Reële fantasieën
tl
Metalliek
waterstof
Warmte iiip
fluorzout
ei
RINGEN SATURNUS BESTAAN UIT STENEN
Nieuwe wegen voor transport en opslag van energit
EXTRA
ZATERDAG 17 MA
Transport en opslag zijn twee elementen, die het
probleem van de energievoorziening extra bemoei
lijken naast dat van de schaarste aan grondstoffen.
Het is namelijk niet altijd mogelijk om energie uit
sluitend te produceren wanneer het nodig is en
voorts niet altijd op of dicht bij de plaats waar de
energie wordt verbruikt.
Al gedurende meer dan vijftig jaar zoekt men in al
lerlei laboratoria over de gehele wereld naar de
lichte accu dwz een eenvoudige wijze om zonder
veel rompslomp een heleboel elektriciteit te bewa
ren en transportabel te maken anders dan via lei
dingen. Herhaaldelijk leek de oplossing ,,just
around the corner" te zijn, maar telkens liep het
weer op een teleurstelling uit. Deze lichte accu is
eigenlijk een uitvinding, waar de hele wereld op zit
te wachten, zeker nu milieumotieven een grote rol
zijn gaan spelen in het energievraagstuk. De man
die hier het verlossende woord spreekt, bewijst niet
alleen de gehele wereld een onschatbare dienst,
maar kan bovendien zijn hele leven verder slapende
steenrijk worden. Uitvinders, grijpt Uw kans.
Niettemin worden er wel bepaalde vorderingen ge
maakt in de oplossing van opslag- en transportpro
blemen, waarbij zich enkele veelbelovende perspec
tieven openen. Op deze pagina willen wij daarvan
enkele noemen. Lang niet een uitputtende opsom
ming, maar slechts hier en daar een
stapje. Stapjes die echter geen van alle diret
tot een grote doorbraak".
Met deze beschouwingen sluiten wij de re
algemene en betrekkelijk eenvoudig gehou,
schouwingen over het energieprobleem af
dere beschouwingen kon U op deze pagina
op 1 7 februari en 3 maart j.l.
Trans-port van energiegrondstoffen op één foto.
Voor fossiele brandstoffen zijn de problemen van
transport en opslag betrekkelijk gering in verge
lijking met de geproduceerde energie zelf.
Het lichtste element, waterstof,
kan een belangrijke rol gaan ver
vullen bij zowel opslag als transport
van energie, geheel afgezien van de
mogelijkheden die door metalliek
waterstof (zie nevenstaand artikel)
zouden kunnen worden geopend.
Wanneer waterstof zich met zuur
stof verbindt, komt bij deze chemi
sche reactie veel energie vrij. Daar
van wordt al gebruik gemaakt bv in
raketmotoren.
Wanneer bijvoorbeeld in de Saha
ra (waar geen grote energiebehoef
te bestaat) het daar overvloedige
en regelmatig aanwezige zonlicht
wordt omgezet in energie, kan daar
mee op vrij eenvoudige wijze water
stof worden geproduceerd. Dit wa
terstof kan. in vloeibare of zelfs vas
te vorm worden getransporteerd
naar gebieden waar energie ge
vraagd wordt. Daar kan men de wa
terstof weer met zuurstof laten rea
geren om energie te verkrijgen. Dat
zal dan wel in grote goed beveiligde
complexen moeten gebeuren, omdat
het proces grote explosiegevaren
met zich mee brengt. Het is al
thans voorlopig ondenkbaar dat wa
terstof per woning of per industriet-
Je gebruikt wordt. De risico's zijn
daarvoor veel te groot.
Waterstof kan voorts een rol spe
len bij het opbouwen van buffervoor
raden aan energie voor verbruik in
de piekuren, vooral wanneer het ge
produceerd wordt in de uren met
weinig energieverbruik door de
overtollige produktie van energie
centrales die op een bepaald niveau
moeten blijven werken, ongeacht
een daling in de vraag naar energie.
Dat geldt in hoge mate voor kern
centrales.
Ook bij futurische projecten als
het winnen van energie uit de warm-
tegradient in de wereldzeeën zou
waterstof als goed vervoerbaar tus-
senprodukt tussen centrale en ver
bruiker goede diensten kunnen be
wijzen zolang de lachte accu nog niet
is uitgevonden. Elektriciteitstrans
port door middel van kabels over de
zeebodem lijkt met het oog op tech
nische problemen en enorme onont
koombare energieverliezen bijzon
der inefficient.
