Grafeen help bij opslag elektriciteit en gaat duurzame energie redden

— door Evert Mouw

Duurzame energie faalt hard als de zon niet schijnt en de wind niet waait. Jammer, want vooral zonne-energie lijkt veelbelovend. Nog niet eens een maand geleden, op maandag 9 juni 2014, werd 50,6% van de Duitse elektriciteit door zonnecellen opgewekt. Toch zijn er nog obstakels. Maar aan de horizon verschijnt een technologie om die obstakels te overwinnen!

Obstakels voor duurzame energie

Als de zon niet schijnt moet de de kolencentrales weer opstarten — en die kolencentrales zijn niet gemaakt voor wisselende belasting, dus dat is een duur en vervuilend proces. In Duitsland kunnen ze ook elektriciteit kopen van Franse kerncentrales. Dus atoomenergie om je zonnecellen te redden… dat klinkt toch niet helemaal goed.

In Noorwegen pompen ze water omhoog, en als ze dan weer stroom nodig hebben laten ze dat water via een watermolen met dynamo weer naar beneden stromen. Het is niet zo efficiënt, maar het werkt. Leuk voor Noorwegen. Niet veel landen hebben van die grote bergmeren.

Accu’s zijn niet het antwoord. Ze laden te langzaam op, ze zijn log en zwaar, en ze verliezen lading na verloop van tijd. Dat is ook de reden dat bijna alle motorrijders hun motoraccu aan een druppellader leggen. Bovendien moet je een accu na enige tijd vervangen. En als het vriest, dan doet je accu het ook niet goed meer. Elektrisch rijden is helemaal niet zo aantrekkelijk.

Zonne-energie kun je aanvullen met windenergie. De kans dat het zowel donker is als windstil is natuurlijk nog best groot, maar toch al wat kleiner dan de kans dat het alleen donker is. Windenergie heeft nogal wat problemen. Dankzij milieuclubs en partijen als GroenLinks, PvdA en D66 krijgen windparken veel subsidie, wat een remmend effect gehad heeft op de innovatie en economische duurzaamheid. Daarnaast is het qua ruimtelijke ordening lastig om grote, lawaaierige apparaten geplaatst te krijgen. Eerder heb ik een artikeltje geschreven over de problemen rond windenergie onder de titel Wind is duur – en mileugekkies zijn vaak onnatuurlijke romantici, waarin ik de politieke en maatschappelijke ellende die door idealistische gekken veroorzaakt wordt van context voorzie.

Gaat grafeen de oplossing worden?

Er zijn componenten die wel snel opgeladen kunnen worden: condensators, in het Engels: capacitors. Het basisidee van een condensator is dat je stroom kunt “condenseren”. Denk aan bv. statische stroom (vonken van je wollen trui in de winter), of de ontlading in de vorm van bliksem als er een groot spanningsverschil zit tussen de wolken en de aarde. Die bliksem is een energiestoot, en volgens de wet van behoud van energie zat die energie al ergens — in dit geval een spanningsverschil (Voltage) tussen boven en beneden. In het klein kun je dat nabootsen door twee grote metalen oppervlakten, bv. twee platen, vlak bij elkaar te zetten en er een spanning op te zetten. De platen krijgen een spanning en die kan ontladen of terugstromen.

Maar dit artikeltje gaat niet over de achtergronden van condensators. Wat kun je ermee?

Je kunt er erg veel mee, omdat het opladen van een condensator erg snel gaat. Dus je huidige elektrische faalauto doet er dan geen uren over om op te laden, maar slechts minuten of theoretisch slechts seconden. Helaas kennen condensatoren ook diverse problemen, zoals de grootte, zelfontlading etc. Vandaar dat je nog een accu in je auto hebt. Theoretici geloven al lang dat je met een laagje grafeen tussen twee platen veel betere condensators kunt bouwen.

Ik las voor het eerst over grafeen in de Kijk, toen ik een tiener was, toch al een heel poosje terug. Grafeen bestaat uit koolstof en is milieuvriendelijk. Hieronder zie je een afbeelding van grafeen (bron: Wikipedia Commons / Karl Bednarik), waarbij je goed kunt zien dat met zeshoeken (hexagonen) grote “tapijten” gelegd kunnen worden.

grafeen structuur

Zo’n tapijt, zoals ik het noem, kun je tussen twee platen in leggen. Je krijgt dat een ultracondensator. Die kan sneller opladen, houdt energie beter vast, en is een stuk compacter dan tegenwoordige condensatoren.

