Slimme brug eigen energiebron

Auteur: door Gerald Meijer geraldmeijer@destentor.nl |   vrijdag 14 oktober 2011 | 10:10

RAMSPOL - De nieuwe Ramspolbrug tussen Kampen en Ens verbruikt op een gewone dag net zo veel energie als drie stoomstrijkijzers die een etmaal aan staan. De brug is - dus - extreem energiezuinig.

Bedenker Marthijn de Goeij is tevreden. Hij kreeg de opdracht voor een energiezuinige brug die ook nog eens zijn eigen stroom kan opwekken. En dat is gelukt. Een energiecentrale in het klein.

Oké: even afkloppen. De praktijk moet zich nog houden aan wat er tot nu toe op papier staat. Maar van de motor die vanaf 2013 het brugdeel omhoog brengt, de slagbomen en de verlichting op de brug: ze staan allemaal in dienst van 'zo energiezuinig mogelijk'. Zelfs aan de werkplek van de brugwachter is gedacht. Optimale lichtinval (dat scheelt gebruik van lampen), lichten die alleen aangaan in ruimtes waar hij (of zij) is. En het liefst iets als een Senseo-apparaat op de werkvloer. "Die schakelt zichzelf tenminste uit", zegt De Goeij. "Kijk maar naar je eigen huis. Apparaten die de hele dag aan staan, gebruiken in totaal vaak meer stroom dan bijvoorbeeld de vaatwasmachine die zijn programma afdraait en daarna klaar is."

OPWEKKING
De brug is bovendien niet alleen energiezuinig, maar wekt ook nog eens zijn eigen stroom op. Dat gebeurt op twee plekken. De motor die het beweegbare brugdeel bedient, wint energie terug als de brug zakt. Geen rocket-science, maar allang zichzelf bewezen technieken. Al zijn die nog nooit op deze manier toegepast bij een brug. De Goeij: "Dat maakt dit project bijzonder, ook in de wereld."

Daarnaast komen er aan weerszijden van de lange brug in totaal tussen de driehonderd en vierhonderd zonnepanelen. Die zijn hofleverancier van de benodigde elektriciteit. De architect paste het brugontwerp er zelfs voor aan. Zodat de panelen in een goede hoek staan ten opzichte van de zon.

De motor van het beweegbare brugdeel is de grootste verbruiker van energie. Die haalt daarvan naar verwachting dertig procent terug als het brugdek na het ophalen weer omlaag gaat. Bij het afremmen komt energie vrij, kwestie van die niet verloren laten gaan.

De knappe koppen van TNO hebben zelfs berekend dat er tot 70 procent van de gebruikte energie terug te winnen is. "Maar dat is de theorie, de inschatting voor de praktijk was dertig procent", zegt De Goeij. Hij zit liever aan de veilige kant met zijn eigen inschatting. De praktijk is tenslotte altijd weerbarstiger. "Maar zelfs dan nog. Als de motor helemaal nul energie terug wint, dan nog is de hele brug energieneutraal."
Uit zijn berekeningen blijkt dat de zonnepanelen voldoende energie opwekken om het hele systeem energieneutraal in de benen te kunnen houden.

ZEKERHEID
Voor de duidelijkheid: niet 'energieneutraal' is de leidraad, maar veiligheid, zegt De Goeij. De brug is ook gewoon aangesloten op het elektriciteitsnet - waar het stroom aan levert via de zonnepanelen.

Bescheiden accu's in de brug zorgen er voor dat bij een grote regionale stroomstoring de brug nog zeker twee keer kan worden bediend. Dat kan geen brug in Nederland de nieuwe Ramspolbrug nadoen.

De bedenkers mogen heel veel energie hebben gestoken in het energiezuinig maken, maar zijn de kosten niet onevenredig groot? Aannemer Michel Schwarte - projectmanager namens de verschillende bouwbedrijven: "Het is ongeveer een half procent van de totale bouwkosten."

