fr fr fr en us es es pt br de de Asia Asia EU EU









Valwindtoren

Bovenstaande 'valwindtoren" is een energiecentrale met een capaciteit van bijna 500 megawatt.

http://deaanrader.nl/artikelen/de-valwindtoren-klimaatenergie.html
http://www.lgwkater.nl/energie/valwindt.htm

Hij werkt alleen in woestijngebieden die redelijk dicht bij zee liggen zoals in het Midden Oosten en bij de kusten van de atlantische en indische oceaan in Afrika, Australie en Zuidamerika. De afmetingen zijn kolossaal: 1200 meter hoog en 400 meter in diameter.
Het is een voorbeeld van energiewinning uit het klimaat. Het blijkt, dat deze torens met gemak voldoende electriciteit kunnen leveren aan de hele wereldbevolking en wel op europees nivo.
Het idee is in Israël ontwikkeld door prof. Dan Zaslavsky aan het Technion, Israel Institute of Technology te Haifa.
Randibo, un projet Margotweb
Werking
Essentieel is, dat de lucht op 1200 meter hoogte kurkdroog is en niet te koud - en dat is alleen het geval boven woestijngebieden. De lucht is daar afkomstig van de tropen waar alle waterdamp is uitgeregend, maar die ergens anders op de aardbol dus weer naar beneden moet gaan. Dat gebeurt in de woestijngebieden en daarom valt daar alleen in uitzonderlijke omstandigheden regen.
Het principe is, dat er water uit de zee wordt opgepompt tot boven in de toren. Daar wordt dit water versproeid en onttrekt zijn verdampingsenergie aan de lucht. Die lucht koelt hierdoor af, de lucht wordt zwaarder en zakt met een snelheid van 76 km per uur (21 m/sec) naar beneden. Daar staan windturbines die een deel van de kinetische energie van deze lucht omzetten in elektriciteit.

De vochtige lucht wordt de woestijn in geblazen. Per jaar wordt op deze manier zo'n 600 miljoen m3 zeewater versproeid - dat is een laag van 2 meter over een gebied van 300 km2. De helft hiervan verdampt, de andere helft kan voor het grootste deel omgezet worden in zoet water, en een klein deel superzout water gaat weer terug naar de zee.
De helft van deze energie is nodig om het water uit de zee te halen, op te pompen naar 1200 meter hoogte en te versproeien. Maar dan blijft er nog steeds voldoende energie over om een kleine 500 megawatt te leveren.

Het blijkt verder, dat zo'n valwindtoren gebruikt kan worden om 300 miljoen m3 zeewater te ontzouten tegen 55 dollarcent per m3. De prijs van de elektriciteit zal concurrerend zijn met fossiele brandstoffen: zo'n 3 dollarcent per kWh.
De eerste toren moet overigens nog gebouwd worden. Echter, alle fysische en technologische problemen zijn volgens de uitvinder, prof Dan Zaslavsky thans opgelost, zodat de torens rijp zijn voor produktie. Een eerste toren zal gebouwd worden als een samenwerkingsproject tussen Israel en India.

Gezien de enorme waterstroom die a.h.w. door deze valwindtorens uit de oceaan wordt opgezogen, kan hier ook nog op hele andere manieren profijt worden getrokken: het zoute zeewater kan eerst gebruikt worden voor het kweken van zoutwatervis, en nadat het zoet is gemaakt kan het ook nog eens gebruikt worden voor zoetwatervis kwekerijen alvorens gebruikt te worden voor de landbouw.
Deze landbouw zou dan bij voorkeur uitgevoerd moeten worden in kassen om een zo goed mogelijk gebruik te kunnen maken van het water. Het moge duidelijk zijn, dat deze torens een grote klimaatverandering teweeg kunnen brengen in woestijngebieden. In hun werkingsgebied van 300 km2 trekken zij zo'n 600 miljoen m3 zeewater aan, hetgeen overeenkomt met een waterlaag van 2 meter over dit gebied. De helft hiervan wordt verdampt, de andere helft is brak water met een zoutgehalte dat twee maal zo groot als zeewater en dus een groot ecologisch probleem tenzij er iets nuttigs gedaan wordt met dit zout - een paar miljoen ton per jaar.



Kerngetallen
Voor het geval de valwindtoren op 20 - 40 km ten noorden van Eilat in Israël gebouwd wordt, zijn de kengetallen als volgt:
Hoogte 1200 m
Doorsnede 400 m
Gebied per toren: 185-370 km2
Netto energieproduktie per jaar/dag/uur 4000 GigaWattuur/jaar
11 GWh/dag
456 Megawatt
Maximum luchtsnelheid 21 m/sec
(76 km/uur or 47 mijl/uur)
Maximum versproeing van water 32 m3/sec
Versproeid zeewater per jaar: 600X106 m3/year
Pompvermogen 420 MW
Electriciteitsproduktie/m3 versproeid water 11.7 kWh/m3
Energie percentage gemoeid met pompen en versproeien: 43 %
Netto leverbaar vermogen/m3 versproeid water 6.7 kWh/m3
Netto leverbaar vermogen/m3 verdampt water 13 kWh/m3

Uit de laatste twee regels blijkt dus, dat niet al het versproeide water inderdaad verdampt: dan hadden beide regels 13 kWh moeten opleveren. Verder blijkt, dat er 11.7-6.7= 5 kWh per m3 nodig is om het water uit de zee naar 1200 m op te pompen en te versproeien.



