Energieopslag op de zeebodem

In holle vaten op de bodem van de zee is energie op te slaan. Het Duitse Fraunhofer Instituut begint een test met een bolvormig opslagvat.

Gister is zo’n opslagvat neergelaten op de bodem van de Bodensee, bij de grens van Duitsland met Zwitserland. Uiteindelijk is het de bedoeling de vaten neer te zetten bij windparken op zee. Nu kiest het instituut echter voor een binnenmeer omdat dat voor tests een stuk praktischer is.

De bolvormige bodemvaten zijn hol. Als er een overschot aan elektriciteit is gaat die energie naar een elektrische pomp die de vaten leegmaakt. Het produceren van elektriciteit gebeurt door de vaten weer vol te laten lopen onder invloed van de waterdruk. Het stromende water drijft dan een generator aan die de opgeslagen stroom weer opwekt.

Opslagcapacitet van 20 MWh

Het proefvat dat nu in de Bodensee staat heeft een doorsnede van 3 m, maar uiteindelijk moeten de vaten tien keer zo groot worden. Zo’n groot vat heeft een opslagcapaciteit van 20 MWH en een ontladingstijd van vier tot acht uur. Het is dus vooral bedoeld voor langetermijnopslag van grote hoeveelheden energie. Volgens het achterliggende Stensea (Stored Energie in the Sea) concept zouden er bij een windpark in de orde van tachtig van dergelijke opslagvaten moeten komen. Het systeem is gemakkelijk schaalbaar.

Een belangrijke beperking van het systeem is dat het vooral voor waterdiepten van rond de 700 m werkt. De waterkolom is dan hoog genoeg om druk voor de generatoren te leveren: de bestaande pompgeneratoren zijn ook op een waterkolom van die hoogte ontworpen. 700 m is diep, maar niet té diep; op die diepte volstaat een eenvoudige betonconstructie, en is er nog geen hogesterktebeton nodig. Het systeem zou dus niet direct geschikt zijn bij de windparken die nu op de bodem van de Noordzee worden neergezet, bij waterdiepten rond 30 m. Mogelijk is het ontwerp van de pompgeneratoren aan te passen om ze voor geringer waterdieptes geschikt te maken. Bij de testlocatie in de Bodensee is het water zo’n 100 m diep.

De kosten van het opslagsysteem zijn vooralsnog hoog, vooral vanwege de plaatsing op zee. Uiteindelijk worden die kosten bepaald door de schaal waarop het systeem wordt toegepast en de waarde die deze vorm van energieopslag in het energiesysteem krijgt.

Reportage van het opslagsysteemn van Hessenschau.

Pompkrachtwerk

Het systeem bouwt voort op het idee dat water een prima medium is om grote hoeveelheden energie op te slaan. Zo kent Duitsland zijn Pumpspeicherkraftwerke waar water naar hoger gelegen stuwmeren wordt gepompt. Vooral voor langetermijnopslag is dit systeem uitermate geschikt: zolang het water hoog staat, kan het op elk gewenst moment, al is het een half jaar later, worden benut om weer stroom op te wekken. Het aantal locaties dat geschikt is voor deze Pumpspeicherwerke is echter beperkt.

Plan Lievense

Een andere manier om de wateropslagcapaciteit op zee te benutten: het aanleggen van kunstmatige meren, in Nederland bekend onder de naam Plan Lievense (‘Lievense, de man van het opslagbekken’). Vanwege de hoge kosten en de tot nu relatief geringe productie van windstroom zijn dergelijke plannen echter nooit uitgevoerd. Verder circuleren in België al langere tijd plannen om zo’n opslagmeer aan te leggen bij de Belgische windturbines voor de kust van Zeebrugge.

Openingsbeeld: Impressie van het zeebodem-opslagsysteem. Beeld: Fraunhofer.