'blue energy' zonder zeewater

[Benm]

 
Bij een temperatuur van 40 °C kun je dat uit je hoofd zetten. 6% maximaal, in de ideale theoretische wereld.
 
Ik denk dat je de opmerking van Pinokkio over Carnot even door moet laten dringen.

 
Ik denk dat ze 25% van het theoretisch haalbare verschil bedoelen. Bij 20 graden temperatuurverschil en 300 kelvin absolute temperatuur is dat inderdaad pakweg 6% die je zou kunnen terugwinnen als theoretisch maximum, en in de praktijk daarvan dus 25%, maakt 1.5% van de absolute thermische energie van het warme water omgezet in electriciteit. 
 
Maar een laag rendement is niet per se een probleem: als je maar genoeg energie hebt dan kan het rendabel zijn. Zonnepanelen met een rendement van 1% zijn prima rendabel als je ze voor 10 euro per vierkante meter kunt produceren en installeren. Dan heb je voor 100.000 euro een hectare liggen, die net zoveel oplevert als een dak van 50 bij  20 meter voorzien van gangbare panelen met een rendement van 10%. 
 
Zo ook met restwarmte en zoet naar zout stromend water: het rendement en de energiedichtheid zijn gering, maar als je het goedkoop kunt gebruiken is het toch interessant omdat er veel van beschikbaar is. 
 
Overigens is 'veel' een relatief begrip: als je er 3300 MW electrisch vermogen mee kunt produceren is dat best een hoop, maar absoluut niet genoeg om heel nederland mee te voorzien. Het is op zich ongeveer 6x het vermogen van onze oude kleine kernreactor in borssele, maar ook vergelijkbaar met wat 1 enkel middelformaat frans kernreactorstation oplevert. 

[Pinokkio]

Volgens mij is een carnot proces (en het daaruit voorkomende rendementsberekening die jullie voor blue energy met brak ammoniumbicarbonaat water opwerking gebruiken) alleen een proces waarbij verandering van druk middels een zuiger of turbine (arbeid) direct invloed heeft op verandering van temperatuur (of het omgekeerde proces waarbij arbeid wordt omgezet in warmte middels een warmtepomp)

 
De rendementsberekening volgt niet uit het Carnot proces, maar uit de wetmatigheid dat
 
Q_H/T_H = Q_c/T_c
 
waaruit volgt dat
 
η_c = 1 - T_c/T_H
 
Lees mijn bericht #11 nog eens door.
 
Sadi Carnot was de eerste die zich dit realiseerde en het Carnot kringloopproces is het enige proces wat dat rendement in theorie zou kunnen halen. Alle andere kringloopprocessen zullen altijd een lager rendement hebben, ongeacht of ze nou gebruik maken van ORC of RED of PRO of wat dan ook.
 
Bruce Logan mag verstand hebben van membranen en wat simpele elektrochemie maar van thermodynamica heeft hij geen kaas gegeten.

[Osmotor]

Maar een laag rendement is niet per se een probleem: als je maar genoeg energie hebt dan kan het rendabel zijn.
 
Zo ook met restwarmte en zoet naar zout stromend water: het rendement en de energiedichtheid zijn gering, maar als je het goedkoop kunt gebruiken is het toch interessant omdat er veel van beschikbaar is.

Een laag rendement is inderdaad niet per se een probleem. Zoals bijvoorbeeld als men middels een ammoniakturbine (Organic Rankine Cyclus) gebruik zou kunnen maken van het temperatuursverschil tussen oceaanwater op de bodem en het relatief warme oppervlakte water. Transport van de geproduceerde stroom is dan weer een bijkomend probleem.

De ion-selectieve membranen zijn duur. De laatste jaren zouden ze goedkoper geproduceerd kunnen worden (RED wordt immers nog nergens toegepast. Ik weet wel dat met gewone Omgekeerde Osmose (RO) dat nu wel een gangbare techniek is om (afval)water als zoetwater te kunnen gebruiken wel de kleinere positieve ionen H3O+ en NH4+ doorlaten (wat bij RO dus ongewenst is) maar de onderzoekers van Wetsus (Afsluitdijk) houden blijkbaar ook hoop in hun vermoeden dat de ion-selectieve membranen later nog goedkoper zullen worden.

[Marko]

Bruce Logan mag verstand hebben van membranen en wat simpele elektrochemie maar van thermodynamica heeft hij geen kaas gegeten.