Een groot voordeel van waterstof
als energie-opslag en -transporteur
is, dat er geen enkele aantasting van
het milieu plaats vindt terwijl de
grondstoffen voor het gehele procé
dé van producent tot verbruiker on
uitputtelijk zijn.
Elders wezen wij op veel conven
tioneler middelen, om energie plaat
selijk op te slaan tijdens de slappe
uren voor verbruik in de piek-perio-
den. Het meest voor de hand ligt
water, dat in stuwmeren wordt op
geborgen.
Helaas zijn daarvoor betrekkelijk
forse niveau-verschillen tussen
spaarbekken en uitstroombekken no
dig, hetgeen in ons land bepaald ont
sierend voor het landschap zou zijn.
Maar met een beetje fantasie heb
ben wij ook in ons land nog wel
mogelijkheden op dit gebied, al lij
ken zij op het eerste gezicht te fan
tastisch.
Wij weten niet goed wat we met
de Markerwaard aan moeten. Wel
nu, polder die in, besteedt een deel
aan een tweede Schiphol en graaf de
rest verder uit tot ver beneden het ni
veau van het IJsselmeer. Een elek
trische centrale kan dan des nachts,
wanneer er overtollige energie
wordt geproduceerd, deze kom in
de Markerwaard leegpompen, en in
de spitsuren kan men deze weer uit
het IJsselmeer laten vollopen en
daarmee een waterkrachtcentrale
laten werken. Enige (lichte) ni
veauwijzigingen in het IJsselmeer
zijn daarvan wel het gevolg, maar
deze kunnen waarschijnlijk binnen
acceptabele grenzen worden gehou
den.
Wetenschap en
technologie
door P. Bok
Eenzelfde oplossing zou men kun
nen overwegen door in de diepe en
geologisch zeer constante en hechte
zoutlagen in het noordoosten van het
land op een paar honderd meter
diepte grote holtes uit te logen en die
te bekleden met een water-ondoor-
laatbaar materiaal. Op het opper
vlak graaft men een meer uit. Dan
heeft men andermaal de vereiste ni
veau-verschillen voor een water
krachtcentrale, die de overtollige
energie-produktie rendabel kan ma
ken in de piekuren.
De technische problemen van de
Markerwaard-oplossing zijn veel
groter dan die van een holte in de
zoutlagen. Het niveauverschil tussen
Markerwaard-put en IJsselmeer-op
pervlak moet betrekkelijk gering
blijven, waardoor de energieproduk-
tie van de waterkrachtcentrale be
trekkelijk klein zal zijn, wanneer niet
geheel nieuwe technieken worden
ontwikkeld.
Het gaat bij deze laatse "water
projecten" uitsluitend om energiebe
sparing, dwz het nuttig maken van
anders verloren gaande overschot
ten. Dat is dus heel wat anders dan
het Sahara-waterstof-project, en het
oceaan - warmtegradient - project,
waar het gaat om aanboren van al
ternatieve energiebronnen. Maar al
deze projecten zouden, na verdere
studie en technologische ontwikkelin
gen, een bijdrage kunnen leveren tot
oplossing van de problemen.
Bij al deze zaken gaat het niet om
plaatselijke lapmiddelen, maar om
gedegen, wereldwijde speurtocht
naar mogelijkheden om meer ener
gie te produceren, daarbij schaarse
grondstoffen te sparen, overschake
ling op overvloedig voorhanden
grondstoffen en beperking van de
aantasting van het milieu. Uit een
dergelijk wereldwijde studie kunnen
oplossingen tevoorschijn komen die
van mondiale betekenis zijn, maar
ook oplossingen, die slechts bij be
paalde plaatselijke omstandighe
den bruikbaar zijn. Maar ook
plaatselijke oplossingen hebben
een wereldwijde betekenis, want ie
dere besparing, waar dan ook, ver
groot de totale reserves.
Russische fysici schijnen erin geslaagd te zijn bij zeer lage
temperatuur en onder extreem hoge druk metalliek waterstof te
produceren. De berichten over dit succes in het Russische Insti
tuut voor Hoge-Druk-Fysica zijn officieel nog niet bevestigd,
maar een publicatie in het Russische tijdschrift voor experimen
tele en theoretische natuurkunde wijst wel in die richting.
Voorts zijn er aanwijzingen dat men in Amerika, en met name
ln de Cornell University, soortgelijke experimenten met succes
heeft bekroond.