Het probleem met grafeen is dat ’t nogal duur en moeilijk is om het te maken. Maar recent zijn er nieuwe technieken ontwikkeld in laboratoria om de productie gemakkelijker en goedkoper te maken. Daardoor verschijnt er aan de horizon een prachtige techniek om stroom op te slaan. En dan kunnen we ’s nachts de elektriciteit gaan gebruiken die de zon ons overdag zal geven

Laten we hopen dat deze nieuwe technologie niet net zoals windmolens al vroeg in de ontwikkeling kapot gesubsidieerd wordt door linkse partijen en de technologische ontwikkeling ervan door staatssteun tot stilstand komt en ook subsidie-afhankelijk wordt. De kans daarop is niet zo groot: het onderzoek vindt ook plaats in landen zoals Zuid-Korea. Er is dus goede hoop, wederom reden tot een smiley

Update: zie ook de uitvoerige en interessante reactie van renevers hieronder.

Meer weten?

Bronnen en andere artikelen over grafeen:

Andere referenties in dit artikel:

     

Facebook Comments

2 Comments

  1. avatar
    renevers
    2014-07-07

    Wensdenken.

    Deze technologie zal voorlopig niet toegepast worden voor lange afstand transport in auto’s. Wel voor fijnregeling en afvlakking van elektrische pulsen zoals die, die het bij remmen van treinen en auto’s ontstaan, waarna die afgevlakte puls opgeslagen wordt in een gewone accu. Maar die toepassing wordt al zo gedaan.

    Iets anders is een toepassing voor flits”pantograaf” systemen (uitvinding van renevers) waarbij bijvoorbeeld elke (bijvoorbeeld) 10 seconden een grote hoeveelheid electrische energie naar een auto wordt geflitst door electroden en contactpunten in de weg, dan wel uit bovenleiding, die opgeslagen wordt in normale accu’s. Zo kan de auto tijdens het rijden op een snelweg continue kan worden opgeladen. De auto accu wordt dan altijd opgeladen en kan dan veel kleiner zijn, waardoor het gewicht afneemt en de prestaties zullen toenemen. Tijdens de flits overdracht moeten grote vermogens even gespreid worden in de tijd en daar is die condensator techniek dan uitstekend geschikt voor. Ik zie daarin grote toekomst voor trams treinen en mijnbouw trucks en er kan dan een grote hoeveelheid bovenleiding worden bespaard in bochten stations en kruisingen. Problemen zijn dan wel grote tijdelijke elektromagnetische storingen en stromen en hun magneetvelden. Maar wie weet is daar een oplossing voor . Ten slotte moet je telefoon wel blijven werken in je auto , electro-bus of trein.

    Overigens is het gewicht of het volume per opgeslagen kWh niet van belang bij plaatsgefixeerde toepassingen, als opslag voor utiliteitsstroom. Dat is alleen van belang voor mobiele toepassingen auto en in extremis vliegtuigen. Van veel groter belang is de prijs per kW opslag capaciteit , opslagcyclusverlies en de levensduur. Ik zie dan alleen toekomst in doorstroom brandstofcellen voor elektrolyten -ook wel flow accu- genoemd. Die accu’s moeten dan op een chemisch proces worden gebaseerd met metalen die ruim beschikbaar zijn zoals ijzer, nikkel of aluminium. Wie weet is er wat te verzinnen met opgeladen chemisch gemodificeerde grafeen flakes in oplossing in een doorstroom systeem.

    Hulde overigens aan de excellente commentaren van de links van je artikel hier : het bron-artikel is meestal vrij “basic” maar juist in de commentaren erop zitten juweeltjes van informatie en ideeën.(clean technica) Je kunt zien dat die site gelezen wordt door mensen met kennis van de materie.

