Water kan genoeg stroom opslaan om een drie jaar lange dunkelflaute mee te overbruggen


Nieuwe stuwmeren kunnen tegen lage kosten voldoende stroom opslaan om de wereld drie jaar lang van energie te voorzien, zo berekenen Australische wetenschappers. En dat zonder ongewenste stuwdammen.


De wereld is hard op weg om stroom vooral met zonnepanelen en windturbines te produceren. Dat is prachtige groene stroom, maar wel met twee nadelen. De panelen en turbines zullen steeds vaker meer stroom leveren dan we nodig hebben en dan is die stroom in principe niets waard. En ze zullen af en toe ook veel minder stroom leveren dan we nodig hebben, en dan moeten we volgens sommigen kerncentrales achter de hand hebben en volgens anderen heel veel batterijen. Beide zijn kostbare oplossingen.


Water oppompen

Wetenschappers van de Australian National University denken aan een heel andere oplossing: bij een stroomoverschot de energie opslaan door water omhoog te pompen, in jargon pumped hydro energy storage oftewel PHES.

Het idee is bepaald niet nieuw. Stroom die Nederland over heeft, gaat nu al deels naar Noorwegen, waar turbines er water mee omhoog pompen en er stuwmeren mee vullen. Als er even later stroom nodig is, stroomt datzelfde water omlaag en drijft de turbines aan die er stroom mee opwekken. We staan er niet bij stil, maar wereldwijd is ‘opgepompt water’ nu al veruit de belangrijkste vorm van energie-opslag.

De Australiërs stellen echter geen traditionele stuwmeren voor, zeg maar dalen in berggebieden die door een enorme stuwdam in een groot meer zijn veranderd en die rivieren blokkeren. Nee, zij denken aan kunstmatige meren en meertjes boven elkaar op berghellingen die twee-aan-twee als batterij functioneren en waarin water wordt rondgepompt. Of lege mijnschachten, waarin water via buizen omlaagstroomt en zo turbines aandrijft die stroom produceren. Als er stroom over is, pompen diezelfde turbines het water uit de mijn over naar een bovengronds meer.


Onwaarschijnlijk grote ‘batterij’

Ook deze ideeën zijn niet revolutionair. Wat het Australische onderzoek bijzonder maakt, is dat de wetenschappers hebben uitgerekend hoeveel plekken op aarde hiervoor geschikt zijn. En dan blijkt dat opgepompt water een onwaarschijnlijk grote ‘batterij’ kan worden.

De Australiërs geven op een wereldkaart 800.000 PHES-locaties aan die samen 86 miljoen gigawattuur aan stroom zouden kunnen opslaan, 86 miljoen maal een miljoen kilowattuur. Dat komt neer op ruim drie keer het huidige wereldwijde jaarlijkse stroomverbruik.

Uiteraard hebben we geen batterij nodig die een heel jaar, laat staan drie jaar aan stroomverbruik kan opslaan. De meeste tijd zullen we de stroom gebruiken die rechtstreeks uit zonnepanelen en windturbines komt. Energieopslag is vooral nodig om zogeheten Dunkelflautes te overbruggen: Duits voor dagen waarop zonnepanelen en windmolens allebei weinig of geen stroom leveren. Zoals we in januari op mistige dagen in Nederland beleefden. Dunkelflautes duren in de praktijk een paar dagen tot maximaal een dag of tien.


Kieskeurig

Dat is slechts 3 procent van een jaar en dus kunnen we met veel minder dan die 800.000 PHES-locaties toe. We kunnen dus heel kieskeurig zijn bij het bepalen waar we ze willen aanleggen. En we kunnen de goedkope oplossingen kiezen, waardoor de kosten lager zullen uitvallen dan de goedkoopste batterijen die nu voor de komende decennia worden verwacht, aldus de onderzoekers.

De wetenschappers zien nog wel een functie voor traditionele batterijen, zoals die nu in auto’s en als grote batterijen in het stroomnet worden toegepast. Die batterijen zijn heel geschikt om snel stroom te leveren of juist op te slaan. Voor de avondpiek tussen vijf en acht uur heb je snel een paar uur veel extra stroom nodig, en die haal je uit die batterijen. Overdag kunnen die batterijen ook snel grote hoeveelheden zonnestroom opslaan.


Samen slimmer

De PHES-locaties kunnen voor dagen of weken stroom opslaan. Maar om de kosten te beperken, kunnen ze niet snel heel veel stroom leveren of opslaan. Dus denken de Australische wetenschappers aan een hybride batterij. De pompwatersystemen leveren gestaag stroom aan traditionele batterijen, die daardoor in de avondpiek snel een paar uur veel stroom kunnen afgeven.

Omgekeerd leveren de batterijen overdag relatief langzaam stroom aan de PHES-locaties, zodat die het water weer omhoog kunnen pompen.

Hoe groter het hoogteverschil is tussen het bovenste en onderste meer van een PHES-locatie, of hoe dieper de mijnschacht is, hoe meer stroom zo’n systeem kan opslaan en afgeven.

Nederland komt op de Australische PHES-kaart dan ook niet voor. Maar wij zouden heel goed kunnen profiteren van PHES in de Alpenlanden en in Noorwegen en Zweden. Dat doen we immers nu ook al.


Trouw, 20-02-2025 (Vincent Dekker)