Kerncentrale -> Waterstof

[Celtic]

Waterstof lijkt de toekomst te hebben ook in huishoudens.
Kan het rendabel zijn met kerncentrales in onbevolkte gebieden
zeewater om te zetten in (vloeibare) waterstof en zuurstof
en dit per schip te transporteren?

[Benm]

Waarom zou je dat willen doen?
 
Het lijkt me handiger kerncentrales gewoon neer te zetten waar ze horen: waar je ze eenvoudig kunt koppelen aan het electriciteitsnet van de afnemer, en waar je koelwater voorhanden hebt. Als het even kan ook nog in een gebied dat niet heel gevoelig is voor aardbevingen of andere natuurrampen, maar daarmee is wel aan de vereisten voldaan. 
 
Vloeibare waterstof transporteren is behoorlijk lastig en zeker niet zonder gevaar. De technologie bestaat uiteraard wel, maar het is een nogal kostbaar gebeuren. Voor zover ik weet is de voornaamste toepassing van transport van vloeibare waterstof het laden van brandstof voor ruimtevaartuigen, waar je de energiedichtheid en specifieke impuls nodig hebt. Overigens wordt het daar ook zelden meer gebruikt, zeker niet voor de eerste trap gezien het voordeel als brandstof op zeenivo niet enorm is. 

[Beresteyn]

Ik denk dat waterstof als brandstof voor auto's de toekomst gaat zijn. Het is evident dat elektrisch rijden op basis van een accu een ramp is, al is het alleen maar omdat je relatief lang moet wachten om een accu op te laden en je er slechts kleine afstanden mee kunt afleggen. Benzine en dergelijke wordt door de politiek in de ban gedaan omdat ze moeten voldoen aan de 'CO₂-uitstootregelingen' (ironisch genoeg zorgen bijvoorbeeld de productie van elektrische accu's en windmolens voor een enorme CO₂-uitstoot, maar daar hoor je niemand over) en we worden als samenleving dus gedwongen om naar alternatieven te zoeken. Het leuke aan de waterstofauto is dat je alleen zuurstof en waterstof nodig hebt en dat er simpelweg waterdamp en warmte ontstaat (en bij de reactie komt dus bruikbare energie vrij). Maar er zullen ongetwijfeld zaken zijn die het gebruik van een waterstofauto lastiger maken, waarvan ik niet op de hoogte ben.
 
Voor een kerncentrale zit ik meer te denken aan thorium. Kerncentrales zijn in de ban gedaan omdat er destijds een aantal ongelukken mee zijn gebeurd, zoals in Chernobyl. Het probleem zat 'm erin dat de techniek toen minder geavanceerd was én omdat ze uranium gebruikten. Door thorium te gebruiken is onder andere een mogelijke kernramp uitgesloten doordat er geen meltdown kan plaatsvinden, kun je de meeste 'afvalproducten' ook toepassen (en het radioactieve afval wat wél overblijft is slechts 300 jaar schadelijk in plaats van 100.000 jaar bij uranium) en stoot je minder CO₂ uit dan energie uit kolen- en gascentrales. Het probleem met thorium is echter dat de technologie nog niet zover is. Er moet nog veel onderzoek gedaan worden naar generatie IV reactoren, zoals dat heet, en dat kan nog tientallen jaren duren. Maar als het zover is, dan is thorium dé groene energie van de toekomst: geen CO₂-uitstoot meer én gegarandeerde energie, ook als er geen zon of wind is.
 
Maar ja, overtuig de huidige politici maar eens dat hun klimaatreligieuze overtuigingen de verkeerde kant op gaan en dat ze in deze alternatieven moeten investeren. Ze willen liever nu, nu zij in deze posities zitten, pronken met inhoudsloze klimaatakkoorden en zodoende 'deugen', dan dat zij zich inzetten op een investeringsbeleid voor de komende 30-40 jaar. Tegen de tijd dat we dan een groene energie kerncentrale hebben, zijn zij allang hoogbejaard of overleden en kunnen ze niet meer met de politieke eer strijken.

[klazon]

In het programma Focus ging het op 10 juli over thoriumcentrales. Het idee is al oud, bijna net zo oud als kernenergie uit uranium. En er zijn heel wat wetenschappers die zich er achter de schermen mee bezig houden. Maar blijkbaar is de markt er nog niet rijp voor. Zelf denk ik dat dit in een stroomversnelling komt als de maatschappij er klaar voor is, lees: als we er achter komen dat we met alle windmolens en zonnepanelen niet kunnen voldoen aan onze energiehonger. 

[Ger]

Ach, potentieel is er meer voldoende energie beschikbaar uit de zon. Het probleem zit eerder in de planning, of beter gezegd: de energie kan niet altijd opgewekt worden op het moment dat we het nodig hebben. Daarom is er iets van een buffercapaciteit nodig, en accu's zijn daarvoor eigenlijk niet geschikt op die schaal. Prima voor kleine apparaten, maar niet voor het elektriciteitsnet.
 
