Mogelijk kunnen we ze gebruiken om door zonnepanelen en windmolens opgewekte energie tijdelijk op te slaan.

Dat idee wordt momenteel verkend en uitgewerkt. De aanpak kan met name belangrijk zijn voor landen die geen bergen bezitten en dus geen beroep kunnen doen op zogenoemde pompcentrales.

Het probleem
Zonne- en windenergie worden steeds belangrijker voor Europa. Maar er is één probleem: de energiebronnen zijn tamelijk onvoorspelbaar. Op een zonnige dag kunnen zonnepanelen bijvoorbeeld meer energie opwekken dan nodig is en op bewolkte dagen kan het zomaar zijn dat dezelfde zonnepanelen niet genoeg energie opwekken om aan de vraag naar stroom te kunnen voldoen. Voor windenergie geldt hetzelfde. Het is dan ook heel belangrijk dat we opgewekte zonne- en windenergie die we op dat moment niet kunnen gebruiken, kunnen opslaan voor tijden waarin er te weinig groene stroom wordt gegenereerd. Een pompcentrale kan dan uitkomst bieden. Deze waterkrachtcentrales gebruiken het overschot aan energie om water van een laaggelegen spaarbekken naar een hoger gelegen spaarbekken te pompen. En als er te weinig energie voorhanden is, laat men het water gewoon weer van het hoger- naar het lagergelegen spaarbekken stromen. Onderweg drijft het water turbines aan die energie opwekken. Deze aanpak is echter alleen handig in landen met bergachtige gebieden. Maar hoe moeten andere landen het teveel aan zonne- en windenergie dan opslaan?

Lucht
Nou, misschien kunnen landen zonder bergen groene energie opslaan in..lucht. Hierbij wordt het overschot aan groene energie gebruikt om lucht samen te drukken. Die samengedrukte lucht wordt vervolgens ondergronds opgeslagen. Wanneer een tekort aan energie dreigt, wordt de lucht via een gasturbine – die elektriciteit genereert – weer vrijgelaten. Deze aanpak wordt reeds gebruikt in Duitsland en de VS. Maar de efficiëntie van het systeem valt tot op heden vies tegen. Deze blijft hangen op zo’n 45 tot 55 procent. Dat betekent dus dat ongeveer de helft van de energie die gebruikt wordt om lucht samen te persen na opslag verloren is gegaan.

Hitte
Dat komt doordat de lucht wanneer deze samengeperst wordt ook verhit wordt. Maar tegen de tijd dat de samengeperste lucht weer wordt opgepompt om energie te genereren, is die hitte – eveneens een bron van energie – weg. “Hoe meer warmte de lucht vasthoudt wanneer deze weer omhoog komt, hoe meer werk de lucht kan verzetten wanneer deze door de gasturbine reist,” stelt onderzoeker Giovanni Perillo.

Een schematisch overzicht van de nieuwe aanpak die onderzoekers bedacht hebben om een overschot aan zonne- en windenergie op te slaan. Afbeelding: Giovanni Perillo / Knut Gangåssæter / SINTEF.

Veel efficiënter
Onderzoekers hebben nu echter iets bedacht om die warmte te behouden. Wanneer de samengedrukte lucht richting de opslagplaats – dat kan bijvoorbeeld een oude mijnschacht zijn – reist, moet deze eigenlijk eerst door een andere ruimte reizen. Die ruimte is gevuld met gebroken stenen. De warme lucht warmt die stenen op. Wat overblijft is koude, samengeperste lucht. Die wordt dieper onder de grond opgeslagen. Wanneer er behoefte aan energie is, wordt die koude lucht opgepompt. Daarbij passeert deze opnieuw de gebroken stenen. Die stenen geven hun warmte weer af aan de lucht. De hete lucht wordt vervolgens door de turbine gepompt om elektriciteit te genereren. De onderzoekers verwachten dat ze het opslagsysteem zo veel efficiënter kunnen maken. Het zou zo’n 70 tot 80 procent van de energie die gebruikt is om de lucht samen te persen weer teruggeven.

Of de aanpak werkelijk zo goed werkt, zal de komende tijd tijdens een door de EU gesubsidieerd onderzoeksproject, moeten blijken. “Als de projectpartners erin slagen om hun plannen voor efficiënte opslag van de hitte werkelijkheid te maken, kan het gebruik van samengedrukte lucht voor het opslaan van energie zich wel eens op het randje van een doorbraak bevinden,” voorspelt onderzoeker Matthias Finkenrath.