    Ik heb overigens , volslagen onzin projecties gezien over de energie dichtheid van supercondensatoren . Als je het ging uitrekenen bleek de energie dichtheid net zo groot als dynamiet. Deze accu’s lijken me dan ook EVEN GEVAARLIJK als TNT-dynamiet in een dergelijk geval. Ik zie dan ook bij een grotere energie densiteit het risico van explosie gevaar opdoemen in deze technologie. Wie weet is er zelfs wel een nieuwe vorm van springstof mee te verzinnen! Laat het idee niet in handen komen van wapen ontwerpers anders zitten we met weer een nieuw geweldsmiddel opgescheept. Overigens zullen supercondensatoren worden gebruikt in wapens met electromagnetische voortdrijving van kogels, in tegenstelling tot die van huidige de chemische(springstof ) voortgedreven kogels. Mensen hebben meestal ook geen benul van het explosie gevaar van een uit balans rakend vliegwiel. Vliegwielen zijn een concurrerend technisch model voor tijdelijke energie opslag. Ik herinner me een ongeval met een generator van een kerncentrale die uit balans kwam en de binnenkant van het turbine gebouw verwoeste. De speciale vliegwielen, voor fluctuatie uitvlakking van utiliteitsnetten hebben nog hogere toerentallen en massa’s, dus zijn nog gevaarlijker. Waar energie opgeslagen wordt, bij grote dichtheid, ontstaat EXPLOSIE gevaar. Nu is het alleen nog maar brandgevaar in de accu. Maar er zijn al een aantal dure Tesla’s in vlammen opgegaan.

    Moge er een supercondensator uitgevonden worden , dan moet er ook nog REGEL elektronica bij worden uitgevonden, die grote stromen aankan en de optimale volgcurve in spanning en stroom in de juiste proporties kan brengen. Dat lijkt me geen kattepis. We moeten dan denken aan super THYRISTORS.

    POLITIEK:

    Ik zie overigens niks in zonne en wind energie.. Het is veel en veel te duur en vreet materialen. De materiaal efficientie van wind investeringen is absurd laag als je het vergelijkt met die, in nucleaire technologie. Dat leidt tot extreme investeringskosten. Door de subsidiëring van investering en prijs manipulatie en overheids regulering van voorrang voor zon en windstroom wordt dat weggevlakt.
    Een schattings berekening van mij berekende investeringen in zonne energie als MINIMAAL 50x duurder in investeringen dan in kernenergie voor zon en 15x voor wind. En nieuwe technologie als vloeibaarzout reactoren kunnen kerncentrales nog goedkoper maken. Het heeft te maken met de lagere benuttingsgraad , de kortere levensduur, die fluctuerende en erratische eigenschappen van de geproduceerde stroom en de amortizering van geinvesteerde energie in de Energie winningsinstallaties. ( Basis 2.5 Euro per Watt voor zon en 4 Euro per Watt voor kernenergie)

    De permanente anti kerninformatie in Nederland , vaak in gesublimeerde vorm als in de “Simpsons” of in film thrillers maakt dat we in ons land niet meer realistisch denken over kernenergie en dat we de bron met de minste milieuschade en de het grootste potentieel op de laatste plaats gezet hebben.

    Pas als je kernenergie gebruikt kun je elektrisch vervoer gaan overwegen. Met zon en wind is dat uit den boze. De groene ideologen doen alsof we na het invoeren nog rijk genoeg zijn om met een auto te rijden. Niet dus. Het is gewoon veel en veel te dure stroom. Kernenergie stroom uit thorium en uranium kan voor een fractie van de kosten van zon en wind worden gemaakt en is voor miljoenen jaren voorradig.
    http://dual-fluid-reaktor.de/

    Investeringen in oplossingen voor het afvlakken van de erratische en fluctuerende opbrengsten van zonne- en windstroom is weggegooid geld. Stroom wordt op die manier een luxe product. Het niet meer beschikbaar voor de massa van goedkope energie zijn zal een ongeevenaarde terugval in welvaart betekenen. En waarvoor? Wegens de frauduleuze informatie die groene ideologen elke dag op de TV weten te spuiten. Er hoeft helemaal niet zuinig met energie als stroom te worden omgegaan! Bij toepassing van kernenergie is er ruim voldoende. Als je CO2 een probleem vindt, is kernenergie de meest directe remedie tegen emissies.

