Dr. David Vermaas: "Commerciële toepassingen in zicht voor 2020"
Wie aan de monding van een delta staat, realiseert zich nauwelijks dat er een enorme hoeveelheid energie de zee in stroomt. Immers, wie tussen zoet en zout water een sterk, dun membraan plaatst dat geen water maar alleen ionen doorlaat, kan daarmee elektriciteit opwekken. Eén kuub zoet water en één kuub zout water leveren 1,4 MJ op, overeenkomend met de energie die vrijkomt als een kuub water 150 meter naar beneden valt.
Vier jaar geleden lag het vermogen van een ‘blue energy' centrale op 1,2 Watt per m2. Tegenwoordig is dat al 2,2 Watt per m2. En als nieuwe vindingen van David Vermaas worden toegepast, kan een labopstelling eind dit jaar zelfs 4 Watt per m2 bereiken. "We hebben de compartimenten zo dun mogelijk gemaakt en membraanprofielen ontworpen waardoor pompen veel minder vermogen nodig hebben", zo vat dr. Vermaas samen. Medio januari promoveerde hij aan de TU Twente op dit onderwerp.
Juist in een delta als Nederland liggen grote kansen. Het is dan ook niet vreemd dat een consortium onder de vlag van Wetsus en TU Twente al ruim tien jaar onderzoek naar omgekeerde elektrodialyse (reversed electrodialysis of RED) uitvoert. Sterker nog, Nederland is hierin onbetwist wereldmarktleider. Vier jaar geleden verdubbelden onderzoekers het vermogen door de spacer - ofwel de ruimte tussen de membranen - geleidend te maken. Met het nieuwe ontwerp van Vermaas zijn zelfs geen spacers meer nodig en wordt er een nieuwe verdubbeling bereikt.
Hoger vermogen
"Waterstroming en gelijke verdeling van het water zijn cruciaal", legt de promovendus uit. "De grootste weerstand zit in zoet water. Dat is slecht geleidend. We hebben de compartimenten daarom eerst zo dun mogelijk gemaakt en vervolgens in het membraan geïntegreerd. De richels daarin en tussenliggende kanalen zorgen voor veel beter ionen transport en maken spacers overbodig."
““Grote slagen te maken in vermogensdichtheid””
Volgens Vermaas brengt uitschakeling van spacers twee voordelen met zich mee: enerzijds hoeft er vier tot acht keer minder druk op de pompen te staan, aan de andere kant waren spacers gevoelig voor organische vervuiling. "Kleiresten en kiezelwieren die nu na verloop van tijd optreden en de vermogensdichtheid verminderen, kunnen we met perslucht makkelijk wegblazen", zegt hij.
Op grond van zijn promotieonderzoek verwacht Vermaas dat de energie-efficiency van ‘blue energy' bijna aan z'n top zit, maar dat er nog grote slagen in vermogensdichtheid zijn te maken. "Dat heeft direct effect op de membraanprijs. Extrapoleer je de verdubbeling, dan komen commerciële toepassingen van 5 à 10 MW in 2020 in zicht", stelt hij.