Klimaat & energie › Solid-state batterijen & energieopslag
Vliegwiel van 200 kWh moet lithium-accu's beconcurreren in energieopslag
Het Amerikaanse bedrijf Qnetic is begonnen met lagesnelheidstests van Pulsar, een energieopslagsysteem van 200 kilowattuur dat draait op een rondtollend vliegwiel in plaats van chemische batterijcellen. De testfase moet aantonen dat besturing en veiligheidssystemen betrouwbaar werken voordat het systeem op volle snelheid gaat draaien. Het is een stap in de zoektocht naar goedkopere en langer meegaande alternatieven voor lithium-ionbatterijen.
Qnetic heeft een belangrijke mijlpaal bereikt met Pulsar, zijn prototype van 200 kilowattuur (kWh) dat energie opslaat met een vliegwiel. Het systeem draait nu op lage snelheid, een fase waarin vooral de besturings- en veiligheidssystemen worden getest voordat het toerental verder wordt opgevoerd. Pas als die basis solide blijkt, gaat Qnetic door naar hogere rotatiesnelheden en uiteindelijk naar tests bij klanten.
Waarom een vliegwiel als alternatief voor de batterij
De snelle groei van zonne- en windenergie vraagt om meer opslagcapaciteit op het stroomnet. Zon en wind leveren niet continu stroom, waardoor netbeheerders behoefte hebben aan systemen die overtollige energie kunnen bewaren en later weer vrijgeven. Lithium-ionbatterijen zijn daarvoor nu de standaardoplossing dankzij hun hoge energiedichtheid, maar ze zijn duur en gaan maar een beperkt aantal laad- en ontlaadcycli mee voordat hun capaciteit afneemt. Onderzoekers zoeken daarom naar goedkopere alternatieven die qua prestaties in de buurt komen van elektrochemische energieopslag. Vliegwielsystemen gelden als een van de veelbelovende kandidaten, omdat ze relatief goedkoop te bouwen en op te schalen zijn.
Hoe het systeem werkt
Bij Pulsar draait een zware rotor in een vacuümkamer zonder wrijving tot supersonische snelheden. Stroom van zonne- of windparken wordt gebruikt om die rotor te versnellen, waarmee de energie als beweging wordt opgeslagen in plaats van in een chemische reactie zoals in een batterij. Zodra de vraag naar elektriciteit stijgt, wordt de rotor afgeremd via een generator die de bewegingsenergie omzet in elektrische stroom voor het net. Omdat er geen chemische omzetting plaatsvindt, slijt het systeem in theorie nauwelijks, ook niet na jarenlang gebruik.
Resultaten en onafhankelijke controle
Qnetic maakte eerder al bekend dat Pulsar honderd opeenvolgende laad- en ontlaadcycli had doorstaan zonder storingen of slijtage, een belangrijke indicatie voor de betrouwbaarheid van het systeem. Ook leverde de motor een vermogen van 130 kilowatt bij een rendement van 97,3 procent, bij toerentallen van meer dan 11.000 omwentelingen per minuut. Deze cijfers bevestigen dat het mechanisme dat kinetische energie omzet in elektriciteit naar behoren werkt. De mechanische assemblage van Pulsar werd al in juni afgerond, gevolgd door diverse tests van losse onderdelen en de constructie als geheel.
Qnetic-topman Michael Pratt benadrukt dat het bedrijf bewust stapsgewijs te werk gaat: bij elke fase wordt eerst data gevalideerd en worden problemen opgelost voordat het systeem naar de volgende fase gaat. Die aanpak moet het risico beperken voordat Pulsar op volle snelheid wordt getest en uiteindelijk bij klanten wordt ingezet. De testresultaten worden ook gedeeld met het Electric Power Research Institute (EPRI), een Amerikaans onderzoeksinstituut voor de energiesector, als onderdeel van een programma waarin nieuwe opslagtechnologie onafhankelijk wordt beoordeeld. Volgens Pratt is die externe validatie essentieel om nutsbedrijven en andere klanten te overtuigen op basis van gemeten prestaties, niet op beloftes.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Als vliegwielsystemen zoals Pulsar op grote schaal betaalbaar en betrouwbaar blijken, kan dat de druk op schaarse en dure batterijgrondstoffen verlichten en het stroomnet helpen om pieken in zonne- en windenergie beter op te vangen. Vliegwielen zijn vooral kansrijk voor toepassingen waarbij lange levensduur en veel laad- en ontlaadcycli belangrijker zijn dan compacte opslag. Definitief succes hangt af van de vervolgtests bij hogere snelheden en de kosten in vergelijking met batterijen.
- Vliegwiel
- Een zware, snel ronddraaiende schijf of cilinder die energie opslaat als bewegingsenergie in plaats van in een chemische batterij.
- Kilowattuur (kWh)
- Een eenheid voor energiehoeveelheid, bijvoorbeeld de capaciteit van een batterij of opslagsysteem.
- Rpm (omwentelingen per minuut)
- De maat voor hoe snel een rotor of motor draait.
- Generator
- Een apparaat dat mechanische beweging omzet in elektrische stroom.
- Vacuümkamer
- Een afgesloten ruimte waaruit vrijwel alle lucht is verwijderd, zodat een draaiend onderdeel geen luchtweerstand ondervindt.
- Rotor
- Het draaiende onderdeel van een machine, in dit geval de zware schijf die de energie van het vliegwiel opslaat.
- Kinetische energie
- Bewegingsenergie: de energie die een object heeft dankzij zijn snelheid en massa.
- Elektrochemische energieopslag
- Energieopslag via een chemische reactie, zoals in een lithium-ionbatterij.
- Energiedichtheid
- De hoeveelheid energie die per kilogram of per volume-eenheid kan worden opgeslagen.
- Rendement (energieconversierendement)
- Het percentage van de ingevoerde energie dat daadwerkelijk nuttig wordt omgezet, zonder verlies als warmte of wrijving.
- EPRI (Electric Power Research Institute)
- Een Amerikaans onderzoeksinstituut dat nieuwe energietechnologie onafhankelijk test en beoordeelt voor de elektriciteitssector.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
