Windmolens en zonnepanelen kunnen op termijn bij het grofvuil. Energiemaatschappijen verliezen hun bestaansrecht. En er is altijd en overal overvloed aan bijna gratis supergroene stroom. Elektrische auto’s hoeven nooit meer op te laden. Is dat een sprookje? Sciencefiction?
Niet als het aan de Neutrino Energy Group ligt. „Dit gaat voor een wereldwijde energierevolutie zorgen”, meent Eddy Medema. In een onopvallend kantoorgebouw in Arnhem wil de directeur Benelux van het Duits-Amerikaanse bedrijf wel wat kwijt over het fenomeen neutrino-energie, of zoals het bedrijf het noemt: neutrinovoltaïc. „Straks heeft iedereen de beschikking over elektriciteit van nog geen cent per kilowattuur.”
Het bedrijf werkt het liefst onder de radar. Het heeft te maken met „krachten die niet willen dat deze techniek grootschalig wordt toegepast, en die de neutrinovoltaïctechnologie wegzetten als nepnieuws.”
Dat maakt het volgens Medema niet gemakkelijk om potentiële klanten ervan te overtuigen dat de technologie werkt. „Zij vragen om wetenschappelijke rapporten. Die hebben we nog niet. Want wij publiceren niets in peer-reviewed wetenschappelijke tijdschriften; met opzet, want wat je daarin plaatst, geef je feitelijk gratis weg.”
Dat wekt de argwaan van wetenschappers (zie ”Neutrino-energie is broodje aap”). Maar zij baseren zich volgens Medema op achterhaalde en niet up-to-date kennis. „Neutrino’s zouden volgens hen geen fysieke interactie aangaan met andere materie. Maar in laboratoria heeft ‘overdracht’ van energie door neutrino’s plaatsgehad; de dunne films die de Neutrino Energy Group de afgelopen jaren ontwikkelde, maken er elektrische energie van.”
Voor deze folie is een grote hoeveelheid aluminiumfolie, silicium en grafeen nodig, vervolgt Medema. „Veelbelovend is dat het Karlsruhe Institute of Technology mogelijk een techniek heeft ontdekt om grafeen te maken uit CO2. En voor silicium is gewoon zand in overvloed beschikbaar. Alleen de aluminiumproductie zal de folie voorlopig een beperkte CO2-voetafdruk bezorgen. Maar in het gebruik is er niets schoner dan neutrino-energie” (zie ”Hoe neutrino-energie werkt”)
Notariële akte
Om potentiële klanten tegemoet te komen, liet de groep een notariële akte opstellen onder toezicht van een rechter in Berlijn. Probleem is wel dat de bijbehorende videofragmenten van de notariële sessie niet kunnen worden vrijgegeven vanwege gemaakte afspraken met een onderneming met een notering aan de Duitse beurs DAX. Een kopie van de akte wordt desgevraagd evenmin verstrekt. Medema heeft naar eigen zeggen beide wel ingezien.
De groep bezit een Amerikaans patent. Daarin heeft de Duitse wiskundige Holger Thorsten Schubart de samenstelling van de folie vastgelegd; echter niet hoe de dunne film neutrino’s gebruikt om er stroom van te maken. De tests zijn hoopgevend, vindt Medema.
Een Chinese delegatie heeft miljarden dollars voor de technologie geboden. „Maar daar is het Berlijnse hoofdkantoor niet op ingegaan. Er is een hoger doel dan geld verdienen: iedereen op de wereld moet de beschikking krijgen over goedkope elektrische energie.”
De folie kan volgens Medema gewoon worden gestapeld. Neutrino’s gaan immers overal doorheen. Om de eigenschappen van stapels van duizend vellen folie te onderzoeken, is heel veel van die folie nodig. „Het kost een wetenschapper twee weken om handmatig één folie ter grootte van een A4’tje te produceren. Dat duurt veel te lang. We beschikken over offertes van een bedrijf dat de folie voor ons industrieel gaat vervaardigen.”
„We willen bewijzen dat neutrinovoltaïc werkt door de folie toe te passen in een veelgebruikt apparaat, zoals een smartphone. Ik heb uitgerekend dat 25 laagjes folie volstaan om een iPhone 8-plus van energie te voorzien. Daarin moet dan een 2 millimeter dikke laag gestapelde folie een plek krijgen. Het apparaat krijgt een label met daarop ”Neutrino inside”, net zoals een computer een vignet kan hebben met daarop ”Intel inside”. Zo’n smartphone hoef je nooit meer op te laden.”
Of neutrinovoltaïc werkt, zal de tijd leren. Medema voorziet binnen vijf jaar toepassingen van de folie in pacemakers, horloges en smartphones, en op de langere termijn in elektrische fietsen, auto’s en huishoudens. „Een huishouden verbruikt dagelijks ongeveer 15 kilowattuur. Drie ”neutrino powercubes”, pakketten met gestapelde folies met een vermogen van 5 kilowatt, moeten daarvoor volstaan. Een huishouden kan daarmee onafhankelijk zijn van energiemaatschappijen. Neutrino-energie kan het stroomnet ontlasten en op termijn overbodig maken, net als energiecentrales, windmolens en zonnepanelen.”
