Haagsche Courant oktober 2000

Twee keer langer op een liter

Goed nieuws in tijden van dure diesel: de auto kan twee keer zo zuinig worden. En schoner, èn stiller en toch sneller optrekken. Natuurlijk is er ook hier een nadeel, maar daarover later meer.

De auto van de toekomst zal geen verbrandingsmotor meer hebben, zo verwachten ondermeer BMW, DaimlerChrysler en Shell. Het tijdperk van de benzine- en dieselmotoren raakt aan het begin van deze eeuw ten einde en steeds meer auto’s lopen dan op een schone en geruisloze elektrische voortstuwing.

Nu zijn elektrische auto’s altijd een beetje zielige voertuigen geweest. Leuk voor de melkboer of de binnendienst, maar ongeschikt voor het echte werk. De problematische opslag van elektrische energie in accu’s lag hieraan ten grondslag. Ondanks een enorm gewicht aan meegezeulde accu’s bleef de actieradius van de elektrische auto klein vergeleken met benzine- of dieselvoertuigen. Om nog maar te zwijgen over het ongemak van het urenlange opladen van de accu’s.

Maar daar is de laatste tien jaar veel verandering in gekomen met de toepassing van de zogeheten brandstofcel (zie kader). Daarmee is het namelijk mogelijk om aan boord van de auto elektriciteit op te wekken, waardoor grote accu’s overbodig worden. Een brandstofcel zet waterstof en zuurstof om in elektriciteit en een beetje water. Dat gebeurt geruisloos, efficiënt en zonder enige uitlaatgassen. Volgens velen is de brandstofcel dan ook DE krachtbron van de toekomst, maar voorlopig stuiten toepassingen nog op heel praktische problemen.

Zo is Waterstof is lastig op te slaan. In tegenstelling tot LPG wordt waterstof bij gewone temperaturen niet vloeibaar, met als gevolg dat de opslag in gascilinders veel ruimte inneemt. De eerste auto’s die halverwege de jaren negentig met brandstofcellen werden uitgerust, waren dan ook niet voor niets stadsbussen die voldoende ruimte boden aan een rij waterstofcilinders en een flink pakket brandstofcellen. En nu nog steeds zijn demonstratievoertuigen op waterstofgas te herkennen aan een dik dak waar waterstofcilinders in ondergebracht zijn.

Ook het tanken van waterstof is een omslachtige procedure omdat de vloeibare waterstof een temperatuur heeft van zo’n 250 graden onder nul, waardoor de slang en het tankpistool niet meer door mensenhanden te hanteren zijn. Het aan- en afkoppelen gebeurt dan ook volautomatisch, hetgeen een tankinrichting erg duur maakt. In Duitsland is er vooralsnog maar één plaats te vinden waar op deze manier waterstof getankt kan worden: de luchthaven van München. De problematische op- en overslag van waterstof maken het niet waarschijnlijk dat er veel stations bij zullen komen.

Toch wordt er in de ontwikkeling van brandstofcellen flinke vooruitgang geboekt. In 1994 presenteerde DaimlerChrysler de eerste auto op brandstofcellen: de NECAR 1. Het Mercedesbusje was met 800 kilogram apparatuur in de laadruimte in feite een rijdend laboratorium dat alleen plaats bood aan chauffeur en bijrijder. Maar liefst twaalf ‘stacks’ met brandstofcellen en waterstoftanks waren nodig voor de voortstuwing. Drie jaar later echter leveren twee stapels brandstofcellen hetzelfde vermogen (55 kW) en was de tijd rijp om prototypen personenwagens met brandstofcellen uit te rusten.

En ook voor het onhandelbare waterstof zijn er alternatieven in ontwikkeling. Men wil namelijk ook met een elektrische auto liefst gewone brandstof tanken. In samenwerking met Daimler heeft Shell hiervoor een proces ontwikkeld waarbij waterstofgas gewonnen wordt uit benzine. Het proces heet CPO (catalytic partial oxidation) en het houdt in dat benzine bij hoge temperatuur (1000 graden) in een oogwenk wordt omgezet naar waterstofgas en koolmonoxyde (dat later in kooldioxyde (CO2) wordt omgezet). De omzetting is snel (zodra het gaspedaal wordt ingedrukt), compact en schoon. Weliswaar wordt er CO2 geproduceerd, maar veel minder dan bij een verbrandingsmotor. Daarnaast stoot een brandstofcel ook geen roet, zwavel- of stikstofoxyden uit.

