Energie opslaan in liften: kan het een echte oplossing zijn in de verschillen tussen opwek en gebruik van energie?

Volgens onderzoekers van  IIASA sustainable service systems kunnen de liften in hoogbouw een echte bijdrage leveren. Wanneer er een overschot is aan energie dan wordt dit ingezet om zwaar materiaal met de lift omhoog te brengen en daar vast te zetten. Wanneer er weer behoefte aan energie is dan kan deze massa weer in de lift geplaatst worden. Het omlaag zakken van het zware gewicht wekt vervolgens weer energie op via een dynamo. 

Wie het kleine eert
Het afgelopen jaar is er veel aandacht voor partijen die al enige tijd actief waren in de energietransitie toen dit nog voorbehouden was aan de idealisten. Stijgende gas- en olieprijzen en ‘militair toerisme’ in Oekraïne hebben nu ook de rest van de wereld wakker geschud. 

Waar men tot voor kort vooral gericht was op opschalen voor meer energie, is er nu meer aandacht voor slimme oplossingen en efficiëntie. Voorkomen dat energie wordt weggegooid terwijl dit kan worden benut. Er is dan ook opeens veel meer belangstelling voor ideeën die gebruik maken van energie die anders verspild zou worden.  

De keerzijde is het gevaar dat al deze ‘oplossingen’ nu opeens in de mode zijn. Verduurzamen is nu cool en hip. Voorzover termen als ‘cool’ en ‘hip’ nog cool en hip zijn. Zoals de tijd keer op keer aantoont, kan een kritische noot ondergesneeuwd raken in tijden van trends. Tulpenbollen kopen voor de waarde van een Amsterdams grachtenpand klinkt natuurlijk belachelijk, maar het was toch echt een trend. Over een paar honderd jaar zullen academici proberen crypto coins uit te leggen 

Het punt dat gemaakt wordt, is dat een kritische blik altijd verstandig is. Juist wanneer iedereen aan het rennen is.  Dat geldt dus ook voor het idee van de opslag van energie in liften. 

LEST
De Lift Energy Storage Technology, afgekort LEST, zou vrij makkelijk te implementeren zijn volgens de ontwikkelende onderzoekers. Met bestaande liften en regeneratieve remmen is de infrastructuur al aanwezig.  Het gewicht, zo adviseren de onderzoekers, kan uit nat zand komen, opgeslagen in robot-containers in leegstaande ruimten. 

De opslag van energie met behulp van liften zou vooral geschikt zijn voor langere termijn opslag (een week) in panden met een relatief kleine behoefte aan opslag. Hoofdonderzoeker Julian Hunt wijst erop dat er nog veel details moeten worden uitgewerkt voordat het idee in praktijk kan worden ingezet en op grotere schaal. 

Een appartement vol nat zand
Een van de mogelijke materialen als gewicht, is nat zand. Er zijn materialen met een hogere dichtheid, maar die zijn ook duurder. 

Hunt noemt zelf meerdere beperkingen en variabelen waarmee rekening moet worden gehouden. Zo is er bij het ontwerp van de meeste hoogbouw geen rekening mee gehouden dat een verdieping volgestouwd wordt met nat zand. De belastbaarheid van vloeren in bestaande bouw is hiervoor dus mogelijk ongeschikt. 

Afhankelijk van de kosten per vierkante meter zou er gekozen kunnen worden voor materiaal met een hogere dichtheid dan zand. 

Specifiek middel voor een specifiek doel
De onderzoekers wijzen erop dat de lift als opslag een specifiek middel is voor een specifiek doel. Dit type opslag zou het gat vullen tussen de kleinere opslag voor kortere termijn in de vorm van batterijen en de grotere opslag voor langere termijn in de vorm van bijvoorbeeld waterstof. 

Werkt het?
Zwaartekracht gebruiken voor energieopslag is niet nieuw. Stuwmeren maken ook gebruik van dit principe. Een moderner voorbeeld is de Energy Vault. Deze  Zwitserse startup ontving in 2019 een investering van 110 miljoen dollar van Softbank, maar werd al snel bekritiseerd als mogelijke miljoenen hype. Aan dat project zal echter nog een apart artikel gewijd worden. Voor hier volstaat dat het Energy Vault project eenvoudiger is van opzet, makkelijker is om op te schalen en desondanks omstreden is wat betreft efficientie. 

Rekenende reageerders
Reageerders op een artikel van nl.hardware.info gingen ook al aan het rekenen met de beschikbare informatie over LEST en waren niet onder de indruk:

"Stel, we nemen de Zalmtoren in Rotterdam. Die is net af dus er wordt flink opgeschept over de specs en die zijn: 202m hoog (voor het gemak 200, al is dat halverwege het dakrestaurant). Liftsnelheid 2m/s. De liften worden trouwens geleased van Mitsubishi, dus of dat voor deze casus handig is of niet, laat ik even in het midden. De efficientie van regeneratieve remmen stel ik even genereus op 50% en de zwaartekracht is 9.8m/s/s. Oh en ik weet niet wat de capaciteit van de liften is (ben er niet geweest), maar laten we die voor het gemak even op 1000kg stellen. Dan kan er ongeveer halve kuub nat zand in. E = m * g * h = 1000 * 9.8 * 200 = 1.960.000 Joule. Laat je dat met 2m/s zakken, dan ben je 100 seconden bezig. En dat levert 1.960.000/100 = 19.600 Watt. 50% efficiency maakt dat 9800 Watt. En dat is in Watt/uur 100 seconden / 3600 seconden in een uur = 272 Wh. of 0,272kWh. Een Tesla model 3 RWD verbruikt 14,9 kWh/100km, dus die kan er 0,272/14,9 = 1,8km op rijden. Laten er acht liften in de Zalmhaven zitten, dan is dat 14.4km bereik per dag (aangenomen dat er op de dag één piek en één dal is. En dat voor 192 appartementen, met gemiddeld 1.5 Tesla 3 RWD per appartement is: 50 meter extra bereik per dag per auto. Of in euro's ongeveer €3.258,- per jaar (62ct/kWh). Klopt dit ongeveer?"

De capaciteit volgens de onderzoekers
De daadwerkelijke capaciteit van opslag hangt van meerdere factoren af. Denk met name aan het aantal liften, de maximale draagcapaciteit per lift, de dichtheid  van het materiaal dat in de liften geplaatst wordt en de hoogte waarover deze verplaatst worden. 

Hunt berekent de potentiële opslagcapaciteit zelf ook:

“Een gebouw met 5.000 containers en een gemiddeld hoogteverschil van 50 meter heeft een energie opslagcapaciteit van 545 kWh (5.000 x 50 x 0,8 x 9,81 x 1000/1000/60/60 = 545. Vergelijkbaar met de opslagcapaciteit van een elektrische truck”

Veel gedoe om weinig
Daarbij wordt dan nog geen rekening gehouden met de energiebehoefte van de robotwagens die het zand moeten verplaatsen van appartementen naar de liften en omgekeerd. 

Opslag in liften volgens dit concept lijkt dus veel gedoe voor weinig opbrengst. Elke lege ruimte van een flatgebouw volstouwen met nat zand en dit managen voor de gevulde accu van een enkele truck. 

Dat lijkt een les die al geleerd had kunnen zijn voorafgaand aan het onderzoek dankzij eerdere projecten met opslag dankzij zwaartekracht. Projecten die eenvoudiger zijn van opzet, minder complexe variabelen hebben en desondanks toch tegen blijken te vallen. Daarover meer in het te volgen artikel over de Energy Vault.