Waterstof: van hype naar hoop

Waterstof: van hype naar hoop

Waterstof is al vaker verkocht als één van de meest beloftevolle technologieën in de transitie naar een duurzame economie. Toch blijft een grote doorbraak uit. Is een grootschalige introductie van waterstof in onze economie realistisch? Wat zijn de voordelen en nadelen van waterstof? Een korte introductie. Ten eerste is het belangrijk om te weten dat waterstof een energiedrager is en dus geen energiebron (zoals bv. steenkool). Er is waterstof in overvloed op de wereld, het komt echter steeds voor in combinatie met andere elementen zoals bijvoorbeeld in water. Daarom moet het via een speciaal proces afgesplitst worden. Naargelang welk proces hiervoor gebruikt wordt, onderscheidt de World Energy Council (WEC) 3 verschillende soorten: groene, blauwe en grijze waterstof. Groene waterstof wordt geproduceerd door een proces genaamd elektrolyse: hierbij wordt water gesplitst in waterstof en zuurstof, door gebruik te maken van hernieuwbaar geproduceerde elektriciteit. Het ontleent zijn naam aan het feit dat er geen koolstof uitstoot is. Blauwe en grijze waterstof worden via hetzelfde proces geproduceerd door het hervormen (‘reforming’) van stoom, maar deze stoom wordt opgewekt met fossiele brandstoffen (bv. gas of olie). Dit process stoot daarom ook CO2 uit, bij grijze waterstof wordt deze losgelaten in de atmosfeer en bij blauwe waterstof wordt 80% tot 90% van de CO2 gecapteerd en opgeslagen. Na productie kan waterstof als brandstof gebruikt worden, in een verbrandingsmotor of om elektriciteit te maken. Een belangrijk aspect van waterstof is dat er bij gebruik, ongeacht de productiemethode, geen koolstofuitstoot vrijkomt. Waterstof kent verschillende interessante toepassingen. Ten eerste kan het gebruikt worden als opslag voor elektriciteit. Batterijen zijn momenteel namelijk enkel geschikt voor korte termijn opslag,...
Hoe fast chargers elektrische bussen mogelijk maken

Hoe fast chargers elektrische bussen mogelijk maken

Ze zijn u misschien al opgevallen, de nieuwe palen die aan de bushalte van Heverlee campus uit de grond rijzen. Hoewel ze letterlijk in de schaduw staan van de imposante autogarage van Imec en KU Leuven, zijn deze constructies minstens even interessant. Het gaat namelijk om fast chargers, snelle laadpalen voor elektrische en hybride bussen, die een klassieke verbrandingsmotor (met diesel of benzine) combineren met een elektrische motor en batterij. Een belangrijk struikelblok voor elektrisch rijden is de laadtijd. Hier heeft elektrisch aangedreven openbaar vervoer minder last van dan elektrische privé voertuigen. Aangezien een bus regelmatig stilstaat, hetzij aan een halte tijdens het in- en uitstappen, hetzij aan een terminus tussen twee ritten, ontstaan er automatisch gelegenheden om de batterijen op te laden. In deze sector heet dit opportunity charging. Volgens dit principe laadt een bus altijd kleine beetjes op om zo het volgende laadpunt met zekerheid te kunnen bereiken en dit zonder extra tijdverlies of dus vermindering van oplaadefficiëntie. De fast chargers bieden hiervoor een vermogen tot 600kW. Ter vergelijking: een tank van 30 liter diesel vullen op twee minuten komt overeen met een thermisch vermogen van ongeveer 9MW. Ondanks de veel grotere efficiëntie van elektrische motoren ten opzichte van verbrandingsmotoren, moet een bus dus wel wat langer of vaker aan de laadpaal hangen dan een gemiddelde tankbeurt. De fast chargers in Heverlee maken deel uit van ambitieuze plannen die De Lijn heeft in Leuven en de rest van Vlaanderen. Leuven heeft reeds de meest groene busvloot van Vlaanderen, met een percentage hybride bussen groter dan 60 percent. Vanaf dit najaar krijgt Leuven ook de eerste volledig elektrische...
Stadsverwarming op kernenergie: gek of geniaal?

Stadsverwarming op kernenergie: gek of geniaal?