 
Merk op dat Logan nergens een thermisch rendement claimt en ook geen black box beschrijft. Hij beschrijft het rendement van zijn opstelling, uitgaande van reeds aanwezige hoge en lage concentraties in de stromen. Het is Osmotor die ervan maakt dat je op deze manier restwarmte van 40 °C kunt omzetten met een rendement van 25%.

[Marko]

 
Maar een laag rendement is niet per se een probleem: als je maar genoeg energie hebt dan kan het rendabel zijn. Zonnepanelen met een rendement van 1% zijn prima rendabel als je ze voor 10 euro per vierkante meter kunt produceren en installeren. Dan heb je voor 100.000 euro een hectare liggen, die net zoveel oplevert als een dak van 50 bij  20 meter voorzien van gangbare panelen met een rendement van 10%. 

 
Een laag rendement is wel degelijk een probleem. Neem als voorbeeld je zonnepanelen: de meeste mensen hebben wel een dak, maar geen voetbalveld (een voetbalveld is overigens nog kleiner dan een hectare).
 
Uiteraard is kostprijs per kWH een belangrijk onderdeel van haalbaarheid, maar dat is puur het economische stuk. Oplossingen moeten ook praktisch haalbaar zijn. 
 
Daarnaast kost een hectare grond een veelvoud van de door jou genoemde 100.000 euro. Die kosten komen er allemaal bij. 

[Osmotor]

Merk op dat Logan nergens een thermisch rendement claimt en ook geen black box beschrijft. Hij beschrijft het rendement van zijn opstelling, uitgaande van reeds aanwezige hoge en lage concentraties in de stromen. Het is Osmotor die ervan maakt dat je op deze manier restwarmte van 40 °C kunt omzetten met een rendement van 25%.

No hard feelings. Dubbel foutje. Niet door mij er bovendien werd die 25 % genoemd als 25 % van het theoretisch haalbaar rendement. Derhalve 25 % van het door Pinokkio berekende 6 % er derhalve als 1,5 % genoemd.

[Benm]

 
Een laag rendement is wel degelijk een probleem. Neem als voorbeeld je zonnepanelen: de meeste mensen hebben wel een dak, maar geen voetbalveld (een voetbalveld is overigens nog kleiner dan een hectare).

 
Andersom gezien: op veruit de meeste daken liggen geen zonnepanelen. Dat heeft natuurlijk wel een stukje met de kosten te maken: Op een plat dak is het wel mogelijk panelen te plaatsen, maar gezien die relatief duur zijn wil je ze onder een optimale hoek leggen en dan vergt weer de nodige prijzige mechanische installatie. 
 
Als je iets hebt dat een laag rendement heeft, maar ook bijna niets kost zou je het bijna als een stuk zeil op een plat dak kunnen leggen. De opbrengst ervan is misschien maar 1/20e van dat van een installatie met hoog rendement panelen onder een gunstige hoek, maar als de kosten nihil zijn kan het toch rendabel zijn. 
 
Praktische voorbeelden genoeg: neem die leuke lampjes voor in de tuin. Qua solar installatie zo'n beetje zo slecht als je een paneel kunt maken en onder een slechte hoek (horizontaal), maar toch de moeite omdat het niet zo handig is draden door je hele tuin te gaan graven

[Pinokkio]

Merk op dat Logan nergens een thermisch rendement claimt en ook geen black box beschrijft.

Ik weet niet wat Logan in z'n Science artikel geschreven heeft, maar in het C2W artikel  https://www.c2w.nl/nieuws/blue-energy-zonder-zeewater/item11940  staat:
 
"...... zodra het water warmer wordt dan zo'n 40 graden Celsius. Dat kun je dus al bereiken met heel laagwaardige restwarmte waar je verder niet of nauwelijks wat aan hebt, bijvoorbeeld opgewarmd koelwater uit een procesinstallatie dat je anders zò de koeltoren in zou laten lopen.
De gassen vang je op, om ze na afkoeling weer in koud water te laten oplossen. Met een minimum aan energie kun je zo dus een geconcentreerde ammoniumbicarbonaatoplossing maken.
Met die geconcentreerde oplossing kun je vervolgens omgekeerde elektrodialyse bedrijven, precies zoals met de combinatie van zeewater en zoet rivierwater die tot nu toe altijd is gepropageerd onder de naam 'Blue Energy'. Elektriciteit winnen uit verschillen in zoutconcentratie kan in principe immers met elk willekeurig zout.
Uiteraard kun je de afgewerkte NH₄HCO₃-oplossing telkens opnieuw met warm en koud water regenereren."
 
Dat suggereert een kringloopproces tussen lauw en koud water om elektriciteit te genereren.
 
