Membraanonderzoek UT levert grote bijdrage aan eerste blauwe-energiecentrale

Waar rivier- en zeewater bij elkaar komen, kun je duurzame energie opwekken: blauwe energie. Met slim ontworpen membranen kun je namelijk elektriciteit halen uit het verschil in zoutgehalte. Komende maand wordt op de Afsluitdijk de eerste blauwe-energiecentrale ter wereld opgestart met membranen die werken met ionentransport. Onderzoekers van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente leverden kennis voor de membranen en de technologie in deze centrale. Deze maand promoveren er twee van hen: David Vermaas en Enver Güler.
Waar zoet en zout water samenkomen, bijvoorbeeld waar rivieren in zee stromen, kun je elektriciteit opwekken. In zout water bevinden zich namelijk veel meer geladen deeltjes, ionen, dan in zoet water. Als je zout en zoet water scheidt door een membraan dat alleen positief of negatief geladen deeltjes doorlaat, dan ontstaat er een spanningsverschil dat je kunt omzetten naar elektriciteit. Het principe is al langer bekend, maar de efficiëntie was altijd veel te laag om grootschalige toepassing interessant te maken.
Dat is nu aan het veranderen. Komende maand wordt op de Afsluitdijk de eerste blauwe energiecentrale ter wereld opgestart die werkt op basis van ionentransport. De totale hoeveelheid elektriciteit die op de Afsluitdijk opgewekt zou kunnen worden, is gelijk aan 1200 miljard AA batterijen per jaar ofwel voldoende voor de energiebehoefte van 500.000 huishoudens. Deze pilotcentrale is een belangrijke tussenstap tussen het onderzoek in het lab en een commerciële elektriciteitscentrale.
Voor prof. dr. ir. Kitty Nijmeijer van onderzoeksinstituut MESA+ van de Universiteit Twente, die met haar vakgroep de afgelopen acht jaar intensief werkte aan het ontwikkelen en verbeteren van de membranen en de Blue Energy technologie, is dit een belangrijke stap voor de doorontwikkeling van de technologie. “De technologie is veelbelovend. Alleen al met het water van de Rijn dat in Nederland de zee in stroomt, kun je de elektriciteit van 80 procent van de Nederlandse huishoudens opwekken. En wereldwijd kun je ongeveer het gehele elektriciteitsverbruik opwekken met blauwe energie.”
“Op het moment kunnen onze membranen in het lab een vermogen van ongeveer 1,3 Watt per vierkante meter leveren. Om blauwe energie economisch rendabel te maken moeten we toe naar 2 tot 3 Watt per vierkante meter. Onze promovendi kunnen de centrale op de Afsluitdijk gebruiken als onderzoekfaciliteit om op grotere schaal de efficiëntie te verbeteren.”
De installatie, die wordt gerealiseerd door onder meer REDstack BV en Fujifilm, bevat in totaal nu vierhonderd vierkante meter aan membranen die per uur 220.000 liter zout en 220.000 zoet water kunnen verwerken. Dat aantal wordt de komende jaren verder uitgebreid naar 100.000 vierkante meter. Om ruimte te besparen worden er verschillende membranen direct achter elkaar geplaatst, op een afstand van 0,3 – 0.5 millimeter van elkaar. Voor een commerciële installatie heb je uiteindelijk miljoenen vierkante meters membraan nodig.
In januari promoveren er weer twee onderzoekers uit de vakgroep Membrane Science & Technology van Nijmeijer. David Vermaas, die op 17 januari promoveert, hield zich bezig met de hydrodynamica en vervuiling van de membranen. Hij optimaliseerde de manier waarop het water langs de membranen stroomt en bedacht een aantal manieren om vervuiling van de membranen te verminderen. Enver Güler die op 31 januari promoveert, hield zich bezig met de membraanontwikkeling. Hij ontwikkelde een membraan met de hoogste energieopbrengst tot nu toe. Inmiddels zijn er weer twee nieuwe promovendi in de groep van Nijmeijer gestart die het onderzoek van Vermaas en Güler zullen vervolgen.
Het onderzoek is onderdeel van het onderzoeksinstituut MESA+ en het Green Energy Initiative van de Universiteit Twente. Bij het onderzoek wordt intensief samengewerkt met het onderzoeksinstituut Wetsus, REDstack, Fujifilm en andere bedrijven.