Met een oppervlakte van 13,5 miljoen vierkante kilometer beslaat het Antarctische continent ongeveer tien procent van het landoppervlak van de wereld en is daarmee veel groter dan Europa. Met temperaturen tussen -15 en -40 graden Celsius in de zomer en recordtemperaturen tot -89,2 graden Celsius in de winter (gemeten in 1983 in het Russische Vostok Station), is 98% van Antarctica bedekt met ijs, waardoor het de grootste ijswoestijn op aarde is.

Daarom is er weinig leven op het zesde continent. Er zijn vooral pinguïns en zeehonden op Antarctica, samen met walvissen, kevers, albatrossen en zeeluipaarden. Mensen zijn moeilijk te vinden. Afhankelijk van het seizoen leven er in de zomer ongeveer 4.000 wetenschappers uit vele landen in de individuele onderzoeksstations en in de winter ongeveer 1.000.

Ze verzamelen neutrino’s, analyseren gletsjers en ijskernen of onderzoeken hoe organismen in vijandige omstandigheden overleven. Omdat deze onderzoeksstations het hele jaar door in bedrijf zijn, is een goed functionerend verwarmings- en energiesysteem van vitaal belang. Net als het Duitse poolonderzoeksstation Neumayer Station III wordt de energievoorziening van deze installaties meestal verzorgd door thermische centrales van het bloktype met dieselgeneratoren, dus met ruwe olie. In het Neumayer Station III levert een windturbine ook regeneratieve elektriciteit.

Luister nu naar De IO Show!

Elke week het nieuws van Innovation Origins in je oren!

solarer Wasserstoff

The idea: In summer, melt water is split into hydrogen (H2) and oxygen in a module consisting of solar cells and catalysts. The H2 is stored. © Heike Cords/HZB

Ook in Antarctica schijnt de zon

Toen de milieufysicus Dr. Kira Rehfeld van de Universiteit van Heidelberg deelnam aan een Antarctische expeditie, merkte ze hoe complex het is om ruwe olie naar dit deel van de wereld te vervoeren. Omdat zelfs de kleinste lekken een enorm probleem zouden vormen voor het gevoelige ecosysteem, zijn er zeer strenge transportvoorwaarden.

Tegelijkertijd schijnt de zon tijdens de zomermaanden op de Zuidpool bijna de klok rond en dat is zeer intensief. Dit gegeven gaf Rehfeld het idee of het niet mogelijk zou zijn om deze zonne-energie om te zetten in een vorm van energie die gemakkelijk kan worden opgeslagen: “Zonnewaterstof”, die de olie grotendeels zou kunnen vervangen.

Waterstof heeft een hoge energiedichtheid, slaat de energie van licht op als chemische energie en kan zelf goed worden opgeslagen. Indien nodig kan de opgeslagen chemische energie dan worden omgezet in elektrische energie – elektriciteit of warmte – waarbij alleen water als afvalproduct wordt geproduceerd en geen schadelijke emissies die het milieu vervuilen. Een ander belangrijk punt is dat waterstofgas heel goed in drukflessen kan worden opgeslagen, zodat er ook in het winterseizoen waterstof beschikbaar is, benadrukken de onderzoekers.

Samen met haar collega, de HZB-deskundige Dr. Matthias May, besprak Kira Rehfeld dit idee na haar terugkeer in Europa en beide wetenschappers willen nu in een haalbaarheidsstudie onderzoeken of deze zonnebrandstofproductie ook onder de omstandigheden op Antarctica haalbaar is. Het expertisegebied van May is onderzoek naar complexe materiaalsystemen die gebruik maken van zonlicht om water te splitsen in zuurstof en waterstof. De wetenschappers worden ondersteund door de Volkswagen Foundation, die het project voor 18 maanden financiert met 120.000 euro.

De prijs speelt nauwelijks een rol

Het leveren van zonne-energie aan Antarctische onderzoeksstations levert echter problemen op. Ten eerste moeten fotovoltaïsche lagen worden gecombineerd met elektrochemische reacties voor de splitsing van het water door zonne-energie. Onder ijzige omstandigheden, zoals op de Zuidpool, vinden chemische reacties slechts zeer langzaam plaats, zelfs als de fotovoltaïsche energie vrij goed functioneert bij temperaturen onder nul graden. Een ander belangrijk aspect van het “zonnewaterstof”-project is dat de modules voor het genereren van waterstof met zonlicht grotendeels onderhoudsvrij en autonoom moeten werken.

Rehfeld en May hoeven bij hun eerste pogingen om een oplossing te vinden niet per se op de prijs te letten. “De triomf van de fotovoltaïsche energie begon ook met zonnecellen, die aanvankelijk erg duur waren en alleen in satellieten konden worden gebruikt”, stelt May, en Rehfeld benadrukt het feit dat de levering van ruwe olie aan de Antarctische stations ook zeer duur is. “Bovendien is het geassocieerd met hoge risico’s voor het milieu. Het is zeker de moeite waard om na te denken over alternatieven”.

Het “Experiment!!”-financieringsinitiatief van de Volkswagen Foundation bedraagt maximaal 120.000 euro en is beperkt tot een maximum van 18 maanden. Het is gericht op “onderzoekers die een radicaal nieuw en risicovol onderzoeksidee willen uittesten. Zij krijgen tijdens een verkennende fase de kans om een eerste indicatie te krijgen van de haalbaarheid van hun concept.”

Also interesting:

De gletsjers smelten in Groenland, op Antarctica en de Hindu Kush

Antarctica: Onderzoeksteam op weg naar mega ijsberg