Maar het is niet duidelijk of dat letterlijk zo door Logan gezegd is of dat wetenschapsjournalist Arjen Dijkgraaf dat er zelf aan toegevoegd heeft.
 
Elektriciteit winnen uit een temperatuursverschil van hooguit 20 graden is nooit rendabel. Om zoiets zonder subsidie te kunnen bouwen en opereren is toch wel iets van 100 graden verschil nodig.
 
Dat geldt ook voor dat oceaan-verhaal:

Zoals bijvoorbeeld als men middels een ammoniakturbine (Organic Rankine Cyclus) gebruik zou kunnen maken van het temperatuursverschil tussen oceaanwater op de bodem en het relatief warme oppervlakte water. Transport van de geproduceerde stroom is dan weer een bijkomend probleem.

Dat zal ook een zeer laag rendement hebben vanwege het kleine temperatuursverschil, waardoor er veel medium rondgepomt moet worden voor een gewenst aantal MWe. Bovendien is de afstand tussen oppervlak en bodem van een oceaan kilometers, dus dat betekent lange leidingen met drukval waardoor het rendement nog lager uitvalt tenzij men enorme diameters gebruikt. Ook de warmtewisselaars (verdamper en condensor) moeten enorm zijn om het temperatuursverschil tussen medium en zeewater klein te houden want anders blijft er nog minder rendement over. Het gaat bij het werkelijke rendement immers niet om de zeewatertemperaturen maar om de mediumtemperaturen in de ORC.
Leuk idee voor in de studeerkamer, volkomen onpraktisch en onbetaalbaar in de praktijk.

[Benm]

 
Elektriciteit winnen uit een temperatuursverschil van hooguit 20 graden is nooit rendabel. Om zoiets zonder subsidie te kunnen bouwen en opereren is toch wel iets van 100 graden verschil nodig.

 
Dat is natuurlijk wel een kwestie van volume en techniek. Als het om een paar kuub water per seconde gaat hoef je er niet aan te beginnen, maar als je een gigantische stroom hebt met een dergelijk klein maar significant temperatuurverschil is het wellicht mogelijk technologie te ontwikkelen die er rendabel electriciteit uit kan produceren. 
 
Momenteel is die techniek er niet, maar als je bijvoorbeeld zeer goedkope peltier elementen kunt produceren in enorme volumes voor lage prijzen is er wellicht wat mee te doen, zeker gezien zoiets zou werken zonder bewegende delen of verstoppende membranen etc. 

[Osmotor]

Ik introduceer een omkerende Omgekeerde Elektrodialyse. Dus waarbij de stromingsrichting van het zoute en het zoete water tegenovergesteld is. Als de ion-selectieve membranen dan zeer goed werken komt er uit de installatie geen brak water maar is het zoute water volledig zoet geworden en is het ingaande zoete water volledig zout geworden. Derhalve kan je het gebruikte zoute water (dat nu immers zoet is geworden) en het gebruikte zoete water (dat nu immers volledig zout is geworden) weer gebruiken om met het 'verse' zout en zoet water weer elektriciteit op te wekken. Waarvan je het eindproduct uit de ideale ion-selectieve membranen weer kan gebruiken.


[img= https://www.stichtingmilieunet.nl/ander ... Energy.jpg[/url]


Nu zal die ideale ion-selectieve membranen (vergelijk de theoretische ideale warmtewisselaar waarbij de ingaande koude lucht volledig is omgezet in de warme lucht als gevolg van de ingaande warme lucht. En de ingaande warme lucht dus volledig is afgekoeld) niet bestaan. Maar in het geval van een bijna volledige ionen uitwisseling ontstaat er wel 'vers' zout en zoet water. Het voordeel is dat bij het kunnen hergebruiken van het zoute en zoete water je minder moeite (en energie) kwijt bent met het schoon maken van het te gebruiken rivier- en zeewater. En in het geval van door (rest)warmte opgewerkte ammoniumbicarbonaat oplossing minder energie kwijt bent.


Maak ik ergens een denkfout? En zo niet wat is dan volgens (jullie) carnot-formule het energetisch rendement ?
Ik schrijf (jullie) omdat dat volgens mij (als leek) alleen sprake is van een carnot reactie als er sprake is van een in het proces gebonden temperatuur- en drukverschillen. Zo kent een waterval c.q. witte steenkool turbine wel een heel hoog rendement dat volledig los staat van een verschil in temperatuur.

[Osmotor]

Momenteel is die techniek er niet, maar als je bijvoorbeeld zeer goedkope peltier elementen kunt produceren in enorme volumes voor lage prijzen is er wellicht wat mee te doen, zeker gezien zoiets zou werken zonder bewegende delen of verstoppende membranen etc.