De motor van een conventionele benzinemotor haalt maar een rendement van 15%. Bij een elektrische auto met brandstofcellen en een benzine omzetting ligt dat op 30% of meer. Het meeste verlies zit hierbij nog in de omzetting van benzine naar waterstof (60% rendement). Maar als de auto met brandstofcel werkelijk de markt haalt, betekent dat een halvering van het benzineverbruik en van de CO2 uitstoot door het verkeer.

Technisch kan het, maar de omschakeling zal miljarden gaan kosten. Kosten die iedereen liefst op andermans bord schuift. Een aardige illustratie hiervan is dat DaimlerChrysler, na ontwikkeling van de benzinekatalysator, z’n nieuwste demonstratiewagen heeft uitgerust met een katalysator voor methanol. De auto kan methanol (een soort alcohol) tanken en die omzetten in waterstof en CO2. Shell echter geeft de voorkeur aan benzine omzetting en ziet de aanleg van een heel netwerk van methanolpompen als overbodige investering. Zo probeert de autoindustrie de ontwikkelingskosten bij de brandstofleveranciers te leggen en andersom.

De bittere waarheid is dat momenteel noch de autoindustrie noch de olie-industrie er werkelijk belang bij hebben om andere auto’s te gaan maken. Bij afwezigheid van dwingende wetgeving, zijn de hoge en stijgende brandstofprijzen nog het beste motief om ‘iets’ te gaan doen aan de ontwikkeling van een nieuwe energieketen. Het nadeel is dus dat de diesel en benzine nog een stuk duurder moeten worden voordat miljardeninvesteringen in De Nieuwe Auto rendabel worden. Vandaar dat ingewijden verwachten dat de verbrandingsmotor het nog wel 20 tot 30 jaar zal uithouden.

KADER: HOE WERKT DE BRANDSTOFCEL

2H2 + O2 -> 2 H2O

De brandstofcel (engels: fuel cell) werd in de jaren zestig ontwikkeld met het oog op elektriciteitsvoorziening aan boord van ruimteschepen. Men zocht naar een mogelijkheid om brandstof (in het geval van raketten: waterstof) direct om te zetten in elektriciteit. En dat is precies wat de brandstofcel doet.
In feite doet een brandstofcel daarmee precies het omgekeerd als het bekende middelbare schoolproefje met de elektrolyse van water. Daarbij werden twee elektrodes in een bekerglas water gehangen. Zodra er een elektrische stroom gaat lopen, ontstaat er gas aan de elektrodes. Aan de positieve elektrode (anode) ontstaat zuurstof en aan de andere waterstof. De conclusie luidde: elektrische stroom ontleedt water in waterstof en zuurstof.
Het omgekeerde proces vindt plaats in een brandstofcel: waterstof (blauw) en zuurstof (groen) worden bijeengebracht. In de cel verbinden beide gassen zich -onder invloed van een katalysator- tot waterdamp (oranje). Hierdoor gaat er een elektrische stroom gaat lopen van de ene wand van de cel naar de andere. Waterstof en zuurstof combineren tot water en leveren daarbij stroom.
De brandstofcel is hierdoor bruikbaar als stroombron, met een spanningsverschil van 0,6 Volt. Vandaar dat iedere praktische toepassing gebruik maakt van een stapel (‘stack’) van zo’n 150 seriegeschakelde brandstofcellen om op een bruikbare spanning van een kleine 100 Volt uit te komen.
Inmiddels zijn ook andere typen brandstofcellen ontwikkeld die bijvoorbeeld op aardgas lopen. Ook wordt er gewerkt aan omzetters (katalysatoren) die vloeibare brandstoffen als benzine of methanol omzetten in waterstof voor de brandstofcel. Futurologen voorspellen dat het wekelijkse opladen van een GSM gaat veranderen in het maandelijks bijtanken met gas of methanol, of met een paar druppels uit de benzinepomp.

copyright © Het Inzicht / Jos Wassink, 1998

Haagsche Courant 01-09-2000

Hoe de kernenergie strandde in Petten

Kernenergie is dood, concludeert de Utrechtse hoogleraar energiefysica Kees Andriesse. Dodewaard wacht op de sloop, Borssele gaat vervroegd dicht en Kalkar is een pretpark geworden. Andriesse beschrijft de opkomst en ondergang van kernenergie in Nederland in zijn boek ‘Republiek der Kerngeleerden’ dat afgelopen zomer verscheen. Hierin verhaalt hij hoe onderzoekers en ingenieurs in de beschutting van de Pettense duinen hun projecten ontwikkelen terwijl om hen heen de maatschappelijke weerzin tegen kernenergie groeit en die tenslotte op de knieën dwingt.