Een half miljoen euro dus. De totaal aanneemsom van het project bedraagt ongeveer 200 miljoen euro.

Schwarte: "Het energiesysteem van de brug verdient zichzelf in een aantal jaren gewoon terug."

Zie ook:

• Wat met zonnepanelen kan, kan wellicht ook met waterkracht
• Lichtmasten op brug dimmen als het kan

Bron: de Stentor

Kernenergie is goedkoop en onvermijdelijk

Jan Leen Kloosterman 14-4-2010 16:01
 

Het lijkt erop dat Mirjam de Rijk van Natuur en Milieu mijn gastblog niet goed heeft gelezen. Nergens stel ik immers dat er in Nederland een tekort aan elektriciteitproductie zal ontstaan. Integendeel, Mirjam heeft gelijk met de stelling dat in Nederland volop gebouwd wordt aan nieuwe kolencentrales.
“We hebben het dan ook aan de anti-kernenergiebeweging te danken dat er nu miljarden tonnen CO2 de atmosfeer in worden geblazen”, volgens de Engelse wetenschapsjournalist en milieubeschermer Mark Lynas in het milieudefensie magazine van oktober 2009. Door halsstarrig vast te houden aan dogma’s zal Nederland zijn milieudoelstellingen bij lange na niet halen en op grote schaal CO2 emissierechten moeten kopen. Behalve dat deze handelwijze slecht is voor het milieu, is zij ook nadelig voor de klanten omdat zij uiteindelijk de rekening moeten betalen. Bovendien gaat kolenstook gepaard met grote emissies van stikstofoxiden, fijnstof en zware metalen die zullen leiden tot een groot aantal zieken en slachtoffers in de buurt van kolencentrales. Deze zogenoemde externe kosten worden nu voornamelijk afgewenteld op de maatschappij.
Het is overigens niet verwonderlijk dat de buitenlandse stroomproducenten hun oog hebben laten vallen op Nederland als vestigingsplaats voor nieuwe kolencentrales. Nederland bevat veel diepe havens met grote koelwatercapaciteit waardoor de aanvoer van steenkool en de afvoer van restwarmte uiterst efficiënt is. We hebben jarenlang op een goudmijn gewoond die nu bij het openstellen van de Europese elektriciteitsmarkt kan worden benut. Het grote aanbod van koelwater maakt Nederland echter ook heel geschikt voor de exploitatie van kerncentrales. Door benutting van deze goede locaties zou Nederland een voortrekkersrol kunnen spelen bij de productie van schone en goedkope elektriciteit.

Duurzame elektriciteit
Ik ben zelf groot voorstander van duurzame elektriciteit. Echter grootschalig gebruik van één enkele technologie leidt meestal tot grote problemen die niet eenvoudig zijn op te lossen. Grootschalige inzet van alleen zon en wind (zou het al kunnen, zie hieronder) leidt tot een grote ontkoppeling tussen productie en gebruik van elektriciteit, die zeer grote investeringen zal vergen in reservecapaciteit en energieopslag. Veel beter is het dus om te werken aan een gebalanceerde elektriciteitsvoorziening gebaseerd op meerdere bronnen. Kernenergie kan hierin een belangrijke rol vervullen doordat het op een schone en goedkope manier de basislast kan verzorgen. Overigens is het een fabel te denken dat een kerncentrale de fluctuaties van zonne- en windenergie niet zou kunnen opvangen. Het wordt alleen niet op grote schaal gedaan omdat kerncentrales voor de goedkoopste stroom zorgen.
In een recent verschenen studie (2010) van het International Energy Agency blijkt dat de inzet van kernenergie goedkoper is dan alle alternatieven. Hoewel de eerste kerncentrale van het type EPR (European Pressurized-water Reactor) die in Finland wordt gebouwd duurder uitvalt dan gepland, zal de centrale nog steeds competitief zijn in vergelijking met andere bronnen. Een simpel sommetje leert dat de totale kostprijs voor elektriciteit uit deze centrale tussen 5 en 6 eurocent per kilo-Watt-uur zal liggen. Dit is ongeveer de helft van wat windenergie op land kost. Toekomstige reactoren zullen waarschijnlijk goedkoper uitvallen waardoor kernenergie alleen maar aantrekkelijker wordt.

