Goedkopere Alternatieven voor K.E.

    Zijn er vergelijkbare alternatieven en/of goedkopere alternatieven voor Kernenergie? Vergelijkbaar betekent hier een zelfde Anthropogenic Heat Release (AHR)-footprint en een zelfde GHG-emissie footprint.  We kunnen stellen dat met een geharmoniseerde life cycle GHG-(broeikasgas-)waarde tussen 12 <-> 110  gram CO2eq/KWh voor kernenergie en daarbij meegerekend de kans dat aanpassingen van die waarde zoals hier genoemd heel erg groot is, die waarde al gauw in de buurt van de 200 gram CO2eq/KWh  kan komen. En dat gegeven maakt alternatieve energiebronnen die goedkoper zijn én een lagere life-cycle GHG waardes hebben interessanter dan kernenergie. Onder 'alternatieven' vallen natuurlijk zon-, wind-  en opslag, maar er zijn ook nog andere opties. Er vindt bijv. héél veel meer wetenschappelijk onderzoek plaats naar zonnecellen dan naar kernenergie. Bovendien zijn 'die alternatieven' ook veel sneller te realiseren dan de 10-15 jaar die de bouw van een kerncentrale vergt. Het kan bijvoorbeeld voor Nederland heel interessant zijn om te blijven volgen wat Duitsland doet na de Atom-Ausstieg. Hieronder een aantal alternatieven voor K.E.:

• Combined Cycle Gasturbines met CCS -
      Aardgas is een energiebron met een discutabele reputatie. Hoewel de verbranding van aardgas - op zich - minder CO2 per kWh produceert dan steenkool, zit het verschil vooral in (onopgemerkte) lekkages die plaats vinden bij winning en distributie. Soms kan aardgas over de hele keten tot en met de verbranding evenveel broeikasgassen in CO2eq uitstoten als steenkool. Zo is schaliegas dat gewonnen wordt met fracking en als LNG de oceanen overgaat berucht vanwege de vele lekkages die in verschillende stadia van productie en vervoer optreden. Bovendien is er veel energie nodig om de pompen aan te drijven die het schaliegas vrijmaken. Dit in tegenstelling tot gasvelden diep onder de grond, waar het gas onder de eigen druk naar de oppervlakte komt. Wel bevat het aardgas uit gasvelden vaak een percentage CO2 dat mee naar de oppervlakte komt. Sommige aardgasvelden kunnen tot wel 30% CO2 bevatten. Vaak wordt dat gescheiden van het aardgas om het vervolgens te pompen in een nabijgelegen olieveld om zo de productie er van omhoog te krijgen, maar soms wordt het ook gewoon in de atmosfeer gedumpt. Helaas is aardgas (methaan) ook nog een veel sterker broeikasgas dan CO2 (81 maal sterker dan CO2 in de eerste 20 jaar na emissie).
      Tóch zijn er met aardgas als energiebron lagere GHG-emissie waardes te behalen dan kernenergie. In het 2012 GHG overzicht op deze pagina  bevat 'CCS - gas - combined cycle' rond de 200 CO2eq/kWh. Dat kan al concurrerend zijn met kernenergie! Combined Cycle wil zeggen dat het aardgas eerst verbrand wordt in een gasturbine (zoals een straalmotor van een vliegtuig) en dat de hete uitlaatgassen vervolgens nog een stoomturbine aandrijven. Een Brayton cycle gecombineerd met een Steam Rankine cycle in thermodynamische termen. CCS wil