Water oppompen naar hoger gelegen stuwmeren is een betaalbare manier om energie uit zon en wind op langere termijn op te slaan. Dat blijkt uit een analyse van de gezaghebbende onderzoeksinstelling IIASA in Nature.
“Seizoensgebonden pompkrachtopslag” (seasonal pumped hydropower storage of SPHS) is een technologie waarbij overtollige stroom gebruikt wordt om water omhoog te pompen naar een reservoir. In tijden van stroomtekorten kan dat water gebruikt worden om energie op te wekken met turbines. De technologie staat op punt maar wordt tot nog toe enkel op kleine schaal gebruikt.
Ten onrechte, zegt het Oostenrijkse IIASA-instituut in een studie in Nature. In vergelijking met andere krachtbronnen zoals aardgas blijkt SPHS een groot potentieel te hebben om stroom te produceren tegen lage kosten.
Aanvulling op batterijen
“De energiesectoren van de meeste landen zien een transitie naar hernieuwbare energie, met name wind- en zonne-energie”, zegt IIASA-onderzoeker Julian Hunt. “Die bronnen zijn variabel en seizoensgebonden, dus is er nood aan opslag om te garanderen dat altijd aan de stroomvraag kan worden voldaan.”
Voor de variatie op korte termijn wordt volop gewerkt aan batterijen. Maar op lange termijn wordt vooral gedacht aan gascentrales en waterstof, terwijl SPHS-waterkracht vaak een prima alternatief kan bieden, stelt de studie.
Het is de eerste studie die een globale analyse biedt voor het potentieel en de kosten van SPHS-waterkracht. De studie omvatte topografische gegevens, riviernetwerk- en hydrologiegegevens, schatting van infrastructuurkosten en optimalisatie van projectontwerp om technisch haalbare kandidaat-locaties te identificeren.
Driekwart van wereldconsumptie
Daaruit blijkt dat de kosten voor wateropslag bij SPHS-installaties variëren van 0,007 tot 0,2 dollar per kubieke meter en de kosten voor energieopslag op lange termijn variëren van 1,8 tot 50 dollar per megawattuur. De wetenschappers schatten op basis van die berekeningen dat wereldwijd zo maar liefst 17.300 terawattuur kan opgeslagen worden op een betaalbare manier. Dat is zo’n driekwart van het wereldwijde elektriciteitsverbruik.
De technologie is met name veelbelovend in bergketens als de Himalaya, de Andes, de Alpen en de Rocky Mountains. Ook grote delen van het Midden-Oosten, Ethiopië, Brazilië, Rusland en Midden-Amerika zijn mogelijke hotspots.
“De bezorgdheid over de variabiliteit en seizoensinvloeden van wind en zonne-energie kan terecht zijn, maar het is soms ook overdreven", zegt IIASA-onderzoeker Edward Byers, coauteur van de studie. “Deze studie toont aan dat er een enorm potentieel is om SPHS in een groot deel van de wereld te gebruiken. Het biedt een direct beschikbare, betaalbare en duurzame oplossing om de overgang naar duurzame energiesystemen te ondersteunen en zowel echte als ingebeelde barrières voor grote aandelen te overwinnen van duurzame opwekking.”
Milieu
De studie behandelt ook enkele van de mogelijke milieuproblemen in verband met waterkracht. Omdat SPHS-reservoirs diep zijn en naast een rivier liggen, eerder dan de stroom te onderbreken, kunnen de milieu- en landgebruikseffecten ook tien tot vijftig keer kleiner zijn dan traditionele waterkrachtcentrales.
“Met de behoefte aan een transitie naar een duurzamere wereld met lagere CO2-uitstoot, zullen hernieuwbare energiebronnen en energieopslag in de nabije toekomst een belangrijke rol spelen”, zegt Hunt. “Gezien het enorme onbenutte en goedkope potentieel van SPHS zal het binnenkort een belangrijke rol spelen bij het jaarlijks opslaan van energie en water.”