SolarWebsite.nl – information and news about renewable energy, electric cars and the World Solar Challenge

Zonnestroompanelen op het dak zijn belangrijk en leuk, maar woningen verbruiken maar zo'n 20% van alle energie in Nederland - en elektriciteit is daar maar een klein deel van. Daarom is het ook nodig dat er in andere sectoren alternatieven gevonden worden voor fossiele brandstoffen. Een sector waar heel veel fossiele brandstoffen verbruikt wordt is transport. Voor personenvervoer over land zijn de alternatieven duidelijk: steden slimmer bouwen zodat er minder gereisd hoeft te worden, veel meer openbaar vervoer en elektrisch vervoer. Maar voor bijvoorbeeld de scheepvaart is het veel minder duidelijk wat de alternatieven zijn.

De scheepvaart is enorm belangrijk voor de wereldhandel. Vele soorten goederen van ruwe ertsen en graan in bulkcarriers tot eindproducten als consumentenelektronica en auto's - en niet te vergeten aardolie en zijn eindproducten - worden met steeds grotere schepen over grote afstanden vervoerd.

Wind lijkt op het eerste gezicht een goede kandidaat: op zee waait het een groot deel van de tijd. De ouderwetse manier, met zeilen, heeft nogal wat nadelen:

• Het hijsen en strijken van de zeilen is erg arbeidsintensief
• De zeilen zijn kwetsbaar in zwaar weer
• Hoge masten zijn problematisch als onder bruggen door moet worden gevaren
• Er kan niet goed aan de wind gevaren worden
• Het laden en lossen van een vrachtschip wordt bemoeilijkt door de masten
  

Door deze nadelen is het voordeel wat een klassiek zeilschip kan behalen t.o.v. een fossiel gestookt schip klein. Omdat de prijzen van fossiele brandstoffen enorm schommelen en naar verwachting in de nabije toekomst blijvend hoog zullen blijven wordt veel onderzoek gedaan naar mogelijkheden om het brandstofverbruik van zeeschepen te veminderen. Wind blijft daarbij een goede kandidaat omdat het vrij betrouwbaar is.

Een optie waar over nagedacht wordt zijn zeilen van moderne materialen die computergestuurd hun werk doen. In de jaren '80 werd hier al mee geëxperimenteerd, bv. met de olietanker Shin Aitoku Maru. De zeilen van een dergelijk schip worden door de computer bestuurd, en automatisch aan de de omstandigheden aan gepast. Dit schip behaalde een brandstofbesparing van 10-15%. Het grote voordeel is dat geen mankracht nodig is om de zeilen te bedienen, maar een aantal van de genoemde nadelen bestaan nog steeds (hoewel het laden en lossen bij een tanker zoals dit waarschijnlijk niet bemoeilijkt wordt.)

Om hoge masten op het dek te vermijden wordt ook geëxperimenteerd met vliegers die het schip voorttrekken en zo de motor ontlasten. De vlieger is een stuk goedkoper dan zeilen + masten, kan worden weggeborgen als hij niet gebruikt wordt of bij zwaar weer en zou daardoor een aantal nadelen van (ouder- of nieuwerwetse) zeilen weg kunnen nemen. Ook bevindt een vlieger zich hoger in de lucht dan een zeil en omdat het op grotere hoogte over het algemeen harder waait zou meer brandstof bespaard kunnen worden. Het bedrijf SkySails is al vrij ver met deze techniek (bekijk vooral de filmpjes op de site). Ik ben geen expert maar het lijkt er op dat dit systeem vrij makkelijk op bestaande en nieuwe schepen geïnstalleerd kan worden.

Een intrigerend aandrijvingssysteem welke van windkracht gebruik maakt is het Flettner-systeem. Hierbij worden één of meerdere verticale cylinders aan het draaien gebracht, en als de wind daar langs blaast wordt het schip voortgestuwd door het magnus-effect. De hoge cylinders hebben duidelijk een paar van dezelfde nadelen als zeilmasten, maar vergen geen personeel voor de bediening. De firma Enercon, welke windturbines bouwt, laat schip bouwen met vier Flettnermasten om onderdelen voor windturbines naar de plaats van bestemming te brengen. Het schip zou eind december opgeleverd moeten worden, ik ben erg benieuwd of het in de praktijk goed werkt en hoeveel brandstof het bespaart.

