Energie van zon naar aarde via
ruimtestations
gigantische
WATERSTOF
EN ENERGIE
ZATERDAG 25 OKTOBER 1975
EXTRA
«admaefogt»
dl©©? P. !@fe
Het bijprodukt bij elektrolyse is
een grote hoeveelheid zuurstof, die
heel goed gebruikt kan worden
voor industriële processen en bo
vendien voor het verrijken van het
oppervlakte-water met zuurstof
waardoor de zelfreiniging kan wor
den bevorderd.
Het is eigenlijk onjuist, te spreken
van zonne-energie in tegenstalling
tot energie uit andere bronnen.
Vrijwel alle zo niet alle energie, die
de aarde en haar bewoners ter be
schikking staat is direct of indirect
van de zon afkomstig. De directe
zonnestraling is verantwoordelijk
voor het weer op aarde, dat ons de al
eeuwenoude vorm van energie
winning uit de windkracht levert.
Neerslag in de vorm van regen en
sneeuwval met gletchervorming
zorgt voor de voeding van rivieren
en stuwmeren waardoor water
kracht kan worden gewonnen. Op
die wijze werd al in vroege tijden
energie verkregen voor het aan
drijven van molens ten behoeve
van bemaling, houtzagerijen, het
vermalen van graan etc. en in de
jongste tijden ook voor de opwek
king van elektriciteit waardoor de
indirecte zonne-energie gedistri
bueerd kan worden over grote ge
bieden. Pogingen om elektriciteit
uit windkracht op te wekken zijn
tot dusver op grote schaal on
vruchtbaar gebleken, maar afgele
gen boerderijen en geïsoleerde
kleine nederzettingen profiteren
van windgeneratoren voor elektri-
citeitsproduktie.
Alle fossiele brandstoffen zoals olie
en aardgas zijn ontstaan door de di
recte energie van de zon, over pe
rioden van miljoenen jaren. Wij
tappen die indirecte zonne-energie
de laatste eeuw in een onverant
woord hoog tempo af. Iets zuiniger
zijn we al gedurende eeuwen om
gesprongen met steenkolen, ook al
weer een vorm waarin zonne-
energie over miljoenen jaren is op
geslagen. Het zijn namelijk restan
ten van plantaardige, dus door het
zonlicht gegroeide en in stand ge
houden materialen.
Steenkolen zijn er nog in overvloed
op aarde. Het probleem is alleen,
dat zij geleidelijk moeilijker be
reikbaar en dus kostbaarder wor-
Nieuwere vormen van energie zoals
kernenergie, geothermische ener
gie (dwz aftappen van de hitte van
de aarde op grote diepte), energie
uit de getijdebewegingen en uit de
zeestromingen zijn moeilijker tot
de zonne-energie te herleiden, maar
ook zij staan daarmee in nauw ver
band.
Uiteindelijk derhalve is er bij het
winnen van zonne-energie "niets
nieuws onder de zon".
Wanneer wij het vérder in dit ver
haal over zonne-energie hebben,
bedoelen wij daar echter de "direc
te" aftapping van zonne-energie
mee. Het Boeing-project, het resul
taat van een opdracht van het Ame
rikaanse ruimtevaartbureau NA
SA, heeft betrekking op deze di
recte aftapping.
Op aarde zijn enkele projecten tot
stand gekomen, waarin zonnestra
ling wordt opgevangen in grote
spiegels of grote oppervlakten van
bepaalde warmteabsorberende
materialen, waardoor deze warmte
kan worden gebruikt in directe
vorm of voor de produktie van
elektriciteit.
Opzienbarende resultaten hebben
deze experimenten nog niet opge
leverd. De zonnestraling is daartoe
të gering en diffuus, niet altijd be
schikbaar als gevolg van de weer
somstandigheden en vooral de dag
en nacht-cyclus.
Het Boeing-project omzeilt deze
hindernissen op aarde door de zon
nestraling in de ruimte af te tappen.
De bedoeling is een gigantisch
ruimtestation te bouwen en in een
baan om de aarde te stationeren
boven de evenaar op ongeveer
36.000 km hoogte.
De tijdsduur van één omwenteling
om de aarde van een satelliet hangt
af van zijn hoogte. Op een paar
honderd kilometer hoogte be
draagt deze ongeveer anderhalf
uur. Op circa 400.000 km hoogte is
dat 28 dagen. Op die afstand be
vindt zich de maan. Daartussen ligt
een hoogte van circa 36.000 km
waarin de omwentelingstijd pre
cies een etmaal bedraagt, dezelfde
tijd waarin de aarde om haar eigen
as draait. Daardoor lijkt het alsof de
satelliet permanent boven een be
paalde plaats op aarde "hangt".
