Je leest:

De nationale oplaadbatterij van Nederland

De nationale oplaadbatterij van Nederland

Waar slaan we onze duurzame energie op?

Auteur: | 3 augustus 2018

Duurzame elektriciteitsbronnen zoals windmolens en zonnepanelen zijn zo grillig als het weer. Om dit aan te laten sluiten op ons stroomverbruik zullen we energie moeten opslaan. Gigantische hoeveelheden energie. Hoe doen we dat, als ook de auto’s op stroom moeten rijden en de huizen van het gas af moeten?

426229606 grootste europese energie opslagsysteem met hergebruikte batterijen nu in
De Johan Cruijff ArenA in Amsterdam. Op het dak ligt 7200 vierkante meter aan zonnepanelen.

Op het dak van de Johan Cruiff ArenA in Amsterdam ligt sinds 2014 zo’n 7200 vierkante meter aan zonnepanelen, die bij elkaar ongeveer tien procent van het stroomverbruik van het stadion produceren. Helaas vallen de momenten van stroom opwekken en verbruiken (bijvoorbeeld tijdens wedstrijden of concerten) meestal niet samen. Maar sinds afgelopen juni kan in ieder geval een deel van de opgewekte stroom worden bewaard in een grote batterij in de kelder van het gebouw. Het werd trots gepresenteerd als de grootste batterij-opslag van Europa, gemaakt van hergebruikte accu’s van elektrische auto’s.

Deze batterij past in een trend: op veel meer plekken duiken batterij-installaties op die grote hoeveelheden energie opslaan, soms nog veel meer dan het systeem in de ArenA. Dat gebeurt bijvoorbeeld in de buurt van windmolenparken om de opgewekte windenergie op te slaan, in woonwijken om de stroom van de zonnepanelen in de straat te bewaren of gewoon bij de mensen in huis.

Met de uitbreiding van de hoeveelheid duurzaam opgewekte energie, ontstaat ook de behoefte om die op te kunnen slaan. Want waar halen we de stroom vandaan als het straks even niet waait én het donker is? Alsof die uitdaging nog niet groot genoeg is, elektrificeren we ons vervoer en de verwarming, en het is nu al duidelijk dat de hierboven beschreven opslagmogelijkheden bij lange na niet voldoende zijn. Hoe lossen we dat op?

Steeds meer opslag

De ArenA-batterij is multifunctioneel, het slaat eigen opgewekte energie op, het werkt als (verhuurbare) noodstroomvoorziening zodat bezoekers van evenementen het gebouw veilig kunnen verlaten (dit geldt ook voor de naastgelegen concertzalen AFAS Live en Ziggo Dome, die verbonden zijn). Daarnaast hebben medewerkers van netbeheerder TenneT ‘toegang’ tot de batterij. Ze kunnen er naar gelieven stroom instoppen en uithalen, om stroomoverschotten of -tekorten op te vangen. Een dienst waar zij in het algemeen geld voor betalen.

2013 nissan leaf cutaway %282%29
De batterij van de installatie van de Johan Cruijff ArenA bestaat uit 148 gebruikte batterijen uit de elektrische Nissan LEAF. Bij elkaar hebben ze naar verluidt een capaciteit van 2,8 MWh, genoeg om al gauw zo’n 7000 huishoudens een uur lang van stroom te voorzien.

Voor de ArenA is er een verdienmodel voor batterijopslag. En dit soort kansen zullen waarschijnlijk vaker opduiken, bij bedrijven die (bijvoorbeeld op hun dak) grote hoeveelheden duurzame energie produceren, die flinke piekmomenten kennen wat betreft stroomafname of simpelweg enorme verliezen draaien bij een stroomstoring.

Tesla batterij en auto
Een batterij voor in huis (Powerwall, linksboven) en een elektrische auto van het Amerikaanse Tesla.
Tesla

Waar we batterijen nog niet zoveel zien is bij de consument thuis, maar ook dáár kan het straks lonen om aan de batterij te gaan. “Er is nu een zogenoemde salderingsregeling, waardoor energiebedrijven stroom van de consumenten tegen dezelfde prijs moeten opkopen als ze die zelf verkopen”, zegt Han Slootweg, hoogleraar Smart Grids van de Technische Universiteit Eindhoven en tevens werkzaam bij Enexis, die gas- en elektriciteitsnetwerken in Noordoost- en Zuid-Nederland beheert.

“Deze regeling stimuleert de aanschaf van zonnepanelen, maar wordt in de toekomst waarschijnlijk afgebouwd, na 2020. Als consument verkoop je de stroom dan niet meer tegen ‘inkoopprijs’ van pakweg twintig cent per kilowattuur maar tegen de marktprijs van ongeveer vijf cent per kilowattuur. Een thuisbatterij verdient zich dan snel terug. In Duitsland – waar de salderingsregeling gedeeltelijk is afgeschaft – zie je dit al gebeuren. De vraag naar thuisbatterijen is daar sterk gestegen.”

Toch is ons elektriciteitsnetwerk nog niet toekomstbestendig met deze bedrijfs- en thuisbatterijen. Peter Palensky is hoogleraar Intelligent electric power grids van de Technische Universiteit Delft en voorziet problemen zonder ‘centrale maatregelen’. “Als ieder adres zijn eigen ‘energiekasteeltje’ wordt met een eigen energieopwekking en -opslag dan kost dat enorm veel geld”, zegt hij. “Bovendien is de vraag of je zelf voldoende energie op kán slaan. Het is veel efficiënter om te delen.”