Toekomstige energievoorziening
Toch is de lage kostprijs van kernenergie niet de belangrijkste reden. Het energieprobleem waar wij voor staan is zo groot dat we alle duurzame energiebronnen, inclusief kernenergie, nodig zullen hebben om onze energievoorziening in de toekomst veilig te stellen zonder onomkeerbare schade aan het klimaat toe te brengen.
Om een idee te krijgen van ons energieverbruik geef ik hier getallen. Het huishoudelijk elektriciteitsverbruik in Nederland bedraagt circa 4000 kilo-Watt-uur per gezin van vier personen. Dit komt overeen met 1000 kilo-Watt-uur per persoon. Het totale elektriciteitsverbruik inclusief de bijdragen van alle nutsvoorzieningen, industrie en elektrisch transport, bedraagt maar liefst 7500 kilo-Watt-uur per persoon. Dit is bijna een factor acht meer! Onze elektriciteitsvoorziening wordt voor meer dan 90% verzorgd door fossiele brandstoffen. Voor de productie van 7500 kilo-Watt-uur elektriciteit verbruiken wij een hoeveelheid fossiele brandstoffen met een verbrandingswaarde van 70 Giga-Joule. Het totale energieverbruik inclusief verwarming en vervoer bedraagt maar liefst 210 Giga-Joule per persoon. Weer een factor drie extra.
Dit betekent dat als wij ons huishoudelijk verbruik van elektriciteit met zon en wind zouden dekken, we maar 5% van ons totale energieverbruik hebben verduurzaamd. Kortom, we zullen alle krachten moeten mobiliseren en alle opties moeten benutten om de transitie naar een duurzame energievoorziening succesvol te doorlopen.

 
Dr. ir. Jan Leen Kloosterman is Universitair Hoofddocent op het vakgebied reactor fysica aan de Technische Universiteit Delft in de onderzoeksgroep Physics of Nuclear Reactors (PNR). Zijn interesse gaat vooral uit naar het ontwerp van nieuwe inherent veilige kerncentrales met als doel tot een volledig duurzame vorm van kernenergie te komen met een gesloten splijtstofcyclus.  Kloosterman is in deze weblog in discussie met de Stichting Natuur en Milieu over kernenergie.

Bron: NOS Weblog Klimaat,Gastblog

Video "Energy Future"

Kier kunt u de videoreeks Energy Future van het bedrijf Shell zien. Er bestaat ook een playlist om automatisch alle video's achter elkaar te zien.

Deel 1 : Introductie

Deel 2 : Fossiele brandstoffen

Deel 3 : Wind en zonne-energie

Deel 4 : Kernenergie

Deel 5 : Biobrandstoffen

Deel 6 : Conclusie

Kernenergie

Uit uranium kan elektriciteit opgewekt worden: kernenergie. Daarbij komt netto 10 tot 100 keer minder CO2 vrij, dan bij energieopwekking uit fossiele brandstoffen. Dat is ongeveer evenveel als bij elektriciteitproductie uit wind, water en zon. Maar de meningen over kernenergie lopen sterk uit een.
Voorstanders beschouwen kernenergie als veilig, duurzaam en noodzakelijk om klimaatverandering tegen te gaan. Tegenstanders vinden de technologie niet noodzakelijk en fundamenteel onveilig: vanwege het radioactieve afval en het risico van ernstige ongevallen, zoals in Fukushima na de aardbeving in Japan.

