Topinvesteerder kiept $ 110 mln in idiote toren voor energieopslag

Energy Vault

Als een aantoonbaar succesvolle investeerder $ 110 mln van zijn beheerd vermogen in een idee investeert, is het dan een goed idee? Deze investering in de Zwitserse startup Energy Vault heeft goeie kans een miljoenenmisser te zijn.

Mediagenieke blokkentoren

Het Vision Fund van de Japanse telecomgigant Softbank heeft een fijn trackrecord van durfinvesteringen in techbedrijven. Uber, Slack en Wework zijn enkele van de klinkende namen die Softbank al vroeg op de korrel had.

Met de investering van $ 110 mln in Energy Vault zet Softbank een eerste stap in de groeiende markt voor energieopslag. De participatie in de Zwitserse startup valt in de smaak bij grote zakenkranten en op techblogs. ‘Eindelijk een grote voorbeeldinvesteerder die het belang van energieopslag ziet en geld durft te steken in iets anders dan lithiumaccu’s’.

Opslag van wind- en zonnestroom in zwaartekracht

Het concept van Energy Vault is oersimpel en bestaat uit blokken beton en zes hijsarmen. Als het goed waait en elektriciteit goedkoop is, stapelen de hijsarmen de blokken tot een toren. Als de vraag naar elektriciteit toeneemt laten de hijsarmen de betonblokken zakken en werken de hijsmotoren omgekeerd als dynamo. De bewegingen van de zes armen zijn zo afgestemd dat de toren een vlak en stabiel vermogen kan opnemen of leveren.

De claim waar Softbank, eerdere investeerders zoals Tata Power en Cemex en de media op aangaan is dat Energy Vault veel voordeligere opslag levert dan bijvoorbeeld lithiumaccu’s en toch geen specifieke landschappelijke eigenschappen (bergen) nodig heeft voor traditionele energieopslag in zwaartekracht (stuwmeren). De Energy Vault bestaat uit niet meer dan goedkoop beton, simpele hijsarmen en wat slimme software. Verder vallen beloften van 90% round trip-efficiëntie, een gebruiksduur van 30 jaar en (eenmaal opgeladen, ook als de toren maanden stilstaat) nul energieverlies in goede aarde.


Snelle groeier in aandacht en groeikapitaal

Energy Vault kwam in augustus 2018 naar buiten met een demonstratie van het werkingsprincipe (zie tweede video). Volgens techblog Quartz dat destijds de scoop kreeg koste het ‘slechts $ 2 mln en negen maanden’ om deze demonstratie te realiseren. Al direct bij de presentatie werd geschermd met brede internationale interesse. Niet lang daarna kwam het Indiase Tata Power inderdaad over de brug met de bestelling. Deze eerste full scale-versie van de energietoren krijgt een opslagcapaciteit van 35 megawattuur en een maximum vermogen (op- en ontladen) van 5 megawatt.

120 meter hoog voor 35 megawattuur

Nog dit jaar (2019) zou deze toren in gebruik moeten komen, ergens in Italië. Wat betreft Energy Vault is het de eerste van velen, en wordt elke volgende versie nog goedkoper (de prijs van de eerste is mij onbekend).

Voor geïnteresseerde klanten biedt de startup versies van 20 tot 80 megawattuur met 4 tot 8 megawatt vermogen. De Energy Vault’s stapelen door tot 120 meter en de blokken zelf zijn uniform en wegen steeds 35 ton per stuk.


Wanneer slaat simpel door in té simpel?

De opmars van en aandacht voor Energy Vault heb ik het afgelopen jaar met stijgende verbazing gadegeslagen. Toen ik een jaar geleden de video van de eerste demonstratie zag en het verslag van Quartz daarbij las, dacht ik nog aan een overenthousiaste en overblufde journalist. Inmiddels is de startup knap een jaar verder en $ 110 mln rijker. Ik snap in het geheel niet hoe dit heeft kunnen gebeuren. Maar ik kan er nu ook niet meer omheen.

Haken en hijsogen

Laat ik mijzelf belachelijk maken en de competenties van een investeerder met $ 97 mrd in beheer in twijfel trekken. Want hoe zit het precies met:

