Lowtech energieopslag: de persluchtbatterij

Een sleutelrol in de energietransitie kan zijn weggelegd voor energieopslag in de vorm van perslucht. Het verlies aan energie in de vorm van warmte en kou is echter een groot nadeel. Of is dat wel zo?

Energieopslag is van enorm belang in een toekomstig elektriciteitsnetwerk op basis van wind- en zonne-energie. Een sleutelrol kan zijn weggelegd voor perslucht (ook wel CAES of Compressed Air Energy Storage genoemd). Persluchtinstallaties gebruiken overtollige (of goedkope) elektriciteit om lucht samen te drukken, die vervolgens in ondergrondse geologische formaties wordt opgeslagen. Op het moment dat de energie weer nodig is, kan de energie in de samengeperste lucht weer worden omgezet tot elektriciteit. Toch zijn er wereldwijd sinds 1971 maar twee van deze installaties gebouwd.

De eerste reden voor het beperkte succes is de lage efficiëntie. Lucht warmt op als ze wordt samengedrukt, zodat bij het opladen van een ‘persluchtbatterij’ tot 30 procent van de energie verloren gaat als warmte. Daarbij koelt lucht juist weer sterk af tijdens de expansie ervan, als de perslucht gebruikt wordt, zozeer zelfs dat de installatie kan bevriezen, zodat er aardgas wordt gebruikt om de temperatuur weer op peil te krijgen. Dat maakt de technologie afhankelijk van fossiele brandstoffen en doet de efficiëntie van het totale proces dalen tot minder dan 50 procent.

Een tweede obstakel is de afhankelijkheid van geschikte ondergrondse reservoirs. Daarom is een aantal onderzoekers recent een nieuwe weg ingeslagen met de ontwikkeling van decentrale persluchtopslag in bovengrondse containers. Het grote voordeel is dat deze overal gebruikt kunnen worden, en dus ook een alternatief zijn voor energieopslag in batterijen. Op het eerste gezicht lijkt dit een doodlopende weg. Niet alleen heeft een persluchtbatterij een lagere efficiëntie dan een loodzuurbatterij, ze heeft ook nog eens veel meer plaats nodig, wat extra nadelig is voor kleinschalige systemen. Maar bij decentrale energieopslag kunnen beide nadelen elkaar opheffen.

Efficiëntie en opslagruimte zijn als communicerende vaten. Door de luchtdruk te verhogen, kunnen de persluchtcontainers net zo compact worden gemaakt als batterijen. Daardoor gaat de efficiëntie verder omlaag – er wordt meer warmte geproduceerd tijdens de compressie, en meer koude tijdens de expansie. In een huishouden zijn warmte en koude echter welkom, bijvoorbeeld voor de verwarming van ruimtes, voor de productie van warm water, en voor de koeling van voedsel.

De elektrische efficiëntie van deze opslagsystemen is zeer laag, maar de geleverde warmte en koude moeten ook in rekening worden gebracht. Bovendien maakt deze aanpak twee belangrijke grootverbruikers van elektriciteit overbodig: koelkasten en elektrische boilers.

De belangrijkste reden om dit onderzoek van nabij te volgen, is dat deze systemen veel duurzamer zijn dan batterijen: door hun veel langere levensduur is er veel minder energie nodig voor de productie. Daarbij zijn giftige of zeldzame metalen niet nodig, kunnen persluchtcontainers met beperkte middelen lokaal worden geproduceerd, en zijn de systemen ondanks een hoge investering goedkoper op lange termijn.

Lees meer over perslucht bij Lowtech Magazine:

De geschiedenis en toekomst van de persluchtbatterij (Engels)

Off-grid energieopslag in perslucht (Engels)