Pumpet vannkraft har lenge vært en arbeidshest for energilagring, pålitelig, velprøvd og i stand til å levere strømnettkapasitet. Men tradisjonell pumpekraft har en hake: den trenger fjell og mye vann.
Det er begrensningen RheEnergise ønsker å fjerne.
Det britiske selskapet har utviklet det de kaller High-Density Hydro, et pumpelagringssystem som ikke fungerer med vann, men med en proprietær væske som er 2.5 ganger tettere. Dette skiftet, sier administrerende direktør Stephen Crosher, «gjør problemet med uregelmessigheter knyttet til fornybar energi til en enorm mulighet».
RheEnergise bygger sitt første fullskala demonstrasjonsprosjekt i en åsside nær Plymouth, sørvest i England. Byggingen startet i juni i fjor, og selskapet forventer testresultater i sommer.
Tettere enn vann, lettere på landskapet
Kjerneideen bak RheEnergises teknologi er enkel, men kraftig: erstatte vann med en mye tettere væske for å lagre mer energi på mindre plass.
«Væsken vår er en mineralsuspensjon i vann. Den er miljøvennlig, giftfri og svært tett, men den er en fullt flytende væske», forklarte Crosher. «Tettheten er 2.5 ganger vann, så den er bare større enn tettheten til betong. Betong ville flyte i væsken vår.»
Den høyere tettheten gir en viktig fordel: ytelse tilsvarende tradisjonell pumpet vannkraft, men i mye lavere høyder. «Ytelsen vår er den samme på 200 meter som du ville fått med vann på 500 meter», sa Crosher. «Det er mange, mange flere åser i verden enn det er fjell.»
Selskapet anslår at prosjekter med deres fluid kan redusere høyden med 60 % eller redusere systemets fysiske fotavtrykk med 60 %, eller finne en balanse mellom de to. Uansett betyr det mindre, mer fleksible prosjekter som kan plasseres nærmere energibehovet.
«Du kan skjule og maskere et prosjekt fullstendig hvis du befinner deg i et sensitivt landskap», la han til, og pekte på et konseptbilde av det anlagte området i nærheten av Plymouth. «Prosjektene kan stort sett bli fullstendig begravd og skjult for syne etter at de er ferdige.»
Den ingeniørmessige kanten
Selv om prinsippet er basert på konvensjonell vannkraft, er detaljene alt annet enn det. RheEnergises væske krever skreddersydde pumper og turbiner tilpasset høyere tetthet og forskjellige strømningsegenskaper.
«Turbinens arkitektur er den samme, det er en Francis-turbinarkitektur, men den må omkonstrueres spesielt for væsken», sa Crosher. «Det er elementer i Francis-turbinens design som ikke fungerer spesielt bra med mineralsuspensjonen.»
Den prosessen, med å ta modne teknologier og tilpasse dem, har hjulpet selskapet med å bevege seg raskt. «Det er en ingeniøraktivitet, så ikke grunnleggende vitenskap», bemerket han.
Deres FoU-senter i Montreal spiller en nøkkelrolle i å forbedre og validere design. «Vi bygger, tester og bryter. Først og fremst utfører vi litt teoretisk arbeid ... og deretter bygger vi en testrigg og validerer faktisk det teoretiske arbeidet fysisk.»
En av de spesialbygde turbinene som brukes av RheEnergise.
Et marked som ser etter lagringsplass
Den globale satsingen på fornybar energi har avdekket en av strømnettets sentrale utfordringer: hvordan man lagrer energi fra intermitterende kilder som vind og sol, og leverer den når etterspørselen topper. Det er her langtidslagring blir avgjørende.
RheEnergise posisjonerer løsningen sin i det optimale punktet mellom korttidsbatterier og ultralang sesonglagring. «Med en varighet på omtrent åtte timer koster vi omtrent halvparten av litiumionbatterier», sa Crosher.
Han pekte på britisk forskning som tyder på at mesteparten av energiomstillingen vil skje i løpet av 4–20 timer, et segment der RheEnergise mener de kan dominere. «Kanskje 60 % av den totale energiomstillingen ved lagring er i den delen av markedet der vi har størst styrke.»
Utover det er det potensielle markedet enormt. «Innen 2040 vil det totale globale markedet målt i CapEx være 4 billioner dollar», sa Crosher, med henvisning til McKinsey-forskning for Long Duration Energy Storage Council.
Gruver, modulære bygg og markedsmomentum
Et av selskapets tidlige fokusområder er gruveområder, både aktive og nedlagte, som tilbyr ferdiglaget høydeforskjell, høyt energibehov og i noen tilfeller råmaterialene for å lage RheEnergises proprietære væske.
«Gruver er i stor grad et strandhovedmarked for oss», sa Crosher. «De har et høyt energibehov og er i drift 24 timer i døgnet, men de forstår også fullt ut hva vi driver med ... og vi har også potensialet til å lage vår høydensitetsvæske fra noe av avfallsmaterialene.»
Interessen kommer fra hele verden. Selskapet har ledere fra mer enn 25 land og har signert intensjonsavtaler med partnere i Canada, Storbritannia, Chile og Australia.
Et spesielt eksempel er Nord-Chile, hvor solenergiproduksjonen har overgått strømnettets evne til å absorbere den. «I rundt 1,600 timer per år går prisene enten til null eller negativt i det chilenske kraftmarkedet», sa Crosher. «Det er rett og slett på grunn av den store mengden solenergi på nettet. Det er flott for oss, men det er ikke bra for eierne av disse energiressursene.»
RheEnergise-prosessen kan bruke mindre bakker enn tradisjonell vannkraft.
Sluttprøver og fremtidig finansiering
Plymouth-prosjektet går nå inn i idriftsettelsesfasen. «Vi setter strøm på stedet for øyeblikket. Vi idriftsetter de elektriske sidene av generatorene, motorene og drivenhetene neste uke», sa Crosher. «Resultatene er i stor grad en prosess vi forventer å gjøre i løpet av sommeren.»
Per nå har selskapet samlet inn over 15 millioner pund, hvorav to tredjedeler er ikke-utvannende tilskudd, og 2 millioner pund er fortsatt tilgjengelige i den siste såkornrunden. «Aksjekursen er 15.76 pund ... vi ønsker virkelig at det skal endre seg, forhåpentligvis tre, fire ganger når vi går til den institusjonelle runden på slutten av året.»
Etter det inkluderer veikartet både førstegangsprosjekter og oppfølgingsprosjekter i Storbritannia, Irland, Polen og Nord-Amerika.
Visjonen er fortsatt enkel: «Høydensitetsvannkraft. Å plassere prosjekter på små åser i stedet for fjell. Og for å gjøre det bruker vi en mineralsuspensjon med høydensitet.»
