Opslag en transport

vr 4 jan
Geschreven door: Wij Maken Nederland

De energiemarkt is een vreemde markt in die zin dat voor elektriciteit vraag en aanbod iedere minuut precies in evenwicht (gebracht) moeten zijn. De vraag verandert van moment tot moment maar is over een dag redelijk te voorspellen. Er is dus veel planning voor nodig en ook een levendige handel in elektriciteit om de gaten te dichten of het overschot weg te werken. Fluctuaties in de vraag kunnen nu opgevangen worden door het bijzetten van gascentrales die makkelijk meer en minder kunnen produceren (wat met kolen- en kernenergiecentrales niet kan). Omgekeerd, het wegwerken van overproductie is de opslag van elektriciteit (op grote schaal) technisch een uitdaging. Kenmerkend voor de stromingsbronnen is dat ze een wisselende productie hebben. Een dag en nachtritme voor zonnestroom, een windige of windstille periode voor windenergie. Ook zijn er seizoenverschillen. Zonne-energie heeft zijn accent op de lente en zomer en windenergie heeft een accent op herfst en winter. Het opvangen van deze verschillen kan deels via het prijsmechanisme. Op 8 mei j.l.in Duitsland werd 87% van de elektriciteit op een zonnige en windige dag door hernieuwbare bronnen geproduceerd. Gedurende een aantal uren was de elektriciteitsprijs negatief. M.a.w. de consumenten kregen geld toe om elektriciteit af te nemen.53 Dat wat de markt niet kon afnemen is ‘weggegooid’. Het zou natuurlijk veel economischer zijn geweest als je de overvloedige elektriciteit kon hebben opgeslagen. Een economie die boven de 25% op hernieuwbaar draait (In Duitsland is dat momenteel 33%) moet actieve maatregelen nemen om deze periodiciteit (intermittency) het hoofd te bieden. Opslag en transport spelen daarbij een hoofdrol. Beiden zijn ruimtelijk relevant. In het transport van elektriciteit via het koppelnet (grid) ligt een deel van de oplossing. Streken met regionale specialiteiten in opwekking (wind, geothermie, waterkracht, zon, biomassa) kunnen onderling worden verbonden via een hoogspanningsnet. Voor transport over lange afstanden zonder al te veel warmteverlies zou een hoogspanning- gelijkstroomnet moeten worden gebouwd in Europa. De tracés hiervoor moeten worden gereserveerd.

In de haarvaten van het netwerk zullen ook innovatiestappen worden genomen. Het netwerk moet ‘intelligent’ worden gemaakt. Zo’n smart grid54 zou het mogelijk maken om elektra slurpende huishoudelijke apparaten, koel- en vrieskisten, opladen autobatterijen bijvoorbeeld, te laten aanschakelen op momenten dat er veel aanbod is waardoor de intermittency wordt afgevlakt. Zo’n smart grid gaat het ook mogelijk maken dat consumenten ook stroom kunnen terug leveren aan het net. Het huidige netwerk gaat uit van gecentraliseerde productie en is vraag-gestuurd en loopt tegen zijn beperkingen op. Het nieuwe Smart grid moet het mogelijk maken dat netbeheerders, producenten, consumenten en ‘prosumers’ hun verbruik op elkaar afstemmen. Onderdelen van het smart grid zijn ook de slimme meter die al op redelijke schaal wordt geplaats, slimme huishoudelijke apparaten en energie-efficiency maatregelen (afzetten van stand by etc) en de eigen elektriciteitsproductie.55 Ook de elektrische auto kan in dit nieuwe grid een rol spelen als elektriciteit-opslag56.

Waar het Smartgrid een deel van de intermittency kan afdempen moet opslag in allerlei vormen er voor zorgen dat overvloedige productie kan worden bewaard tot er weer vraag is. Opslag zit min of meer op het kritieke pad van de transitie. Er zijn verschillende technologieën die hier mogelijk op kunnen inspringen. In principe kan energie mechanisch, chemisch, biologisch, elektrochemisch (batterijen) en in warmte worden opgeslagen.

Opslag op huishoudelijk niveau – in combinatie met het Smart grid – is van belang om ook zelf opgewekt energie te kunnen opslaan om het dag- en nachtritme van zonnestroom te doorbreken en is dan ook een van de meest veelbelovende economische groeimarkten. Lithium-Ion batterijen, een beproefde technologie zijn hiervoor geschikt. Tesla zet massief in op deze technologie met zijn Powerwall, (Opslagcapaciteit 6,4 kWh). Een andere technische route is de omzetting van (zonne) stroom in waterstof die via een brandstofcel onbeperkt kan worden opgeslagen en wanneer nodig kan worden omgezet in elektriciteit. Japanse firma’s als Panasonic en Toshiba57 mikken op deze weg. Dit soort systemen kunnen naast elektriciteit ook warmte produceren (warmwatervoorziening, ruimteverwarming).

Op het schaalniveau van een wijk zou ook elektriciteit moeten kunnen worden opgeslagen. De meest kansrijke technologie hier is samengeperste lucht. Ook wordt geëxperimenteerd met zware vliegwielen. Overvloedige elektriciteit wordt in kinetische energie omgezet en die kan met een dynamo worden teruggewonnen.

Op regionaal, landelijk of internationaal schaalniveau is het oppompen van water en het opslaan als potentiële energie de dominante technologie die momenteel voor 99% van alle energieopslag zorgt58. Internationale afspraken hebben bijvoorbeeld geleid tot het leggen van een elektriciteitsleiding naar Noorwegen waar met overvloedige energie een afgedamd fjord wordt opgepompt en waar elektriciteit wordt terug-geleverd door het door een waterkrachtcentrale in elektriciteit om te zetten. Op nationaal niveau zou een valmeer in de Noordzee (omgekeerd ‘Plan Lievense’) voor een flinke opslagcapaciteit kunnen zorgen.

Wat waarschijnlijk heel groot gaat worden is een chemische vorm van opslag, namelijk de productie van waterstof door elektriciteit. Power-to-Gas wordt dit genoemd. Dit kan op industriële schaal waar de kabels van de offshore wind aanlanden. De aldus geproduceerde waterstof kan weer terug worden omgezet in elektriciteit maar, belangrijker nog, als transportbrandstof dienen. Met waterstoftechnologie zijn ook doorbraken te verwachten op het gebied van zwaar transport (zie aldaar)

Het zal duidelijk zijn dat alle vormen van opslag een of meer conversiestappen vragen die ook weer energie kosten. De prijsstelling van de verschillende technische opties is dan ook sterk uiteenlopend.

De PowerWall van Tesla kost de onttrekking je ongeveer € 0,30 per kWh als je alles meerekent59, bijvoorbeeld dat deze Lithium Ion batterijen maar een beperkt aantal keren kunnen worden herladen. Grootschaliger systemen zijn belangrijk goedkoper maar uiteindelijk betaalt de consument wel de conversieverliezen.

Regelmatig updates ontvangen? Abonneer je op onze nieuwsbrief

0 Reacties

Geschreven door: Wij Maken Nederland
vr 4 jan

Meer inspiratie