Hoe gaan we massa's energie opslaan?

Vliegwielen, hete stenen en onder de grond

Opslag onder de grond

De bovenstaande energieopslagtechnieken bevinden zich op het land of op de zeebodem. Een andere mogelijkheid – die bovengrondse ruimte spaart – is ondergrondse opslag. "Energieopslag onder de grond kan in verschillende vormen", zegt Remco Groenenberg, aardwetenschapper bij TNO. "Bij TNO kijken we naar opslag in de vorm van gassen – waterstof en perslucht – en in de vorm van warmte."

Perslucht is opslag van energie in mechanische vorm. Je gebruikt elektrische energie om lucht samen te persen. Die lucht stop je dan in een reservoir; dat kan een bovengrondse tank zijn, maar ook een ondergrondse zoutcaverne. Zodra je elektriciteit nodig hebt, laat je de samengeperste lucht een turbine aandrijven om stroom te maken.

Bron: TNO/DEEP.KBB GmbH.

Zoutcavernes op ruim een kilometer diepte zijn een goede plek om perslucht in op te slaan. Het zijn holle ruimtes in een zoutlaag onder de grond, die ontstaan door oplosmijnbouw. Daarbij wordt water in een zoutlaag gepompt. Het zout lost op in het water en gaat als pekel omhoog. Er blijft een holte achter. Als de holte voor opslag gebruikt wordt, bevindt zich op de bodem nog wat pekel met erboven het gas onder hoge druk. Dergelijke holtes zijn geschikt voor opslag als ze een sigaarachtige vorm hebben en ongeveer 150 tot 300 meter hoog en 40 tot 80 meter breed zijn. "Omdat zout volkomen luchtdicht is, is een zoutcaverne een perfecte tank", zegt Groenenberg. "We kunnen er lucht onder een druk van 80 tot 200 bar in opslaan. Omdat er nauwelijks drukverlies is, kan perslucht lange tijd, met weinig verlies worden opgeslagen." In Noordoost-Nederland zijn ondergrondse zoutstructuren waarin geschikte zoutcavernes kunnen worden ontwikkeld.

"We weten dat gasopslag in zoutcavernes werkt omdat de techniek al decennialang gebruikt wordt voor aardgasopslag", zegt Groenenberg. "Verder zijn er in Duitsland en de Verenigde Staten twee persluchtbatterijen in zoutcavernes. En vergelijkbare opslag voor waterstof is al een tijdje operationeel in het Verenigd Koninkrijk en de Verenigde Staten." In een caverne van één miljoen kubieke meter kan ongeveer 250GWh aan waterstof worden opgeslagen, en genoeg perslucht om enkele gigawatturen aan elektriciteit op te wekken met een turbine.

De round-tripefficiëntie van perslucht – van stroom naar perslucht en weer terug naar stroom – is voor de huidige systemen ongeveer 50 procent en met moderne technieken te verhogen tot hooguit 60 procent. "Dat komt vooral doordat je bij het samendrukken van de lucht veel warmte genereert die je verliest", zegt Groenenberg. "En als je de perslucht wilt laten ontsnappen, moet je de lucht verwarmen. De temperatuur van expanderende lucht kan anders tot ver onder nul dalen." Voor dat verwarmen wordt nu aardgas gebruikt. Zelfs als het samenpersen gebeurt met groene stroom, is deze opslag dus nog niet CO2-neutraal. "Er wordt onderzoek gedaan naar een manier om de warmte die ontstaat bij het samenpersen op te slaan, zodat hij kan worden gebruikt om de lucht weer te verwarmen tijdens expansie. De round-tripefficiëntie zou hiermee verhoogd kunnen worden tot ongeveer 70 procent", zegt Groenenberg. "Een andere manier om er een groene opslagtechniek van te maken, is door aardgas te vervangen door duurzaam opgewekte waterstof."

• Volgende pagina 7. Warme grond