•  Kernenergie in het kort

  Bij de opwekking van elektriciteit in een kerncentrale ontstaat weinig milieubelasting. Bij de bouw van een kerncentrale, en tijdens de winning en het vervoer van de grondstof (uranium) worden wel  fossiele brandstoffen gebruikt. Zo zorgt kernenergie toch voor een geringe uitstoot van CO2.
  

   

  Twistpunt: kernafval

  Een groot twistpunt rondom kernenergie is wat er met het radioactieve afval van een kerncentrale gebeurt. Het radioactieve afval is een milieu- en gezondheidsrisico. De straling van dit afval is erg gevaarlijk voor levende wezens, zodat veilige en langdurige opslag noodzakelijk is. Hier is (nog) geen definitieve oplossing voor.
  

   

  Kosten

  Elektriciteitsproductie in bestaande kerncentrales is goedkoop, maar de bouw van een nieuwe kerncentrale kost miljarden euro’s. Ook de ontmanteling van centrales is erg duur. De opslagkosten moeten bovendien voor een groot deel betaald worden door de generaties na ons.

•  Voor- en nadelen kernenergie op een rij

  Voordelen

  • Bij de opwekking van kernenergie komen nagenoeg geen CO2 en andere broeikasgassen vrij.
  • Als grondstof is uranium relatief goedkoop.
  • Voor kernenergie zijn we minder afhankelijk van politiek instabiele regio's, dan voor gebruik van olie en gas. Uranium komt over de hele wereld voor in rotsen, bodem en zeewater (het meeste in Australië, Kazachstan en Canada, maar ook in de VS, Zuid-Afrika, Rusland, Namibië, Niger, Brazilië, Mongolië en Oezbekistan).

   

  Nadelen

  • Het grootste nadeel van kernenergie is het radioactieve afval uit een centrale, maar ook het afval van uraniumwinning en het sloopafval na sluiting van een kerncentrale zijn radioactief. Radioactieve straling vormt een groot risico voor de gezondheid. Hoogactief radioactief afval blijft tienduizenden jaren straling afgeven en vormt zo een risico voor duizenden generaties na de onze. Daar is op dit moment geen goede definitieve opslag voor.
  • De kans op een ernstig ongeval is weliswaar klein, maar de mogelijke gevolgen zijn groot. Het gaat dan vooral om nadelige gevolgen op lange termijn door verhoogde stralingsniveaus.
  • De bouw van een kerncentrale is erg duur (miljarden euro’s), net als het slopen (ontmantelen).
  • Kerncentrales en fabrieken die kernafval verwerken vormen een risico voor misbruik. Ze kunnen geschikt worden gemaakt voor de productie van kernwapens.

•  Kernenergie in Nederland

  Ongeveer tien procent van de elektriciteit die we in Nederland gebruiken, is opgewekt door een kerncentrale. In Borssele (Zeeland) staat de enige werkende kerncentrale van Nederland. De centrale heeft een vermogen van 450 megawatt en levert jaarlijks ongeveer 4 miljard kWh kernenergie; genoeg voor ruim een miljoen huishoudens of om 11 miljoen koelkasten een jaar te gebruiken. Daarnaast importeert Nederland ook elektriciteit (onder meer uit Frankrijk, België en Duitsland) die deels is opgewekt met kernenergie.
  In Nederland vindt op zes locaties ook onderzoek plaats met kernenergie (nucleair onderzoek). Het bekendste onderzoekscentrum staat bij ECN in Petten.

•  Wat is kernenergie?