Een geschikte techniek is er daarvoor wel. Zoals een stirlingmotor of een ORC. Voor de meteorologen onder ons zou het misschien nog interessanter zijn. Want het oceaanwater aan de oppervlakte kan er door afkoelen waardoor er minder cyclonen zullen ontstaan.

[Marko]

Ik weet niet wat Logan in z'n Science artikel geschreven heeft, maar in het C2W artikel  https://www.c2w.nl/nieuws/blue-energy-zonder-zeewater/item11940  staat:

 
Het artikel gaat over het koppelen van een RED-cel die gebruik maakt van ammoniumcarbonaat aan een bacteriële brandstofcel (biologische oxidatie van afvalwater) en Logan laat zien dat daarmee het rendement (van die brandstofcel) omhoog gaat en dat ammoniumcarbonaat beter werkt dan een NaCl-oplossing die model staat voor zeewater. In een bijzin staat genoemd dat het concentreren van ammoniumcarbonaat al bij lage temperatuur kan verlopen. In het artikel staat de fantasie van Arjan Dijkgraaf en Osmotor precies 0 keer genoemd.

[Marko]

No hard feelings. Dubbel foutje. Niet door mij er bovendien werd die 25 % genoemd als 25 % van het theoretisch haalbaar rendement. Derhalve 25 % van het door Pinokkio berekende 6 % er derhalve als 1,5 % genoemd.

 

Papier is geduldig, en internetpagina's soms ook:

 

Als het rendement van omzetting van ammoniumbicarbonaat uit het 'afgewerkte' brakke water tot NH3 en CO2 en zoet water en vervolgens het opwerken van de andere helft van het brakke water tot zout water en vervolgens de omzetting van zout en zoet water tot elektriciteit hoger is dan 25 % zou dat met een warmtepomp mogelijk moeten zijn. Derhalve energie uit de buitenlucht. Zolang Wetsus op de Afsluitdijk blijft prullen met (vuil) IJsselmeer- en Waddenzee water zullen we het nooit weten.

Conclusie: de 25% werd door jou genoemd (het Science-artikel, noch dat van C2W noemen dat getal), en het ging wel degelijk om een (gehoopt) totaalrendement.
 
Laten we het maar "alternatieve feiten" noemen.

[Osmotor]

Conclusie: de 25% werd door jou genoemd (het Science-artikel, noch dat van C2W noemen dat getal), en het ging wel degelijk om een (gehoopt) totaalrendement.

Dat klopt. Maar was een reactie op de volgende cynische reactie:
 

Dit lijkt me een geweldig concept. Met de stroom die eruit komt kun je dan weer elektrische boilers of warmtepompen aandrijven om je huis op te warmen.

En met die warmte maak je dan weer elektriciteit. Gratis en voor niets je huis verwarmd.

Zolang Wetsus op de Afsluitdijk blijft prullen met (vuil) IJsselmeer- en Waddenzee water zullen we het nooit weten.

Mijn "zullen we het nooit weten" impliceert dat ik het had over sciencefiction. Het is overigens al mogelijk om arbeid te creëren uit passieve omgevingswarmte. Bijvoorbeeld down draft energy tower waarbij een valwind ontstaat als je in hoge droge lucht water zou kunnen verdampen.


Zie het als extra ingewikkelde tekstverklaring

[Pinokkio]

Ik introduceer een omkerende Omgekeerde Elektrodialyse.
.........
.........
Maak ik ergens een denkfout?

Ik denk niet dat wij begrijpen wat je in dat verhaal bedoelt.
Er wordt al sinds de 2e WO aan RED gewerkt dus het lijkt me onwaarschijnlijk dat jij iets kunt bedenken wat al die onderzoekers wereldwijd gemist hebben.
 

Het is overigens al mogelijk om arbeid te creëren uit passieve omgevingswarmte. Bijvoorbeeld down draft energy tower waarbij een valwind ontstaat als je in hoge droge lucht water zou kunnen verdampen.

Die valwind wordt veroorzaakt doordat de lucht ongeveer 10 graden afgekoeld wordt. Of die afkoeling nou gebeurt door verdampen van water of in een gigantische warmtewisselaar met koud water is thermodynamisch gezien niet relevant.
 
Het is dus wederom een temperatuursverschil dat arbeid levert.
 
Gelieve overigens dit topic niet te verstoren met andere onderwerpen want dan wordt het een rommeltje.
Filosoferen over die solar downdraft tower kun je beter in dat andere topic doen.