De geschiedenis van de kernenergie in Nederland valt grotendeels samen met die van het Reactor Centrum Nederland (RCN, het latere ECN). Het RCN, dat vanaf eind jaren vijftig in de duinen bij Petten verrees, had tot doel een Nederlandse kernenergie-industrie tot stand te brengen. De staat, de industrie en de elektriciteitsbedrijven waren vertegenwoordigd in het bestuur, maar het centrum werd grotendeels (3/4) gefinancierd door economische zaken. Andriesse schrijft de geschiedenis van het instituut in de periode van 1962 tot 1984, het tijdperk van wetenschappelijk directeur Jaap Goedkoop (“22 Jaar zat hij het overleg met zijn staf voor dat geen overleg mocht heten – bijna steeds aan het woord, met een stugge wil om door te dringen en met een uitbrander voor dommelaars, zo op de man dat de wakkeren er gegeneerd bij wegkeken.”).

STRALENDE TOEKOMST

Het begon allemaal zo voorspoedig. Nadat een delegatie van het RCN in Amerika een aantal reactoren had bekeken, begon in 1958 de bouw van de eigen reactor in Petten. Het werd een zogeheten hogeflux reactor, een type dat niet bedoeld is voor energieproduktie, maar voor onderzoek naar het effect van straling op een breed scala aan materialen. Het reactorvat moest wegens lasfouten vervangen worden en ook de vier kilometer lange afvalwaterpijp naar zee leverde onverwachte problemen op (lekken en knikken), maar afgezien daarvan waren er geen kinderziektes.
In 1963 is de reactor dan bedrijfsklaar. Andriesse beschrijft: “We zien een drietal 9 meter diepe betonnen bassins, die met aluminium bekleed en met erg schoon water gevuld zijn. In het oostelijke bassin staat het reactorvat, een gelaste aluminium tank – 1,6 meter in doorsnede en 5,4 meter hoog – met in het midden een vierkante doos zonder bodem en deksel zodat het koelwater er door kan stromen. In die doos is een reactorkern uit 81 elementen opgebouwd.” Onderin het bassin gloeit een geheimzinnig blauw schijnsel, het Tsjerenkov-licht, als teken van de technische triomf van de beheersing van de kernkrachten.

FLOPS

Maar andere projecten kenden een minder fortuinlijke afloop. Zo liep NERO (Nederlandse Eerste Reactor Ontwerp), een ontwerp voor een compacte krachtbron voor schepen, op een fiasco uit. Hoofdrolspeler in dit verhaal is Maarten Bogaardt, iemand die zich beseft dat kerngeleerden als hij in de jaren zestig een ongekende vrijheid hebben en die ten volle benut. Hij spiegelde de Marine het mooiste speeltje voor waarvan ze konden dromen, praatte geld los in Den Haag en Brussel en liet onderzoek doen in Delft, Eindhoven en Petten. Maar de overmaat aan zelfvertrouwen van Boogaardt kon niet voorkomen dat er een nare fout in het ontwerp sloop. Daardoor ontstond er, naast de reeds gerezen twijfel over de betaalbaarheid, nu ook onzekerheid over de competentie van het RCN en stortte het hele idee ineen.
Een dergelijke mislukking beleefde men ook in Arnhem, waar de KEMA al in de jaren vijftig een zogeheten suspensiereactor wilde bouwen. Dit was het stokpaardje van Jan Went die in Amerika had gehoord dat een continu proces (waarbij de kernbrandstof rondgepompt wordt) de voorkeur zou verdienen boven de bestaande opzet (waar eens in de zoveel tijd de brandstofstaven vervangen moeten worden). Er moesten minuscule bolletjes splijtstof gemaakt worden die niet uiteen zouden vallen en die in een wateroplossing rondgepompt zouden kunnen worden. Andriesse beschrijft hoe technische problemen zich opstapelden, de haalbaarheid van het concept steeds twijfelachtiger werd en hoe de steun ervoor steeds verder afkalfde. Jan Went moest toezien hoe zijn droombeeld in het moeras zakte, maar bleef tot het einde toe overtuigd van het superieure ontwerp. Maar wel als enige.

