We moeten energieopslag regelen!

Maanden geleden was energieopslag op een andere manier in het nieuws. Omdat de netkabels al te veel belast waren, mochten grote daken in het Noorden van het land, niet meer volgelegd worden met PV.

Jammer van de subsidies die klaarstaan voor Groningen en jammer van die prachtige boerderijdaken maar het Net kan het niet meer aan, was de boodschap.

Energieopslag & conversie

Geen wonder dat er nu een nationaal actieplan energieopslag & conversie gereed is. Met steeds meer natuurlijke energiebronnen zoals zonnepanelen en windmolens en de toenemende elektrificatie van Nederland, lopen vraag en aanbod van energie steeds verder uit elkaar. Het opslaan van energie wordt daarom noodzakelijk.

Jip Lemstra toont in zijn presentatie aan dat de prijzen voor energieopslag spectaculair gaan dalen.

• Opslag in Lithium-Ion batterijen (LIB) kost nu ruim 9 cent per kWh, en in een normaal innovatietempo – 20% prijsdaling bij een verdubbeling van de markt – is de komende jaren een verdere prijsdaling te verwachten naar 1.5 cent/kWh.
• Dat is geen theoretische toekomstmuziek. De fabrieken, die voor deze groei van de markt moeten zorgen, worden nu in China en de VS gebouwd. Niet voor de verduurzaming van de elektriciteitsvoorziening, maar voor de elektrische auto.

Parkeergarage als batterij voor de stad

Sweco Nederland,  Q Park N.V. en TNO onderzoeken of parkeergarages voor energieopslag en conversie kunnen zorgen. Want als geparkeerde elektrische auto’s in de garage een centrale batterij zijn kan de garage flexible energie leveren aan de omgeving.

Het resultaat: een integraal businessmodel, opgesplitst in business-modellen voor onder meer de EV eigenaar, de parkeergarage exploitant, de CPO, het netwerkbedrijf en de exploitant van de centrale batterij.

Batterij wordt niet genoemd in Klimaatakkoord

In dit rapport staat een mooi overzicht van welke mogelijkheden we hebben voor opslag en over welke termijn en het dan gaat. Wat opvalt is dat batterijen alleen worden gezien als dagopslag, wat vooral ten gunste komt van waterstof, maar daar zijn ook andere ideeën over.

Het gaat dus hard. Lenstra verwacht dat de elektriciteitsvoorziening fundamenteel anders wordt door de introductie van batterijfabrieken. Batterijen kunnen waarschijnlijk ook de groeiende problemen met de capaciteit van het net voor een belangrijk deel oplossen. En ook bij de gebruiker is een LIB voordeliger dan een zwaardere aansluiting zoals vaak nodig voor een warmtepomp of EV-snellader.

En Lenstra gaat nog een stapje verder. Want zonne-energie wordt ook steeds goedkoper. Een prijs van 2 cent/kWh in landen met veel zon is nabij. Er komt een tijd dat batterijschepen op en neer varen naar de Sahara om ons van goedkope stroom te voorzien.

Systeemintegratie

Misschien nog wel belangrijker is dat we onder invloed van de energietransitie een model zien ontstaan waarin verschillende energiebronnen (elektriciteit, brand- en grondstoffen en warmte) aan elkaar geknoopt worden. Waarbij een steeds groter deel van de gebruikte energie als ­elektriciteit begint, en energie over en weer op verschillende punten in de waardeketens wordt geconverteerd naar andere energiedragers.

Hernieuwbare elektriciteit zoals zon- en windenergie kunnen omgezet worden naar waterstof om als energiebuffer ingezet te worden. Daarmee zijn ze vooral in Groningen en Friesland aan het experimenteren. Deze systeemintegratie is een belangrijke voorwaarde voor een succesvolle energietransitie, omdat het balans brengt op het Net, en garant staat voor flexibiliteit waarmee energiepieken opgevangen kunnen worden.

Opslagtechnologieën

Energie kan op verschillende manieren worden opgeslagen. Elke technologie heeft een eigen range aan capaciteit en opslagduur, en is afhankelijk daarvan voor specifieke toepassingen geschikt. Van frequentieregeling (systemen met een relatief kleine capaciteit die op zeer korte tijdsschaal veel vermogen kunnen leveren) tot seizoensopslag (zeer grote capaciteiten die over een periode van weken vermogen kunnen leveren).

