Energie / Een bruikbare broeikas
door Joep Engels
In de Australische woestijn moet een toren verrijzen van een kilometer hoog, een broeikas gemaakt om energie te winnen uit zonlicht. Het idee is minder gek, en kostbaar,
dan het lijkt.
Soms vermoedt hij een complot. Met ons energieverbruik warmen we de wereld op. En als ontwikkelingslanden gaan meedoen, wordt de ramp niet te overzien. Tenzij we de zon gaan gebruiken. En hij, Jxf6rg Schlaich, een Duitse hoogleraar technologie en eigenaar van een internationaal bouwbedrijf, wxe9xe9t hoe je zonne-energie simpel kunt gebruiken. ,,Maar het lijkt wel alsof de wereld niet mag weten dat het kan.”
Zijn idee is de eenvoud zelve. Het is niet meer dan een broeikas met een schoorsteen erop. De lucht in de broeikas wordt warm, wil opstijgen en moet daarvoor door de schoorsteen. Onderweg zet de luchtstroom propellors in beweging en op die manier wordt elektriciteit opgewekt.
Het opmerkelijke van de Solar Tower zit hem in de maatvoering. Want om dit idee om te toveren in een rendabele elektriciteitscentrale moet de broeikas een diameter krijgen van zeven kilometer. En om de schoorsteen voldoende trek te verschaffen moet hij duizend meter hoog worden. Maar dan heb je ook wat: een centrale met een vermogen van 200 megawatt, voldoende om 200000 huishoudens van stroom te voorzien.
Een Australisch bedrijf, Enviromission, wil de Solar Tower wel bouwen. In het zuiden van de staat New South Wales ligt een onherbergzaam stukje woestijn en dat lijkt de ideale locatie voor een zonnecentrale. De vergunningen zijn binnen, maar er is xe9xe9n probleem: de Solar Tower is te duur.
De zonnecentrale gaat naar schatting een half miljard euro kosten en dat is zelfs voor een duurzame energiebron wat veel. Windenergie bijvoorbeeld kost omgerekend nog niet de helft, om van een conventionele, gasgestookte centrale maar te zwijgen. Eigenlijk zou nu met de bouw moeten worden begonnen maar men heeft besloten er nog xe9xe9n haalbaarheidsanalyse tegenaan te gooien. De resultaten daarvan worden in het voorjaar van 2004 verwacht.
Het zag er allemaal zo hoopvol uit. De Solar Tower zou namelijk helemaal niet zo uniek zijn. In 1982 heeft Schlaich in Spanje, om precies te zijn in Manzanares, 150 kilometer ten zuiden van Madrid, een prototype gebouwd. Deze zonnetoren was niet zo groot: 150 meter hoog, een broeikas van 240 meter doorsnee en een vermogen van 50 kilowatt. Maar hij deed het prima. Hij heeft 15000 uur bijna zonder haperingen ‘gedraaid’; soms moest er een ruitje worden vervangen en xe9xe9n keer viel het Spaanse net uit. Dat alles terwijl meestentijds maar xe9xe9n opzichter aanwezig was.
Maar 50 kilowatt is natuurlijk niet veel. Daar kun je nog geen straat mee van stroom voorzien. Dus moest de Spaanse toren worden opgeschaald. Het dak van de broeikas werd -op de tekentafel- duizend keer zo groot en de schoorsteen zes, zeven keer zo hoog.
In de woestijn wordt de lucht onder het glas zo’n dertig graden warmer dan erbuiten. De broeikas is aan de zijkanten open; daardoor kan de lucht opstijgen. Samen met de trek van de duizend meter hoge schoorsteen gaat dat met een snelheid van ruim dertig meter per seconde. Vlak voordat de luchtstroom de toren in verdwijnt, brengt ze 32 turbines in beweging die samen zo maximaal 200 megawatt vermogen kunnen leveren.
Als het ontwerp daarbij zou blijven, was het gemiddelde vermogen van de Solar Tower niet veel meer dan 50 megawatt -ook in Australixeb gaat de zon onder. Dat gemiddelde hebben de ontwerpers wat kunnen opkrikken door op de grond een buizenstelsel met water aan te leggen. Overdag wordt een deel van de zonnewarmte in het water opgeslagen en dat wordt ‘s nachts weer afgegeven. De centrale komt daardoor op een gemiddelde van 80 megawatt en een verwachte jaarproductie van 650 gigawattuur (650 miljoen kWh).
