en elektriciteitscentrale te komen die geruisloos op een hele milieuvriendelijke wijze elektrische energie kan leveren”, vertelt Van Egmond.

‘Blue Energy over de hele wereld’
De Afsluitdijk is niet de enige plek waar Blue Energy opgewekt kan worden. “Sterker nog, het kan over de hele wereld. De Afsluitdijk is een mooi startpunt, je hebt een enorm reservoir aan zoet water en een groot reservoir zout water, maar het zou ook bij andere rivieren kunnen”, licht Van Egmond toe. Zolang je te maken hebt met een zoutverschil, kan je door middel van RED, Blue Energy opwekken.

Met behulp van de proefopstelling in onderstaande video, wordt Blue Energy opgewekt en kan het propellertje draaien.