zeggen Carbon Capture and Storage; het afvangen van CO2 en in een leeg gas- of olieveld pompen. Door nauwkeurig te controleren wat de lekkages zijn bij winning en transport kunnen bij inkoop van het gas de GHG-emissies al gehalveerd worden. Het hiervoor genoemde GHG-overzicht gaat uit van een efficiency van 50% voor Natural Gas Combined Cycle Power Stations. Maar ontwikkelingen staan niet stil! De laatste Siemens Heavy Duty Gas Turbine heeft een efficiency van 64% en kan al voor 50% op waterstofgas draaien. Bij 100% aardgasgebruik betekent dat al een verdere GHG emissie reductie van 28%. Mitsibushi Heavy Industries biedt ook een gasturbine aan voor combined cycle met dezelfde hoge efficiency en de General Electric 9HA Gasturbine haalt eveneens de 64% efficiency in combined cycle. De branche ziet zelf op korte termijn mogelijkheden om de 70% efficiency te halen. Carbon Capture and Storage kost echter wel energie. Afhankelijk van de technologie en de nabijheid van de storage-locatie kan dit ca 15% van de opgewekte energie kosten. Van een 64% energie-efficiënte gascentrale blijft met CCS dus 53,4% over. In dit verband is het interessant om de Allam-Fetvedt Cycle te noemen waar de verbranding van aardgas niet plaats vindt met lucht maar met zuivere zuurstof en waar superkritisch CO2 gebruikt wordt als werkvloeistof en niet stoom. Deze techniek heeft als voordeel dat álle CO2 wordt afgevangen en dat die ook nog eens zeer zuiver is, bovendien ontstaat bij de verbranding niet het sterke broeikasgas N2O. De netto efficiency van deze cycle haalt 55-59% in een 25MWe demo-plant van NET Power in La Porte, Texas.
      Maar wat als het nu niet mogelijk is om afgevangen CO2 te pompen in een nabij gelegen leeg gasveld? CO2 wordt bij kamertemperatuur vloeibaar met een druk van 57 atmosfeer, gekoeld en bij -20 graden Celsius is de benodigde druk 10 atmosfeer. Dat maakt het technisch mogelijk om het vloeibaar en gekoeld in tankwagons en schepen te vervoeren. Maar het blijft in principe gevaarlijk omdat CO2 een zwaar gas is dat als een deken alles kan verstikken als het in hoge concentratie in de atmosfeer komt. Maar er is nog een andere optie: methaan-pyrolyse (ook wel methane cracking genoemd). Dat is een proces waarin je vóór de verbranding het methaan scheidt in koolstof  en waterstof. De koolstof krijgt de vaste vorm van poederkool en met de waterstof kun je GHG-emissie-vrij electriciteit maken door het opdezelfde manier te verbranden als aardgas of m.b.v. een brandstofcel. De koolstof kun je ergens op een veilige plaats dumpen waar het niet kan ontbranden. Op deze manier laat je helaas wel 40% van de totale energie die opgeslagen is in methaan ongebruikt, bovendien kost het scheiden van methaan in koolstof en waterstof ook energie. Deze manier van waterstof maken wordt ook wel turquoise waterstof genoemd. Je kunt dit op verschillende manieren doen (2023 - Patlolla et al.): warmte, katalytisch, microgolven, plasma, inductie of een combinatie ervan. Een voorbeeld: 