Een aandrijfsysteem welke op het eerste gezicht erg lijkt op het Flettner-systeem, maar heel anders werkt is het 'turbosail' (turbozeil?). Hierbij heeft een schip één of meerdere masten met een doorsnede die lijkt op een vliegtuigvleugel. Aan één kant van de mast wordt lucht weggezogen door vele kleine openingen in de holle mast. Door de onderdruk die hierdoor ontstaat werkt de mast als een zeer efficiënte vleugel, en als de wind er langs blaast wordt het schip voortgestuwd. De masten roteren niet continu, zoals bij het Flettner-systeem, maar kunnen wel gedraaid worden om zich aan te passen aan de windrichting. Het systeem is rond 1985 in de praktijk gebracht door Jacques Cousteau op zijn schip Alcyone. Volgens wat bronnen die ik vond zou het turbozeil zo'n vijf tot zes keer efficiënter moeten zijn dan een normaal zeil. Behalve het schip van Cousteau - en een kleine test-voorloper daarvan - heb ik geen schepen kunnen vinden waarop dit systeem in de praktijk toegepast is. Het lijkt me wat handelbaarder dan grote roterende cylinders, maar wie weet heeft het ook grote nadelen waardoor het (nog) niet wordt toegepast.

Behalve wind als aandrijfmogelijkheid, is er natuurlijk ook zonne-energie. Het meest wordt geëxperimenteerd met photovoltaïsche cellen (zonnecellen) omdat hiermee op relatief eenvoudig wijze een aandrijving gerealiseerd kan worden. In tegenstelling tot zonnestroompanelen op woonhuizen (waar het budget vaak de beperkende facor is) beperkt bij schepen het beschikbare oppervlak het maximale vermogen wat opgewekt kan worden. De opgewekte zonnestroom wordt opgeslagen in accu's, waardoor dag en nacht gevaren kan worden, maar doordat een relatief laag vermogen opgewekt kan worden zijn de gemiddelde snelheden over lange afstanden die praktische zonneschepen kunnen halen vaak relatief laag. Het zijn op dit moment eigenlijk alleen kleine schepen die geen grote afstanden afleggen die uitgerust zijn met zonnestroompanenelen, zoals de Solar Sailor. Toch is er al een klein schip op uitsluitend zonnestroom de Atlantische Oceaan overgestoken, en er wordt gewerkt aan een schip wat op zonnestroom rond de wereld moet gaan varen. Er is nog veel ruimte voor ontwikkeling, het is dus moeilijk te voorspellen wat er wel en niet mogelijk is, maar duidelijk is dat er nog veel stappen gezet moeten worden voordat schepen op zonnestroom groot en snel genoeg zijn om betrouwbaar vracht te kunnen vervoeren. Een groot nadeel van zonnestroom is dat het in streken rond de evenaar veel beter zal werken dan op hogere breedtegraden.

Naast het gebruik van duurzame stromingsbronnen zoals zon en wind, is het natuurlijk ook mogelijk om schepen te laten varen op waterstof of biobrandstoffen. Deze hebben elk hun eigen mogelijkheden en moeilijkheden, hierover schreef ik al eerder in het item over vliegtuigen.

Als laatste kunnen schepen aangedreven worden door kernenergie. Technisch is dat vrij simpel; veel schepen werken met stoomturbines en het is feitelijk een kwestie van de oliegestookte boiler vervangen door een kernreactor die de stoom produceert. Veel moderne onderzeeboten worden door een kernreactor aangedreven omdat het in de praktijk de enige aandrijving is de langdurig kan onder water kan werken. Er zijn een aantal door kernenergie aangedreven vrachtschepen gebouwd, waaronder de NS Savannah, maar deze ontwikkeling heeft zich niet doorgezet. Misschien is dat maar goed ook, want er zinken per jaar vele middelgrote en grote schepen, en het lijkt me niet zo'n goed idee om de zeebodem te bezaaien met kernreactoren. Daarnaast hebben kernreactoren op het land nogal al eens last van kleine ongelukjes en lekkages. Als laatste is kernenergie niet duurzaam omdat het gebruik maakt van splijtstoffen als uranium welke eindig zijn.

