Duurzame CO2-neutrale “zonne”-brandstoffen

Zonnepanelen worden goedkoper en gaan de komende twintig jaar in efficiëntie stijgen van 15-20% naar 30-50%. Zonnepanelen volgen net als elektronicachips “Moore’s law”. Dat doen ze niet zo snel, maar wel met eenzelfde vergaande impact. Over tien jaar heeft iedereen zonnepanelen op zijn dak en produceren we op zonnige dagen veel meer energie dan het netwerk kan verwerken. We mogen niet meer terugleveren en moeten zelf energie gaan opslaan. Met de huidige techniek lukt dat onvoldoende. De zonnepanelenmarkt stokt dan en blijft even groot als de markt voor elektronicachips. Echter, als we het piekvermogen zouden kunnen opslaan, kunnen wij op termijn 100% duurzame energie hebben en groeit de solar-markt door tot de omvang van de olie- en gasmarkt. Dure fossiele brandstoffen kunnen vervangen worden door CO2-neutrale solar fuels. De uitdaging is om grootschalig energie op te slaan. Dat is vergelijkbaar met het iedere middag praktisch leegzuigen van het hele IJsselmeer en dat omhoog pompen in het Markermeer met een fors hoge dijk. Dat lukt niet met “auto”-accu’s. 

Grootschalige energieopslag kan in de natuur in de vorm van vrije elektronen. Echter: de Big Bang duurde slechts een korte tijd. Daarna heeft de natuur energie opgeslagen in waterstof. Dat gebeurt nog steeds, maar wel onder hoge druk en bij 100 miljoen graden Celsius in de sterren. Op aarde, bij onze druk en temperatuur, is de natuur al een miljard jaar terug begonnen met het opslaan van zonne-energie in koolwaterstoffen door van CO2 en water, CH4 (methaan) en CH3OH (methanol) te maken. Planten doen dat bij normale temperaturen met complexe moleculen (chlorofyl), wij mensen kunnen het sinds 100 jaar terug dankzij de Franse chemicus Paul Sabatier. Hij produceerde CH3OH uit CO2 en waterstof met een katalysator op 60 bar en 300 graden Celsius. 

Het idee is nu, net als bij het vervangen van de grote mainframe computer door personal computers, dat wij straks niet meer met een grote centrale energiecentrale werken, maar thuis energie opwekken, opslaan en weer vrijgeven. De zonnepanelen worden steeds beter beschikbaar, maar de opslag van duurzame energie is nog een uitdaging. 60 bar en 300 graden Celsius in huis is misschien wat te veel, een plasmabrandertje of een oplossing middels nano-katalyse is gewenst. Je zou dan thuis, ook op een flat zonder zonnepanelen, tijdens de piektijden gratis elektriciteit afnemen en in een soort koelkast stoppen waarin ook water en CO2 worden gevoerd en waar dan een aantal liters methanol uitkomt. Die methanol gooi je dan later in een hybride auto, gebruik je voor verwarming in de winter (waarschijnlijk via een methanol brandstofcel om een warmtepomp aan te sturen) of verkoop je.