  • • Warmte plus een katalysator: bijv. BASF heeft een prototypeplant in Ludwigshafen gebaseerd op 'moving carbon bed' in een reactorvat, De carbongranules functioneren als katalysator, de verhitting gebeurt electrisch met electrodes in het reactorvat

• Efficiëntere én goedkopere PV panelen -
      De hoogste efficiency van commercieel verkrijgbare silicium PV panelen is (in 2023) 23,8 % (Aiko Solar - Black Hole Series). In laboratoria zijn al 'real world condition' cellen ontwikkelt met een veel hogere efficiency, bijv. de triplejunction cell van NREL van 39,5% . Voor wie meer wil weten van de historische ontwikkelingen in PV, vindt hier een overzicht-kaart en hier een interactieve tool (bekijken met Chrome). De efficiëntie van PV panelen neemt nog steeds toe en de prijs (per Watt piekvermogen) neemt nog steeds af. Er zijn 7 ontwikkelingen die in de komende 10-15 jaar nog een enorme impact op prijs én efficiency zullen hebben:

  • • 1.Perovskiet - Perovskiet is de naaam van het mineraal CalciumTitaniumOxide (CaTiO3) dat een ortho-rombische kristalstructuur heeft.  Men is de naam perovskiet later ook gaan gebruiken voor vergelijkbare (synthetische) chemische verbindingen met dezelfde kristalstructuren als perovskiet. Het blijkt dat deze perovskiet-kristalstructuur bestaande uit bepaalde chemische elementen functioneert als een halfgeleider (semiconductor), beter zelfs dan kristallijn Silicium. Net als kristallijn Silicium is een perovskiet te doteren met een n-type dopant om een Electron Transporting Layer (ETL) te maken en met een p-type dopant om een Hole Transport Material (HTM) te verkrijgen. Met een n-type en een p-type laag perovskiet tegen elkaar kan zo een zonnecel verkregen worden. De algemene chemische formule van een perovskiet is ABX3, daarbij is A een 2-waardig kation, B  een 4-waardig kation en X een 2-waardig anion. Perovskiet kristalcellen hebben diverse opto-electrische eigenschappen die gunstig zijn voor zonnecellen. De exciton bindings-energie (energie tussen een electron en een electron-gat) is bijvoorbeeld klein, daardoor kan een foton makkelijker geabsorbeerd worden. Ook kunnen electron-gaten en electronen makkelijk reizen door het kristalrooster. Daardoor kunnen electronen makkelijker de electrode bereiken en ontstaat er meer electrische stroom. Tot slot hebben perovskieten een groot absorptiebereik voor fotonen. Dat betekent dat meer verschillende kleuren licht uit het zonlicht in electrische stroom kunnen worden omgezet.  Perovskieten hebben ook grote voordelen t.a.v. productie: ze zijn erg goedkoop te maken (low CAPEX) en kunnen heel dun aangebracht worden op een goedkoop dragermateriaal (thinfilm). Er is ook nog een belangrijke technische uitdaging: de stabiliteit c.q. levensduur heeft nog niet de grens van 10 jaar bereikt waarop het commercieel interessant wordt ze massaal te gaan fabriceren. Maar daar wordt heel hard aan gewerkt. Toch is OxfordPV in haar Duitse fabriek bij Berlijn nog in 2023 een perovskite-on-silicon solar tandem cell met 28,6% efficiency commerciëel gaan produceren. Dat is bijna de dubbele efficiency van wat op de meeste daken ligt. Andere perovskite-on-silicon tandem cell fabrikanten die productielijnen aan het opstarten zijn, zijn o.a. Hanwha Q Cells, Cubic PV, Enecoat Technologies, Microquanta Semiconductor, Greatcell Energy.
      
      

• • • 2.Fotoluminescentie - U kent misschien wel de fel oranje of groengele kleding die wegwerkers dragen om veel meer op te vallen in het verkeer. Hoe komt dat zo fel? Dat komt door een coating die bepaalde andere kleuren dan oranje of lichtgroen uit het opvallende zonlicht óók omzetten in oranje of lichtgroen, waardoor die kleur van die kleding feller wordt. Deze vorm van fotoluminescentie heet fluoriscentie; een atoom absorbeert een hoog-energetisch foton (bijv. UV), waardoor een elektron in een geëxciteerde toestand belandt en vervolgens terugvalt naar de grondtoestand in minstens twee stappen. Daarbij worden twee fotonen in een andere licht-golflengte uitgezonden, zodat de som van de energie van de uitgezonden fotonen gelijk is aan de originele energie van het hoog-energetisch foton.
          Silicium zonnecellen kunnen alleen licht met een golflengte tussen 300nm en 100nm uit het zonnespectrum omzetten in electrische stroom. De rest van het ontvangen licht uit het zonlichtspectrum  zorgt er alleen voor dat het PV-zonnepaneel wordt opgewarmd. En hoe warmer het PV-zonnepaneel wordt, hoe minder ook nog de efficiency wordt. Het zou dus heel mooi zijn als er bijv. folie op het silicium-zonnepaneel geplakt kon worden die het nog ongebruikte licht van het zonlichtspectrum kon omzetten in bruikbaar licht dat vervolgens door het silicium in bruikbare stroom wordt omgezet. Daar is men al heel lang mee bezig. Een foton van een bepaalde golflente heeft ook een bepaalde energie. Die energie moet idealiter net genoeg zijn om een valentie-electron in de buitenste electronenschil van een Silicium-atoom te exciteren. Is die energie veel meer dan nodig is, dan zal het overschot als warmte in het kristal verdwijnen. Is de energie van het foton net te weinig dan zal die energie óók als warmte in het kristalrooster verdwijnen. Exciterende electronen (en niet warmte) zijn vooral gewenst natuurlijk in een PV-zonnepaneel. 

    • 3.Wavelength Conversion: Up-(or Down) Conversie van fotonen
      Up-conversie (UC) en down-conversie (DC) van zonlicht zijn twee routes om het oogsten van energie over het hele zonnespectrum te verbeteren in zonnecellen. Het is zo mogelijk om de Shockley-Queisser limiet voor een enkelvoudige zonnecel te overschrijden. Het toevoegen van DC- en UC-lagen aan respectievelijk de voor- en achterkant van een zonnecel wijzigt het invallende zonnespectrum. Up-conversie houdt bijv. in dat 2 of meer infrarood-fotonen converteren naar één foton met een kortere golflengte, dat in de Silicium-zonnecel vervolgens een electron in beweging kan zetten. Down-coversie houdt in dat één UV-foton converteert naar één of meer fotonen met een langere golflengte die in de Silicium-zonnecel vervolgens electronen in beweging kan zetten. 

    • Photon upconversion and quantum-cutting materials present a promising solution to address the spectral mismatch challenge in SSCs by effectively managing the solar spectrum.

Upconversion involves the conversion of two or more sub-bandgap infrared photons into a single above-bandgap photon, generating useful photoexcited electron-hole pairs. A detailed balance model, as proposed by Trupke et al., predicts the efficiency limits of a solar cell with an upconverter placed beneath a bifacial solar cell and a perfect reflector at the upconverter's rear surface. The calculated maximum efficiency reaches 50.69% at a bandgap (£g) of 2 eV and 40.2% at Eg = 1.1 eV (silicon bandgap) under unconcentrated terrestrial Air Mass 1.5 incident light, surpassing the Shockley-Queisser limitation

• • • 4.Quantum Dot Crystals
      Quantum Dots kunnen zogenaamde luminescent solar concentrators mogelijk maken, die zonlicht oogsten voor PV-zonnepanelen. Een typisch PV-zonnepaneel absorbeert één foton licht en geeft één elektron af, dat electrische stroom wordt. Maar met in het lab ontwikkelde technieken, waaronder carrier multiplication en het inbouwen van magnetische mangaan-ionen, kunnen quantum-dot zonnepanelen twee of meer elektronen genereren voor elk foton dat wordt geabsorbeerd. Dat is een behoorlijke efficiency-verbetering natuurlijk.

• • • 5.Multi-junction
      Het idee van een multi-junction solar cel (MJSC)- verschillende lagen lichtgevoelig materiaal en de overgang tussen die materialen (p-n junctions) boven elkaar, iedere laag  gevoelig voor een ander deel van het zonlichtspectrum - stamt al uit 1955. Een traditionele single-junction zonnecel, zoals te vinden in de meest verkrijgbare PV-zonnepanelen, kan een theoretische efficiency hebben van 33,16% bekend onder de Shockley-Queisser limiet uit 1961. Een theoretische multi-juntion zonnecel met 3 lagen heeft een maximale theoretische efficiency van 45% en een MJSC met concentrator en met een oneindig aantal lagen/junction kan een theoretische efficiency halen van 86.8%. In de praktijk zijn er echter grenzen; 5 lagen en max 60% efficiency wordt desalniettemin haalbaar geacht. Eerdere MJSC experimenten zijn vooral gedaan met dure elementen als Gallium, Indium en Germanium. Maar perovskieten bieden meer én goedkopere alternatieven.

    • 6.Thin Film
      Thin Film solar cells zijn zo dun dat ze een flexibele plastic folie als drager kunnen hebben. Voor het fabriceren is veel minder materiaal nodig en ze zijn daarom ook minder milieubelastend én goedkoper per kWh. Ze zijn ook makkelijker toe te passen, maar hebben in het algemeen wel een kortere levensduur dan traditionele PV-zonnepanelen.

    • 7.Multi/Single Walled Carbon Nano Tubes (MWCNT/SWCNT)
      Carbon Nano Tubes (CNT) zijn een veelzijdig nieuw materiaal met meerdere potentiële functies voor fotovoltaïsche toepassingen. Het materiaal bestaat uit buisjes van grafeen. Grafeen is een soort structuur van kippengaas met zes-hoekige gaten, opgebouwd uit koolstof-atomen. Je kunt daar op verschillende manieren buisjes van maken. Buisjes met kleine of grotere diameters en met de kippengaas-structuur haaks op de richting van het buisje ('zigzag') of in de richting van het buisje ('armchair'). Je kunt het grafeen ook met een hoek rollen die afwijkt van de opties die hiervoor genoemd zijn. Dan krijg je een chirale vorm. Die chirale vorm drukt men uit in een vector (n,m), waarbij n het column number is en m het row-number m. Zo is zigzag gelijk aan (n,0) en armchair (n=m).

