De Kwal neemt het op tegen de Mossel/ENERGIETECHNIEK

De Archimedes waterschommel moet slagen waar de lineaire mossel en de Edinburgh-eend faalden. De ontwerpers van systemen om energie te halen uit de golven van de zee lijken een voorliefde te hebben voor opvallende namen. Misschien omdat hun ontwerpen tot nu toe eerder opvallen door originaliteit dan door economisch succes.

Origineel is het systeem dat Teamwork techniek en het Energie onderzoekscentrum Nederland (ECN) vorige week lanceerden zeker. Een rij Archimedes waterschommels ziet er uit als een kwallenkwekerij. Alleen spoelen deze kwallen nooit aan. Op de maat van de golven deinen ze, minimaal tien meter onder de zeespiegel, op en neer langs op de zeebodem verankerde palen.

De Archimedes waterschommel (AWS) combineert de twee verschillende benaderingen van golfenergie die tot nog toe zijn geprobeerd. De ene is, energie te winnen uit lucht die door het op en neer bewegende water wordt weggeduwd of aangezogen. Een theoretisch betere manier is om zonder die tussenstap direct de golfbeweging om te zetten in de draaibeweging van een elektrische generator.

De lucht vervult een centrale rol in de tot nog toe meest geprobeerde techniek, de oscillerende waterkolom (OWC). De golven worden via een trechtervormig kanaal opgestuwd en komen uit in een afgesloten ruimte. Daar stijgt en daalt het waterniveau pijlsnel, waardoor de lucht erboven door een turbine wordt geperst en weer aangezogen. Een variant daarop is de Lineaire mossel: omhoog komend water duwt een plastic zak leeg, alsof de golf een luchtbedpomp bedient.

Experimentele OWC's zijn er onder meer op de Azoren en tot voor kort in Noorwegen. Die laatste is door een zware storm buiten werking gesteld. Dat onderstreept een bezwaar dat aan dit soort installaties kleeft: ze bevinden zich aan het wateroppervlak. Dat lijkt logisch, want dáár zijn immers de golven. Met voor gezegende kusten als die van West-Ierland, Portugal, India en Java een vermogen van tot wel honderd kilowatt per strekkende meter golffront bij zich. Maar aan het wateroppervlak komt soms ook een veelvoud daarvan los. Een golfcentrale moet zijn berekend op de op zijn lokatie ergst voorstelbare storm. Dat is een economisch nadeel: die storm komt zelden en de rest van de tijd produceer je stroom met een 'overgedimensioneerd' apparaat.

Dat bezwaar kleeft ook aan de met mechanische energie-overdracht werkende golfcentrales. De 'Edinburgh-eend' bij voorbeeld, die een drijver op en neer laat gaan op de golven en met die beweging een generator op gang houdt.

Daarom staat de Archimedes waterschommel een tiental meters onder de golven. Daar stormt het niet, terwijl met name de lange golfslag, zoals die voorkomt bij oceaankusten, nog goed merkbaar is.

Geen evenwicht

De AWS bestaat uit een boei die maar geen evenwicht kan vinden daar onder de deining. Hij bevat lucht en water. Aan de onderkant staat het water in open verbinding met de zee: de binnenkant voelt de druk die buiten heerst. Aan de bovenkant staat de lucht in verbinding met de lucht in andere boeien.

Alleen al door de verbinding met het water is de boei instabiel. Stel dat hij zoveel lucht bevat dat hij op een bepaalde hoogte in het water zweeft. Door een kleine waterbeweging zakt hij iets. Op de grotere diepte is de druk hoger, dus stroomt er wat extra water naar binnen, de lucht samenpersend. De boei is zwaarder geworden en zinkt nog wat meer. Het omgekeerde gebeurt wanneer de hij iets uit de evenwichtsstand wordt opgetild.

De Archimedes waterschommel laat het aan de golven over om het zinken en weer drijven van de boeien te dirigeren. Want als er een golftop voorbij komt, ligt de boei vanzelf wat dieper en kan hij gaan zinken. Even later komt een dal voorbij en moet hij weer omhoog.

Het effect wordt versterkt door de tweede verbinding tussen boei en buitenwereld: de luchtleiding naar de andere boeien. Wanneer water een boei binnenstroomt en de lucht samenperst, laat die zich gemakkelijk verdrijven naar een andere boei, waarboven toevallig net een lagere waterstand heerst. Dat versterkt het dalen van de eerste en het stijgen van de tweede boei.

Groeven op de palen zorgen ervoor dat de boeien als onderzeese vliegwielen om hun as draaien. Een dynamo doet de rest.

Zuid-Afrika, Japan, India, Marokko: er is volgens ECN en Teamwork techniek twintigduizend kilometer kustlijn in de wereld waar de golven hoog genoeg zijn. Duizend daarvan is zodanig ontwikkeld dat de opgewekte energie gemakkelijk kan worden opgenomen in een elektriciteitsnet.

Per kilometer zien de twee bedrijven daar graag zes Archimedescentrales geïnstalleerd, die samen 48 megawatt leveren, goedkoper dan een windmolen het kan. Maar dat moeten ze - en daar zoeken ze investeerders voor - eerst nog met een prototype bewijzen. Tot die tijd vissen ze in dezelfde vijver vol mooie dromen als de makers van de Lineaire mossel en de Edinburgh-eend.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden