Energieopslag door zwaartekracht

Het knelpunt voor verlichting op zonne-energie is de opslag: een batterij. Het kan ook op zwaartekracht. Zou dat in Nederland werken?

Veel ngo’s hebben de jongste jaren verlichting op zonne-energie in ontwikkelingslanden geïntroduceerd, als alternatief voor de ongezonde kerosine-lampen. Daarbij vergeten ze dat die lampen onbruikbaar worden eens de batterijen uitgeteld zijn — ongeveer na drie tot vier jaar. Nieuwe batterijen vinden is in die landen niet evident. Milieuvriendelijk is de aanpak ook niet. De productie van batterijen is energie-intensief, en als ze na gebruik in de natuur terecht komen, richten ze daar veel schade aan.

Een Engelse ontwerpstudio heeft daar een oplossing voor gevonden: het ‘Gravity Light’. Deze lamp heeft geen batterij, maar een opslagsysteem dat werkt dankzij de zwaartekracht. Een bijgeleverde zak wordt gevuld met ongeveer tien kilogram zand of stenen, en vervolgens omhoog getrokken, tot aan het plafond. Het gewicht zakt vervolgens langzaam naar beneden en drijft daarmee een dynamo aan, die elektriciteit produceert en een LED-lamp doet werken. Na 15 tot 30 minuten heeft het gewicht het laagste punt bereikt en hijst de gebruiker de zak terug omhoog.

Dezelfde technologie zou ook nuttig kunnen zijn in Nederland. De meeste PV-installaties hier gebruiken het elektriciteitsnetwerk als opslagmedium. Als de zonnepanelen op het dak te weinig energie leveren, dan wordt er elektriciteit van het netwerk gehaald — elektriciteit die meestal afkomstig is van steenkool-, aardgas- of atoomcentrales. Niet echt milieuvriendelijk, en bovendien kan deze strategie alleen maar werken zolang ze door een minderheid wordt toegepast. Wie zelf de energie van de zonnepanelen op het dak wil opslaan, heeft maar één alternatief: batterijen. Als we echter de energiekost van de productie van de batterijen mee in rekening nemen, dan blijft er weinig tot niets over van de duurzaamheid van zonnepanelen.

Maar wat werkt in ontwikkelingslanden, werkt daarom hier nog niet. Niet omdat de zwaartekracht in Nederland minder sterk is, maar omdat elk van ons ongeveer evenveel energie verbruikt als een Afrikaans dorp. De energie die door de zwaartekracht kan worden opgeslagen, kan als volgt worden berekend: massa x hoogte x zwaartekracht (10 meter per seconde kwadraat) = energie in Joule. Een massa van 1 ton zand of stenen op een hoogte van 10 meter geeft een potentiële energie van 100 duizend Joule, of 27 watt-uur. Het elektriciteitsverbruik van een Nederlands huishouden bedraagt ongeveer 9 duizend watt-uur per dag. Om die hoeveelheid op te slaan door middel van zwaartekracht, moet een gewicht van 300 ton 10 meter hoog worden opgetild.