Dergelijke "geo-stationaire satel
lieten" worden thans gebruikt voor
communicatiedoeleinden.
Het plan is nu, in die baan een
enorme satelliet te plaatsen, voor
zien van gigantische spiegels, die
het directe zonlicht zonder inter
ventie van de aardse atmosfeer op
vangen en concentreren, waardoor
een grote hitte kan worden "verza
meld". Deze wordt dan in de satel
liet gebruikt om elektriciteit te
produceren.
Daar heb je in de ruimte betrekke
lijk weinig aan, want je hebt die
energie op aarde nodig. Kabelver
bindingen met de aarde zijn niet
mogelijk. Maar door moderne
technieken kan men deze elektri
sche energie wel in de vorm van
korte-golf-straling naar de aarde
zenden. Daar moet een ontvangsts
tation de straling weer omzetten in
elektriciteit. Door de "vaste" posi
tie van de satelliet ten opzichte van
de aarde is de "overstraling" vanuit
de kunstmaan naar bepaalde ont
vangststations op aarde technisch
betrekkelijk eenvoudig.
Een groot voordeel van deze
korte-golf-straling is, dat zij niet
door wolken of andere atmosferi
sche verontreinigingen wordt
tegengehouden. De weersinvloe
den zijn derhalve geheel uitge
schakeld. Een tweede groot voor
deel is dat de atmosfeer niet wordt
verontreinigd, evenmin als de aar
de, door thermische effecten, die
veel van de aardse vormen van
energiewinning bedenkelijk ma-
Een energie-station in de ruimte
kan echter onmogelijk zoals een
andere satelliet in zijn geheel van
de aarde af worden gelanceerd.
Daarvoor is het te groot en zwaar.
Berekend is namelijk, dat zo'n sa
telliet zonnespiegels zou moeten
omvatten met een totaal oppervlak
van maar liefst 60 vierkante kilome
ter. Daarmee is men er echter nog
niet. De kunstmaan moet een
"klassieke" stoomturbine omvat
ten, om de opgevangen zonne
warmte om te zetten in elektriciteit
en voorts een zendinstallatie voor
het transport van de geprodu
ceerde energie naar de aarde.
Voorts moeten enorme panelen
worden ingebouwd om de afval
warmte van de energie-produktie
in de ruimte af te voeren. Zonder
dat zou de satelliet binnen korte tijd
Boven een schets van een
energie-satelliet in ophouw
naar de plannen van de
Boeing-constructeur dr. Peter
Glaser. Aan de naar beneden
uitstekende grillige staketsels,
die' nog veel verder moeten
worden verlengd, moeten met
tertijd de spiegels worden be
vestigd die het zonlicht op
vangen. Deze spiegelende op
pervlakte wordt in totaal 60
vierkante kilometer groot. De
grijzige panelen aan de bo
venzijde dienen voor de uit
straling van de produktie-
warmte. Links en rechts ar
men waaraan tanks voor
brandstofopslag en verblijven
voor de permanente beman
ning zijn gevestigd, evenals
het zeer uitgebreide technische
instrumentarium van het
kunstmaancomplex. Een oor
deel over de grootte van het
project kan men krijgen door
het vliegtuigachtige uitsteek-
seltje rechts van de rechter
zijarm langs de grijze pane
len. Dat is een ruimte
voertuig, dat zowel tijdens de
constructie als later de ver
bindingen met de aarde
handhaaft. Het zal veel groter
zijn dan de komende space-
shuttle en ook aanzienlijk gro
ter dan de tegenwooordig in
gebruik zijnde jumbo-jets in
het aardse luchtverkeer.
Geheel links onder aan de pa
gina een foto van de experi
mentele opstelling in de Ame
rikaanse Mohave-woestijn,
waar de draadloze overstra
ling van energie in het korte-
golf-gebied wordt getest.
Rechts op de voorgrond de
stralende parabolische anten
ne, iii het midden de
ontvangst-toren met achttien
felle lampen, die opflitsen
wanneer de straling uit de an
tenne wordt opgevangen.
Hieronder een tekening van-
het meest gigantisch drijvende
project, dat ooit ter wereld is
vervaardigd. Het is een drij
vend booreiland van 400.000
ton, bestemd voor olie- en gas
winning in de Noordzee in het
Ninian Field, ongeveer 200 km
ten noordoosten van de Shet
land Eilanden. Het is in aan
bouw bij de Howard Doris
Platform Yard in Loch Kis-
horn (Schotland). De bouwkos
ten bedragen naar schatting
400 miljoen gulden. Talloze
dergelijke gigantische objec
ten moeten worden gebouwd
en gefinancierd om de ener
gievoorziening van een- klein
deel van de wereld veilig te
stellen tot het eind van deze
eeuw. Gezien deze kosten -uit
sluitend om het produktieap-
paraat voor bruikbare energ ie
op poten te zetten, lijken de
kosten van 150 miljard gulden
voor een energievoorziening
via ruimtestations werkelijk
niet zo fantastisch als op het
eerste gezicht gevreesd zou
moeten worden.
