De golven van alle wereldzeeën samen leveren evenveel energie als 700.000 grote windturbines. Het gaat om ruim 2 miljoen megawatt aan golfvermogen, berekende Kester Gunn, onderzoeker bij energiemaatschappij E.ON.

Bovendien woont de helft van de wereldbevolking minder dan 60 kilometer van de kust. „Er is dan ook een enorm potentieel voor golfenergie”, aldus Ambroise Wattez, projectengineer bij SBM Offshore.

De meeste golfenergie kunnen de zuidelijke delen van de Indische en de Stille Oceaan leveren. Maar ook de kuststroken rond Noord-Amerika en in Europa ten westen van Portugal en Schotland hebben veel potentie.

Honderden miljarden euro’s en dollars worden er gestoken in de bouw van windparken, maar de veelbelovende golfenergie wordt nog nauwelijks benut. Het oogsten daarvan is ook bepaald niet eenvoudig. Pelamis Wave Power uit Edinburgh zag er wel brood in. Het bedrijf experimenteerde in 2004 met een soort metalen slang –een pelamis– van 120 meter lang die op de golven deinde.

De slang was opgebouwd uit vier onderling scharnierende buizen. Door de onderlinge scharnierende beweging van de buizen wordt olie rondgepompt. De stromende olie drijft vervolgens een generator aan.

Slangen

Het lukte Pelamis Wave Power om daarmee elektriciteit op te wekken. Via een kabel kwam deze energie aan land. Vier jaar later, in 2008, installeerde het met succes een drietal verbeterde slangen 3 kilometer voor de kust van Portugal. „Vandaag start de toekomst van de golfenergie”, zei Manuel Pinho, de Portugese minister van Economisch Zaken, trots op de levering van 2,25 megawatt aan geïnstalleerd golfvermogen. „Vanuit de oceaan krijgen we nu genoeg energie om jaarlijks 60.000 ton CO2 te besparen.”

De metalen slang is niet de enige mogelijkheid om golfenergie te oogsten. Er bestaan ook boeien die met de golven op en neer gaan. Deze zijn via een draad verbonden met een generator op de zeebodem. Weer een ander apparaat bezit lange peddels, die om een vast draaipunt op het ritme van de golven heen en weer kunnen bewegen.

„Deze machines om golfenergie te benutten, hebben gemeen dat ze complexe mechanische constructies zijn, die onder de ruwe offshore-omstandigheden nogal kwetsbaar zijn”, legt Ambroise Wattez uit. „Daarom zocht SBM Offshore naar een geheel nieuwe benadering. Het bedrijf ontwikkelde een met water gevulde rubberen slang die in de golven met een bepaald ritme verdikt en verdunt. In plaats van een generator met draaiende onderdelen zorgen inwendig dunne lagen kunststof folie voor de opwekking van stroom.”

Spanning

De folie is een elektroactieve polymeer (EAP) die bij plastische vervorming, zoals buigen en uitrekken, een elektrische spanning afgeeft. Als er meer lagen tegelijk worden gebruikt kan de EAP-folie een zeer hoge spanning van ruim 10.000 volt afgeven.

„Het mooie is dat het systeem nauwelijks onderhoud vraagt. Kwetsbare mechanische onderdelen ontbreken. Naar onze verwachting is de levensduur hoog, zo’n tien tot twintig jaar”, schat Wattez. Maar dat moet nog blijken. Voorlopig wordt de EAP-slang alleen nog onder laboratoriumomstandigheden in een golfbad getest.

Zowel korte, snelle golven als zeer lange, langzame leveren allemaal even efficiënt elektrische stroom. De mechanische voorgangers konden dat echter niet. Die werkten slechts voor één golflengte optimaal. Bovendien kon extreem hoge golfslag er ernstige schade aan toebrengen.

Windturbine

SBM Offshore gaat de EAP-slang op kleine schaal op open zee testen. Vervolgens moet dat een commerciële versie opleveren met een lengte van 200 tot 400 meter met een gemiddeld vermogen van 1 à 2 megawatt bij een spanning van rond de 12.000 volt. Over het bijbehorende kostenplaatje wilde Wattez alleen kwijt dat het bedrijf deze „vergelijkbaar wil laten zijn met die van windturbines.”

Als hij gelijk krijgt, beschikt SBM Offshore over een nieuwe duurzame-energiebron die wellicht een stabielere energieproductie heeft dan zon en wind. Bovendien is er geen sprake van horizonvervuiling.

Plastic onder stroom

Als je elektroactief plastic –polymeren, vaak in de vorm van PVDF-folie– buigt of uitrekt geeft dit een elektrische spanning af. De kunststof kan daardoor worden gebruikt voor energieopwekking, maar ook om er allerlei sensoren mee te maken.

Als de folie –omgekeerd– onder elektrische spanning komt te staan, treedt er vormverandering op: het plastic buigt of trekt samen. Daarmee is een heel scala aan toepassingen mogelijk. Met zo’n folie kunnen bijvoorbeeld vlakke luidsprekers worden gemaakt. Maar evengoed flexibele robotarmen en grijpers die ”gevoel” hebben, door toepassing van elektroactieve folie in een druk- of krachtsensor.

Het samentrekken van de folie door er spanning op te zetten, lijkt veel op het samentrekkingsmechanisme van de spieren. Dat biedt perspectief voor het ontwikkelen van kunstmatige ledematen of prothesen.

In 2005 organiseerde Yoseph Bar-Cohen een worstelwedstrijd met robots voorzien van EAP-spierbundels, bedoeld als stimulans voor verschillende onderzoeksgroepen, om steeds betere kunstspieren te ontwikkelen. Eerst won de mens met gemak, maar later niet meer.

In de medische wetenschap kunnen er micropompjes mee worden gemaakt voor diagnostiek. Ook voor nauwkeurige regeling van een infuus zijn EAP-spiertjes erg geschikt. Ludiek is het robotvisje, gemaakt door het Japanse technologiebedrijf Eamex, dat met EAP-spiertjes zelfstandig kan zwemmen. In 2014 kreeg Apple een octrooi op het regelen van het focus en het diafragma van een iPhonecamera met behulp van EAP-spiertjes.