    Een van de actievere gebieden voor onderzoek naar Carbon Nano Tubes is dat van de PV-zonnepanelen, en daar is veel interessante vooruitgang geboekt. In 2020 nog boekte Rice University twee interessante resultaten. Eén team van onderzoekers toonde aan dat Double-Walled Carbon Nano Tubes een dramatisch effect kunnen hebben op de efficiëntie van PV-zonnepanelen, omdat de dubbele wand positieve en negatieve ladingen efficiënt scheidt bij een invallend photon, zodat electrische stroom gecreëerd kan worden. Een ander team heeft een methode bedacht om de efficiëntie van zonnepanelen met wel 80% te verbeteren. Op dit moment (anno 2024) zou de efficiency van een commerciëel verkrijgbaar efficiënt PV-zonnepaneel ergens tussen de 20-30% liggen. Het fascinerende aan deze ontdekking is niet dat de nanobuisjes de efficiëntie van het paneel direct verbeteren, maar meer hoe ze helpen om ongebruikt potentieel van het zonnespectrum op te vangen; de infraroodstraling van de zon. De huidige panelen vangen alleen zichtbaar licht op en zetten dat om in elektriciteit. Het onderzoeksteam ontwierp een reeks holtes in een film van uitgelijnde Singe-Wall-CNT. Ze zijn in staat om infrarood fotonen te absorberen en te kanaliseren en ze weer uit te zenden als zichtbaar licht fotonen... in wezen warmte omzettend in een vorm die bestaande c-SI-zonnepanelen vervolgens kunnen omzetten in elektriciteit.
    Carbon Nano Tubes is anno 2024 steeds een exotisch materiaal. Chiraal zuiver CNT dat zeer interessant is voor PV-zonnepanelen is ook nog erg duur. Maar de potentie ervan accelereert de ontwikkeling van nieuwe goedkope 'groei-methoden'. Ook de combinatie van CNT met c-Si/perovskiet zonnecellen kan leiden tot zeer efficiënte PV-zonnepanelen.

• Efficiëntere Waterstof Electrolysers en Brandstofcellen -
      De gangbare Alkaline en PEM electrolysers hebben een efficiency van ca 75% en hebben een aantal nadelen. Water moet bijv. wel gemineraliseerd worden en de elektrodes slijten, Maar ook hier zijn al verbeteringen te signaleren zoals het aanbrengen van Iridium katalysatoren op de elektrode. Er zijn inmiddels tientallen startup's die kiezen voor een efficiëntere technologie om groene waterstof te produceren. Zo is er het Australische Hysata dat 95% efficiency claimt en goedkoper in CAPEX en productie zegt te zijn. Of het Australische Sparc Hydrogen dat Photocatalytic Water Splitting (PSV) toepast. Dat wil zeggen dat het zonlicht concentreert en leid naar een katalytisch oppervlak in een reactor, waarna waterstof en zuurstof ontstaat. De Solar-To-Hydrogen (STH) efficiency met PSV ligt momenteel op 9,2%. Dat lijkt laag, maar de efficiency van standaard PV-panelen (20%) x electrolyser (75%) ligt meestal tussen de 12 en 15%, maar vergt meer CAPEX dan PSV, terwijl PSV nog in ontwikkeling is.