1. Supercondensatoren
   1. Condensatoren worden onder meer ingezet om voltage in hoogspanningslijnen te reguleren en pieken op te vangen.
   2. Condensatoren worden ook gebruikt in start-stopsystemen van auto’s, om remenergie op te slaan en weer vrij te geven op het moment dat de motor moet opstarten.
2. Vliegwielen
   Hierbij wordt elektrische energie in kinetische of potentiële energie omgezet.
   Bijvoorbeeld in vliegwielen, door lucht samen te persen in ondergrondse tanks of cavernes of door water op te pompen naar een hoger gelegen reservoir. De energie wordt weer vrijgegeven door respectievelijk een vliegwiel af te remmen, de samengeperste lucht te laten uitzetten of het opgepompte water langs turbines te laten stromen
   1. S4 Energy heeft in Almelo een demonstratieproject gerealiseerd waarin twee grote vliegwielsystemen samen met elektrochemische batterijen energie leveren voor frequentiehandhaving.
   2. Delta 21 onderzoekt de mogelijkheid van een groot kunstmatig valmeer pal naast de Tweede Maasvlakte. Energieopslag voor dagen totseizoenen (via het oppompen van water) wordt hier gecombineerd met waterveiligheid en natuurherstel
3. Batterijen
   1. Een opslagsysteem met litium-ionbatterijen van Eaton wordt in de Johan Cruijff Arena gebruikt voor frequentiehandhaving en als back-up stroomvoorziening van het stadion
   2. De waterstof-bromideflowbatterijen van Elestor gebruiken niet-schaarse actieve materialen en de chemische reactie is 100% omkeerbaar, zonder verlies in levensduur. Daardoor is de prijs per opgeslagen kwh veel lager.
   3. In de Green Village op de campus van de TU Delft ontwikkelt AquaBattery een energieopslagsysteem op basis van water en keukenzout.
4. CAES (Compressed Air Energy Storage)
   Energie opslaan via perslucht (Compressed Air Energy Storage, of CAES) kan op kleine schaal, met cilinders, tot zeer grote schaal, met ondergrondse reservoirs. CAES is typisch geschikt om energie op te slaan voor minuten, uren of dagen. Ondergrondse zoutcavernes in Noord-Nederland zijn mogelijk ook geschikt voor grootschalige opslag.
5. Thermische energieopslag
   Hierbij wordt een opslagmedium met energie geladen door het te verwarmen (bijvoorbeeld met restwarmte, zonnestraling of elektrisch). Door het medium te laten afkoelen, komt de opgeslagen energie weer vrij. In eerste instantie in de vorm van warmte, die echter ook weer in elektriciteit kan worden omgezet. Voorbeelden van opslagmedia zijn vloeistoffen (zoals bodemwater), vaste stoffen (zoals beton, magnetiet of bakstenen) en materialen die onder invloed van warmte een faseverandering ondergaan (ijs, zout) of waar warmte een chemische reactie in gang zet (tussen bijvoorbeeld waterstof en hydride).
   1. Bij Mebin in Rotterdam is het eerste EnergyNest-systeem van Nederland geplaatst, waarmee hoge-temperatuur warmte in beton wordt opgeslagen.
   2. Op verschillende plekken in Nederland worden ondergrondse, modulaire warmteopslagsystemen van HoCoSto geïnstalleerd. De constructie hiervan is zo sterk dat de ruimte erboven gebruikt kan worden; onderzocht wordt zelfs of erop gebouwd kan worden.
   3. Het Ecovat is een zeer groot ondergronds waterreservoir waarin warmte met weinig efficiëntieverlies maandenlang kan worden opgeslagen. Onderzoek van Berenschot laat zien dat dit systeem significante besparingen kan opleveren bij netverzwaring.
6. Waterkracht
7. Power2gas
   1. Bij de aardgasbuffer Zuidwending zet Energystock energie uit een zonnepark om in waterstof. Deze wordt nu opgeslagen in tanks, in de toekomst in zoutcavernes.
   2. In Hoogeveen wordt een nieuwe wijk gebouwd met cv-ketels op waterstof, geproduceerd uit overschotten van lokale duurzame energieopwekking.
   3. Nfuel-units van Proton Ventures kunnen op decentrale schaal duurzaam opgewekte energie opslaan in de vorm van ammoniak.

Hybride opslagsystemen

Er worden ook steeds meer hybride opslagsystemen ontwikkeld, waarbij verschillende opslagtypes worden gecombineerd, of die voor meerdere toepassingen van energieopslag geschikt zijn (waarmee de businesscase aantrekkelijker wordt). Voorbeelden hiervan zijn:

• De Battolyser (een uitvinding van de TU Delft en Proton Ventures) is een nikkel-ijzerbatterij die kortstondige elektriciteitsopslag combineert met een alkalische elektrolyser. Zodra de batterijcapaciteit volledig benut is, gaat de Battolyser waterstof produceren. Een efficiënte combinatie van korte- en langetermijnopslag, op basis van schaalbare technologie.
• Elektriciteit omzetten in warmte maakt het mogelijk om de elektriciteitsvoorziening extra flexibiliteit te geven. Het hierboven genoemde Ecovat is bijvoorbeeld primair bedoeld voor thermische seizoensopslag, maar kan ook ­worden ingezet om flexibeler op het actuele elektriciteitsaanbod in te spelen en energie slim te verhandelen.