  • Hijssnelheid. Energy Vault belooft maximaal 8 megawatt vermogen. Dat wekt de toren op met steeds twee met de zwaartekracht mee of er tegenin bewegende betonblokken van samen 70.000 kilo. Dat betekent dat deze een snelheid moeten hebben van bijna 12 meter per seconde ofwel 43 kilometer per uur. Dat is ten opzichte van de demo hierboven nog een megastap. Als we aannemen dat de olievaten uit de demo 90 centimeter hoog zijn en aflezen dat het 6 seconden duurt om het hoogste vat op de grond te zetten, haalt de demo slechts 1 meter per seconde. Des te zorgelijker nog is dan dat de demovideo is versneld, met hoeveel is mij onbekend.
  • Stabiliteit vermogen. Betonblokken houden het geen 30 jaar vol als je ze dagelijks laat neerploffen met 43 km/u. Een goed deel van de 120 meter hoogte zal Energy Vault moeten gebruiken om de blokken op snelheid te laten komen en weer af te remmen. Een vlak vermogen van 8 megawatt leveren met zes hijsarmen is dan opeens toch minder simpel dan het leek. Zeker gezien de hoogte van de toren tijdens het (ont)laden continu veranderd.
  • Wind. In alle renders presenteert Energy Vault de opslagtoren middenin een windpark. Windparken staan logischerwijs op plaatsen waar het goed en vaak waait. Wind en hijskranen zijn echter totaal geen vrienden. Een blok beton van 35 ton heeft een volume van 15 kubieke meter en vangt wind. Een blok beton aan een kabel van 120 meter in de wind gaat slingeren en met alleen een loodrechte kabel is daar niets aan te doen. Oppakken van de betonblokken van de grond met een ‘lege’ kabel (zonder het stabiliserende gewicht van een blok) is nog een tikkie spannender.
  • Not in my backyard. In bovengenoemde renders presenteert Energy Vault steeds één toren per windpark. Maar één zo’n toren (de grootste versie) slaat hooguit de dagproductie van één moderne windturbine op. Als Energy Vault de doorbraak wil zijn die opslag echt goedkoop maakt, moet je naast elke windmolen een betonnen toren bedenken. Daar wil zelfs de grootste windparkliefhebber niet op uitkijken. Bovendien blokkeert Energy Vault dan de wind voor de turbines.
  • Zinloze blokken. Idealiter zou je met dit concept alle blokken direct op de grond zetten. Dan moeten de hijsarmen echter irreëel lang zijn. Naarmate de energietoren ontlaad en krimpt ontstaat daarom een ring rond de toren. Halverwege het ombouwen is de toren even hoog als de ring eromheen. De opgeslagen energie is dan op. Alle betonblokken die dan nog in de binnentoren staan, staan er enkel voor de hoogte. Ze dragen niet bij aan de opslagcapaciteit. De gemiddelde hoogte waarover de blokken op en neer gaan is daarmee niet 120 maar slechts 60 meter.
  • Fundering. Het opslaan van 80 megawattuur in een hoogteverschil van gemiddeld 60 meter betekent dat de grootste Energy Vault een nuttige massa heeft van 480.000 ton. Daar komt de ‘nutteloze’ onderste helft van de toren nog bij. Inclusief de stalen staander en hijsarmen en een strakke vloer van beton of asfalt om netjes waterpas op te stapelen zit je zo aan 1.000.000 ton per 80MWh-toren. Dat is twee keer het gewicht van de de 830 meter hoge Burj Khalifa in Dubai, maar dan op een veel kleiner oppervlak. Succes met funderen, Energy Vault.

Tienduizenden single points of failure

Puur op praktische aspecten lijkt het voorstel van Energy Vault op zijn minst gedurfd. Meer argumenten om het concept en daarmee de investering van Softbank af te schrijven zijn eigenlijk niet nodig. Maar ze zijn er wel.

  • Slijtage. Energy Vault claimt dat de torens 30+ jaar meegaan en onbemand opereren. Betonblokken die je over de levensduur duizenden keren oppakt en weer ergens anders neer zet, op hoog tempo, terwijl het waait, slijten. Staalkabels die continu over katrollen rollen en belast zijn met 35 ton slijten. Net als de katrollen, de motoren en de hijsarmen zelf. Met alleen een beetje WD40 en ducttape hou je dit ding geen 30 jaar in bedrijf
  • De installatie ligt zo stil. Deze torens bestaan uit enkele tienduizenden blokken. Dat betekent tienduizenden bewegingen per dag waarbij iets mis kan gaan, zeker als de slijtage toeneemt. Als een blok tijdens het hijsen verstrikt raakt of op zijn kant terechtkomt is is een zesde van de toren uit bedrijf. Als Energy Vault staat voor een stabiel vermogen dan betekent dat dat in feite de hele installatie uit bedrijf is.
  • Catastrofaal falen. Nog linker is het als niemand in de onbemande toren opmerkt dat een versleten blok gebreken vertoont. Als een slecht blok na enkele keren husselen laag in de toren terechtkomt en bezwijkt onder zijn collegablokken bovenin resulteert dat in een flinke kettingreactie die de hele toren (en de fundering) definitief onklaar kan maken.

