Verdampend water kan veel elektriciteit leveren

Energievoorziening

Meren en waterreservoirs nemen energie op waarbij water verdampt. Ook die energie is bruikbaar voor elektriciteitsopwekking.

Het E V Spence revervoir in Texas, waar geëxperimenteerd gaat worden met het opwekken van verdampingsenergie. Foto Google

Na waterkracht, windenergie, zonne-energie en getijde-energie, dient zich nu nóg een bron van hernieuwbare elektriciteit aan: verdampingsenergie. Hierbij wordt de energie die water opneemt bij het verdampen gedeeltelijk teruggewonnen, omgezet in arbeid, en vervolgens in elektriciteit. De potentie ervan is groot, berekenden New Yorkse wetenschappers.

Nadeel is dat de meren dan bedekt zouden moeten worden met apparaten die de energie winnen. Die apparaten zijn er trouwens nog niet op commerciële schaal.

In de wetenschappelijke literatuur zijn de afgelopen jaren al diverse systemen beschreven die, op laboratoriumschaal, verdampingsenergie omzetten in elektriciteit. Zo bouwden Chinese onderzoekers (Nature Nanotechnology, 30 januari) eerder dit jaar een apparaatje dat bestaat uit een glasplaatje met daarop een dun laagje roet waarin een elektrisch circuit is verwerkt. Als het plaatje met één zijde in een glas water werd gezet, zoog het water zich via capillaire werking langs de roetmoleculen omhoog. Daarbij ontstond – tot hun eigen verbazing, schrijven de onderzoekers – een elektrische spanning, die toenam als er meer water verdampte.

De New Yorkse onderzoekers ontwikkelden een ander systeem. Ze gaan uit van sporen (‘slapende’ vormen met een beschermend omhulsel) van Bacillus-bacteriën. Als de relatieve luchtvochtigheid stijgt nemen de sporen waterdamp op, en zetten ze uit. Als de vochtigheid daalt, gebeurt het omgekeerde. Van die eigenschap maakten de onderzoekers gebruik. Ze bedekten stukken plastic tape met een laag sporen, en voerden er lucht langs waarvan ze de relatieve luchtvochtigheid konden beïnvloeden. Nam die toe dan zetten de sporen binnen 3 seconden uit en rekte de tape op, tot wel vier keer zijn oorspronkelijke lengte. Daalde de luchtvochtigheid dan gebeurde het omgekeerde.

Die afwisseling, uitzetten en krimpen van de tape, zorgt voor beweging. Gekoppeld aan een generator lieten de onderzoekers LED-lampjes branden.

Lees ook: Er kan nog veel meer energie uit water worden gewonnen, over Utrechtse onderzoekers die in kaart brachten dat op 9.000 plekken ter wereld nog waterkrachtcentrales kunnen komen.

Vervolgens bouwden ze een systeem dat zijn eigen luchtvochtigheid regelt. Vlak boven de tape met sporen bouwden ze een serie klepjes, die gekoppeld waren aan de tape. Normaal staan de klepjes dicht, en sluiten het waterbakje van boven af. Daardoor neemt de relatieve luchtvochtigheid toe. Als de sporen uitzetten en de tape uitrekt, zorgt deze beweging ervoor dat de klepjes open worden geduwd, en de lucht kan ontsnappen, waardoor de relatieve luchtvochtigheid weer daalt. Na een paar seconden sluiten de klepjes weer.

„We proberen dit systeem nu op te schalen en efficiënter te maken”, zegt onderzoeksleider Ozgur Sahin, verbonden aan Columbia University. „We proberen grotere strips te maken die alleen uit bacteriesporen bestaan. Daarvoor moeten ze wel heel goed aan elkaar hechten.” Sahin stelt zich een toekomst voor waarbij strips van 10 bij 100 meter net boven het wateroppervlak van meren hangen. Die zouden dan gekoppeld zijn aan generatoren die op land staan.

Er zit nog een bijkomend voordeel aan zo’n systeem, zegt Sahin. Je onderbreekt de gangbare verdamping, die daardoor afneemt – het systeem is per slot van rekening geen perpetuum mobile „Dus verdwijnt er minder water uit de meren.” In gebieden die kampen met droogte, zoals het zuidwesten van de VS, is dit volgens Sahin gunstig.

Maar als je ingrijpt in de verdamping, loop je dan niet het risico de lokale weersomstandigheden te beïnvloeden? „Alleen als je het op grote schaal doet”, zegt Sahin. Dan nog zal het effect volgens Sahin meevallen. „Want veruit de meeste waterdamp boven land komt van de oceanen.”

Lees ook over de geplande stuwdam in Ethiopië: Van wie is het water van de Nijl?