Deze successen kunnen wellicht, afgezien van hun zuiver we
tenschappelijke betekenis, op den duur veel bijdragen tot een ge
heel nieuwe en efficiëntere methode van energie-transport eri
-bezuiniging, terwijl er ook op andere terreinen revolutionaire
technische ontwikkelingen uit kunnen voortvloeien.
Waterstof is onder normale atmos
ferische omstandigheden een ele
mentair gas. Bij hoge druk en lage
temperatuur kan het in vloeibare
toestand overgaan, bij nog hogere
druk en nog lagere temperatuur in
vaste toestand. Dergelijke manipu
laties met waterstof - zo goed als
met andere gassen - zijn sinds vele
tientallen Jaren gemeengoed. Vloei
bare waterstof wordt voor vele doel
einden gebruikt, o.m. voor raketaan
drijving in de ruimtevaart.
Al voor de tweede wereldoorlog,
sinds het begin van de jaren dertig,
veronderstelde men, dat vast water
stof onder bepaalde omstandigheden
(o.m. hoge druk) in een metallieke
vorm kan overgaan, op een metaal
gaat lijken, en geheel andere fysi
sche eigenschappen kan krijgen.
De technische middelen ontbraken
tot voor kort om die hoge druk te be
werkstelligen.
Nu schijnt het de Russen gelukt te
zijn. In het genoemde Russische in
stituut blijkt een bepaalde hoeveel
heid vast waterstof bij een tempera
tuur van bijna 20 graden boven het
absolute nulpunt (dat gelegen is op
273,16 graad celsius onder het smelt
punt van ijs onder atmosferische
omstandigheden) onder een druk
van 2,8 miljoen atmosfeer te zijn ge
zet. Dat geschiedde langs explosieve
weg, dat wil zeggen dat in een frac
tie van een seconde (vermoedelijk
door middel van een kernexplosie)
deze on-aardse druk optrad.
Dat is inderdaad een on-aardse
druk. Uit een ruwe berekening volgt,
dat die druk gelijk is aan het gewicht
van een stapel van bijna anderhalf
duizend Volkswagen-kevers op het
oppervlak van....een cent! Of het ge
wicht van 18.000 mensen op die ene
cent.
Daarbij deed zich in de vaste wa
terstof een merkwaardig verschijn
sel voor: de dichtheid van het ma
teriaal veranderde sprongsgewijs.
Dat werd waarschijnlijk (definitieve
gegevens ontbreken) gemeten door
middel van de invloed van het ma
teriaal op gammastraling. Het effect
was gelijk aan de verwachte dictit-
heidssprong, wanneer het vaste wa
terstof in metallieke vorm zou over
gaan.
Het is allemaal nog erg hypothe
tisch, maar het experiment opent
mogelijk grote perspectieven. De
voornaamste vragen, die tot dusver
niet zijn beantwoord, zijn de volgen
de.
Heeft metalliek waterstof de
eigenschap van super-geleiding?
Dat is de eigenschap bv van he
lium bij extreem lage tempera
tuur. om elektrische stroom te ge
leiden zonder enig energieverlies
door wannte of welke oorzaak dan
ook? Men verwacht deze eigen
schap wel.
Blijft metalliek vast waterstof
supergeleidend ook na het wegval
len van de extreem hoge druk die
(tot dusver) nodig was voor het
ontstaan?
Blijft metalliek waterstof ook
na opheffing van de hoge druk én
na opwarming tot normale atmos
ferische temperatuur in deze su
pergeleidende staat?
De experimenten in Rusland (heb
ber» hierover volgens de eerste be
richten nog geen uitsluitsel gegeven.
Vooral het antwoord op de derde
vraag (op theoretische gronden al
lang geleden met "waarschijnlijk
wel" beantwoord) is van het groot
ste belang.
In dat geval namelijk, zou het mo
gelijk zijn een materiaal te vervaar
digen, waardoor extreem hoge elek
trische energien getransporteerd
kunnen worden zonder enig energie
verlies. Dat zou het mogelijk maken,
slechts enkele zeer grote elektrische
centrales over de gehele wereld te
bouwen (enkele per werelddeel) die
energie produceren waarvan tijdens
het transport over zeer grote afstan
den niets verloren gaat. Dat zou een
zeker tienvoudige verhoging van het
rendement van de verbruikte grond
stoffen betekenen.
Voor een en ander zou wel nodig
zijn, dat de produktie van metalliek
vast waterstof op zeer grote schaal
mogelijk wordt gemaakt terwijl het
nu sledhts op zeer kleine schaal on
der extreme omstandigheden in een
laboratorium schijnt te zijn gelukt.