Het gebruik van duurzame stromingbronnen zoals zon en wind zal vermoedelijk in de komende jaren toenemen omdat de verwachting is dat de prijzen van fossiele brandstoffen flink zullen stijgen, ondanks de tijdelijke prijsdaling. De oplossingen die hierboven genoemd worden kunnen op zijn best een aanvulling zijn op de fossiele aandrijving. Er zal dus nog flink wat ontwikkeling nodig zijn voordat een aanzienlijk gedeelte van het fossiele brandstofverbruik vervangen kan worden door duurzame alternatieven.

Op de website www.haaldewarmteinhuis.nl is een Nefit zonneboiler te winnen door een slagzin af te maken. De boiler wordt 'installatieklaar' geleverd, je moet hem dus wel zelf (laten) plaatsen. In totaal zijn er 20 zonneboilers te winnen van het type TopLine HR-Solar 1-110.

De VVD wordt - naar eigen zeggen - groen! Deze week heeft de VVD (volgens mij als eerste Nederlandse landelijke politieke partij) het verschijnsel Peak Oil erkend, en een heel pamflet gepubliceerd hoe zij denken met de energie- en milieuproblemen van de nabije toekomst om te gaan. De VVD is mijn gedachten altijd de partij die voor meer autorijden is, voor meer wegen, voor minder subsidies, voor lagere belastingen en tegen immigratie... En zij zouden ineens 'het licht' gezien hebben? Dat is het waard om eens nader te bekijken.

Het document is getiteld "Pamflet van een optimist". Mijn eerste gedachte was "optimisten moeten vaak uitkijken dat ze ook realisten blijven", maar ik heb het toch maar helemaal doorgelezen. De inhoud is wel wat ik "typisch VVD" zou willen noemen: de vooruitgang moet vooral komen uit innovatie, stoppen met subsidies, biobrandstoffen om toch maar vooral allemaal auto te kunnen blijven rijden, vooral niet besparen en natuurlijk de gouwe ouwe: kernenergie.

Ik zou leggen: lees het eens door en vorm je eigen mening over "groen rechts".

Vandaag lag er sneeuw op de zonnestroompanelen! Voor het eerste sinds ze geplaatst zijn zag ik ze bedekt onder een laag(je) sneeuw. Toen de panelen nog op het platte dak van onze vorige woning stonden had ik ze schoon kunnen maken, maar nu kan ik er niet meer bij. Dat is ook helemaal niet erg, in deze tijd van het jaar produceren ze toch niet zoveel elektriciteit. Over de afgelopen tien dagen is er gemiddeld maar 0,6 kWh per dag geproduceerd. Dat is alsnog een kwart van ons verbruik, maar het is zeer weinig vergeleken met de opbrengst in de zomermaanden, wanneer er dagen zijn dat er zeven of acht kWh geproduceerd wordt.

Fluitketel of waterkoker? Al een paar keer ben ik de vraag tegengekomen: wat is 'beter', water koken in een fluitketel of in een waterkoker? Natuurlijk hangt 'beter' sterk af van wat je dan goed of slecht vindt, maar het leek me interessant er eens naar te kijken.

