Vorige week bleek de zonsverduistering net als vroeger enige angst op te roepen. Alleen nu niet meer vanwege hemelgoden maar omwille van het vlees in de diepvries. Want als de maanschaduw over alle PV-panelen tegelijk zou schuiven, zou het hele elektriciteitsnet uitvallen, aldus het moderne bijgeloof. Terwijl dat toch ook niet gebeurt als elke nacht diezelfde panelen urenlang in de schaduw van de aarde staan. Zelfs niet tijdens een maansverduistering.

Zonder zon kunnen we gewoon het hoofd koel en de diepvries koud houden dankzij aardgas. Maar dat wordt steeds lastiger. Want de gasgestookte elektriciteitscentrales warmen de aarde en dus ook ons op. Direct via hun koelwater en indirect via de CO2-uitstoot. Daarom zijn er plannen om ze te sluiten en te slopen. Op zich een prima idee, mits niet te snel en niet totaal. Niet sneller dan dat er alternatieven beschikbaar zijn. En niet totaal omdat er ook duurzame gascentrales mogelijk blijven.

Dat kan met warmtekrachtcentrales: die leveren elektriciteit en stoom tegelijk. Na zonnepanelen en windturbines zijn het nu al de goedkoopste stroomproducenten. De werking ervan is simpel. Aardgas en lucht stromen in een gasturbine en reageren met elkaar tot heet rookgas. Dat drijft via de schoepen van de turbine een generator aan die elektriciteit maakt. Vervolgens verhit het een ketel die stoom produceert, en verdwijnt dan via de schoorsteen. Zo wordt wel 85 procent van de energie uit het gas nuttig gebruikt. Fijn, maar nog niet duurzaam.

Om te begrijpen hoe het wel duurzaam kan, moeten we even dieper in de materie duiken. Op molecuulniveau om precies te zijn. Daar vinden splitsingen en fusies plaats. Bij een hoge temperatuur vindt molecuulsplitsing plaats en kunnen de afzonderlijke atomen nieuwe combinaties vormen. Bij de vorming van die fusiemoleculen komt energie vrij in de vorm van hitte. Niet zoveel als bij atoomsplitsing, maar gelukkig zonder radioactieve straling.

Een aardgasdeeltje bestaat uit een kool-
stofatoom (afgekort C) en vier waterstofatomen (H) en heet scheikundig CH4. Lucht bestaat voor 78 procent uit stikstof (N2), voor 21 procent uit zuurstof (O2) en voor 1 procent uit overige gassen. In een gasturbine splitst het aardgasmolecuul in koolstof en waterstof en combineren die beide stoffen met zuurstof tot kooldioxide (CO2) en water (H2O). Maar ook de stikstof uit de lucht reageert bij de hoge temperatuur met zuurstof tot de voor mens, dier en plant schadelijke stikstofoxide (NO) en stikstofdioxide (NO2). Zo draagt een gascentrale dus bij aan het broeikaseffect en aan de stikstofproblematiek. Dankzij de simpele scheikunde is ook meteen duidelijk hoe het wel duurzaam kan: zonder C en zonder N.

Door alleen waterstof en zuurstof in een gasturbine te laten reageren, ontstaat geen rookgas meer, maar alleen hete waterdamp ofwel stoom. Om de voor de schoepen dan wel erg hoge reactietemperatuur te verlagen, moet water worden toegevoegd. Gunstig bijeffect daarvan is: meer vermogen en dus meer elektriciteitsopbrengst en meer stoomproductie. Het elektrisch rendement kan zo 75 procent worden en het totale rendement inclusief stoom wel 95 procent. En ook mooi: er is geen ketel meer nodig, en ook geen schoorsteen.

Om aan waterstof en zuurstof voor die stroomstoommachines te komen, zijn watersplitsers nodig die H2O-moleculen omzetten in H2 en O2. Behalve door hitte kunnen watermoleculen ook worden gesplitst met elektriciteit in zogeheten elektrolysers. Die kunnen met duurzaam opgewekte wind- of zonnestroom zo voorraadtanks vullen met waterstof en zuurstof. Zoals hiervoor getoond, helpt vervanging van aardgas door waterstof alleen tegen CO2-uitstoot, maar niet voor het stikstofprobleem. Dan moet ook lucht vervangen worden door zuurstof.

Door de combinatie van warmtekrachtcentrales met elektrolysers en buffertanks kan de industrie duurzaam elektriciteit en hogetemperatuurwarmte opwekken, ook als zon en wind even ontbreken. Zo zijn er veel meer bruikbare opties. Het verder ontwikkelen daarvan kost moeite, geld en tijd. Evenals het aanpassen van de installaties terwijl de productie doordraait. Maar het moet wel gebeuren. Liefst voor de volgende zonsverduistering.

De auteur is adviserend ingenieur.