Kleine zonnecentrale helpt verswaterproducenten aan betaalbare stroom en warmte
Oud TU/e-student Henk Arntz heeft een oplossing gevonden waarmee zonnecentrales op een veel kleinere schaal toch rendabel stroom kunnen produceren.
Er zijn mensen die van het ene naar het andere uiterste gaan. Neem nou de Utrechtse ondernemer Henk Arntz. De voormalige TU/e-student Werktuigbouwkunde ontwikkelde in 2010 aan de Brabantse universiteit een sneeuwcompressor. Na zijn afstuderen vermarktte hij zijn vinding via de spin-off Snocom. Nu, een flink aantal jaren later, richt hij zich met Suncom Energy op een compleet het tegenovergestelde. Zonnestroom tegen een concurrerende prijs.
Nieuw is de toegepaste techniek niet. Wel de schaal. Door een vinding van Arntz kan de zonnecentrale vele malen kleiner en goedkoper worden uitgevoerd. Dat maakt vooral toepassing in zonrijke landen zeer aantrekkelijk.
Arntz lacht even. “Ja, die sneeuwcompressor was ontzettend leuk. We hebben dit ontwikkeld op de Finse poolcirkel en de Zwitserse Alpen. Ik heb er vervolgens één aan Schiphol verkocht. En een jaar later nog machines aan de vliegvelden van Parijs en Helsinki. Vervolgens moest ik even afstand nemen na 6 drukke jaren.”
Zijn aandacht is echter nu gericht op zijn nieuwe onderneming: Suncom Energy. Deze zonnecentrale werkt volgens het principe van concentrated solar power (CSP). Het beste voorbeeld van zo’n zonnestroominstallatie staat in de Nevadawoestijn in Californië.
Zonlicht bundelen
“Het is eigenlijk precies hetzelfde wat kleine jongetjes doen met een vergrootglas. Die bundelen het zonlicht om er wat mee in de fik te steken,” legt Arntz uit. Bij zo’n CSP-generator gebeurt feitelijk hetzelfde. Er zijn vier verschillende technieken voor: torens, parabolen, platen en schotels. De variant die ik aan het ontwikkelen ben, werkt met parabolische spiegels; lange parabolische schijven die in rijen in de woestijn staan.”
Het principe is al zeker een eeuw oud. Het door de spiegels weerkaatste zonlicht verwarmt een vloeistof die door een leiding loopt. Dat kan olie zijn, maar ook gesmolten zout. Het voordeel van dat laatste medium is dat je een veel groter rendement hebt van je stoomturbine waarmee je uiteindelijk stroom opwekt.
“Het mooie van gesmolten zout is verder dat het gewoon spotgoedkoop is. De opslagkosten zijn maar een fractie van die bij het opslaan van elektriciteit met behulp van lithium baterijen. En je hebt daarbij ook nog eens als restproduct warmte, die je weer voor allerlei procesdoeleinden kunt gebruiken. Het mooie is dat je pas elektriciteit opwekt op de momenten dat je ook daadwerkelijk stroom nodig hebt. Daarmee heb je dus feitelijk een thermische energieopslag gecreëerd.”
Competitief met fossiele brandstof
De prijs van elektriciteit inclusief opslag is volgens Arntz lager dan die bij een installatie van zonnepanelen met lithiumbatterijen. “Het is ook competitief met fossiele brandstof voor elektriciteitsopwekking. IRENA, International Renewable Energy Agency heeft een rapport uitgebracht waarin dat wordt bevestigd. We hebben het dan wel over installaties in zonrijke gebieden, zoals Texas, Zuid-Spanje, Australië. Kortom, alle zonrijke gebieden; en dat is meer dan de helft van de wereld.”
Er is echter een probleem. Om die rentabiliteit te verkrijgen moet de schaal van die installaties enorm zijn. Daarmee zijn ook investeringen van miljarden euro’s mee gemoeid. Een ander probleem is de beperkte netcapaciteit. Je kunt niet ongelimiteerd stroom aan het elektriciteitsnetwerk toevoegen. Voor die netcongestie is nog niet zo snel een oplossing te vinden. Daarbij komt dat de plek waar mensen behoefte hebben aan energieopslag is juist in en bij steden en niet midden in de woestijn.
Twee grote wijzigingen
“Als je een kleine ‘plant’ hebt die dicht bij de gebruikers staat, of zelfs op het terrein van de gebruiker zelf, dan heb je dat probleem niet meer. Mijn doel is om die techniek af te schalen naar een omvang van de grootte van een voetbalveldje. En dat is in principe gelukt. Ik heb een aanpassing gemaakt op de receiver. Dat is de leiding waarop je het zonlicht concentreert. Dat heeft tot twee grote wijzigingen geleid van het systeem, waardoor het opeens rendabel naar beneden geschaald kan worden. Met dezelfde specificaties. Dat ben ik nu aan het ontwikkelen met collega Wout Gubbels, die ook bij die TU/e spinoff Snocom betrokken was. We hebben nu een proefinstallatie in Italië gebouwd om die rentabiliteit aan te kunnen tonen.”
Ik leg het je graag uit. Maar nu nog even niet!
Henk Arntz, CEO Suncom Energy
Het afschalen is echter eenvoudiger gezegd dan gedaan. Als de spiegels kleiner worden, moet ook de te verhitten leiding dunner worden om hetzelfde effect te bereiken. “Die leiding wordt dan zo dun als een rietje. Dan kost de installatie meer energie dan dat er wordt opgewekt. Dan werkt dus het concept niet meer. We hebben echter met hele goedkope middelen voor dat probleem een oplossing gevonden. Dat maakt die kleine schaal wel mogelijk. Wat ik precies heb gedaan, leg ik je over een jaar graag uit. Maar nu nog even niet,” lacht Arntz. “Want als het eenmaal weet dan denk je: dat is wel zo simpel!”
Verswaterproducenten
Toch kent ook de installatie van Arntz een soort natuurlijke ondergrens. De minimale afmetingen zijn wel afhankelijk van de apparatuur die je nodig hebt. Zo beslaat de stoomturbine die noodzakelijk is voor de elektriciteitsopwekking toch al snel een half voetbalveld. Er zijn wel kleinere turbines, maar die zijn dan weer duurder per kilowatt vermogen. Dat gaat dan ten koste van de rentabiliteit.
De potentiële klanten van Suncom zijn gevestigd op tropische eilanden, waar de prijs van stroom sowieso al wat hoger ligt. “Het gaat over partijen die eigenlijk voornamelijk vers water maken. Dat zijn partijen die opereren in warme gebieden waar weinig water is, en die voor het maken van vers water veel elektriciteit nodig hebben wat daar vaak juist heel duur is. En ze hebben voor hun processen ook graag warmte nodig. En ik kan met mijn installatie beide bieden.”
Terugverdientijd
“Als je uitrekent wat het maken van een installatie met zonnecollectoren en opslag in lithium batterijen aan energie kost, dan is de terugverdientijd ongeveer 9 jaar. Dat komt vooral door alle energie die je nodig hebt voor silicium en lithium. Bij mijn installatie is dat ongeveer een jaar. Je kunt het zout dat je nodig hebt winnen uit de natuur. Maar dat is zeker niet oneindig, Vandaar dat je beter synthetisch zout kunt gebruiken. Dat is vele malen verantwoordelijker dan overal maar lithium in te zetten. Dat kunt je veel beter gebruiken voor mobiele toepassingen, zoals vervoer.”
Foto: De paraboolspiegel van de zonnecentrale die Arntz ontwikkelde. Foto (c) Suncom Energy.