  Kernenergie is energie die vrijkomt door atoomkernen van het erts uranium te splijten. Uranium heeft een zware, onstabiele atoomkern en deelt zich bij kernsplijting in twee of meer lichtere atoomkernen. Tijdens die splitsing komt er een grote hoeveelheid energie vrij, die andere uraniumatomen weer aanzet tot kernsplijting. Dat heet een kettingreactie. In een kernreactor houdt een kerncentrale deze kettingreactie onder controle.
  In een kerncentrale liggen tienduizenden zogeheten splijtstofstaven van uraniumoxide in een met water gevuld reactorbad. In de staven vinden kernsplijtingen plaats, terwijl er water langs stroomt. De energie die vrijkomt bij kernsplijting is warmte. Het water neemt die warmte op, bereikt een temperatuur van honderden graden Celsius en gaat dan over in stoom. Deze stoom drijft turbines aan die elektriciteit opwekken.
  Eén kilogram uranium (U235) levert bijna 23 miljoen kWh elektriciteit op: genoeg om bijna zeven duizend huishoudens een jaar van stroom te voorzien. De energie die uranium in zich heeft, wordt voor ongeveer 30 procent omgezet in elektriciteit (rendement).

•  De voorraad uranium

  Uranium is niet hernieuwbaar, dus op = op, maar de voorraad is groot. De voorraad goedkoop te winnen uranium is voldoende om (met de nieuwste generatie kernreactoren) ongeveer 100 jaar lang elk jaar evenveel elektriciteit te maken, als er nu per jaar wereldwijd wordt opgemaakt.
  Als we ook het lastiger bereikbare uranium meewegen en uitgaan van veel efficiëntere centrales, zou de voorraad uranium volstaan voor 100.000 jaar. Daarnaast kunnen ook andere radioactieve elementen gebruikt worden, zoals Thorium.

•  Radioactiviteit en gezondheid

  Als een levend wezen radioactieve straling opvangt, dan kan dit ernstige gezondheidsproblemen veroorzaken. Radioactiviteit verhoogt de kans op leukemie (bloedkanker), erfelijke aandoeningen, en afwijkingen bij baby’s die in de baarmoeder aan straling zijn blootgesteld. Hoogradioactief afval blijft tienduizenden jaren straling afgeven en vormt zo een verantwoordelijkheid en risico voor duizenden generaties na de onze.

•  Waar laten we radioactief afval?

  Hoogactief afval: afschermen en bewaren

  Bij de opwekking van elektriciteit in een kerncentrale ontstaat radioactief afval. Hoogactief afval is letterlijk levensgevaarlijk. Het moet wel 100.000 jaar goed afgeschermd bewaard worden om te voorkomen dat straling vrijkomt. Er zijn twee varianten: warmteproducerend en niet-warmte producerend hoogactief afval. Niet-warmte producerend hoogactief afval wordt geperst en in beton gegoten.
  Warmteproducerend hoogactief afval is het restproduct van de splijtstof uranium. Zo'n 96 procent hiervan is opnieuw als grondstof herbruikbaar, en wordt (in fabrieken buiten Nederland) ‘gerecycled’. Dat heet opwerking. De onbruikbare resten mengt de opwerkingsfabriek met een soort stabiele glasvorm. Daarna wordt het in speciale containers gegoten. Dat heet verglazen. Het verglaasde afval (dat na opwerking terugkomt naar Nederland), wordt tijdelijk opgeslagen in een opslaggebouw in Vlissingen (HABOG). Een veilige definitieve opslag moet nog gevonden worden.
  Een kerncentrale van een omvang als die in Borssele levert per jaar 1 kubieke meter van dit afval.
  

   

  Laag- en middelactief afval: bovengronds opslaan

  Laag- en middelactief afval uit ziekenhuizen, (nucleaire) laboratoria, van nucleaire energieopwekking en uit de olie- en gasindustrie bevat weinig radioactiviteit. Het is ook schadelijk voor de gezondheid. Het wordt bovengronds opgeslagen en heeft na 100 jaar zijn radioactiviteit verloren.