• Goedkopere Oplaadbare Batterijen -
      Opslag-capaciteit hoort bij zon en wind nét als dat bij alle andere energievormen óók het geval is. Een kolencentrale heeft bijv. bergen kolen naast de centrale liggen, er is een nationale gasopslag genoeg voor een aantal maanden, er is de door de EU verplichte Nationale voorraadplicht voor opslag van benzine, diesel en kerosine, om 3 maanden te kunnen overbruggen. Cova huurt zelfs voor opslag zout-cavernes in Etzel, Duitsland, zout-cavernes die ook voor waterstof-opslag gebruikt gaan worden.
      Oplaadbare batterijen is één van de schone vormen voor energie-opslag die bij zon en wind zullen worden gebruikt. In het wetenschappelijk onderzoeksgebied van oplaadbare batterijen gebeurt bijna net zoveel als dat van zonnecellen. Li-ion heeft al een heel ontwikkelings-traject t.a.v. efficiency en opslagcapaciteit/kg doorgemaakt en wordt momenteel in zeer grote hoeveelheden commercieel geproduceerd voor m.n.  mobiele toepassingen. Bij oplaadbare batterijen voor stationaire opslag ligt het accent niet op opslagcapaciteit/kg, maar op zaken als: aantal cycles en levensduur; onbrandbaarheid; (zeer) goedkoop en milieuvriendelijk te produceren; izelf-ontlading; charge/discharge-efficiency. Inmiddels zijn daar hele grote stappen in gemaakt. Veel vooruitgang is geboekt met efficiëntere én goedkopere electrolyten, kathode-materiaal en anode-materiaal. Oplaadbare batterijen zullen toegepast gaan worden voor de thuisbatterij om de geproduceerde electiciteit van de eigen PV-panelen op een gunstig tijdstip zelf te kunnen gebruiken of op het electriciteitsnet te laden. Maar ook als Battery Energy Storage System (BESS) door energie-leveranciers voor netstabiliteit/peakshaving in wijken en regio's. Het gaat te ver om elk batterij-type hier uitgebreid te bespreken, maar voor de geïnteresseerde lezer zie deze interessante opsomming van de laatste ontwikkelingen in milieuvriendelijkere batterijen. Aandacht verdient in ieder geval de Na-ion batterij (aka Sodium-ion), een Li-ion-batterij waarin het Lithium vervangen is door Natrium. Na-ion batterijen hebben een grote potentie om véél goedkoper te worden dan de huidige Li-ion. Ze worden al gemaakt in China door CATL en BYD. Een vergelijking tussen Li-ion en Na-ion is hier te vinden. Een andere kansrijk batterij-type is de flow-battery of redox-battery omdat deze met relatief schone chemische elementen ontworpen kunnen worden. Bovendien is er geen zelfontlading dus ideaal voor langdurige opslag (Long Duration Energy Storage LDES) en is recycling erg eenvoudig. Voorbeelden zijn de Nederlandse startup Aquabattery van een Acid Base Flow Battery (ABFB) (Natronloog, Zoutzuur en water), het Amerikaanse ESS Inc (ijzer, zout en water)

• Goedkopere en Efficiëntere Windturbines -
      Windturbines worden al tijden bijna elk jaar goedkoper én efficiënter. Efficiency-verbetering is het simpelst door de wiek-diameter te vergroten en de mastlengte te verhogen en dat gebeurt ook. Eind 2024 is de grootste die je kan bestellen de Chinese Min Yang MySE 16.0 242, met een vermogen van 16 MW, een hoogte van 264m met een jaaropbrengst van 80.000 MWh. Min Yang heeft inmiddels zelfs op de tekentafel de MySE 22.0 met een vermogen van 22 MW die in 2025 productierijp wordt. De officiële jaaropbrengst is nog niet bekend, maar geschat wordt 102.500 MWH. Chinese windturbines zijn ca. 20-25% goedkoper dan Europese (Siemens) of Amerikaanse (GE), maar vooralsnog is er een probleem om die héle grote Chinese turbines te plaatsen in Europa vanwege de ontbrekende speciale installatieschepen en apparatuur. China heeft t.a.v. windturbine productie nog een voordeel, omdat het beschikt over een 90% monopolie voor zeldzame aarde Neodymium. Neodymium super-magneten bestaan uit gesinterde tetragonale kristallen van een legering van Nd2-Fe14-B (de elementen Neodumium, IJzer en Boor). Daar worden in kleine hoeveelheden nog de dure zeldzame aardes Terbium, Yttrium, Dysprosium  of Praseodymium aan toegevoegd om de magneten bij hogere temperaturen stabiel te houden. Voor offshore windturbines moeten de magneten bovendien nog een Nikkel mantel krijgen als bescherming tegen het zout. Supermagneten in een windturbine maken het mogelijk de onderhoudsgevoelige versnellings te elimineren door Direct-Drive generatoren te gebruiken. Bovendien stijgt de efficiency met ca. 20%. Voor offshore windturbines is dat zeer interessant; ca 75% of de offshore windturbines wereldwijd is uitgerust met DD-generatoren met Neodymium super-magneten.
      Maar ook hier zijn er nieuwe technologische ontwikkelingen; Er is een  goedkoop alternatief ontwikkeld - tetragonaal IJzerNitride Fe16N2 - dat de potentie heeft zelfs sterkere magneten te kunnen vormen dan Neodymium. Het Amerikaanse bedrijf Niron Magnetics maakt inmiddels een type IJzer-nitride magneten, maar die hebben op dit moment nog niet de sterkte van Neodymium. Samen met het Britse bedrijf Greenspur Wind heeft het een offshore 15 MW windturbine ontworpen. Greenspur fabriceert echter zelf geen windturbines, maar verkoopt alleen technologie licenties. Ook gekoelde supergeleidende electro-magneten kunnen een economischer beter alternatief zijn voor permanente Neodymium supermagneten. Een windturbine zonder versnellingsbak tussen rotor en generator (zgn. direct-drive) wordt dan mogelijk voor offshore boven ca. 15 MW vanwege het geringere gewicht. Direct-drive windturbines hebben het voordeel dat er geen onderhoud nodig is aan de versnellingsbak, dat is nogal moeilijk en duur aan grote offshore windturbines.