Waterstof is een voor de hand liggende keuze omdat het meer dan voldoende beschikbaar is, geen vervuilende afvalstoffen kent en door de bank genomen (knalgas of verbranding daargelaten) veilig is. Het grootste probleem is de opslag en (in mindere mate) het vervoer ervan, maar je kunt prima waterstoffabrieken maken die met behulp van windenergie waterstofgas produceren (wordt nu al mee geëxperimenteerd op zee). Met behulp van opgewaardeerde aardgasleidingen kun je dit transporteren naar centrales op land en daar weer omzetten in elektriciteit op het moment dat er vraag naar is.

[Benm]

Maar ja, overtuig de huidige politici maar eens dat hun klimaatreligieuze overtuigingen de verkeerde kant op gaan en dat ze in deze alternatieven moeten investeren. Ze willen liever nu, nu zij in deze posities zitten, pronken met inhoudsloze klimaatakkoorden en zodoende 'deugen', dan dat zij zich inzetten op een investeringsbeleid voor de komende 30-40 jaar. Tegen de tijd dat we dan een groene energie kerncentrale hebben, zijn zij allang hoogbejaard of overleden en kunnen ze niet meer met de politieke eer strijken.

 
Ik vrees inderdaad dat dat gewoon de waarheid is. 
 
Zolang er stroom uit het stopcontact blijft komen laat de maatschappij het ook gewoon gebeuren, maar op de eerste windstille winternacht dat men realiseert dat men zich ver misrekend heeft denk ik dat er een acuut omslagpunt gaat plaatsvinden. Er zal vrees ik een moment komen dat men een deel van de bevolking moet afschakelen van electra, ongeacht brullende open-ended gascentralies die proberen het gat te dichten. 

[Beresteyn]

In het programma Focus ging het op 10 juli over thoriumcentrales. Het idee is al oud, bijna net zo oud als kernenergie uit uranium. En er zijn heel wat wetenschappers die zich er achter de schermen mee bezig houden. Maar blijkbaar is de markt er nog niet rijp voor. 

Ik las dat laatst ook, dat ze er al decennia mee bezig zijn maar dat het eigenlijk niet van de grond komt omdat er te weinig geld geïnvesteerd wordt om onderzoek te doen. Daarnaast zeggen geleerden, die hier hun levenswerk van hebben gemaakt, dat het nu dus waarschijnlijk nog 30-40 jaar gaat duren om al het onderzoek te voltooien (mits er nu zwaar in geïnvesteerd wordt, anders duurt het nog langer). Het idee staat, het werkt - maar thorium als commerciële energie schijnt dus nog niet te voldoen. 
 

Waterstof is een voor de hand liggende keuze omdat het meer dan voldoende beschikbaar is, geen vervuilende afvalstoffen kent en door de bank genomen (knalgas of verbranding daargelaten) veilig is. Het grootste probleem is de opslag en (in mindere mate) het vervoer ervan, maar je kunt prima waterstoffabrieken maken die met behulp van windenergie waterstofgas produceren (wordt nu al mee geëxperimenteerd op zee).

 
Ik las toevallig vanmiddag dat Nederland de eerste waterstofcentrale wil gaan bouwen, maar dat die schijnbaar draait op aardgas en dat er bij de omzetting van waterstof uit aardgas 'veel' CO₂ vrijkomt. Dan krijg je eenzelfde verhaal als bij de kwestie van windmolens en accu's voor elektrische auto's: <i>​de jure</i> ben je dan goed bezig, maar de facto ben je alsnog bezig met het uitstoten van CO₂. Met behulp van windenergie zou je dat probleem minder hebben, maar zou het ook mogelijk kunnen zijn door middel van elektrolyse van water? En is de opslag en het transport van waterstof ook niet gevaarlijk, waterstofgas bijvoorbeeld is toch explosief?

[Ger]

Waterstofgas vanuit aardgas noemen ze "grijs" waterstofgas. Als je het door elektrolyse verkrijgt uit water (simpelweg splitsen in waterstof en zuurstof) dan noemen ze het groen.

Is maar een labeltje natuurlijk, maar in klimaat/ milieu termen wel relevant omdat er in tegenstelling tot de aardgas methode ook geen CO2 vrijkomt.

Waterstofgas is explosief als het in een 1:2 verhouding mengt met zuurstof, dan krijg je knalgas. Dat moet je voorkomen, maar dat is goed te doen.

[Benm]

De explosiegrenzen zijn natuurlijk wel een stuk ruimer dan strict stoichiometrisch perfect: Alles tussen pakweg 5% en 70% waterstof in lucht is bij kamertemperatuur een explosief mengsel. Bovendien is het niet erg bedwelmend in tegenstelling tot pakweg gas dat lekt uit een tank butagas, waarbij je waarschijnlijk duizelig en zelfs bewusteloos bent voor explosieve grenzen bereikt zijn. Ik acht het prima mogelijk dat iemand in een omgeving met 10% waterstof en 90% lucht staat en daar helemaal niets van merkt, en gerust een peuk probeert op te steken waarna een aantal forensisch onderzoekers een heel nare sprokkeldag gaan hebben. 
 