DUMP

Toch zijn het niet de technische mislukkingen die de kernenergie in Nederland de das om hebben gedaan, maar het kerende maatschappelijke tij. Zo kijkt eind jaren zestig er niemand van op dat onderzoekers zelf splijtstofstaven gaan halen in Denemarken. Op de aanhanger achter de Mercedes.
Ook de dumping van radioactief afval was toen nog een zorgeloze zaak. Riewert Sanderse, hoofd stralingscontrole dienst RCN, verklaart: “In 1970 zijn we met zeedumpingen begonnen. Het afval werd in stalen vaten geperst, met beton gefixeerd en als deklast op een schip gezet. Als het eenmaal op dek stond hield ons controlewerk op. Wat er op zee mee gebeurde wisten wij niet. Het was aan de kapitein om te beslissen waar het overboord ging. De bedoeling was wel dat het daar kilometers diep was.”
Maar in de loop der jaren groeit het verzet tegen dit soort dumpingen. In 1979 organiseert Greenpeace de eerste wegblokkade, en allengs worden de acties harder. In 1982 protesteert Greenpeace niet alleen op de weg, maar ook op zee. Ook vallen er gewonden en voor iedereen is het dan duidelijk dat het de laatste dumping is geweest. Vanaf die tijd is kernafval een onontkoombaar facet van kernenergie.
Ook politiek is dan de wind gedraaid, hetgeen blijkt uit de naamsverandering van RCN in Energie Centrum Nederland (ECN) en de bijbehorende verbreding van het takenpakket. Eind 1979 verrijst er een windturbine in de duinen en daarnaast loopt er onderzoek naar efficiëntere methoden om kolen te verbranden. Nucleaire diehards moeten zich bezig houden met alternatieve energievormen en voelen zich als leeuwen op vegetarisch dieet. De koersverandering, die gepaard gaat met aanzienlijke bezuinigingen, is zeer tegengesteld aan de bedrijfscultuur, maar betekent voor de lange termijn wel de redding van het ECN omdat het nucleaire werk snel aandeel verliest.

MELTDOWN

Op 28 maart 1979 valt op Three Mile Island bij Harrisburg, de koeling van een de kernreactor uit, en smelt een kwart van de splijtstof weg. Dit incident ondermijnt het publieke vertrouwen in kernenergie. De geloofwaardigheid van geruststellende deskundigen (‘Dat kan bij ons niet gebeuren’) strandt op maatschappelijk argwaan en het scenario van het China-syndrome (een reactorkern smelt door de grond) wordt beangstigend reëel.
Inmiddels is net over de grens bij Nijmegen in het Duitse Kalkar een begin gemaakt met de bouw van een snelle kweekreactor. Deze reactor moet niet alleen energie leveren, maar tevens splijtstof voor andere reactoren. Maar het prestigieuze project wordt van meet af aan geplaagd door technische problemen, begrotingsoverschrijdingen (6,5 miljard uiteindelijk) en vergunningsproblemen. Maar de doodklap valt in april 1986 als de reactor in Tsjernobyl de lucht in gaat en kernenergie alle publieke steun verliest. Vijf jaar van juridische touwtrekkerij volgen nog voordat de Kalkar-eigenaren op 10 april 1991 het bijltje erbij neergooien. En wat zelfs de grootste cynicus niet kon verzinnen gebeurde: het complex werd opgekocht en verbouwd tot pretpark Kernwasser Wunderland.

Andriesse, die zelf de ommezwaai heeft gemaakt van promotor naar criticaster van kernenergie, is erin geslaagd om de archiefstukken van ECN tot een lopend verhaal te weven met markante hoofdpersonen. In zijn zorgvuldig gedocumenteerde relaas laat hij zien hoe het bastion van de kernenergie het aflegt tegen de naweeën van de democratiseringsgolf. Technologie, stelt Andriesse, is nooit anders geweest dan wetenschap die uitgeleverd is aan macht. En als de macht verandert, verandert kennelijk ook de technologie.