Dat is echter een technologisch
vraagstuk, waarvoor ongetwijfeld
een oplossing zal worden gevonden,
wanneer eenmaal het antwoord op
de drie eerder genoemde vragen
vaststaat.
Wetenschappelijk is het Russische
experiment ook van belang in
verband met de vraagstukken om
trent het inwendige van de reuze
planeten, o.m. Jupiter en Saturnus.
Hun "soortelijk gewicht" (dat van
de aarde af te bepalen is) duidt op
een kern van voornamelijk water
stof. Bevindt zich dat daar onder een
druk van miljoenen atmosferen in
vaste en nu op aarde nagebootste
metallieke vorm? Dat zou een groot
deel van tot nu toe onbegrepen ver
schijnselen verklaren.
In de gehele problematiek van de energievoorzienir
de opslag van buffervoorraden energie een grote rol
mische en technische motieven maken het ongewenst e
produceren precies in die hoeveelheid, waaraan op dat
behoefte bestaat, en die behoefte varieert van piek-ure:
rioden waarin vrijwel geen energie verbruikt wordt,
een beperkte regio.
Op zichzelf ligt dit probleem al voor de hand, omdal
produktie-naar-behoefte de capaciteit van de energie-]
ingesteld moet zijn op de piek-periode, hetgeen beteken!
belangrijk deel van deze capaciteit dan ongebruikt biï
perioden van geringe vraag.
Philips heeft onlangs een belangrijke ontdekking
maakt, die althans op een beperkt terrein een bijdrage
ren tot oplossing van dit opslag-probleem.
Afgezien van de zuiver zakelijke
motieven met betrekking tot een
onrendabele overcapaciteit van
energiecentrales bij instelling op
voorziening in de momentele behoef
te zijn er ook andere factoren die
pleiten voor een energievoorziening,
die de totale dekt onafhankelijk in materialen in radiator
kunnen staan
wordt.
Er bestonden reeds
van die aard. Daarmee
zeer geavanceerde venva
temen voor woningen. In
pe nachtelijke
i de momentele behoefte.
In het geval van kerncentrales citeitsproduktie,
speelt bv een belangrijke rol, dat zij zij hun warmte af
niet in korte tijd en niet zonder
ernstige technische bezwaren hoge
naar lage produktie kunnen worden
omgeschakeld. Zij moeten een be
paald produktieniveau handhaven,
ook al
geen behoefte aan die produktie.
Men heeft dit op verschillende
plaatsen ter wereld op ingenieuze warming, maar ook in and
wijze opgevangen, door de overtollig schijnen deze nieuwe mat«
geproduceerde energie in de "slap
pe" uren om te zetten in een reser
ve aan waterkracht. Voor zover wij
erwarming. In Zweden er
ders worden gehele woonbi
deze manier verwarmd.
Maar de thans door Phi
wikkelde materialen 1
gegeven moment minstens driemaal zo g
tecapaciteit als de tot
bruikte. Niet alleen voor
grote toekomst te hebben,
hiermee ook in de elektri
trales zelf warmte "opslai
weten is dit voor het eerst toegepast slappe verbruiksuren,
af te tappen tijdens de pit
J Groen
i zodoende efficiënter weri
itrum
de gevonden
"op te laden" tot tempen fie's j
ruim 800 graden celsius.
ratuur is voldoende om
door warmte gevoede
te drijven, zowel motoren
chanische arbeid als 1
king van elektriciteit.
istelij
enken
centrale bij Ffestiniogg
Wales. Daar wordt sinds ongeveer centrale* zelf kan dan
15 jaar geleden een spaarbekken in produktie-niveau worden
het bergland volgepompt uit een la
ger gelegen meer met de overtollige o
energie gedurende de nachtelijke Het lijkt volgens de eersten Is
uren. In de piek-uren stroomt dit menten mogelijk, een
water via een waterkrachtcentrale
weer naar het lager gelegen meer en
draagt daarmee bij aan de energie
voorziening. Heb mes snijdt aan
twee kanten. In de eerste plaats
wordt de overtollige energie benut
ln plaats van doelloos afgevoerd, en
in de tweede plaats hoeft de kern
centrale niet de capaciteit te heb
ben, die voor de piekuren benodigd
Is. want dan draagt de opgespaarde
waterenergie bij. Een andere plaats,
waar dit principe in de nabije toe
komst wordt toegepast, is de Edel-
talsperre in West Duitsland, waar
over wij op deze plaats schreven op
15 april 1972.