Pi
Een belangrijk project van de Neutrino Energy Group is de Pi, een elektrische auto die zijn energie krijgt via neutrinovoltaïc. „De carrosserie wordt opgebouwd uit koolstofvezel waarin de techniek is verwerkt. Uiteindelijk willen we met een bekende autofabrikant een auto op de markt brengen die nooit meer aan de laadpaal hoeft.”
De Neutrino Energy Group krijgt zijn geld momenteel nog van een aantal private investeerders. „We hebben een beursgang van Neutrino Inc. op de Amerikaanse Nasdaq voorbereid. We wachten nu tot het juiste moment”, verklaart Medema. „Als neutrinovoltaïc doorbreekt, kan de Neutrino Energy Group zich ontwikkelen tot een bedrijf dat meer waard wordt dan Amazon en Google samen.”
Hoe neutrino-energie werkt
Een flexibele testfolie uit de zonnepanelenindustrie bleek onverwacht energie te produceren. Zelfs in het donker. Het materiaal leverde vermogens op van 0,5 tot 0,6 watt. Dat nieuws fascineerde de Duitse wiskundige Holger Thorsten Schubart buitengewoon. Waar kwam die energie vandaan? De betrokken wetenschappers begrepen er niets van, vertelt Eddy Medema, directeur Benelux van de Neutrino Energy Group.
Hoe kwamen jullie op het idee dat neutrino’s ermee te maken zouden hebben?
„Schubart, de huidige algemeen directeur van de Duits-Amerikaanse Neutrino Energy Group, legde een verband tussen de energieproductie en neutrino’s. Die zijn afkomstig van de zon, supernova’s en zwarte gaten.
Vanaf 2008 heeft Schubart zich beziggehouden met het coördineren van onderzoek naar neutrino-energie, het leggen van contacten met universiteiten en astrofysici, en het opbouwen van een internationaal netwerk. Inmiddels werken zo’n 2000 personen over de hele wereld, direct of indirect, aan de neutrinovoltaïc technologie.”
Wat heeft wereldwijd wetenschappelijk onderzoek opgeleverd?
„Onafhankelijk van elkaar ontdekten twee wetenschappelijke onderzoeksgroepen voor 2015 dat neutrino’s beschikken over een heel kleine massa. In september vorig jaar stelde het Karlsruhe Institute of Technology deze massa voor het eerst vast.
De neutrino’s bewegen met de lichtsnelheid, ze hebben massa, dus bevatten ze een hoeveelheid potentiële energie. Hoeveel? Dat kun je uitrekenen met Einsteins formule E=mc2. Tel daarbij op dat er 60 tot 100 miljard neutrino’s per seconde door elke vierkante centimeter van de aarde heenvliegen, 24 uur per dag, 7 dagen per week, en je hebt in potentie een energiebron van wereldformaat.”
Hoe maakt de Neutrino Energy Group daarvan bruikbare energie?
„In het lab stelden we een folie samen. Dat heeft een metaallegering als drager, bijvoorbeeld aluminium. Daarop werden met nanotechnologie twaalf afzonderlijke lagen grafeen en silicium aangebracht. Door dit proces ontstaat er een laagje van een paar atomen dik met een hardheid groter dan diamant.
Wanneer neutrino’s met de lichtsnelheid de film passeren, dragen ze een fractie van hun bewegingsenergie over op de grafeen-siliciumatomen. Door de speciale opbouw van de laagjes ontstaan er microvibraties. In de folie resulteert dit in een spanningsverschil. Vervolgens komt er een elektronenstroom op gang.”
Hoe overtuigen jullie klanten ervan dat de folie werkt?
„Voor de notariële akte werd de folie aangesloten op meetapparatuur en lampjes. De meetapparatuur gaf consequent vaste waarden aan en de lampjes brandden. Vervolgens hebben we kortsluiting gemaakt, waardoor de lampjes uitgingen en de meetapparatuur op nul. Na het opheffen van de kortsluiting gaven de meetapparaten de oorspronkelijke waarden weer aan, en brandden de lampjes weer. Dat is vastgelegd op video. Die proef is herhaald op 30 meter onder de grond in een kooi van Faraday. De uitkomst was dezelfde.”
In hoeverre is deze folie op grote schaal toepasbaar?
„Opschalen is geen probleem. Een folie met het oppervlak van een A4’tje levert momenteel 2,5 tot 3 watt op. Hoe groter het folie is, hoe meer energie we ermee kunnen opwekken. Omdat neutrino’s overal doorheen gaan, kunnen we de folie stapelen. Het ‘A4’tje’ is in meerdere stukjes geknipt die op elkaar zijn gestapeld. De energieopbrengst bleef 2,5 tot 3 watt. Ons doel is ten slotte ”powercubes” ter grootte van een attachékoffer vol met gestapelde folies en met een vermogen van 5 kilowatt.”