‘De Republiek der Kerngeleerden’
door C.A. Andriesse. Uitgever: Beta Text, Bergen NH
ISBN 90 75541 05 8

copyright © Het Inzicht / Jos Wassink, 2000

Haagsche Courant 03-05-2000

MACHO’S EN SCHARRELAARS

De een is groot, ruig behaard en tamelijk luidruchtig. De ander is een stuk stiller, lijkt wel een wijf en grijpt stiekem z’n kansen. Vaak wordt zo’n scharrelaar na verloop van tijd een macho, maar niet altijd, zo ontdekte biologe Suci Utami Atmoko tijdens haar observaties van Orang-oetans in Noordwest Sumatra. Het naast elkaar voorkomen van verschillende volwassen vormen is een uniek fenomeen in het zoogdierenrijk, maar Utami was zelfs getuige van de overgang van de ene vorm in de andere.

In de literatuur spreekt men over wangplaatmannen versus wangplaatloze mannen. De eerste hebben het imposante mannelijke uiterlijk: zwaar, breed uitstaande wangplaten, grote keelzak en een langharige vacht. De tweede vorm ziet eruit als fors uitgevallen wijfjes. En hoewel het bekend was dat ook wangplaatlozen seksueel actief waren, werd wangplaatloosheid toch vooral als een tussenfase gezien.

Maar volgens biologe Suci Utami Atmoko, die afgelopen week in Utrecht promoveerde, is wangplaatloosheid geen tussenfase maar een parallelfase. Dat lijkt een nuanceverschil, maar is het niet. Immers, lang niet alle mannetjes ontwikkelen uiteindelijk wangplaten en beide vormen blijken even effectief in de voortplanting.

Vier jaar lang achtervolgde Utami van ‘s ochtends tot ‘s avonds Orang-oetans door het Gunung Leuser National Park in Noordwest Sumatra. In totaal leven daar momenteel zo’n vijfduizend exemplaren maar de populatie staat onder druk vanwege de ontbossing. Utami bracht gedrag en familieverbanden van de mensapen in kaart en maakte daarbij gebruik van DNA-monsters afkomstig uit uitwerpselen en haarwortels.

De DNA-vingerafdrukken wierpen nieuw licht op de transformatie van mannelijke Orang-oetans. Zo bleek een man die in 1993 wangplaten ontwikkelde, de vader te zijn van een wijfje dat in 1974 geboren werd. Met andere woorden: na het bereiken van de volwassenheid heeft de vader tenminste 20 jaar als wangplaatloze geleefd. Andere vaderschapstesten wezen uit dat zes van de tien kinderen uit de laatste 25 jaar verwekt waren door wangplaatloze mannen, die kennelijk net zo succesvol zijn in de voortplanting als hun imposante tegenhangers.

De wangplaat staat symbool voor een volledige transformatie van zowel uiterlijk als gedrag. Utami prijst zichzelf gelukkig dat ze tweemaal zo’n transformatie van dichtbij heeft meegemaakt: “Ze worden bijna twee keer zo zwaar en gaan zich op een vaste plek vestigen. Ze krijgen een prachtige lange vacht die toont als een imposant silhouet wanneer ze door de bomenkruin bewegen. Echt prachtig: groot, sterk, aantrekkelijk.”

En ook het gedrag verandert. Wangplaatmannen uiten luide lange roepen om naburige wijfjes te lokken. Deze strategie wordt samengevat als ‘roep-en-wacht’. De wangplaatlozen daarentegen hebben geen roep, maar ze zijn beweeglijker. Ze struinen door het bos en dringen zich -zonodig tegen haar wil- op aan een wijfje; de zoek-en-pak tactiek.

Of en wanneer een wangplaatloze Orang-oetan de transformatie ondergaat lijkt minder afhankelijk van de leeftijd dan van de sociale omstandigheden; als het bos al vol zit met brulapen kan het handig zijn je minder te profileren.

Maar uiteindelijk speelt het vrouwtje een sleutelrol, vermoedt Utami. De wijfjes lijken met hun gunstverlening strategisch te laveren tussen aantrekkelijke macho’s en bevriende scharrelaars. Maar om daar duidelijkheid in te brengen zal nog veel observatie vergen.

Dr Utami keert volgende week terug naar Indonesië en hoopt op een vervolgproject. Daarmee wil ze de Orang-oetans beschermen tegen de oprukkende houtkap. “Ik heb m’n titel aan hen te danken” aldus de jonge doctor, “het wordt tijd om wat terug te doen.”

copyright © Het Inzicht / Jos Wassink, 2000