    De stralings risico modellen die zogenaamd tegen kernenergie pleiten zijn ook meer en meer onder kritiek. Meer en meer DNA onderzoek laat zien dat de uitgangspunten van de groene beweging tegen licht verhoogde achtergrond straling nooit bewezen zijn en er mogelijk zelfs hormese effecten van straling zijn. Het betekent dat stralingsongevallen zoals in Japan een veel kleinere en kortere evacuatie nodig maken en werken met straling veel minder gevaarlijk is dan gesteld. Zelfs met de huidige pessimistische UNSCEAR en BEIR VI dosis respons modellen kan men amper levenduur reductie na Fukoshima incalculeren, maar men gaat wel alle kerncentrales in Duitsland Belgie en een aantal in Frankrijk sluiten. Men kan zonder gevaar makkelijk hogere stralingsdosissen oplopen, mist er maar voldoende regeneratie tijd is volgens de laatste inzichten. Veel meta analyse materiaal over fijnstof , chemische stoffen en straling blijkt niet meer dan pseudowetenschappelijke prietpraat, die onder politieke druk werd gevormd.
    http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4036393/

    Greenpeace heeft in negativeit hoge standaarden weten te bereiken op zakkenvullers gebied en carriere mogelijkheden voor zijn vele medewerkers met dank aan de postcode loterij en goedgelovigen die voor tranenverwekkende zeehondjes van in scene gezette “documentaires” werden voorgeschoteld.

    Nederland gaat nu op zijn minst 18 miljard kapitaal vernietiging en belasting inkomsten vernietiging plegen. De windmolens op zee zullen weinig brandstof gaan besparen in de backup centrales omdat hun conversie rendement omlaag zal gaan en na een bepaald punt in straks gecreëerde windproductiecapaciteit is er OVERPRODUCTIE aan piekwindstroom die NERGENS afgezet zal kunnen worden.
    Indien de Duitse zon en windproductie gecorrigeerd zou worden voor de energie schade die ze aanricht in de backup stroomproductie zou er geen helemaal geen energie winst zijn. Je kunt het anders zien: indien Duitsland met de huidige hoeveelheid bruinkolen , uranium en aardgas optimale alleen hoogrendements (55%) centrales gebruikt (ZONDER verstorende zon en wind energiepulsen) , zou hebben zou er 0-10% meer stroom geproduceerd hebben kunnen worden. Zon en wind hebben dus niks bespaard in Duitsland , ze zijn slechts een ILLUSIE georganiseerd door de Groenen. In feite is het hele Duitse model een Potemkin facade voor groene politiek. Het is niet succesvol en staat volgens de verantwoordelijke energie minister “kurz vor dem scheitern”. Failliet dus : die “EEG” transitie politiek. Maar in Nederland weet men nog van niks. Daar wordt ELKE kritiek op groene plannen uit de ongezonde en geleide pers gehouden.
    Ik kan iedereen aanbevelen de site van EIKE te volgen voor betere informatie over zon en wind dan in de mainstream media.
    http://www.eike-klima-energie.eu/eike-europaeisches-institut-fuer-klima-und-energie/

    Het zootje onbenul dat de macht heeft gegrepen op energie gebied weet nog niet welke schade het aan het aanrichten is. De economische crisis van nu is voor een groot gedeelte al veroorzaakt door deze groepen. Zelfs een VVD-er als Ed Nijpels zal daarvoor ooit ter verantwoording moeten worden geroepen met zijn op ecologische flauwekul basis groepje volgelingen in “liberaal groen”. Hij heeft verbazingwekkend veel invloed in het restclubje, van wat nu nog de VVD is. Bij linkse partijen is het gebrek aan technologisch inzicht nog erger. Het jarenlang fulmineren tegen exacte wetenschappen en intellectuele luiheid door alfa afgestudeerden is mede verantwoordelijk voor deze situatie en toekomstige economische rampen over Nederland. Propaganda gebaseerde stemmingmakerij heeft gezond verstand weggedrukt.

  2. Het zou mooi zijn als grafeen een oplossing kan zijn voor de opslag van elektriciteit. Ik denk echter dat het nog erg moeilijk is om hier uitspraken over te doen en dat het nog wel een lange tijd kan duren voordat dit voor eventuele massaproductie geschikt is.

Reacties Gesloten