Van elektrische fietsen tot telefoons: lithium-ionbatterijen zijn overal. Toch kleven er nadelen aan deze krachtbronnen. Zo zijn ze duur en is lithium een schaarse grondstof. Wetenschappers werken daarom hard aan alternatieven voor de opslag van energie, bijvoorbeeld door zwaartekracht te gebruiken.

De wetten van de zwaartekracht op een handige manier gebruiken: dat biedt mogelijkheden om energie op te slaan en weer vrij te geven. Een batterij die dit principe gebruikt, noem je een zwaartekrachtbatterij.

Een voorbeeld van zo’n krachtbron is een blok beton dat met behulp van (groene) stroom wordt opgehesen, en elektriciteit opwekt als je het weer laat zakken. Maar je kunt ook een zwaartekrachtbatterij maken door water naar grote hoogte te pompen en via turbines weer naar beneden te laten stromen.

Verlaten mijnschachten

Probleem hierbij zijn de kosten en de benodigde ruimte. Gravitricity uit het Schotse Edinburgh werkt daarom aan een bruikbare, schaalbare batterij met gewichten. In april 2021 testte het bedrijf met succes een prototype: een 15 meter hoge stalen toren met eraan een ijzeren gewicht van 50 ton. Elektrische motoren hesen het gewicht langzaam op en lieten het daarna geleidelijk zakken, waarbij een reeks generatoren werd aangedreven. Deze kleinschalige demonstratie-installatie wekte 250 kW aan vermogen op, genoeg om ongeveer 750 huizen een klein uur van stroom te voorzien. Gravitricity wil verlaten mijnschachten in Tsjechië, Polen en Zuid-Afrika gebruiken voor hetzelfde principe. Het bedrijf schat in dat er wereldwijd zo’n 14.000 mijnen zijn die geschikt zijn voor opslag van zwaartekrachtenergie.

In Zwitserland heeft een ander bedrijf, Energy Vault, een prototype gebouwd van ruim twintig verdiepingen hoog (zie afbeelding bovenaan). Op momenten waarop meer groene stroom wordt opgewekt dan het elektriciteitsnet aankan, tillen door kunstmatige intelligentie aangejaagde kranen blokken van 30 ton omhoog. De kunstmatige intelligentie zorgt dat de kranen meteen in beweging komen bij toevoer van energie en dat ze gaan zakken als er een energiebehoefte is. De proefbatterij van Energy Vault kan 35 MWh leveren. Daarmee kan acht uur lang in de behoefte van 2000 tot 3000 huishoudens voorzien.

Wind- en zonne-energie opslaan

In plaats van het optillen van een gewicht kan overtollige groene stroom ook worden gebruikt voor het omhoog laten komen van een ondergedompelde zuiger. Dit gebeurt in een Spaans-Marokkaans project. De beweging perst water onder hoge druk door een generator. Vergelijkbare zwaartekrachtbatterijen worden in Californië en Duitsland ontwikkeld.

Vanwege de omvang zijn zwaartekrachtbatterijen niet geschikt voor kleinschalige toepassingen. Wel bieden ze een goede mogelijkheid om overschotten aan wind- en zonne-energie op te slaan, zodat die op een later moment alsnog kunnen worden gebruikt.

Dit is één van de tien alternatieve batterijen die te vinden zijn in KIJK 4-2023 die van 16 maart tot en met 12 april in de winkel ligt.

Meer informatie:

• ChangeInc.: Schotland gaat elektriciteit opslaan met zwaartekracht
• VPRO tegenlicht: Wie wint de race om de superbatterij?
• Podcast Noorderlab; #5 alternatieve batterijen
• DutchCoweboys; Batterijen zijn broodnodig voor de toekomst: 5 alternatieven
• KIJK: Kan de zandbatterij ons energieprobleem oplossen?
• KIJK: Mega CO2-batterij in Italië

Tekst: Gabor Mooij

Beeld: Energy Vault

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!