Pixabay / TPSDave

Don Quichot versus de windturbines

Aan de vooravond van de Statenverkiezingen daagde Alexander Pechtold Geert Wilders uit tot een debat over onze afhankelijkheid van fossiele energie. Pechtold stelde voor om Europa in 2050 onafhankelijk van Rusland en het Midden-Oosten te maken door middel van een brede inzet van duurzame energiebronnen, en dus geen energiewinning gebaseerd op kernsplijting. Helaas verzandde Wilders in populistische uitspraken (bijvoorbeeld: “Ik ben niet tegen duurzame energie, meneer Pechtold, maar wel tegen dure energie!”) en trok als een moderne Don Quichot van leer tegen windturbines. Aan het eind van het debat suste hij de boel door te zeggen dat nieuwe technieken als kernfusie onderweg zijn, en dat we het tot die tijd wel met fossiele brandstoffen uithouden. Net als de hidalgo van Cervantes lijkt hij zijn gezond verstand overboord te hebben gezet. Zonder intensieve Europese samenwerking zit kernfusie er namelijk überhaupt niet in. De ontwikkeling ervan gaat bovendien nog een tijd duren, en dus zijn alternatieven wenselijk.

Maar zijn die windturbines echt zo onrendabel? Wilders beweerde dat burgers honderden en bedrijven duizenden euro’s teveel betalen voor hun energierekening vanwege de regeling SDE+ (Stimulering Duurzame Energieproductie), die op zou gaan aan gesubsidieerde turbines. Deze regeling is in het leven geroepen om burgers en bedrijven tegemoet te komen in de meerprijs die het opwekken van duurzame energie met zich meebrengt. Dat duurzame energie meer kost dan fossiele energie is triviaal — nieuwe technieken moeten immers altijd verfijnd en geoptimaliseerd worden. Als er op een gegeven moment een afnamemarkt bestaat raakt dit proces in een stroomversnelling en gaat de rest vanzelf. Dit is aardig gelukt voor zonnecellen, die de afgelopen jaren goedkoper en efficiënter zijn geworden. Wilders haalde dit aan als voorbeeld, maar vergat erbij te zeggen dat dit heel moeilijk was geweest zonder forse subsidieregelingen in een aantal landen.

Dat duurzame energie meer kost dan fossiele energie is triviaal

Voor windturbines is een vergelijkbare trend gaande. Er zijn voorstellen voor goedkopere, lichtere, en makkelijker te produceren windturbines. De Universiteit Twente heeft onlangs bijvoorbeeld een Europese subsidie binnengehaald om samen met bedrijven een windturbine met supergeleidende materialen te bouwen. Hierdoor kunnen de magneten in windturbines kleiner gemaakt worden en zijn er minder bewegende onderdelen nodig. Dit betekent minder onderhoud, wat ze uitermate zeewaardig maakt.

Om de helende werking van supergeleiding te begrijpen moeten we een stap terug doen naar de werking van windturbines zelf. Het principe is hetzelfde als dat van een fietsdynamo: een element bestaande uit windingen van geleidend materiaal en een magneet draaien langs elkaar, en bij elke omwenteling wordt er een stroom opgewekt. De sterkte van de magneet is bepalend voor de stroom die tot stand komt. In het huidige ontwerp zitten er aan de magneet wat beperkingen. Zo worden er vaak permanente magneten gebruikt – die zijn log en beperken daardoor de maximaal haalbare capaciteit.

Magneten gebaseerd op supergeleiders kunnen veel sterker zijn. Ze werken omdat ze (tot op zekere hoogte) een stroom zonder weerstand kunnen geleiden. Door een supergeleidende draad in de vorm van een spoel te wikkelen ontstaat een elektromagneet. Deze is veel kleiner dan een permanente magneet, en daardoor aantrekkelijk voor gebruik in windturbines. Het grote nadeel van supergeleiders is dat ze gekoeld moeten worden tot onder -180 °C, wat veel energie kost. Maar de winsten die die ontstaan door een compacter en efficiënter ontwerp blijken groter dan de extra kosten, dus er bestaat goede hoop dat de eerste supergeleidende testturbine in 2018 de lucht in gaat.

De windturbine is dus een bestaande techniek die volop in evolutie is. De techniek van de toekomst die Wilders aangaf in gedachten te hebben — kernfusie — is dat bepaald niet. Een werkende fusiereactor zou het energieprobleem een flink eind oplossen, maar helaas het duurt nog wel even voor we zover zijn.