Opslag van energie is vanzelfspre- ontreiniging optreedt, naë
kend uitermate belangrijk bij het toepassing in centrales, uflf a\
gebruik van zonne-energie: de
"oogst" van zonne-energie is afhan
kelijk van het wisselvallige weer en
beperkt tot de daglicht-uren.
Nu is warmte (de meest voor de
hand liggende vorm van bruikbare
a-energie) bijzonder moeilijk op
Vooralsnog blijft het nil eei
cede een laboratorium-8i
heid maar het ziet er naai
er binnen afzienbare tijd i die hij
tische toepassingsn
voortkomen. Een
voordeel van dit procédé i ijk 00
gie-opslag is, dat er geen!
bleem met betrekking tot: L
decentraliseerde toepassin?
te
Het Philips-laboratorium in Aken
heeft onlangs een bijzonder simpele
maar waardevolle vondst gedaan,
die hierin verandering schijnt te zul
len brengen.
In dit laboratorium werden be
paalde mengsels van fluor-zouten
ontwikkeld, die een uitzonderlijk ho
ge warmtecapaciteit hebben. Dat wil
zeggen, dat zij een grote hoeveelheid
warmte kunnen opnemen, voor een
gewenste tijd bewaren en weer af
Het eerste - door Amerikanen uit
gevoerde - radaronderzoek van de
planeet Saturnus met zijn bekende
ringen heeft een geheel nieuw beeld
van dit hemellichaam gegeven.
De voornaamste conclusies van
dit onderzoek zijn, dat de ringen niet
bestaan uit ijskristallen, stof of gas
zoals tot dusver over het algemeen
werd aangenomen, maar utt miria
den brokken steen, en voorts dat de
planeet zelf geen hard oppervlakte
heeft maar in ieder geval in de buit-
tenste lagen van duizenden kilome
ters dikte uit gas bestaat.
Twee sterrekundigen van de
NASA zonden met de parabolische
antenne van Golds tone (diameter 64
Een van de fraaiste opna
men, die ooit van Saturnus
gemaakt zijn. De foto werd
genomen met behulp van de
grote kijker van de Hale
sterrenwacht. Duidelijk zijn
de banden in de atmosfeer te
zien en de verdeling van de
ring in aparte zones.
meter) in Californie radar-impulsen
naar de 1,1 miljard km van ons ver
wijderde planeet om daarna de
echo's van die signalen te ontvangen.
De signalen die van de ringen
weerkaatsten bleken verrassend
sterk. Uit die eóho's kon worden op
gemaakt, dat de ringen uit talloze
brokken steen bestaan.
Van de planeet zelf werden geen
echo's ontvangen, waaruit na inten
sieve berekeningen bleek, dat de
planeet in ieder geval uit een dui
zenden kilometers dikke gasmaterie
bestaat. Over wat zich daarbinnen
bevindt hebben de onderzoekingen
geen uitsluitsel kunnen geven.
Het onderzoek werd verricht door
dr. Richard Goldstein en George Mor
ris, verbonden aan het Instituut voor
Straalaandrijving van de NASA in
Pasadena, Californie.
Vermoedelijk zal binnen enkele Ja
ren meer over Saturnus onthuld
worden door de onbemande Pionier,
die thans onderweg is naar de omge
ving van Jupiter, daar metingen
verricht begin december as. en dan
doorgestuurd wordt naar de omge
ving van Saturnus. Metingen en fo
to's bij de passage van de ringen-
planeet kunnen zeer onthullend zijn.
Voorjaar 1979 wordt in Amerika
een Mariner gelanceerd die eerst Ju
piter op 405.000 km afstand zal pas
seren en twee jaar later Saturnus op
een afstand van 270.000 km. Ook bij
die missie hoopt men belangrijke ge
gevens over de beide reuzenplaneten
te verkrijgen. Jupiter is in diameter
ongeveer elf keer zo groot als de
aarde, Saturnus ongeveer negen
maal zo groot.
In de periode van 1933 tot
1940 werd deze serie opnamen
van Saturnus gemaakt door
Earl C. Slipher van de Lo-
weU-sterrenwacht. Op ver
schillende tijdstippen kijken
we vanaf de aarde onder een
andere hoek tegen de ringen
aan. Ligt de aarde juist in
het vlak van de ringen, dan
kunnen wij zien hoe betrek
kelijk dun dit aureool van
Saturnus is.