• Bladeless Wind Turbines (BWT)
      De gangbare windturbines op land (Horizontal Axis Wind Turbine, HAWT) veroorzaken vaak overlast bij direct omwonenden. Daarom geldt er bijv. in Nederland (nog) een minimale afstand van 400m bij een windturbine die 100m hoog is. De overlast bestaat vaak uit geluid en het flikkeren van zonlicht door slagschaduw. Vertical Axis Wind Turbines (VAWT) veroorzaken minder overlast, maar dat komt omdat ze meestal kleiner zijn. Het gaat dan om o.a. de types als Savonius, (helical) Darrieus en Aerotecture. Bladeless Wind Turbines (BWT) doen het zonder bladen zoals de naam al doet vermoeden. Het flikkeren is dan ook afwezig en het suizende geluid van de wieken ook. Ze zijn echter nog wel in ontwikkeling. Sommige typen zijn al (bijna) commercieel verkrijgbaar, maar dit zijn versies met een nog relatief klein vermogen. Wij noemen hier Vortex Bladeless en Halcium PowerPod. 

• Ocean Wave Energy (Golfslag-energie)
      Electrische energie oogsten uit golven op zee heeft de laatste jaren ook forse stappen gemaakt. De golven op zee ontstaan door de wind en wind is een vorm van afgeleide zonne-energie. Toepassingen zijn vooral interessant in combinatie met windparken op zee, omdat dan de reeds aangelegde electrische kabels  en stopcontacten gebruikt kunnen worden. Bovendien is de opbrengst per oppervlakte-eenheid op zee van een Wave Energy Convertor (WEC) farm zelfs groter dan van een wind-op-zee-farm. En dat terwijl de investeringskosten lager zijn. Bijkomend voordeel is dat WEC-farms voor de kust, daadwerkelijk golfslag dempen en kustafslag kunnen beperken. In de loop der jaren hebben allerlei mechanische WEC's het daglicht gezien, die de op en neer gaande golfbeweging omzetten in een draaiende beweging van een generator. Velen ervan bleken al snel defecten te krijgen of presteerden onder de maat in de praktijk. Spattend zout water is vaak een uitdaging geweest in het ontwerp om mechanische componenten van een WEC storings- en onderhouds-vrij te houden. Ook is getest met verschillende types van een lineaire generator, waarbij de op en neer gaande beweging niet eerst in een draaiende beweging omgezet hoeft te worden om electriciteit te genereren. Een Interessant veelbelovend mechanisch WEC-systeem dat bijna op de markt is, is Cor Power Ocean (boei-systeem). Het is als grid-connected single WEC-systeem (300 kW) in 2024 getest en zal ergens in 2025 in farm-configuratie ('Cor-Pack') getest gaan worden in Portugal.