Pompwaterkracht is al lange tijd een werkpaard voor energieopslag: betrouwbaar, bewezen en in staat om capaciteit op netniveau te leveren. Maar traditionele pompwaterkracht heeft een addertje onder het gras: er zijn bergen en veel water voor nodig.
Dat is de beperking die RheEnergise wil wegnemen.
Het Britse bedrijf heeft wat het High-Density Hydro noemt ontwikkeld, een pompopslagsysteem dat niet met water werkt, maar met een gepatenteerde vloeistof die 2.5 keer dichter is. Die verandering, aldus CEO Stephen Crosher, "verandert het intermitterende probleem van hernieuwbare energiebronnen in een enorme kans."
RheEnergise bouwt zijn eerste grootschalige demonstratieproject op een heuvel nabij Plymouth, in het zuidwesten van Engeland. De bouw begon in juni vorig jaar en het bedrijf verwacht de testresultaten deze zomer.
Dichter dan water, lichter in het landschap
Het basisidee achter de technologie van RheEnergise is eenvoudig maar krachtig: vervang water door een veel dichtere vloeistof om meer energie in minder ruimte op te slaan.
"Onze vloeistof is een minerale suspensie in water. Het is milieuvriendelijk, niet-giftig, heeft een hoge dichtheid, maar het is een volledig vloeiende vloeistof", legde Crosher uit. "De dichtheid is 2.5 keer die van water, dus gewoon groter dan de dichtheid van beton. Beton zou drijven in onze vloeistof."
Die hogere dichtheid biedt een belangrijk voordeel: prestaties die vergelijkbaar zijn met die van traditionele pompwaterkrachtcentrales, maar op veel lagere hoogtes. "Onze prestaties op 200 meter zijn hetzelfde als die met water op 500 meter," aldus Crosher. "Er zijn veel, veel meer heuvels op de wereld dan bergen."
Het bedrijf schat dat projecten met deze vloeistof de hoogte met 60% kunnen verminderen of de fysieke voetafdruk van het systeem met 60% kunnen verkleinen, of een evenwicht tussen beide 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 je je in een gevoelig landschap bevindt", voegde hij eraan toe, wijzend naar een conceptfoto van de aangelegde locatie bij Plymouth. "De projecten kunnen na voltooiing vrijwel volledig verborgen en aan het zicht onttrokken worden."
De technische voorsprong
Hoewel het principe gebaseerd is op conventionele waterkracht, zijn de details allesbehalve dat. De vloeistof van RheEnergise vereist speciale pompen en turbines die zijn aangepast voor een hogere dichtheid en verschillende stromingseigenschappen.
"De architectuur van de turbine is hetzelfde, het is een Francis-turbinearchitectuur, maar hij moet wel speciaal voor de vloeistof worden aangepast", aldus Crosher. "Er zijn elementen in het ontwerp van de Francis-turbine die niet echt goed werken met de minerale suspensie."
Dat proces, waarbij volwassen technologieën worden overgenomen en aangepast, heeft het bedrijf geholpen om snel te handelen. "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 voeren we theoretisch werk uit... en dan bouwen we een testopstelling en valideren we dat theoretische werk fysiek."
Eén van de speciaal voor RheEnergise ontwikkelde turbines.
Een markt op zoek naar opslag
De wereldwijde drang naar hernieuwbare energiebronnen heeft een van de grootste uitdagingen voor het elektriciteitsnet blootgelegd: hoe kunnen we energie uit intermitterende bronnen zoals wind- en zonne-energie opslaan en leveren wanneer de vraag piekt? Daarom is langdurige opslag essentieel.
RheEnergise positioneert zijn oplossing in het ideale midden tussen kortdurende batterijen en ultralange seizoensopslag. "Met een gebruiksduur van ongeveer acht uur zijn we ongeveer de helft goedkoper dan lithium-ionbatterijen", aldus Crosher.
Hij wees op Brits onderzoek waaruit bleek dat de meeste energieverschuivingen zullen plaatsvinden in het tijdsbestek van 4 tot 20 uur, een segment waarin RheEnergise denkt te kunnen domineren. "Misschien wel 60% van de totale energie die door opslag wordt verplaatst, bevindt zich in het deel van de markt waar wij de grootste macht hebben."
Daarnaast is de potentiële markt enorm. "Tegen 2040 bedraagt de totale wereldwijde markt qua kapitaaluitgaven $ 4 biljoen", aldus Crosher, verwijzend naar onderzoek van McKinsey voor de Long Duration Energy Storage Council.
Mijnen, modulaire builds en marktmomentum
Een van de eerste aandachtsgebieden van het bedrijf zijn mijnbouwlocaties, zowel actieve als voormalige, die kant-en-klare hoogte, een hoge vraag naar energie en in sommige gevallen de grondstoffen voor de productie van RheEnergise's gepatenteerde vloeistof bieden.
"Mijnen zijn voor ons een belangrijke afzetmarkt", aldus Crosher. "Ze hebben een hoge energievraag en draaien 24 uur per dag, maar ze begrijpen ook volledig wat we doen... en we hebben ook de potentie om onze vloeistof met hoge dichtheid te produceren uit een deel van het afvalmateriaal."
Er is interesse van over de hele wereld. Het bedrijf heeft leads uit meer dan 25 landen en heeft samenwerkingsovereenkomsten getekend met partners in Canada, het Verenigd Koninkrijk, Chili en Australië.
Een opvallend voorbeeld is Noord-Chili, waar de zonne-energieproductie de absorptiecapaciteit van het elektriciteitsnet heeft overtroffen. "Zo'n 1,600 uur per jaar dalen de prijzen op de Chileense energiemarkt naar nul of zelfs negatief", aldus Crosher. "Dat komt gewoon door de enorme hoeveelheid zonne-energie op het net. Dat is geweldig voor ons, maar niet goed voor de eigenaren van die energiebronnen."
Het RheEnergise-proces kan kleinere heuvels gebruiken dan traditionele waterkracht.
Eindtoetsen en toekomstige financiering
Het project in Plymouth gaat nu de inbedrijfstellingsfase in. "We zetten de locatie momenteel onder stroom. Volgende week stellen we de elektrische onderdelen van de generatoren, motoren en aandrijvingen in bedrijf", aldus Crosher. "De resultaten zijn een proces dat we in de zomer verwachten te voltooien."
Tot nu toe heeft het bedrijf meer dan £15 miljoen opgehaald, waarvan tweederde in niet-verwaterende subsidies, en nog £2 miljoen beschikbaar in de laatste seed-ronde. "De aandelenkoers is £15.76... we willen dat graag veranderen, hopelijk drie of vier keer zo hoog wanneer we aan het einde van het jaar overgaan tot de institutionele ronde."
Daarnaast omvat de routekaart unieke projecten en vervolgprojecten in het Verenigd Koninkrijk, Ierland, Polen en Noord-Amerika.
De visie blijft simpel: "Hydrohydro met hoge dichtheid. Projecten op kleine heuvels in plaats van bergen. En daarvoor gebruiken we een mineraalsuspensie met hoge dichtheid."