Geheimzinnige neutrino’s
Neutrino’s zijn de kleinste deeltjes in het heelal. Ze hebben geen elektrische lading en nauwelijks massa. Neutrino’s vliegen dwars door alles heen. Een blok lood moet een lichtjaar (9,46 biljoen kilometer) dik zijn om de helft van de neutrino’s tegen te houden. Elke seconde gaan er 60 tot 100 miljard door een vingertop, en passeren er 100.000 miljard ons lichaam.
De minuscule deeltjes laten praktisch geen spoor na. Zelfs sterke magnetische velden kunnen de deeltjes niet uit hun loodrechte baan trekken. Deze eigenschappen maken het heel moeilijk om neutrino’s te vangen en te bestuderen.
De Amerikaanse natuurkundige Wolfgang Pauli veronderstelde het bestaan van neutrino’s in 1931. Hij had de deeltjes nodig om het energieverlies te verklaren dat ontstond bij radioactief bètaverval, waarbij een atoomkern een positron of een elektron uitzendt.
De natuurkundigen Clyde Cowan en Frederick Reines bevestigden in 1956 experimenteel het bestaan van neutrino’s. De deeltjes komen voor in drie ‘smaken’: elektron-neutrino’s, muon-neutrino’s en tau-neutrino’s. Omdat ze van ‘smaak’ kunnen veranderen, moeten ze massa hebben. Dat ontdekten de Japanse natuurkundige Takaaki Kajita en de Canadese astrofysicus Arthur McDonalds. Ze kregen er in 2015 de Nobelprijs voor.
„Neutrino-energie is broodje aap”
„Wat zou het mooi zijn als ons energieprobleem zo makkelijk op te lossen zou zijn. Maar helaas, het verhaal is wetenschappelijk gezien flauwekul”, meent Paul de Jong, hoogleraar experimentele hoge-energiefysica van de Universiteit van Amsterdam en werkzaam voor het onderzoeksinstituut Nikhef. „De zin ”wij publiceren niets in peer-reviewed wetenschappelijke tijdschriften” krijgt van mij al een rode vlag. De groep laat publicatie niet achterwege om haar vinding te beschermen, maar omdat iedere reviewer de luchtbel doorprikt. Als het verhaal zou kloppen, zouden ze een patent kunnen aanvragen, maar geen patentbureau zal dat verlenen.”
Zijn collega Jelle Kaastra reageert zo mogelijk nog scherper. „De claim van deze groep valt onder een van de categorieën broodje aap, nepnieuws en 1 aprilgrap. Er valt niets te verifiëren omdat de groep de resultaten niet in een normaal wetenschappelijke tijdschrift wil publiceren”, aldus Kaastra, hoogleraar hoge-energie astrofysica van de Universiteit Leiden en ruimteonderzoeker voor onderzoeksinstituut SRON.
De kritiek van de hoogleraren richt zich onder meer op het mechanisme waarmee de energie van neutrino’s kan worden omgezet in elektrische stroom. De Jong: „Neutrino’s hebben een beetje energie. Maar om die om te zetten in iets nuttigs zullen ze een interactie moeten aangaan met andere deeltjes. Die wisselwerking hangt alleen af van de hoeveelheid materie die een neutrino tegenkomt. Een neutrino die moeiteloos door de aarde heenvliegt, zal niet onder de indruk zijn van een paar millimeter folie. Bovendien, er bestaat geen enkel mechanisme waarmee neutrino’s een fractie van hun bewegingsenergie overdragen op de grafeen-siliciumlaagjes.”
Kaastra noemt de theorie achter neutrino-energie „duister.” „Ik ben geen expert op het gebied van zonnepanelen, maar er zijn wellicht andere verklaringen te vinden waarom die zonnepanelen wat stroom zouden leveren in het donker, zoals warmtebronnen, trillingen of elektromagnetische velden. Neutrino’s lijken mij in elk geval bijzonder onwaarschijnlijk.”
De hoogleraar refereert aan het Icecube-experiment, waarmee in een detector van 1 kubieke kilometer slechts enkele neutrino’s per dag worden gedetecteerd. „Dat zijn juist die paar die dicht genoeg langs een proton in een atoomkern bewegen. Voor de wisselwerking maakt het niet uit of dat atoom waterstof, zuurstof, ijzer of een ander materiaal betreft. Zou je 1 kubieke kilometer terugschalen tot drie powercubes –wat genoeg zou zijn voor een huishouden– dan krijg je hooguit enkele neutrino’s per 3 miljard dagen. Dat lijkt me geen nuttige energiebron.”
De Jong: „De Neutrino Energy Group denkt iedereen de jackpot te laten winnen. Wat zou dat mooi zijn; maar helaas.”