Het lijken allemaal Jules
Veme-achtige projecten, maar
zij zijn de werkelijkheid van
vandaag en morgen.
Op 9 mei van het vorige jaar kwamen wetenschapsbeoefe
naren en technici van de organisatie voor Toegepast Na
tuurwetenschappelijk Onderzoek voor het eerst bijeen
voor een gezamenlijke studie onder het motto "Waterstof
als energiedrager". Als voorbeschouwing wijdden wij op 18
mei 1974 een beschouwing aan dit probleem. Dezer dagen,
bijna anderhalf jaar later, verscheen een eerste samenvat
tend studierapport, in het bijzonder gewijd aan de toekom
stige mogelijkheden van waterstof als energiedrager in Ne
derland. Enkele saillante punten uit dit rapport, waarop wij
later breedvoeriger terugkomen, willen wij reeds thans
vermelden.
Waterstof kan aardgas vervangen
als energiedrager voor doeleinden,
waarvoor aardgas ook thans wordt
gebruikt en voor vele andere.
De produktie van waterstof kan
economisch en technisch gezien
het best geschieden door elektro
lyse van water, waarbij vooral ge
dacht moet worden aan kernener
gie als energiebron voor dit proces.
In ons land zijn er aantrekkelijke
mogelijkheden voor opslag van wa
terstof, wanneer eenmaal om
streeks de eeuwwisseling de aard
gasbellen in het noorden uitgeput
zijn: waterstof kan in de "leegge
pompte bellen" worden opgesla
gen. Daarom is het niet nodig de
energiebronnen (d.w.z. de kerne
nergiecentrales) een capaciteit te
geven die aan over het algemeen
zeer tijdelijke spitsbehoeften kan
voldoen. Zetten kerncentrales di
rect hun geproduceerde energie in
elektriciteit om, dan moet dit wel
gebeuren, omdat de opslag van
elektrische energie zeer moeilijk,
kostbaar en verliesgevend is, ter
wijl ook het transport procentueel
hoge verliezen oplevert.
Distributie van waterstof kan ge
schieden via het reeds bestaande
net van aardgasleidingen, een veel
goedkoper systeem dan een hoog
spanningsnet.
Er zijn nog enkele tientallen ja
ren beschikbaar om ontelbare
technische problemen te overwin
nen, o.m. met betrekking tot de vei
ligheid van waterstof als brandstof.
In de naarstige speurtocht naar nieuwe energiebronnen, die ontketend is
na de oliecrisis maar zich voordien al aankondigde, heeft de Ameri
kaanse Boeing-industrie onlangs een voorstudie gepubliceerd van een
methode om op aarde zonne-energie te winnen via ruimtestations.
De ontwikkelingskosten van een dergelijk systeem zullen gigantisch
zijn, maar toch zal via zo'n systeem in geld uitgedrukt volledig met
andere vormen concurrerende energie kunnen worden geleverd tegen de
eeuwwisseling.
oververhit raken. In het gehele
complexe systeem is een perma
nente bemanning van vele koppen
mét uiteenlopende technische
vaardigheden onontbeerlijk. Dus
moeten er ruime verblijven zijn,
aanzienlijke voorraden aan voed
sel, water, lucht en alles wat men
sen nodig hebben voor een langdu
rig verblijf in een afgesloten sys-
Onder deze omstandigheden is het
nodig, het energiestation in de
ruimte te assembleren, dwz eerst in
vermoedelijk vele honderden on
derdelen naar de beoogde plaats in
de ruimte te dirigeren. De assem
blage zal vermoedelijk vele maan
den duren, waarvoor telkens afwis
selende ploegen technici naar de
ruimte moeten worden gestuurd.
Voor een en ander is weer nodig,
dat betere ruimtevoertuigen voor
de verbinding tussen station-in-
wording en de aarde worden ont
worpen. De "space-shuttle" die
Amerika ontwikkelt voor operatio
neel gebruik omstreeks 1980 is
daarvoor ten enen male te beperkt
in zijn mogelijkheden.