Ook voor klimaatbeleid niet bepaald een doorbraak

Het basisidee van de Energy Vault is het opslaan van overschotten duurzame energie om deze te gebruiken als de wind gaat liggen. In de praktijk zal de toren vooral concurreren met gascentrales. Onhandig is dat de torens vrijwel volledig uit staal en beton bestaan. Net twee van de meest CO2-intensieve materialen denkbaar. Ik beschouw de CO2-balans per blok:

  • CO2-uitstoot bij productie. De betonblokken zullen sterk moeten zijn want ze dragen het gewicht van alle bovenliggende blokken. Reken op ruwweg 15% cement en 4% wapeningsstaal ofwel 5 ton cement en 1,5 staal per blok van 35 ton. Per geproduceerd blok zit ik dan aan een goeie 3 ton CO2-uitstoot puur voor staal en cement.
  • CO2-reductie in gebruik. Per blok (35 ton, 60 meter, 90% rendement) per cyclus slaat de Energy Vault gemiddeld 5 kilowattuur (kWh) op. Als we aannemen dat de directe concurrent inderdaad een gascentrale (± 400gr CO2/kWh) is, spaart Energy Vault 2 kilo CO2 per opslagcyclus per blok uit.
  • CO2-terugverdientijd. Aangenomen dat de capaciteit van de toren 200 keer per jaar volledig benut wordt duurt het 7,5 jaar voor de productie-uitstoot van een blok is gecompenseerd door bespaarde CO2-uitstoot in gascentrales.
Die 30 jaar levensduur is absoluut cruciaal

Bovenstaande betreft enkel de productie per blok en alleen de bewegende (nuttige) blokken. Met de CO2-uitstoot gerelateerd aan de stapel die er puur voor de hoogte staat, de stalen hijsconstructie, de fundering, het transport van alle materialen en de bouw zelf zit je al snel aan meer dan 15 jaar.

Dan wil je heel zeker zijn dat de toren inderdaad 30 jaar mee gaat. Nog erger wordt het als klanten van Energy Vault de torens niet voor kortcyclische maar voor langetermijnopslag inzetten. Als de toren niet minimaal 100 keer per jaar wordt opgestapeld en weer afgetuigd, is het middel erger dan de kwaal. De verhouding tussen opslagcapaciteit en vermogen is geen best teken.

Kortom. Dit is weer typisch zo’n innovatie waarvan ik hoop dat ik’m totaal niet begrepen heb. Te meer gezien het enthousiasme over de topinvesteerder die eindelijk in inderdaad cruciale energieopslag stapt. Wat zie ik over het hoofd dat energieopslag met hijskracht toch tot een baanbrekend succes kan maken? Roept u maar!


Reasons to be cheerful over energieopslag

Toevoeging 19 augustus 2019:  Als ik de nadelen en uitdagingen van een innovatie beschrijf krijg ik vaak de terechte vraag; ‘Maar wat dan wel?’ Daartoe wat lichtpuntjes inzake energieopslag:

  • Valse tegenstelling. Het eerste wat een startup met een bijzondere innovatie moet doen om op te vallen is het afschrijven van de concurrentie. Energy Vault vergelijkt zichzelf logischerwijs met achterhaalde informatie over concurrerende opslagconcepten.
  • Langetermijnopslag. Als je het energiedebat volgt dan is langetermijnopslag volgens de kenners het meest spannend. Ben ik niet helemaal met de kenners eens maar in ieder geval biedt Energy Vault geen uitkomst. Hoewel het mogelijk is om met een toren betonblokken energie voor maanden op te slaan, is dat idioot: Dan staat zo’n toren het hele jaar geld te kosten en niets op te brengen. Voor de langere termijn moet je naar chemische opslag kijken (waterstof of flowbatterijen) of naar hernieuwbare energiebronnen die van zichzelf energie opslaan; Waterkracht en biomassa.
  • Kortetermijnopslag. Energy Vault concurreert in de praktijk met accu’s, vraagsturing en pompopslag. De Tesla-accu in Australië die in 2017 het energienieuws kort domineerde heeft meer capaciteit en 10 keer meer vermogen dan de grootste Energy Vault. En accu’s zijn veel goedkoper en praktischer dan Energy Vault ze voorstelt. En vraagsturing is nog weer voordeliger dan accu’s.
  • Zwaartekrachtopslag kan beter. Energie opslaan door massa op te tillen is in principe geen gek idee, de uitwerking van Energy Vault is alleen krom. Met een paar tweaks – zeg een lift in plaats van een vrijhangende kabel en enkel bewegen blokken in het bovenste kwart van de toren – begint het al ergens op te lijken. Nog ietsje kansrijker wordt het als je wél een natuurlijk of een reeds gecreëerd hoogteverschil benut. Maar ook dan moet je geluk hebben wil zwaartekracht concurreren met accu’s.

Bron: Energy Vault, Financial Times, Quartz / Imagecredit: Energy Vault

Dit vind je misschien ook leuk...