Kan elektriciteit de hele wereld rond gestuurd worden?

Peter, 59 jaar
21 juni 2017

Ik heb thuis zonnepanelen op mijn dak en ben verder een leek op technisch gebied hieromtrent. Toch denk ook ik soms aan de energieproblematiek. Daarom mijn vraag aan de specialisten is volgend idee van mij haalbaar of om een of andere reden niet uit te voeren? Mjn idee en voorstel Het opwekken van elektriciteit via zonnepanelen is mogelijk en toepasbaar in elk land ter wereld. Neem nu dat regeringen of instanties of bedrijven besluiten van een wereldwijd netwerk te maken van stroomvoorziening via zonnepanelen. Hoe zou dit dan moeten gebeuren volgens mij? Er wordt eerst een imaginaire as rond de aarde getrokken, denk aan een lijn rond de aarde zoals de evenaar. Op deze as komen supergrote electriciteitscentrales te staan die door zonnepanelen opgewekte elektriciteit doorsturen naar volgende grote electriciteitscentrales op die imaginaire as rond de aarde opgesteld staan. De grote electriciteitscentrales krijgen hun aanvoer van zijdelingse netwerken, van kleinere electriteitscentrales die op hun beurt gevoed worden door eigenaars van zonnepanelen. Een netwerk zoals het nu al bestaat, eigenlijk. De grote electriciteitscentrales zouden in mijn voorstel niet alleen stroom tot zich nemen en doorsturen, maar ook afgeven naar kleinere centrales die op hun beurt mensen en bedrijven kunnen voorzien van stroom als ze daarom vragen. Wat zou nu het interessante zijn (denk ik ;-)) aan mijn voorstel? Stroom moet blijkbaar in beweging blijven en moet vervoerd en afgetapt worden voor onmiddellijk gebruik, vermits opslagsystemen nog niet voldoende rendabel of ontoereikend zijn op dit moment. Kunnen we daarom niet ons teveel aan opgewekte stroom ‘doorschuiven’ via een netwerk op de imaginaire as naar gebieden waar het reeds donker is en waar men op datzelfde moment geen gratis of goedkope stroom kan opwekken via zonnepanelen? Dus in de streken waar het donker is terwijl wij stroom opwekken via zonnepanelen zouden ze kunnen profiteren van onze groene stroom. En als het verder op het netwerk van ‘doorsluizers’ terug licht is, kunnen zij op hun beurt stroom opwekken via zonnepanelen of windmolens en die voor zich uit sturen naar ‘donkere plaatsen’. Uiteraard moet elke grote electriciteitscentrale in dit netwerk eerst zijn eigen streek kunnen voorzien van een behoefte, maar er blijft toch altijd voldoende stroom over om door te sturen, is het niet zo? De uitvoering van mijn idee is er eentje dat om te beginnen moet beschikken over een goede verstandhouding tussen regeringen, landen en volkeren. Maar is mijn idee ook technisch haalbaar, zie ik misschien enkele belangrijke dingen over het hoofd?

Antwoord

Beste Peter, 

Het belangrijkste wat je over het hoofd ziet, is dat de overdracht van elektrische energie over grotere afstanden nog steeds niet zonder te grote verliezen kan.
Dit heeft alles te maken met het feit dat je steeds een deel van de energie verliest over de weerstand (de fameuze R×I^2 formule) van de geleider waarmee de energie over het netwerk wordt overgebracht. Over grotere afstanden haalt dit verlies het rendement van de opgewerkte (zonne-)energie dermate naar beneden dat andere opties weer interessanter worden (tot zelfs het opslaan van de overtollige energie via het oppompen van water achter een stuwdam met alle verliezen vandien). 

Reeds een hele tijd geleden (ten tijde van Edison en Tesla, jawel die waarnaar Elon Musk zijn wagenbedrijf heeft genoemd) kwamen de wetenschappers tot het inzicht dat deze verliezen beperkter zijn als je de energie op hoge spanning overbrengt. Dit verklaart het gebruik van wisselspanning als standaard en het uitgebreide assortiment aan transformatoren in het distributienetwerk. Hoe dan ook moet de voor de energie-overdracht gebruikte spanning toch beperkt blijven om te grote lekstromen (een bijkomend verlies) of zelfs doorslag van de isolatoren te voorkomen. 

Een andere optie is natuurlijk het gebruik van geleiders met zeer lage weerstand.
Dit was inderdaad de oplossing waar sommigen op hoopten na de ontdekking van hoge temperatuur supergeleding in de eighties. Het ene na het andere (hoge Tc) temperatuurrecord werd gebroken, maar toen viel de vooruitgang stil; de verhoopte kamertemperatuur werd tot dusver niet bereikt ... De technologie is in gebruik (o.m. om zeer hoge magneetvelden op te wekken), maar het probleem blijft tot nader order de koeling van de supergeleider (in het eenvoudigste geval m.b.v. vloeibare stikstof). Dit maakt het gebruik van die materialen voor energietransport economisch onaantrekkelijk, en dan hebben we het nog niet eens over het risico op faling van een koelsysteem ergens in het netwerk en de (kost van de) bijhorende beveiliging  ...

Ik vrees dus dat de haalbaarheid van je idee over grotere afstanden toch op economische haalbaarheid zou vastlopen. 
De dag-nachtgrens zo op continue basis wereldwijd overbruggen met zonne-energie blijft voorlopig een utopie, vrees ik ... 

Omzetting van zonne-energie naar een min of meer efficiënte vorm voor energie-opslag blijft dus de te bestuderen optie.
ik denk dan o.m. aan recente experimenten met mierenzuur als handiger en veiliger energiedrager dan waterstof, met andermaal een verlies aan rendement wegens de omzetting als in rekening te brengen prijskaartje. Ook goedkopere batterijtechnologie blijft een te onderzoeken mogelijkheid, met als achterliggende bezorgdheid o.m. de beperkte beschikbaarheid van Lithium op onze planeet en de politieke stabiliteit van de landen waar het element gewonnen wordt. 

Aangezien je idee betrekking heeft op zonnepanelen, als bijkomende bedenking voeg ik er nog aan toe dat juist wegens de opkomst van weidverspreide locale opwekking van energie locale opslag (bvb. Tesla batterijen) en overdracht over een gelijkspanningsnetwerk ondertussen ook weer in beeld is gekomen ... 

Noteer overigens dat je idee op kortere afstand (tussen nabijgelegen Europese landen onderling over het hoogspanningsnetwerk) wel degellijk reeds gebruikt wordt. 

Philippe J. Roussel
Senior Reliability Research Engineer
imec

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Beantwoord door

Ing.  Philippe Roussel

Micro-elektronica Betrouwbaarheid

IMEC
Kapeldreef 75 3001 Leuven
http://www.imec-int.com

Zoek andere vragen

© 2008-2020
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen