Zwaartekracht opnieuw bekeken: RheEnergise brengt opgepompte waterkracht naar de heuvels

Dat is de beperking die RheEnergise wil opheffen.

Het bedrijf uit het Verenigd Koninkrijk heeft wat het noemt High-Density Hydro ontwikkeld, een pompend opslagsysteem dat niet met water werkt, maar met een eigen vloeistof die 2,5 keer dichter is. Die verschuiving, zegt CEO Stephen Crosher, "verandert het probleem van de intermittentie van duurzame energie in een enorme kans."

RheEnergise bouwt haar eerste demonstratieproject op ware grootte op een heuvel bij Plymouth, in het zuidwesten van Engeland. De bouw begon in juni vorig jaar en het bedrijf verwacht deze zomer testresultaten.

Dichter dan water, lichter op het landschap

Het kernidee achter de technologie van RheEnergise is eenvoudig maar krachtig: vervang water door een veel dichtere vloeistof om meer energie op te slaan in minder ruimte.

"Onze vloeistof is een minerale suspensie in water. Het is milieuvriendelijk, niet giftig, zeer dicht, maar het is een volledig stromende vloeistof", legt Crosher uit. "De dichtheid is 2,5 keer die van water, dus het is net iets groter dan de dichtheid van beton. Beton zou drijven in onze vloeistof."

Die hogere dichtheid biedt een belangrijk voordeel: prestaties die gelijk zijn aan die van traditionele opgepompte waterkrachtcentrales, maar dan op veel lagere hoogtes. "Onze prestaties zijn hetzelfde op 200 meter hoogte als die van water op 500 meter hoogte," aldus Crosher. "Er zijn veel meer heuvels in de wereld dan bergen.

Het bedrijf schat dat met zijn vloeistof projecten de hoogte met 60% kunnen verminderen of de fysieke voetafdruk van het systeem met 60% kunnen verkleinen, of een balans tussen de twee kunnen vinden. Hoe dan ook, het betekent kleinere, flexibelere projecten die dichter bij de energievraag kunnen worden geplaatst.

"Je kunt een project volledig verbergen en maskeren als het zich in een kwetsbaar landschap bevindt," voegde hij eraan toe, terwijl hij wees op een conceptafbeelding van de aangelegde locatie in de buurt van Plymouth. "De projecten kunnen vrijwel volledig worden begraven en aan het zicht worden onttrokken nadat ze zijn voltooid."

De technische voorsprong

Hoewel het principe gebaseerd is op conventionele waterkracht, zijn de details dat allerminst. De vloeistof van RheEnergise vereist speciale pompen en turbines die zijn aangepast voor een hogere dichtheid en andere stromingseigenschappen.

"De architectuur van de turbine is hetzelfde, het is een Francis turbine-architectuur, maar hij moet opnieuw worden ontworpen voor de vloeistof in het bijzonder," aldus Crosher. "Er zijn elementen in het ontwerp van de Francis-turbine die niet bijzonder goed werken met de minerale suspensie."

Dat proces, waarbij volwassen technologieën worden gebruikt en aangepast, heeft het bedrijf geholpen om snel te groeien. "Het is een technische activiteit, dus geen fundamentele wetenschap," merkte hij op.

Hun R&D-centrum in Montreal speelt een sleutelrol bij het verfijnen en valideren van ontwerpen. "We bouwen, testen, breken. Eerst doen we wat theoretisch werk... en dan bouwen we een proefopstelling om dat theoretische werk fysiek te valideren."

Een markt op zoek naar opslag

De wereldwijde opmars naar hernieuwbare energiebronnen heeft een van de centrale uitdagingen van het elektriciteitsnet blootgelegd: hoe energie uit intermitterende bronnen zoals wind en zon op te slaan en te leveren wanneer de vraag piekt. Dat is waar langetermijnopslag essentieel wordt.

RheEnergise positioneert zijn oplossing in het spanningsveld tussen kortetermijnaccu's en ultralange seizoensopslag. "Bij een duur van ongeveer acht uur zijn we ongeveer de helft goedkoper dan lithium-ion-accu's," aldus Crosher.

Hij wees op Brits onderzoek dat suggereert dat de meeste energieverschuiving zal plaatsvinden in het venster van 4-20 uur, een segment waarvan RheEnergise gelooft dat het kan domineren. "Misschien wel 60% van de totale energie die door opslag wordt verschoven, zit in het deel van de markt waar wij het sterkst zijn.

Bovendien is de potentiële markt enorm. "Tegen 2040 is de totale wereldwijde markt in termen van CapEx $4 biljoen," zei Crosher, die McKinsey-onderzoek aanhaalde voor de Long Duration Energy Storage Council.

Mijnen, modulair bouwen en marktmomentum

Een van de eerste aandachtsgebieden van het bedrijf zijn mijnbouwlocaties, zowel actieve als niet meer gebruikte, die een kant-en-klare verhoging bieden, een hoge energiebehoefte en in sommige gevallen de grondstoffen om RheEnergise's gepatenteerde vloeistof te maken.

"Mijnen zijn voor ons een belangrijke markt", zegt Crosher. "Ze hebben een hoge energiebehoefte die 24 uur per dag in werking is, maar ze begrijpen ook volledig wat we doen... en we hebben ook het potentieel om onze vloeistof met hoge dichtheid te maken van sommige afvalmaterialen."

Er is belangstelling vanuit de hele wereld. Het bedrijf heeft aanwijzingen uit meer dan 25 landen en heeft memoranda van overeenstemming getekend met partners in Canada, het Verenigd Koninkrijk, Chili en Australië.

Een opvallend geval is het noorden van Chili, waar de opwekking van zonne-energie het vermogen van het elektriciteitsnet om het te absorberen heeft overtroffen. "Ongeveer 1.600 uur per jaar zijn de prijzen op de Chileense elektriciteitsmarkt nul of negatief", zegt Crosher. "Dat komt gewoon door de enorme hoeveelheid zonne-energie op het net. Dat is geweldig voor ons, maar het is niet goed voor de eigenaren van die energieactiva."

Eindtesten en toekomstige financiering

Het project in Plymouth gaat nu de ingebruikstellingsfase in. "Op dit moment voorzien we de locatie van energie. Volgende week nemen we de elektrische kant van de generatoren, motoren en aandrijvingen in bedrijf", aldus Crosher. "De resultaten zijn een proces dat naar verwachting in de zomer zal plaatsvinden.

Op dit moment heeft het bedrijf meer dan £15 miljoen opgehaald, waarvan tweederde in niet-verwaterende subsidies, met nog £2 miljoen beschikbaar in de laatste startronde. "De aandelenkoers is £15,76... we willen echt dat dat verandert, hopelijk drie, vier keer als we naar de institutionele ronde gaan aan het eind van het jaar."

Daarna omvat de routekaart unieke en vervolgprojecten in het Verenigd Koninkrijk, Ierland, Polen en Noord-Amerika.

De visie blijft eenvoudig: "Hydro met hoge dichtheid. Projecten situeren op kleine heuvels in plaats van bergen. En om dat te doen, gebruiken we een minerale suspensie met hoge dichtheid."