Icon up Overzicht

Stapel betonblokken als energieopslag (Exaktueel)

Onderwerp: (Duurzame) energie

Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.

Om op grote schaal elektrische energie op te slaan worden pompcentrales gebruikt. Een pompcentrale pompt tijdens een overschot aan (groene) energie water omhoog naar een stuwmeer en wekt elektriciteit op door het water weer naar beneden door een generator te laten stromen bij een tekort. Het rendement van dit proces is 75%. Voor een vlak land als Nederland kan dit echter niet. Er wordt wel gewerkt aan een alternatief met betonblokken. Door met een hijskraan honderden betonblokken van 35 ton per stuk op te stapelen in kolommen tot een maximale hoogte van 120 m is 20 MWh aan nuttige energie op te slaan. Er wordt geschat dat een rendement van 85% haalbaar is. Dit is vergelijkbaar met het rendement van opladen van Li-ion batterijen (90 %).

 Zie het volgende filmpje:

De blokken zijn allemaal gelijk gevormd.

a) Leg uit of in ieder blok even veel energie wordt opgeslagen.

Een nederlands huishouden gebruikt gemiddeld 10 kWh per dag. Het systeem kan tijdens elektriciteitstekorten 20 MWh aan elektrische energie terug leveren.

b) Bereken hoeveel betonblokken daarvoor nodig zijn als deze allemaal van de toren op de grond (h = 0) gezet worden.

Een pompcentrale gebruikt water als opslagmedium  De nieuwe methode gebruikt beton. Vanwege de beschikbare ruimte voor de nieuwe energieopslag is bewust voor beton gekozen.

c) Leg dat uit.

Het rendement is vergelijkbaar met het opladen en ontladen van moderne Li-ion batterijen. Toch heeft de betonopslag voordelen ten opzichte van energieopslag in accu’s.

d) Geef een voordeel van energieopslag in betonblokken ten opzichte van batterijen.

Een punt van aandacht is de stevigheid van de bodem. De blokken worden in stapels van 120 m hoog op elkaar geplaatst. In Nederland is de ondergrond vaak van zand. Zand zakt in als de druk op de ondergrond groter wordt dan 0,6 N/mm2.

e) Toon met een berekening aan of deze energieopslag zonder extra maatregelen in Nederland gebouwd kan worden.