Om het enigszins 'wetenschappelijk' aan te pakken heb ik eerst de meetmethode bedacht. Allereerst heb de benodigdheden verzameld:

• Fluitketel
• Waterkoker
• Conrad Energy Monitor 3000
• Stopwatch
• Maatbeker
• OpenOffice Calc
  

De meetmethode is simpel: ik kookte een bepaalde hoeveelheid water en ik meette hoeveel tijd dat kostte, en hoeveel gas c.q. elektriciteit er verbruikt was. Om het gasverbruik te kunnen meten heb ik de CV-ketel voor de duur van experiment uitgezet, zodat alleen het koken van het water gas verbruikte en ik op de gasmeter het gasverbruik af kon lezen. Ik heb elke hoeveelheid water slechts één keer gekookt, om dit experiment nauwkeuriger te doen zou je elke meting een paar keer moeten doen. Daar had ik echter geen zin in. De fluitketel en waterkoker heb ik tussen de metingen door af laten koelen naar kamertemperatuur. Bij de fluitketel stopte ik de meting op het moment dat ik de fluit net kon horen opkomen, bij de waterkoker stopte ik de meting bij het terugklikken van de schakelaar. Omdat er in de waterkoker minimaal 0,5 l water moet en er maximaal 1,5 l in past, heb ik stapjes van 0,25 l gemeten (0,5, 0,75, 1, 1,25 en 1,5 l).

Volgens wikipedia heeft één kubieke meter aardgas een energie-inhoud van 8,8 kWh. Ik heb het gasverbruik van het koken met de fluitketel omgerekend naar kWh om een vergelijk te kunnen maken.

Dit is het resultaat:

Op de verticale as staat het energieverbruik in kWh, op de horizontale as de hoeveelheid gekookt water. Eén ding is direct duidelijk: de fluitketel verbruikt veel meer energie om een gegeven hoeveelheid water aan de kook te brengen dan de waterkoker. Ik vind de sprong bij de fluitketel van 1 naar 1,25 liter erg groot, het zou kunnen zijn dat daar een meetfout zit, het zou kunnen zijn dat een grotere hoeveelheid water echt zoveel meer gas kost om te koken.

Dat is natuurlijk niet het hele verhaal. Om elektriciteit te maken wordt in elektriciteitscentrales steenkool en aardgas verstookt. Het is moeilijk om een schatting te maken hoeveel kubieke meter aardgas er in een elektriciteitscentrale verstookt moet worden om bij ons thuis één kWh uit het stopkontakt te laten komen. Als ik een wilde gok doe zou voor de waterkoker netto misschien het dubbele aan energie gerekend moeten worden om de hele keten mee te nemen, maar dan nog is de waterkoker in het voordeel. Daarnaast kost het ook energie om gas bij ons thuis te krijgen, dus dat zou het verschil weer wat groter maken.

Daarnaast is er nog een ander verschil: aardgas is op dit moment niet duurzaam. Het zit in de grond, het is fossiel, we pompen het omhoog en op = op. Elektriciteit kan vrij makkelijk duurzaam opgewekt worden; uit windturbines of zoals wij het doen met onze eigen zonnestroompanelen. Nog een voordeeltje voor de waterkoker.

Ik heb ook de tijd gemeten die het water nodig had om te koken. Het resultaat:

Op de verticale as de tijd die het kostte om een bepaalde hoeveelheid water aan de kook te brengen, op de horizontale as de hoeveelheid gekookt water. Het is duidelijk: het koken met de fluitketel duurt bijna twee keer zo lang als met de waterkoker. Weer een punt in het voordeel van de waterkoker.

Als laatste is het ook interessant te kijken naar het geld wat het kost. Ik heb aangenomen dat een kWh elektriciteit € 0,22 kost en een kubieke meter aardgas € 0,60. Dit zijn de kosten:

Op de verticale as staan de kosten in euro's, op de horizontale as de hoeveelheid gekookt water. In de kosten van de fluitketel zit natuurlijk dezelfde rare sprong tussen 1 en 1,25 liter als bij de energie-grafiek, waardoor ik die laatste twee metingen niet vertrouw. Als we naar de eerste drie meetwaarden kijken lijkt het er op dat de kosten van het koken van water in een fluitketel en in een fluitketel elkaar nauwelijks ontlopen.

Je moet altijd oppassen om een conclusie te verbinden aan een slordig uitgevoerd experiment als dit, maar als ik kijk naar bovenstaande waarden lijkt het er op dat het in veel opzichten 'beter' is om water met een waterkoker te koken. Dat geldt natuurlijk helemaal als de verbruikte elektriciteit duurzaam wordt opgewekt.