perslucht

De hele cyclus van elektrische energie opslaan en weer vrijgeven werkt met een efficientië van zeventig procent. Ter vergelijking: een lithiumbatterij haalt 80-90%.

Lost perslucht ons energieprobleem op?

Het bedrijf LightSail Energy ontwikkelde plannen om grote hoeveelheden energie op te slaan voor tijden dat we deze nodig hebben in enorme persluchttanks. Alternatieve energiebronnen als zon en vooral wind zijn berucht om hun variabele karakter dat vaak niet aansluit op de tijden dat wij energie nodig hebben.

De hele cyclus van elektrische energie opslaan en weer vrijgeven werkt met een efficientië van zeventig procent. Ter vergelijking: een lithiumbatterij haalt 80-90%.
De hele cyclus van elektrische energie opslaan en weer vrijgeven werkt met een efficientië van zeventig procent. Ter vergelijking: een lithiumbatterij haalt 80-90%.

Het doel van LightSail Energy is om deze persluchttanks aan windmolens en zonnecelcentrales te koppelen, zodat er op momenten dat de productie van stroom hoger ligt dan de behoefte aan netstroom, bijvoorbeeld midden op een zomerdag, energie opgeslagen kan worden. Dee kan dan weer vrijkomen op momenten dat er meer behoefte is aan stroom dan de alternatieve energiebronnen op dat moment produceren. Medeoprichter van Light Sail Energy en wetenschappelijk directeur Danielle Fong zegt dat dit het wereldwijde stroomnetwerk veel efficiënter maakt – en dus de wereld een groenere plaats.

Fong heeft plannen die velen als megalomaan zullen zien. Ze denkt dat ze met haar bedrijfje van 32 man, waarin durfinvesteerders 15 miljoen dollar hebben geïnvesteerd, in de komende twintig jaar een markt van rond de biljoen dollar zullen aanboren. Dat is wat Nederland ongeveer in een jaar verdient. Aan de andere kant: de overgang naar duurzame energiebronnen is voor het olie- en gasarme Europa onvermijdelijk. Alleen (vooral) zon, wind en aardwarmte kunnen Europa voorzien van voldoende energie zonder afhankelijk te worden van landen als Rusland of Saoedi Arabië.

Het prototype van LightSail sproeit op uitgekiende wijze een dichte waternevel in de tanks waarin lucht samen wordt geperst, waar de vrijkomende warmte bij het samenpersen wordt geabsorbeerd. Bestaande luchtdruksystemen – in de negentiende eeuw werden de eersten al gebouwd – scoren niet erg hoog met een energie-efficiëntie van 35 procent of iets hoger, tot de helft. Fong beweert dat haar nieuwe systeem dit rendement kan vergroten tot rond de 70 procent.

Dit concept past goed in een ‘energie internet’ waarin vele kleinschalige stroomproducenten samenwerken. Fong ziet grote mogelijkheden in landen met een gebrekkig elektriciteitsnet zoals India en China. Ze denkt dat door har systeem de wereld een veel hogere energie-efficiëntie kan bereiken dan ooit te voren. Ze richt zich in eerste instantie op derde-wereld landen, geïsoleerde stadjes en eilanden die niet beschikken over aansluiting op een groot elektriciteitsnetwerk. Veel van de capaciteit op dergelijke plekken wordt verspild, aldus haar. Ze ziet haar tanks met samengeperste lucht als de oplossing. Is dit ook een oplossing voor Europa? We beschikken namelijk over de nodige potentieel voor zon, wind en golfslagenergie, maar deze zijn oneven verdeeld over het continent. Waar Spanje de meeste zon kan opwekken, zijn de Atlantische kuststaten, vooral Engeland en ook de Noordzeelanden, rijke bronnen van windenergie en golfslagenergie.

Bron:
Wired Enterprise
Dit futuristische voertuigje rijdt op perslucht.

Rijden op lucht

Het is al een paar jaar stil rond één van de innovatiefste technieken rond voertuigvoortstuwing: de auto op perslucht. Hoe gaat het met uitvinder Guy Nègre’s geesteskind?

Perslucht in plaats van een batterij
Ieder voertuig heeft een energiebron nodig. Met de uitzondering van op zonne-energie rijdende voertuigen als de Nuna 5 in het zonovergoten Australië  is dat doorgaans een opslagtank met een fossiele brandstof (benzine, diesel of LPG) of een elektrische accu.

Dit futuristische voertuigje rijdt op perslucht.
Dit futuristische voertuigje rijdt op perslucht.

Fossiele brandstof heeft een hoge energiedichtheid (46 MJ/kg) maar wordt steeds schaarser en duurder. De beste elektrische accu’s, lithium-ion, halen per kilo maar rond 1,3 megajoule, maar maken dit voor een deel goed omdat elektromotoren vergeleken met een dieselmotor of ottomotor (benzine) extreem efficiënt zijn: 90% vergeleken met 30-40%. Ook kunnen ze energie terugwinnen bij het remmen.

Wel zijn lithium ion batterijen peperduur en slijten ze snel, zoals laptopbezitters weten.

Een zeer grote tank perslucht van driehonderd bar slaat per kilo maximaal 0,5 MJ energie op. Volgens één fabrikant bereikt zijn persluchtmotor negentig procent efficiëntie. Hoewel de energiedichtheid dus klein is, kan een tank met perslucht zeer snel, in ongeveer anderhalve minuut, bijgevuld worden en is een stevige persluchttank veel goedkoper (en gaat deze veel langer mee) dan lithium-ion batterijen. Ook bij persluchtsystemen kan remenergie terugggewonnen worden.

Na overeenkomsten met India’s megaconcern Tata en diverse andere bedrijven in 2007 bleef het stil. Een belangrijke doorbraak was eind 2010 toen de AirPod, een vijfenveertig-kilometer voertuigje, werd toegelaten op de Franse weg. Voor Frankrijk zijn elektrische voertuigen strategisch zeer gunstig: het land produceert zijn energie voor 80% uit kerncentrales. De eerste AirPods zijn nu op het vliegveld van Parijs in gebruik bij KLM en Air France om bagage te transporteren. Het maximale bereik van de voertuigjes is laag: rond de tweehonderd kilometer. Een hybride model, waarbij de voorraad perslucht wordt aangevuld door een benzinemotor, heeft een veel hoger bereik.

Het grote voordeel van deze modellen is dat geen schaarse en dus dure grondstoffen nodig zijn om ze te produceren. Een persluchtmotor lijkt veel op een benzinemotor zonder verbrandingskamer. Er zijn geen grote permanente magneten (zoals in veel elektromotoren) of dure, slijtende lithium-ion accu’s nodig. Druktanks kunnen van koolstofvezels worden vervaardigd.
Wel is het bereik maar klein. Als tijdelijke oplossing tot we over betere energie-opslagtechnieken beschikken zijn ze toch nuttig.

Video: de AirPod in actie