De normale productie van waterstof is verder niet milieuvriendelijk of iets dergelijks: op industriele schaal maak je het door reactie van methaan met water tot waterstof en koolmonoxide. Dat kan je nog volgen door een water-gas-shift reactie, waardoor het proces als geheel gewoon methaan en water omzet in water en kooldioxide. Bewezen techniek, zo wordt eigenlijk vrijwel alle waterstof gemaakt. Als je pakweg een lading waterstof koopt voor een industrieel proces (vetten harden oid) of zelfs raketlancering komt het uit dat proces.
 
 
Maar goed, het begon bij kernenergie als bron van energie, ongeacht of je waterstof gebruikt als tussenstap of niet. Ook dat is een compleet politiek verhaal: De gangbare uraniumcentrales zijn feitelijk dual-purpose fabrieken: ze leveren energie voor het electriciteitsnet, maar ook isotopen die bruikbaar zijn voor de productie van kernwapens. Wat het primaire doel is zal per land verschillen, maar uranium-stokende centrales zijn een prima faciliteit voor de productie van plutonium dat zeer geschikt is voor de productie van kernwapens gezien het chemisch gescheiden kan worden zonder moeilijk gedoe met ultracentrifuges en gas-diffusie die je nodig hebt om natuurlijk uranium te verrijken tot weapons grade. 
 
Thorium is ook prima geschikt als brandstof voor energiecentrales, maar levert daarbij geen bruikbare isotopen op om kernwapens mee te maken. Ik denk dan ook wel dat er een aantal landen zijn die thorium gaan gebruiken als energiebron, bijvoorbeeld canada dat expertise heeft in de bouw van dergelijk reactoren en weinig ambities heeft tot een kernwapenprogramma. 

[Wisedominion]

 

Vloeibare waterstof transporteren is behoorlijk lastig en zeker niet zonder gevaar.

Gevaarlijker dan transport van methaan? Daar kunnen toch de huidige gasleidingen voor worden gebruikt.

[Benm]

In leidingen is het zeker gevaarlijker dan methaan. Waterstof heeft de neiging om vrijwel overal doorheen te gaan. Bij metalen leidingen en dergelijke indien goed aangelegd gaat dat proces zeer traag, maar uiteindelijk kan het zich wel ophopen in een holte rond een leiding en vervolgens exploderen als iemand die holte verstoord door graafwerkzaamheden en dergelijke. 
 
Qua cryogeen transport per schip is het ook lastiger gezien het veel lagere kookpunt van waterstof en de benodigde regeneratieve koeling, al denk ik niet dat het per se onveilig hoeft te zijn. 

[Pinokkio]

Benm schreef op 12 Jul 2018 - 01:42:
 

Vloeibare waterstof transporteren is behoorlijk lastig en zeker niet zonder gevaar.
 

Gevaarlijker dan transport van methaan? Daar kunnen toch de huidige gasleidingen voor worden gebruikt.

 
De huidige gasleidingen zijn totaal niet bruikbaar voor vloeibaar waterstof vanwege de extreem lage temperatuur daarvan.

[Benm]

 
Benm schreef op 12 Jul 2018 - 01:42:
 

Vloeibare waterstof transporteren is behoorlijk lastig en zeker niet zonder gevaar.
 
 
De huidige gasleidingen zijn totaal niet bruikbaar voor vloeibaar waterstof vanwege de extreem lage temperatuur daarvan.
 

 
Maar door die leidingen gaat ook geen vloeibaar methaan, om dezelfde reden. 
 
Methaan is (ook) niet vloeibaar te krijgen op kamertemperatuur, maar wel bij zeer lage te temperatuur voor transport via cryogene tankers. Dat laatste gaat bij waterstof nog een stuk lastiger worden, al zou het in theorie kunnen.

[Pinokkio]

Voor de duidelijkheid: ik reageerde niet op jouw opmerking over vloeibare waterstof transporteren, maar op de reactie van Wisedominion daarop.
 
Ik was er niet zeker van of hij besefte dat bestaande gasleidingen niet gebruikt kunnen worden voor vloeibaar waterstof.
 
Overigens zie ik niet in waarom iemand vloeibare waterstof zou willen transporteren. Het is met waterstof niet als met aardgas wat het op plaats A gewonnen wordt maar op plaats B nodig is.
Waterstof komt nergens uit de grond en produceren met elektriciteit kan overal, ook op plaats B. Simpeler om de elektriciteit van A naar B te vervoeren via kabels, dan vloeibare waterstof met schepen.

[Benm]

Nouja, dat valt natuurlijk te bezien. 
 
Als je heel goedkoop waterstof kunt maken uit bijvoorbeeld zonne of waterkracht dan kan het lonen het op locatie te doen en vervolgens cryogeen te verschepen naar een plaats waar het nodig is. Ik denk dan niet direct als brandstof om elektriciteit mee op te wekken maar eerder aan industrieel gebruik. 
 
Als het puur om elektrisch vemogen van doen is lijkt het aanleggen van een leidingnet we een stuk logischer, al hangt het er wel heel erg van af door welke landen je heen moet. Als die politiek instabiel zijn zouden de de levering kunnen blokkeren - iets dat best realistisch is als je bijvoorbeeld solar wil doen in afrika.