04-04-2018 09:02 | Door: Hidde Middelweerd

Pompcentrales zijn al decennialang een betrouwbare manier om energie op te slaan. Er kleven echter ook nadelen aan de enorme waterkrachtcentrales, zoals een forse impact op de omliggende regio.De Amerikaanse start-up Gravity Power werkt aan de oplossing: pompcentrales, ofwel Pumped Hydro Storage, onder de grond.

Energieopslag

Gravity Power maakt gebruik van een grote zuiger, ook wel een piston genoemd, die in zich in de ondergrondse schacht van de Gravity Power Plant op en neer beweegt. Het principe van Gravity Power’s pompcentrale is verder hetzelfde als die van traditionele pompcentrales.

Bij traditionele pompcentrales wordt energie verbruikt door water naar een hoger niveau te pompen. Als er weer energie geleverd moet worden, stroomt het water terug naar het lager gelegen niveau, waarbij het een turbine aandrijft die weer elektriciteit opwekt.

Voor de oplossing van Gravity Power geldt hetzelfde principe, maar in plaats van water naar een hoger niveau te pompen wordt de piston omhoog gepompt. Als de vraag naar energie hoog is, daalt de piston weer en genereert het water elektriciteit door een ondergrondse turbine aan te drijven.

De technologie achter de innovatieve pompcentrales is inmiddels gepatenteerd in China, Rusland, de Verenigde Staten, Japan, Zuid-Korea, Canada, Mexico, Zuid-Afrika en 22 landen in de Europese Unie.

Gravity Power

Chris Grieco, executive vice president van Gravity Power, stelt dat zijn bedrijf vele voordelen voorziet: “Het sterkste punt van onze oplossing is de flexibiliteit. De Gravity Power Plant kan geïnstalleerd worden op elke plek waar een diepe schacht gegraven kan worden.”

Met deze ondergrondse oplossing neemt Gravity Power de grootste nadelen van traditionele pompcentrales weg, terwijl de voordelen van deze vorm van energieopslag juist bewaard blijven. Hoe zit het met die nadelen? “Traditionele pompcentrales komen tegenwoordig moeilijk van de grond”, vertelt Grieco. “Het gehele proces, van de planning tot de bouw, kan zomaar tien jaar in beslag nemen en soms zelfs twintig jaar. In Europa worden nieuwe pompcentrales nauwelijks nog gebouwd, omdat ze op hevige weerstand stuiten van milieuorganisaties en omwonenden.”

Die weerstand is niet verwonderlijk. Traditionele pompcentrales zijn immers enorme waterkrachtcentrales, hebben daardoor een enorme footprint en hebben daarmee een negatieve impact op de omliggende regio.

Windmolens en zonnepanelen

Dit neemt echter niet weg dat pumped hydro storage een goede vorm van energieopslag is, stelt Grieco. “Als pompcentrales eenmaal gebouwd zijn, gaan ze decennialang mee”, zegt hij. “De initiële investering is vrij hoog, maar de operatie- en onderhoudskosten liggen juist laag. Het is daarnaast een vorm van energieopslag die al bewezen is en breed ingezet wordt. In tegenstelling tot andere vormen van energieopslag, zoals lithium-ion batterijen, heeft Pumped Hydro Storage daarnaast een bijna oneindig aantal laadcycli.”

Een ander voordeel is dat pompcentrales nooit te maken zullen krijgen met materiaalschaarste, iets dat Grieco wel verwacht bij andere energieopslagoplossingen, zoals li-ion batterijen. De prijzen van bepaalde metalen die essentieel zijn voor batterijen, zoals lithium en kobalt, schieten inderdaad al omhoog. “Batterijen hebben zeker hun plek in de wereld van energieopslag”, stelt hij. “Maar ze kunnen de behoefte aan pompcentrales niet vervangen in de huidige energietransitie.”

“Batterijen hebben zeker een rol, maar ze kunnen de behoefte aan pompcentrales niet vervangen”

Grieco stelt dan ook dat de Gravity Power Plant bij uitstek geschikt is om aangelegd te worden bij een zonne- of windpark, om opgewekte energie tijdelijk op te slaan en op de meest gunstige momenten te leveren. De impact van de Gravity Power Plant op de omliggende regio is namelijk veel lager dan die van een traditionele pompcentrale, omdat hij ondergrond aangelegd wordt. De technologie leent zich bijvoorbeeld goed voor afgelegen gebieden, waar zonne- en windparken nogal eens terecht komen. Grieco: “Het is een bijna geruisloze en onzichtbare vorm van energieopslag, die weinig oppervlakte in beslag neemt.”

Testlocatie

Momenteel is Gravity Power druk bezig om zijn energieopslagoplossing naar de markt te brengen. Het slaat hierbij de handen ineen met een Europese partner: het Duitse Gravity Energy AG. Gezamenlijk werken de bedrijven aan een testinstallatie, met een capaciteit van 1 megawatt, in de Duitse staat Beieren. De bedrijven werken hiervoor samen met het vooraanstaande Fraunhofer Institute for Building Physics. De bouw van de testinstallatie moet aan het einde van dit jaar van start gaan.

Uiteindelijk moet het mogelijk zijn om energieopslagfaciliteiten van 50 tot 1.200 megawatt te realiseren, die energie voor maximaal 10 uur kunnen opslaan. De efficientie zal tussen de 78 en 84 procent liggen, afhankelijk van de grootte van de opslagfaciliteit, met als vuistregel: hoe hoger de capaciteit, hoe hoger de efficiëntie. 

Grieco: “Als onze technologie gaat werken tegen de prijs die wij verwachten, dan wordt het met afstand de goedkoopste vorm van energieopslag op de markt.”

Afbeeldingen: Gravity Power