Apiti Blog

Opslag van energie

Door: Haitham Zoorob

Bij duurzame bronnen van energie, zoals bij voorbeeld windenergie of zonne-energie, speelt het probleem dat het om zogenaamd “onbetrouwbare voorzieningen” zou gaan. Juist op het moment dat je energie nodig hebt schijnt de zon even niet, het is nacht of de wind is gaan liggen.

Om deze energievormen toch op een betrouwbaar niveau te krijgen is er in het verleden al veel nagedacht over systemen, waardoor je de energie die wordt opgewekt, kunt opslaan teneinde die later, als de vraag ontstaat, die weer in het elektriciteitsnet op te nemen. Hiervoor bestaan al verschillende systemen, maar de ontwikkelingen gaan nu snel en er zijn de laatste tijd een aantal opmerkelijke nieuwe vindingen gedaan.

Van oudsher bestaat er de mogelijkheid om de energie op te slaan in een accu, later kwam daar de li-ion accu bij of ook het systeem van de waterkrachtcentrales met pompsysteem, die bij geringe vraag capaciteit opslaan in een hoger gelegen waterreservoir. Ook vliegwielsystemen zijn al langer in gebruik. Recentelijk zijn er een paar interessante nieuwe ontwikkelingen op dit gebied. Zo is er het Compressed Air Energy Storage (CAES), onder water of in oude mijnschachten of andere aardholtes en de opslag van de energie in warmte. Dit laatste kan op verschillende manieren, door de directe verhitting van water, waardoor stoom elektriciteitsturbines aandrijft, door de verhitting van andere vloeistoffen in lange buizen of door de opslag in zoutoplossingen. Deze zoutoplossingen kunnen veel warmte opslaan en kunnen de hitte weer vrijgeven voor energieopwekking op tijden dat dit nodig is. Het opslaan van hitte kan op deze manieren veel praktischer zijn dan de opslag van elektriciteit in een accu, waarbij de verliezen veel groter zijn.

In het geval van windenergie is er nog een alternatief ontwikkeld, waarbij de wind, die met name ´s nachts meer waait, wordt gebruikt om door middel van warmtewisselaars ijs te doen vormen. Door een speciaal systeem ontstaat dit ijs gelijkmatig en kan worden gebruikt tijdens de dag, en dan vooral gedurende de warme middaguren, om de airconditioning te ondersteunen. Daardoor wordt er aanzienlijk minder stroom gevraagd gedurende de piekuren van de energielevering, wat scheelt in de totale benodigde capaciteit van de centrales.

Een laatste ontwikkeling op het gebied van energie-opslag in de vorm van accu´s komt van het Rensselaer Polytechnisch Instituut, waar men een accu heeft ontwikkeld met de dikte en veel van de eigenschappen van gewoon papier en die tevens dienst kan doen als “supercapacitator”. Het wordt omschreven als een “flexibel energie-opslag instrument van nano-composiet papier”. Het lijkt veel op en heeft de eigenschappen van papier, omdat het ook voor 90% uit papier bestaat. Het is buigzaam, kan opgestapeld worden voor extra vermogen, kan eventueel ook in het lichaam gebruikt worden voor bij voorbeeld pacemakers en dergelijke en is volledige milieuvriendelijk. Door de toevoeging van nano-koolstof tubes krijgt het “papier” zijn nieuwe eigenschappen en zijn zwarte kleur. Het is zelfs bedrukbaar en aangezien er geen water wordt gebruikt in het product kan het onder grote temperatuurverschillen probleemloos gebruikt worden. Vooral ook in toepassingen op medisch gebied en in elektronica die om steeds kleinere energiedragers vraagt zal dit mogelijk de accu van de toekomst gaan vormen.

Door deze nieuwe opslagtechnieken kan de door duurzame hulpbronnen opgewekte energie in de toekomst met grote betrouwbaarheid aan het net geleverd worden, zodat deze centrales gaan beschikken over een zogenaamde “base-load” capaciteit die altijd beschikbaar is. Door de levering van de opgeslagen energie op piekuren te kunnen aanbieden, wanneer de prijzen voor stroom ook het hoogst zijn, wordt verder de commerciele exploitatie van dergelijke centrales een stuk eerder haalbaar dan tot dusverre vaak het geval was.

Met de ontwikkeling van duurzame energiebronnen hebben we een eerste stap in de goede richting gezet. Het adequaat kunnen opslaan van deze energie is echter waarschijnlijk een nog veel belangrijker stap. Eigenlijk kun je de situatie misschien wel wat vergelijken met de oude Grieken, die al met stoom experimenteerden, maar er nooit een echte toepassing voor vonden. Nu wij ons beginnen te realiseren wat een schat aan natuurlijke energiebronnen er voor ons beschikbaar zou kunnen zijn, denk bij voorbeeld ook eens aan de energie uit getijdewerking, overgang van zoet- naar zoutwaterbekkens of de enorme energie die vrijkomt in bliksems, oplopend tot wel 100 miljoen Volt en temperaturen tot 30.000 graden Celsius, zouden we de echt belangrijke stap moeten kunnen zetten om die energie op te slaan. Wanneer we de krachten van de natuur zodanig kunnen bewaren, dat we daarvan in een later stadium de energie kunnen gebruiken, wanneer en waar daar behoefte aan is, dan zal het gebruik van deze duurzame energie eerst goed van de grond komen en worden we een heel stuk minder afhankelijk van de traditionele en vervuilende bronnen van energie, die momenteel nog overwegend gebruikt worden. De verandering van denken van het zoeken naar alternatieve bronnen van energie naar het opslaan van de energie die voorhanden is zal een omslagpunt kunnen zijn in de toepassing en ontwikkeling van duurzame energie in onze samenleving.