Het verwarmen van woningen en kantoorgebouwen is verantwoordelijk voor een groot aandeel van de CO2-uitstoot (18% in België). Warmtenetten kunnen een grote rol spelen in het vergroenen van onze verwarming. Een warmtenet is een energienetwerk, zoals het gasnetwerk, maar in plaats van gas wordt warm water getransporteerd. Deze warmtenetten worden typisch gevoed door restwarmte van gas-, bio- of steenkoolcentrales, restwarmte van de industrie, zonne-energie of geothermische energie. Hier en daar wordt ook restwarmte van traditionele kerncentrales gebruikt. Dit laatste wordt relatief weinig toegepast omdat kerncentrales typisch op enige afstand van grote steden worden gebouwd. De “China National Nuclear Corporation” (CNNC) heeft nu echter plannen op tafel liggen om een kerncentrale te bouwen die geen elektriciteit produceert maar enkel warm water. Gek of geniaal? Klassieke kerncentrales, zoals deze in Doel en Tihange, werken met water op hoge temperatuur (± 300°C) en hoge druk (± 150 bar). Dit is een voorname oorzaak van complexiteit en bezorgdheden omtrent veiligheid. Wat als een hogedrukleiding barst of lekt? Wat als het reactorvat zou scheuren? Bovendien is een hogedrukvat beperkt in volume. De totale hoeveelheid primair koelwater is hierdoor beperkt. Dit zorgt ervoor dat het koelwater snel kan opwarmen en wegkoken wanneer er problemen zijn met de koeling. Dit gebrek aan thermische inertie speelde een centrale rol in de “meltdowns” in Fukushima Daiitchi, waarbij een tsunami ervoor had gezorgd dat er een gebrek aan koelwater aanwezig was. Een reactor die enkel warm water op 90 à 100°C produceert heeft geen hoge-druk-circuits nodig. Hierdoor vallen bovenstaande bezorgdheden grotendeels weg. Daarom kan dit type reactor veel eenvoudiger, goedkoper en inherent veiliger zijn dan kerncentrales voor elektriciteitsproductie. Dit...
Moet het warm water opnieuw uitgevonden worden?

Moet het warm water opnieuw uitgevonden worden?

Warm water, waar komt dat eigenlijk vandaan? Tot een paar jaar geleden was de productie van sanitair warm water simpel: water werd verwarmd door een verbranding van stookolie of aardgas. Een eenvoudige en goedkope methode, maar zeer nefast voor de opwarming van de aarde. Een methode die dus zou moeten verdwijnen, willen we het klimaatakkoord van Parijs respecteren. Gelukkig zijn er de afgelopen twintig jaar grote doorbraken geweest bij enkele hernieuwbare technologieën. Daardoor zijn we nu in staat om hernieuwbare energie op te wekken zonder dat er CO2 wordt uitgestoten. Denk hierbij bijvoorbeeld maar aan zonnepanelen, zonnecollectoren en warmtepompen. Maar welke van die technologieën is op kleine schaal het meest bruikbaar? En wat betekent dit alles voor onze portemonnee?  Dimensionering Vooraleer we de bovenstaande vragen kunnen beantwoorden, is het noodzakelijk om eerst te weten hoe we het systeem rond elke hernieuwbare technologie het best dimensioneren. Tijdens het dimensioneren van een dergelijk systeem kijken we welke afmetingen ideaal zijn voor het opslagvat van sanitair warm water, welke soorten componenten best gebruikt worden en op welke manier de verschillende technologieën aangestuurd moeten worden. We doen dit omdat de vraag naar sanitair warm water voor elk huishouden verschillend is en een verwarmingssysteem dat exact afgestemd is op deze vraag tot grote besparingen kan leiden. De grootste besparingen komen voort uit een optimale keuze voor de grootte van het opslagvat en een optimale aansturing van de warmtepomp of de elektrische weerstand. Bij warmtepompsystemen kan je op die manier besparen op 10% van de totale kosten (zowel investerings- als operationele kosten), bij zonnepaneelsystemen bedraagt deze besparing 5%. De optimale technologie We kunnen nu deze...

Smart Cities – Energie in de nabije toekomst

Smartphones, smart metering en smart grids zijn woorden die de laatste jaren de wereld veroverden. Ze houden computergestuurde intelligente toepassingen, ofwel apps, in. Bovendien zijn ze gebruiksvriendelijk. Dat ze van nut kunnen zijn, hebben ze al lang bewezen. Ze maken het leven gemakkelijker. Het tijdperk van de intelligente systemen is aangebroken. Voorlopig voeren spelletjes en grappige toepassingen de vlag op de hedendaagse smartphones, maar smart technologie heeft veel meer in petto. De ontwikkelingen in de smart-hype hebben ook een toepassing in een gebied waar je dat niet onmiddellijk verwacht: steden, metropolen en hun energieverbruik. In tegenstelling tot het reduceren van de iPhone tot speelgoed, is het koppelen van Smart City-technologie aan smartphones van fundamenteel belang voor de leefbaarheid in onze steden. Waarom de steden smart moeten worden. Wereldwijd neemt het aantal stadsbewoners enorm toe. In 2050 zullen 6,5 van de 9 miljard mensen in stedelijke gebieden wonen. Op dit moment zijn dat er ongeveer 3,5 van de 7 miljard. Het algemene energie- en klimaatbeleid moet over de hele wereld aangepast worden aan deze evolutie. Hoe pakken we deze problematiek het best aan? Hoe kunnen we de leefbaarheid in onze steden garanderen? Hoe kunnen we de steden aantrekkelijk maken voor toekomstige generaties zonder dat ze de wereld naar de vaantjes helpen? Het juiste antwoord ligt zeker niet in het verder doen zoals we nu bezig zijn. De oplossing ligt in de slimme steden, de Smart Cities. Smart Cities, wat? De steden van de toekomst zullen overladen zijn met smart-technologie. Het concept “Smart Cities” is dan wel nagelnieuw, toch zal het in de nabije toekomst een wereldwijde impact hebben op de...