Wereldpotentieel
Deze valwindtorens doen in feite niets anders, dan dalende kurkdroge lucht bevochtigen. De hoeveelheid beschikbare lucht is echter beperkt. Een ruwe schatting is, dat elke valwindtoren van deze omvang alle kurkdroge lucht over een gebied van 185 - 370 km2 gebruikt, een vierkant van 14 bij 14 tot 20 bij 20 km. Met dit gegeven kan het totale potentieel geschat worden. Aldus komt men tot een wereld potentieel van leverbare energie door op land gebouwde torens 5X1013-1014 Watt ofwel 4.4X1014-8.8X1014 kWh electriciteit . (vermenigvuldigen met 8760, het aantal uren in een jaar)
In West Europa gebruikt men 5000 kWh per jaar. Voor 6 miljard mensen komt dit dus neer op 3 X1013 kWh/jaar.
Dit is slechts 3,4 - 6,8 % van het wereldpotentieel aan energie uit valwindtorens. De prijs per kWh blijkt geschat te kunnen worden op 3 dollarcent. Dit betekent dus, dat dergelijke torens economisch rendabel zijn en met succes de hele wereldbevolking van energie kunnen voorzien op europees nivo.
Het transport van de elektriciteit naar de rest van de wereld is dan nog een probleem. Dit kan op twee principieel verschillende manieren: via hoogspanningskabels en via produktie van aluminium en/of waterstof.
Het moge duidelijk zijn, dat een stelsel valwindtorens afzonderlijk voldoende potentieel heeft om de hele wereldproduktie aan elektriciteit op europees nivo te leveren - hetzelfde kan gezegd worden van vele andere bronnen. Het is dus een zaak van het allerhoogste belang, deze energiebronnen zo goed en zo snel mogelijk te ontwikkelen - en wel op een dusdanige manier dat zij nooit meer zoals thans bij de olieindustrie, aanleiding kunnen vormen voor militaire akties.
Een en ander betekent, dat zowel ontwikkeling, produktie als beheer gedaan moet worden vanuit een mondiaal gevoeld verantwoordelijkheidsbesef dat rekening houdt met de belangen van al het leven op aarde. Het hopenlijk in Johannesburg aan te nemen Handvest van de Aarde geeft hiervan de tot op heden best geformuleerde uiting.

Er is verder ook een bedrijf opgericht om deze valwindtorens op de markt te brengen:
Sharav Sluices Ltd. Zie http://www.technion.ac.il/technion/dimotech/sharav.html

_________________________________________

Kritische kanttekening
Bij dit soort projekten is het absoluut noodzakelijk de fysica goed in de gaten te houden. De fysische gegevens uit bovenstaande tabel hoeven bijvoorbeeld fysisch niet consistent te zijn. Hier komen we achter als we enige simpele berekeningen uitvoeren over de potentiele energie van 1 ton water op 1200 meter hoogte en de uitkomst vergelijken met een aantal opgegeven waarden in de tabel. Dit hoeft overigens niet te betekenen dat het systeem "dus" nooit kan werken wanneer een fysische inconsistentie wordt aangetoond. Het kan ook duiden op een wens tot bescherming van intellectuele eigendom of heel simpel een paar tik- en of layoutfouten wanneer fysici de popularisering van hun vindingen aan minder deskundige leken overlaten.
De potentiele energie van 1 kg op 1200 meter hoogte ten opzichte van het maaiveld wordt gegeven door de formule Epot=mgh waarin m de massa is in kg, g de versnelling van de zwaartekracht in m/sec2 en h de hoogte. Dit is hier dus 12.000 Joule. Per ton (=1000 kg) is dit dus 12 megajoule. Omrekenen in kilowattuur (Kwh) is delen door 3600, het aantal seconden in een uur. ( 1 Watt = 1 Joule/sec, en kilo=1000, mega = 1 miljoen)
De potentiele energie van 1 m3 water op 1200 meter hoogte is dus 12 megajoule of 3,3 kWh . Dit is minder dan de uit de tabel afgeleide pompenergie van 5 kWh om 1 m3 water naar 1200 meter hoogte te transporteren. Het verschil kan verklaard worden door de wrijvingsverliezen van water bij horizontaal en verticaal transport door pijpleidingen.
Omgekeerd: bij een pompvermogen van 420 megawatt kan hiermee hoogstens 420/12 = 35 m3 water per seconden naar 1200 meter gepompt worden. De tabel spreekt van maximaal 32 m3 . Ook hier is de tabel dus consistent, al is dit verschil verrassend klein ten opzichte van het eerder gevonden verschil.
Deze 12 megajoule transport energie per m3 water naar 1200 meter hoogte is overigens klein t.o.v. de verdampingswarmte van water, die 2,26 megajoule per kg bedraagt. De werking van de toren berust op de versproeiing/verdamping van maximaal 32 m3 water per seconde. Die koelt vervolgens een cilinder lucht van 1200 meter bij een diameter van 400 meter zodanig af, dat hij met een snelheid van 76 km per uur (=21 m/sec) door de toren gaat van boven naar beneden. Wanneer we ook nog bedenken, dat 1 m3 lucht 1,2 kg op zeenivo weegt en een warmtecapaciteit heeft van 1000 Joule per kg per graad Celsius, dan kunnen we een goed beeld krijgen van de voor deze toren relevante warmte en mechanische energieen. Qua orde van grootte levert dit geen fysische onmogelijkheden op

Solar Chimneys, Vortex, Energy Towers
Margotweb