Energie uit kernfusie klinkt wellicht vergelijkbaar met energie uit kernsplijting, maar het onderliggende proces is precies het tegenovergestelde. Bij kernsplijting worden zware atomen zoals uranium instabiel gemaakt zodat ze uiteen vallen in lichtere atomen, een proces waarbij energie vrijkomt. Dit gebeurt in een soort lawine-effect: elk uiteengevallen atoom zorgt ervoor dat er meer dan één ander atoom instabiel wordt en uiteen valt. Voor gebruik in een energiecentrale is het dus zaak dat er elementen zijn die dit proces remmen, anders escaleert de reactie en is deze slechts geschikt voor destructief gebruik. Bij kernfusie (zoals de naam wellicht al doet vermoeden) smelten atomen juist samen, en vormen zwaardere elementen. Onder normale omstandigheden komt er alleen energie vrij als de atomen licht zijn, dus waterstof (het lichtste atoom) is een voor de hand liggende kandidaat.

In ons zonnestelsel heeft kernfusie alleen plaats in het binnenste van de zon. Dit geeft wel aan dat het niet makkelijk is om dit proces op aarde in te zetten voor energiewinning. Er zijn namelijk bizar hoge temperaturen nodig om een fusieproces op gang te brengen; voor de meest eenvoudige reactie is dit ongeveer 100.000.000 °C. In 1991 is de JET reactor (Joint European Torus) in Engeland er in geslaagd een kleinschalige reactie op gang te brengen. De grote uitdaging is nu om dit op industriële schaal te doen.

Dit zijn allemaal beren op de weg, en al bestaat er wijdverspreide scepsis onder experts of dit mogelijk en rendabel is, er wordt hoe dan ook goed aan de weg getimmerd. De EU is met één van de grootste projecten op dit gebied bezig: de ITER (International Thermonuclear Reactor) in Zuid-Frankrijk. De beginfase van dit project is op €13 miljard begroot, en moet het opstapje naar een commerciële reactor worden (welke overigens naar verwachting niet voor 2040 operationeel is). ITER is een samenwerking tussen 35 landen, en is daarmee een van de grootste wetenschappelijke projecten uit de geschiedenis; ter vergelijking: CERN bestaat uit 21 landen en de LHC heeft, afhankelijk van hoe je telt, ongeveer €3 miljard gekost. De vraag blijft of de praktische bezwaren overwonnen kunnen worden, en het is aan ITER om dit te onderzoeken. Het is dus niet verstandig om alle hoop te vestigen op fusie-energie. Het is namelijk maar de vraag of het werkt, en bovendien duurt het nog een tijd. Met name door dit laatste zijn tijdigere alternatieven wenselijk.

Onderzoek naar oplossingen voor de energievoorziening van de verre toekomst is ook volop aan de gang

Om terug te komen op Wilders’ uitspraken: de kansen voor windenergie lijken nog niet verkeken. In Europees verband floreren de samenwerkingen tussen universiteiten en bedrijven met als doel de turbine van de nabije toekomst te ontwikkelen. Deze nieuwe windturbine zou veel onderhoudsvriendelijker en dus goedkoper zijn dan de huidige ontwerpen. Onderzoek naar oplossingen voor de energievoorziening van de verre toekomst is ook volop aan de gang. Wat kernfusie betreft is de hoop momenteel gevestigd op ITER, een project wat grotendeels rust op de schouders van de Europese Unie. Dit zou mogelijk een langetermijnoplossing van het energieprobleem kunnen zijn, maar er bestaat geen garantie dat ze er is voor het opraken van de fossiele brandstoffen.

Het is ironisch dat Geert Wilders, als felle tegenstander van Europese samenwerking, zijn hoop schijnt te vestigen op een techniek die zonder die samenwerking voor altijd veroordeeld was geweest tot sciencefictionfilms. Helaas lijkt hij niet in te zien dat de enorme schaal van verduurzamingsprojecten internationale samenwerking vereist. Zonder die samenwerking zal hij over een tijdje slechts nog te paard ten strijde kunnen trekken — dat kan hij dan wel mooi Rocinante noemen.

Gerelateerde artikelen
Reacties
1 Reactie
  • Bedankt voor dit heldere verhaal. Dat er zelfs fysische redenen zijn om europees te denken is wel een inspirerende gedachte, want de economen lukt het nog niet zo goed en de nationale politici al helemaal niet.

    Leve de fysica en de mensen die ons laten zien wat fysica zoal vermag

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

Naar boven