eerst het zoet dan het zuur

In het verleden waren het altijd technologische doorbraken geweest.  Bijvoorbeeld, pas nadat het mogelijk was geworden constructie-staal te produceren, pompen te maken die elektrisch aangedreven waren en liften te bouwen ( Otis ), werden wolkenkrabbers als het Empire State Building mogelijk. Of: pas toen het proces van Vulcanisatie mogelijk was en synthetisch rubber was uitgevonden, die de massaproductie van banden mogelijk had gemaakt, kon Henry Ford van start met de massa- productie van de T- Ford.

Bij de ‘ vernieuwing’ van de elektrische energievoorziening werd dat pad verlaten. Een methode om elektrische energie in zeer grote hoeveelheden en in real time op te slaan, bestond niet toen werd gestart met de grootschalige bouw van wind- en zonneparken. Maar als er steeds meer windmolens, particuliere zonnepanelen en zonneparken stroom gaan produceren op -dezelfde-momenten, zonder vraag, dan is een opslag nodig die enorme hoeveelheden stroom in real time moet kunnen opslaan.

Grootschalige opslag van elektrische energie was deze week erg actueel bij de onthulling van een bus in Eindhoven die op Mierenzuur rijdt en de aankonding van energiebedrijf RWE, dat het elektrische energie gaat opslaan in ammoniak. In beide gevallen speelt waterstof een hoofdrol

Vooraf nog even over de methode die veel in het nieuws is als het gaat over opslaan van energie in grote hoeveelheden: ‘pumped up storage’ , een moderne versie van het ‘Plan Lievense’.  Het verschil zit erin dat de windmolens in het Plan Lievense nog ‘analoog ‘ waren, zeg maar. Die werden vervangen door moderne windmolens, die stroom opwekken om zware pompen aan te drijven die het water omhoog pompen naar wel 100 meter hoog. ( E=m.g.h) Voordeel daarvan is dat die ook gewoon aan het net kunnen worden aangesloten als het niet waait.

De mierenzuurbus Begrijpelijk, dat het ontwikkelen van een bus, die op mierenzuur zou rijden, voor de studenten een onwijs gave opdracht was.   Bovendien is het een goed streven om (openbaar) vervoer in stedelijke agglomeraties schoner te maken, zodat Peking- achtige situaties kunnen worden voorkomen.

De opdracht was dus: om de opslag van energie in dieselolie met zéer hoge dichtheid, te vervangen door opslag in waterstof, met een extreem lage energiedichtheid per liter.  Vanwege die eigenschap moet waterstof worden samengeperst of afgekoeld als het wordt opgeslagen, maar dat kost meer energie – en uitstoot -dan dat er wordt opgeslagen. Daarom kwam men op het idee het waterstofgas op te lossen in mierenzuur.  Door het mierenzuur vervolgens langs een katalysator te leiden, wordt de waterstof weer vrijgemaakt om in een brandstofcel stroom op te wekken, die dan weer de elektrische motoren van de bus aandrijft en de accu’s oplaadt:

Mierenzuur > waterstofgas > stroom > elektromotor + accu.

Mierenzuur wordt geproduceerd door synthese van methanol, water en CO (koolstofmonoxide) Methanol is een grondstof die in veel processen wordt gebruikt en wordt uiteindelijk verkregen uit cellulose:  de stof waaruit planten -biomassa – bestaan en die wordt gevormd door het proces van Fotosynthese. ( Alle energie is afkomstig van de Onze Zon).  Niet zelden is de biomassa afkomstig van de teelt van gewassen waarvoor oerwouden werden gekapt.  Koolstofmonoxide vervolgens, dat nodig is voor het proces moet natuurlijk ook geproduceerd worden op industriële schaal. Al inzoomend is de  werkelijkheid toch weerbarstiger dan de theorie, zoals zo vaak weer blijkt.  En ook pervers. Oerwouden met kostbare ecosystemen worden verwoest om daar gewassen te telen waarmee methanol kan worden geproduceerd.  Transport over de wereld met schepen en vrachtwagens kost zoveel energie,  dat aan het eind van de keten geen sprake is van winst, maar verlies en de CO2 uitstoot bleek juist toe- in plaats van afgenomen  ( zie ook het artikel ‘ met een blik olie op reis  ) Tenslotte  werd de grond, waarop de biomassa werd geteeld, onttrokken aan grond voor voedselproductie. Anders gezegd : de tank van de auto wordt gevuld met voedsel .

De keten wordt nu wat langer:  methanol + water + koolmonoxide + fossiele energie > waterstofgas > stroom > elektromotor + accu

En dan vraag je je af. Zou een Trolly bus misschien niet een betere oplossing zijn? Veel energiezuiniger en minder vervuilend ?

Een tweede veelbelovende methode om energie op te slaan werd eveneens deze week aangekondigd : in ammoniak.  Misschien snapt u er nu niets meer van want ammoniak ? Was dat ook niet waarom de boeren in Brabant moeten stoppen?  Ja, maar in deze ammoniak kan ook de overtollige stroom, die steeds meer windmolens en zonnepanelen produceren, worden opgeslagen volgens dit proces :

80% (Noors)Aardgas + 20 % windstroom ( vaker waait het niet )  > stroom > waterstofgas + stikstof > ammoniak >stoom> stroom.

Fritz haber

Het proces waarbij met behulp van waterstofgas en stikstof uit de lucht, ammoniak wordt gemaakt, staat bekend als het Haber Bosch procedé en werd uitgevonden door Fritz Haber in 1910.   Het werkt bij zeer hoge temperaturen en druk en vergt daarom veel fossiele energie. De hoeveelheid energie die uiteindelijk opgeslagen wordt in ammoniak zal daarom minder zijn dan de hoeveelheid die nodig was om het te maken.  ( the energy return on energy invested EROEI < 1 ) waarmee kan worden vastgesteld dat geen sprake is van opslag in de zin van ‘voorraad’.  Als bij de verbranding in de centrale uiteindelijk, nog eens ca. 50 % verloren gaat in de vorm van warmte ( zie energiebibliotheek:  verbranden van fossiele brandstoffen/ Carnot ) wordt de vergelijking met de methode, waarbij aardgas direct wordt verbrand nog veel slechter.

Uit het artikel waarin het plan wordt aangekondigd :  ” Ter compensatie wordt bij deze manier van ‘opslag’ de CO2 opgeslagen in Noorwegen waar het wél als duurzaam geldt ( In Nl is men ertegen ) ‘  Bovendien was er nog wel wat subsidie uit de SDE pot voor nodig: een slordige 200 miljoen per jaar, ofwel ruwweg 10 euro per inwoner in Nederland, gedurende minimaal 15 jaar, bovenop de kosten van de ‘energietransitie’. die werden ingeboekt .