In het Technisch Weekblad van 23 september 2022 staat een artikel over een nieuw idee met aluminium. Het artikel begint als volgt.
“Zwitserse wetenschappers willen met zonne-energie geladen aluminium ballen gebruiken om waterstof en warmte te maken. Aluminium kan tot vijftig keer meer energie opslaan dan lithium-ion batterijen. Het is daarmee een kansrijke vorm van energieopslag, met name in gebieden waar de zon ’s winters zelden schijnt”.
Het zit zo:
Een kubieke meter aluminium kan zo’n 23,5 megawattuur energie opslaan. Hiervoor wordt overtollige duurzame energie gebruikt om aluminiumoxide of -hydroxide om te zetten in zuiver aluminium. Je zou dit zuivere aluminium ‘opgeladen aluminium’ kunnen noemen (net zoals een opgeladen batterij). Als het geladen aluminium in contact komt met water (en een chemisch mengsel) komt er waterstof en warmte vrij.
Het mooie aan dit proces is dat deze cyclus in theorie oneindig vaak herhaald kan worden met dezelfde hoeveelheid aluminium.
Het proces lijkt hiermee op een gewone batterij.
a) Noem één overeenkomst en twee verschillen tussen energieopslag in aluminium ballen en in batterijen.
De overeenkomst is dat er een chemisch proces gebruikt wordt om de energie op te slaan. De verschillen zijn dat hier geen elektriciteit maar warmte wordt geleverd en dat er waterstof vrijkomt.
b) Noem twee voordelen ten opzichte van batterijen.
Er is veel minder massa aluminium nodig dan lithium en aluminium is gemakkelijker te verkrijgen dan lithium.
c) Noem twee toepassingen voor de waterstof die ontstaat.
De waterstof kan gebruikt worden voor waterstofauto’s of gebruikt worden in een brandstofcel om elektriciteit te maken.
Dit proces kan gebruikt worden voor energieopslag in een kortdurende cyclus en een langdurende cyclus.
d) Welke twee cycli zijn dat?
Korte cyclus: gedurende een dag. Energie die overdag ‘over’ is wordt ‘s avonds en ‘s nachts gebruikt.
Lange cyclus: gedurende een jaar. Overtollige duurzame energie uit de zomer wordt in de winter gebruikt.
e) Leg uit voor welke van de twee cycli dit proces het geschiktst is.
De lange cyclus. De omzettingen vergen apparatuur en tijdrovende procedures. Zeker als je kijkt naar het vervoer zoals dat in de tekst staat.
Verder in het artikel staat: “Grote blokken aluminium zijn lastig te hanteren en daarom wordt nu overgestapt op kleine aluminium balletjes. Per vrachtwagen kunnen deze geladen aluminium balletjes vervolgens naar de plekken vervoerd worden waar de energie nodig is. Eenmaal ‘leeg’ gaat het materiaal weer terug naar de fabriek waar het weer wordt opgeladen”.
f) Geef twee voordelen van deze manier van energie vervoeren.
- Aluminium is niet giftig, dus er zijn nauwelijks veiligheidsmaatregelen nodig.
- Het is niet zo zwaar als batterijen.
In een publicatie over dit procedé stond onderstaand schema.
Bestudeer het schema en beantwoord de vragen:
g) Wat is de functie van de brandstofcel?
Een brandstofcel zet waterstof, met behulp van zuurstof, om in elektriciteit. De enige afvalstof is water.
h) Hoe kun je zien dat dit procedé gebruikt wordt bij overtollige duurzame energie?
Als energie nodig is, werkt het volgens de groene pijl. Is er overtollige energie volgens de andere pijlen daarboven in het schema.
i) Waar wordt het aluminium ‘opgeladen’ in het schema?
In het schema het plaatje linksboven.
j) Welke twee pijlen geven het circulaire proces aan?
De twee pijlen linksboven.