•  Veiligheid: lekkage of ontploffing voorkomen

  Om lekkage van radioactief materiaal te voorkomen heeft de kernreactor in de kerncentrale een stalen omhulsel. Dit is bestand tegen de druk die in de kernreactor kan ontstaan in het geval van de meest ernstige ontsporing van de kernreactie. Door een betonnen koepel om het stalen omhulsel wordt de kerncentrale beschermd tegen calamiteiten van buitenaf, zoals een neerstortend vliegtuig.
  Kernreactoren zijn zo ontworpen dat de kernreactie automatisch stopt bij een ernstige calamiteit, zoals het uitvallen van de koeling. Maar na zo’n calamiteit ontstaat er nog veel extra warmte in de reactor, aangezien de reeds geproduceerde splijtingsproducten warmte blijven produceren.
  

   

  Melt-down: Tsjernobyl en Fukushima

  Het angstaanjagendste scenario is dat van een zogeheten complete melt-down, oftewel: volledige kernsmelting. Dit risico bestaat als er niet binnen een aantal dagen of weken koelwater wordt gespoten op de gehavende reactor. Zo'n melt-down gebeurde in 1986 bij het ongeluk in Tsjernobyl, en in Fukushima (Japan) als gevolg van de zeebeving en tsunami van 11 maart 2011. De kerncentrales in Tsjernobyl en Fukushima zijn in dezelfde tijd gebouwd, de zogenaamde tweede generatie kerncentrales. Bij de modernste ontwerpen is koeling van buitenaf niet meer nodig.

•  Kosten van kernenergie

  Uranium (de grondstof van kernenergie) is goedkoop, net als het ‘draaiend houden’ van een kerncentrale. De bouw van een nieuwe grote centrale (met een vermogen van 1.600 megawatt, ofwel 3,5 keer zoveel als Borssele) kost echter ongeveer 3 miljard euro. Als je de kosten voor de bouw en het onderhoud meerekent, komen de elektriciteitskosten op 0,04 tot 0,06 euro per kWh. Dat is ongeveer evenveel als elektriciteitsproductie uit aardgas. Windenergie is op dit moment ongeveer twee keer zo duur; zonne-energie tien keer zo duur.
  Volgens critici zijn de werkelijke kosten van kernenergie hoger, omdat de hoge kosten voor het ontmantelen van centrales, afvaltransport en -opslag niet zijn meegerekend.

•  Toekomst van kernenergie

  Type centrales

  De hedendaagse kerncentrales horen bij de ‘derde generatie’ centrales. Naar een ‘vierde generatie’ wordt wereldwijd onderzoek gedaan. Hierbij zouden wezenlijk nieuwe concepten de reactorveiligheid verhogen en de hoeveelheid en levensduur van radioactief afval verminderen. Zo zou de zogeheten transmutatie van radioactief afval, langlevend radioactief materiaal omzetten in kortlevend materiaal. De ontwikkeling van deze techniek vergt waarschijnlijk nog tientallen jaren.
  

   

  Kernfusie

  Naast kernsplijting is er nog een andere techniek die in de toekomst mogelijk energie kan opwekken door de kern van atomen te veranderen: kernfusie. De chemische reacties in de zon vormen het bekendste voorbeeld van kernfusie. Bij kernfusie smelten de atoomkernen van twee stoffen (deuterium en tritium) samen. Daardoor ontstaat helium (een andere stof), een kerndeeltje (neutron) en heel veel energie. De grondstof deuterium is ruim beschikbaar. Tritium wordt gemaakt in de centrale.
  Een bron van energie is pas nuttig, als er meer energie vrijkomt dan je er in moet stoppen om de reactie op gang te helpen. Dat is voor kernfusie nog niet het geval. Een experimentele kernfusiereactor (ITER) wordt in Zuid-Frankrijk gebouwd en is waarschijnlijk in 2016 klaar. Uit onderzoek moet vervolgens blijken of een kernfusiereactor meer vermogen oplevert, dan erin wordt gestopt. Op basis van de ervaringen met ITER kan dan over een jaar of dertig een volgende demonstratiecentrale worden gebouwd.
  
  

Bron: Milieu Centraal