Bovendien zijn voor een continue
energieproduktie volgens deze me
thode niet minder dan veertig van
zulke stations nodig om alleen al de
Verenigde Staten van energie te
voorzien. Elk van deze stations
weegt volgens de eerste ontwerpen
71.000 ton en levert 13.500 Mega
watt. Van die produktie gaat tijdens
transport en omvorming echter
veel verloren, zodat per station
slechts 10.000 Megawatt nuttige
energie op aarde wordt afgeleverd.
De kosten van het gehele project
dwz ontwikkeling, produktie en
transport benevens assemblage
worden geraamd op 150 miljard
gulden. Dat is ongeveer tweemaal
zoveel als het gehele Apolloproject
vanaf de oorspronkelijke idee tot
en met de maanlandingen.
Verwacht kan echter worden, dat in
de komende kwart eeuw fantasti
sche technische vooruitgang wordt
geboekt, zowel wat betreft ruimte-
technieken als energietransport,
terwijl de basisprijzen van de hui
dige energievormen tot de eeuw
wisseling nog aanzienlijk zullen
stijgen. Daarom verwacht men, dat
de energie via ruimtestations tegen
de eeuwwisseling in kosten kan
concurreren met de huidige ener
gie. Misschien geldt eventuele
kernfusie-energie tegen die tijd een
uitzondering, maar daaraan zijn
weer milieu-bezwaren aan te voe
ren, die niet inhaerent zijn aan
zonne-energie via ruimtestations.
Niettemin schijnen er op het ogen
blik nog ernstige bezwaren aan het
systeem verbonden te zijn.
In de eerste plaats zijn er al veertig
stations nodig voor de HUIDIGE
energievoorziening van de Ver
enigde Staten, dus voor slechts een
deel van de TOEKOMSTIGE be
hoefte. Globaal genomen zouden er
tegen het jaar 2000 enige duizenden
van dergelijke ruimtestations no
dig zijn. En daarvoor is nu eenmaal
geen plaats in de "geostationaire"
baan langs de evenaar op 36.000 km
hoogte. Het zou dus hoogstens
kunnen gaan om een aanvullende
energievoorziening, niet een totale
en globale.
Bovendien heeft men er zich nog
geen idee van kunnen vormen,
welke effecten een doorvoering van
korte-golf-straling op de atmosfeer
zal hebben wanneer dit op een gi
gantische schaal gebeurt.
Er is ook een ander risico. Verkeerd
gerichte sterke korte-golf-straling
kan desastreuze gevolgen hebben
op bevolkingsconcentraties. Dat
maakt van dergelijke stations een
potentieel oorlogswapen, zowel
voor de beherende partij als voor de
tegenstander wanneer deze er in
zou slagen via allerlei manipulaties
of zelfs bezetting de stations ver
keerd te "richten".
Tenslotte lijkt het zelfs met de hui
dige, laat staan met de toekomstige
technieken vrij eenvoudig, om met
kwaadwillende bedoelingen de
ruimtestations te vernietigen of
onbruikbaar te maken. Dat zou be
tekenen dat men de totale of vrijwel
totale energievoorzieningen van
een tegenstander in één betrekke
lijk eenvoudige klap zou kunnen
uitschakelen en daarmee de tegen
stander volledig verlammen.
Het eerste gevolg van dergelijke
mogelijkheden wordt uiteraard,
dat de mogendheden zich daar
tegen gaan wapenen, waardoor on
vermijdelijk de ruimtelijke defen
sieve maatregelen grote omvang
zullen aannemen. Dit leidt even
onvermijdelijk tot potentiële oor
logsgevaren, die weer niets te ma
ken hebben met de energieproduk
tie, maar alleen met de angst, dat
een ander kwaad wil. De risico's
van een alles vernietigende
oorlog-bij-vergissing nemen dan
onverantwoorde afmetingen aan.
Ondanks deze bezwaren gaat de
ontwikkeling van het satellietsys
teem voor het aftappen van zonne-
energie door.
Onlangs werd in de Mohave-
woestijn in de VS een installatie in
gebruik genomen om het systeem
van radiografisch transport van
energie te beproeven. Er werd een
parabolische antenne gebouwd
met een middellijn van 26 meter,
ongeveer zo groot als de spiegels
van de radiotelescopen van Dwin-
geloo en Westerbork. Twee kilome
ter verderop werd een mast met een
ontvanger opgericht, met een in
stallatie om de straling op te vangen
en om te zetten in elektriciteit.
Wanneer de parabolische antenne,
straling uitzendend, op de ontvan
ger in de mast wordt gericht, flitsen
plotseling 18 sterke lampen aan de
mast op. Het systeem werkt, aldus
werd bewezen. De installatie wordt
thans gebruikt voor experimenten
om het systeem te verbeteren, naar
optimale golflengten, materialen
en constructies te zoeken.