Dat zou, in vergelijking met een gasgestookte centrale, jaarlijks 700000 ton kooldioxide schelen die minder de lucht in wordt geslingerd; niet meer dan een beginnetje om het broeikaseffect binnen de perken te houden. Nederland bijvoorbeeld stoot jaarlijks 200 miljoen ton kooldioxide uit. Maar goed, alle begin is moeilijk. Australixeb wil vanaf 2010 jaarlijks 9500 gigawattuur aan duurzame elektriciteit opwekken. Wellicht met nog meer van deze zonnetorens.
Hebben jullie daar in New South Wales een zonnesteek opgelopen, vroegen sceptici. Een toren van duizend meter hoog? Dat is bijna twee maal zo hoog als het huidige hoogste gebouw, de National Tower in Canada. Blijft dat wel overeind?
Dat is het probleem niet, beweert Schlaich. De toren krijgt een cilindrisch kanaal met een doorsnee van 170 meter en een wand van gewapend beton die aan de voet een meter dik is en aan de top een kwart meter. Op zes hoogtes wordt het bouwwerk nog eens verankerd met een soort spakenconstructie. Dat kan wel een lichte aardbeving verdragen, weet Schlaich uit ervaring en berekeningen.
Nee, het probleem zit hem in de kosten. Of eigenlijk het rendement van de centrale. Want 200 megawatt klinkt heel aardig, de zon pompt er een veelvoud in, zeker 10000 megawatt. Als Schlaich het rendement zou weten op te krikken van de huidige, armetierige 2 procent naar bijvoorbeeld 10 procent, dan zeurde niemand meer over de kosten.
Maar, zeggen Nederlandse deskundigen, zo mag je niet rekenen. Het doet er niet toe hoeveel zonne-energie de centrale benut, het gaat erom hoeveel energie hij levert per gexefnvesteerde euro. Een windmolen kost grofweg duizend euro per gexefnstalleerde kilowatt, een windmolenpark van 200 megawatt dus zo’n 200 miljoen euro. Maar omdat de zon, zeker in de woestijn, een veel betrouwbaardere bron is dan de wind en je dus veel meer windvermogen moet plaatsen om net zoveel energieproductie te leveren als met de zonnecentrale, lopen de kosten niet zo uiteen.
,,Qua kosten biedt het project wel perspectief”, vindt Lex Bosselaar van de Nederlandse Organisatie voor Energie en Milieu (Novem). Een demonstratieproject voor een nieuwe technologie is nu eenmaal duur.” Hij vergelijkt het met zonnecellen die het zonlicht direct in elektrische energie omzetten. ,,Een zonnepaneel van xe9xe9n vierkante meter kost 600 euro en levert jaarlijks 80 kWh.” Dat betekent dat voor dezelfde elektriciteitsproductie een oppervlak van acht vierkante kilometer met zonnepanelen moet worden bedekt; tegen de somma van 5 miljard euro, het tienvoudige van de Solar Tower.
Bovendien, benadrukt Schlaich, betreffen de bouwkosten van de Solar Tower vooral arbeidskosten. Het materiaal, vooral beton en glas, is niet zo duur en ook in arme landen ruim voorhanden. Nee, voor Schlaich staat het nut van zijn centrale als een paal boven water. Het is eigenlijk de enige vorm van duurzame energie die de concurrentie met fossiele bronnen aankan, schrijft hij. Op de waterkrachtcentrales na dan. Schlaich noemt zijn Solar Tower dan ook wel de waterkrachtcentrale van de woestijn.
Zo gek is die hoge toren ook weer niet. In 1995 kwam een Nederlands consortium, waarbij ook Novem betrokken was, met het Megapower-project. Een energiecentrale op de Noordzee met een toren van 7,5 kilometer hoog. De Megapower moest gebruikmaken van het temperatuurverschil van 20 graden tussen het zeewater en hogere luchtlagen. Ammoniak zou op zeeniveau verdampen, opstijgen, boven in de toren condenseren en in zijn val naar beneden turbines aandrijven. De Megapower-centrale zou een vermogen van 7000 megawatt hebben en moest 30 miljard gulden kosten. ,,Het bleek technisch toch niet helemaal haalbaar”, meldt Bosselaar van Novem.
En het kan nog gekker. Kort daarna presenteerde de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie Nasa het plan voor de Tsiolkovsky-toren, een gevaarte van 2240 kilometer hoog, 165000 ton zwaar en met een basis van 15 vierkante kilometer. Met zo’n toren had de Nasa nauwelijks raketten meer nodig, de satellieten konden eenvoudig omhoog worden getakeld.
Vergeleken met deze megaprojecten is de Solar Tower maar een klein schoorsteentje. En er is nog een verschil: als het aan Schlaich ligt, komt zxedjn toren