De zon schijnt niet altijd als je TV wil kijken en de wind waait niet altijd als je je auto wil opladen. En op het moment dat zon en wind hun werk wél doen, kan het elektriciteitsnet al die groene stroom soms niet aan. Het grote verschil tussen vraag en aanbod en de problemen met netcongestie vragen om een betere balancering. Door meer sturing en aftopping kan er veel geregeld worden. Maar is er ook een groeiende vraag naar opslag. In dit artikel kijken we naar een paar innovatieve manieren die zwaartekracht gebruiken om energie op te slaan.

Vaak wordt eerst gedacht aan batterijen. Maar dit is op grote schaal erg kostbaar. Bovendien zijn er nog wel kanttekeningen bij de duurzaamheid van productieprocessen en grondstoffen delven.  Ook zullen de beschikbaarheid en kosten van grondstoffen een issue zijn. Energie is echter ook op andere manieren op te slaan. Zo kan het ook in potentieel kinetische energie worden opgeslagen. In dit geval met hulp van de zwaartekracht.

Zwaartekracht als energieopslag wordt al veel toegepast bij waterkrachtcentrales. In bijvoorbeeld Noorwegen wordt met overschotten energie overdag water omhoog gepompt. In de avond word de energie weer door de dam en een turbine teruggewonnen. Zo kan er redelijk efficiënt energie worden opgeslagen. Dit werkt goed, maar is niet overal lokaal en op kleinere schaal toepasbaar.

Er zijn meer projecten die gebruik maken van de zwaartekracht om energie op te slaan. Het principe daarbij is telkens: massa omhoog brengen als er energieoverschot is, en weer laten zakken als er vraag is naar energie.

Hieronder gaan we in op drie concepten die momenteel worden uitgewerkt: pistons, putten en kranen.

Pistons

  • Dit concept, dat in principe haalbaar is, gebruikt de kracht van water en drijvende massa. Een soort grote zuiger staat in de grond, waar water onder gepompt wordt om deze omhoog te drukken. Als er energie nodig is krijgt het water de kans om door het gewicht van de zuiger via turbines weer weg gedrukt te worden. Dit concept is nu in handen van New Energy Let’s Go – en wacht op nieuwe investeerders die de verdere productontwikkeling op zich pakken.

Putten

  • Een andere manier is om een flink gewicht aan een kraan te hangen, met daar een turbine/motor aan gekoppeld. Bij het dalen kan zo elektriciteit gegenereerd worden. En bij het laden wordt het gewicht weer omhoog gehesen. Om de ruimtelijke impact van de infrastructuur te beperken kan gebruik gemaakt worden van putten of oude mijnschachten. De begeleiding van de put zorgt ervoor dat een gigantisch gewicht en dus energieopslag veilig kan worden toegepast. Dit jaar wordt de eerste pilot van Gravicity afgerond in Schotland en ook op andere plekken in de wereld wordt de mogelijke toepassing onderzocht.

graviticity

Bron: gravitricity.com

Kraantorens

  • De meest tot de verbeeldingsprekende oplossing is de Energy Vault. Het betreft het opstapelen en afstapelen van grote betonnen blokken met een kraan. Moet energie opgeslagen worden, dan worden de blokken in een binnenring opgestapeld. Hoe hoger het blok, hoe meer energie wordt opgeslagen. Bij het ontladen worden de blokken op de grond in een buitenring gezet.

    De Energy Vault wordt op dit moment getest in Italië. Om meer variabele in- en output te creëren wordt gewerkt met zes kranen die los van elkaar stapelen en hijsen. Ook wordt er gewerkt aan een indoor concept dat in combinatie met een zonnepark kolencentrales kan vervangen – waarbij de stabiele vermogens output worden behouden.

energyvault

Bron: energyvault.com - van links naar rechts; opgeladen naar ontladen

In theorie kunnen we met deze oplossingen enorme zwaartekrachtbatterijen maken. De vraag is wel in deze pilots hoe ze effectief bruikbaar, stuurbaar, schaalbaar en duurzaam zijn. Wordt in elke wijk straks een indrukwekkende kraanconstructie gezet? Of graven we liever een verborgen put in de grond? Verschillende plekken zullen verschillende oplossingen kiezen. Maar het is duidelijk dat er meer is dan alleen de standaard chemische batterij.