Een situatie waarin een groot aantal (kleine) energieleveranciers elektriciteit deelt met een groot aantal gebruikers levert óók weer uitdagingen op. “Het huidige netwerk is daar niet op berekend, er zijn dan veel meer kabels nodig”, zegt Palensky. “En wanneer iedereen ‘reageert’ op dezelfde elektriciteitsprijs, dan gaat iedereen vrijwel tegelijk stroom verbruiken of leveren. Daar moet je maatregelen voor treffen.”

Groot, groter, grootst

Een (deels) gecentraliseerde energievoorziening, zoals we die nu kennen, is een deel van de oplossing. Volgens Palensky heb je het beste van twee werelden nodig. “Er moet zeer lokale opslag zijn, maar ook op regionaal én op nationaal niveau”, zegt hij. “Dit is precies de kunst van het ontwerpen van een goed elektriciteitssysteem: een goede mix tussen centrale en decentrale voorzieningen.”

De centrale energievoorzieningen moeten vooral seizoensvariaties gaan opvangen. In de winter is er doorgaans meer energie nodig terwijl er dan niet per se meer opwekking is van duurzame energie. Idealiter sla je in de zomer opgewekte energie om dat in de winter te gebruiken.

Gaan we daarvoor een gigantische nationale oplaadbatterij bouwen? Nee, dat is onwaarschijnlijk. “Batterijen zijn hier niet geschikt voor. De hoeveelheid energie die je nodig hebt een koude en donkere winter te overbruggen is daarvoor simpelweg te groot”, zegt Palensky. “Je hebt het over duizenden gigawatturen, voor Duitsland 20.000 gigawattuur, voor Nederland zo’n 5.000 gigawattuur. Neem eens de allergrootste batterij op aarde, Tesla’s megabatterij in Australië: deze batterij slaat 0,1 gigawattuur op.”

De nationale batterij voor duurzame energie neemt daarom andere vormen aan. Er zijn verschillende opties. Je kunt water omhoogpompen in een stuwmeer, en het water via turbines weer terug laten lopen als je de energie nodig hebt. Je kunt energie opslaan in gigantische vliegwielen, in luchtdruktanks. Toch gaat dit in Nederland waarschijnlijk niet gebeuren. Palensky: “Nederland is een gasland, en de overtollig duurzame energie zal dan ook worden gebruikt om ‘groen gas’ zoals ammonia of waterstof te produceren voor later gebruik. In grote ondergrondse gasopslagvoorzieningen zoals er nu al in Groningen zijn, kun je zo duizend gigawatt aan energie opslaan.”

3919501971 2f11cd6028 o
In gastanks zijn relatief eenvoudig grote hoeveelheden energie op te slaan.

Ook Slootweg gelooft in gas. “Batterijen zijn mooi voor opslag op uur- en dagbasis, maar voor de seizoensopslag zullen we de energie chemisch moeten opslaan, denk bijvoorbeeld aan waterstof.” Een groot nadeel is hierbij dat een flink deel van de energie verloren gaat bij de omzetting van elektriciteit in chemische energie (en weer terug): dat kan zo de helft zijn. “Toch denk ik dat we dit verlies voor lief zullen nemen”, zegt Slootweg. “Vergeet niet dat de efficiëntie van een batterij over langere tijd ook omlaag gaat. Als je het er maandenlang in opslaat dan verlies je ook een flink deel.”

Stroomnet op zijn kop

Een ding is duidelijk: de elektriciteitsvoorziening verandert de komende jaren op allerlei vlakken. Aan de ene kant stijgt het stroomverbruik door het uitfaseren van gas en andere fossiele brandstoffen, terwijl de opwekking steeds meer overgeleverd is aan de grillen van de natuur (lees: van wind en zon) en er door opslag overal ‘energieleveranciers’ ontstaan.

14882822982 ef5152db20 o
Hoogspanningsmast van het elektriciteitsnetwerk. Dit netwerk ontstond eind 19e en begin 20e eeuw doordat steden hun elektriciteitsvoorziening aan elkaar koppelden, om het betrouwbaarder te maken. Inmiddels is het uitgegroeid tot een internationaal netwerk.

Kunnen we ons net op deze manier honderd procent duurzaam maken, en volledig onafhankelijk worden van de ‘klassieke’ energiebronnen? “Sommigen zeggen dat dit onmogelijk is”, zegt Palensky. “Persoonlijk denk ik dat het kan. Zeker als we ervoor zorgen dat we nóg meer met elkaar verbonden zijn dan nu al het geval is. Het is het best om dit gezamenlijk op te lossen.”

Wordt het elektriciteitsnetwerk tot slot niet erg ingewikkeld voor de netbeheerders? Laat zo’n complex energienetwerk zich wel ‘beheren’? “Zeker, we moeten wel, niemand wil een minder betrouwbare stroomvoorziening”, zegt Slootwijk. “En met de introductie van ‘slimme’ elementen in het netwerk blijft het betrouwbaar, ook voor een netbeheerder die communiceert met batterijen zoals die in de ArenA. We krijgen zo langzaamaan een smart grid waarin het (lokaal) opwekken en verbruiken elektriciteit nauwkeurig op elkaar zijn afgestemd. Iedereen heeft straks een systeem in huis dat de energiestromen beheert, van de verwarming tot aan het opladen van de auto, van je mobiele telefoon tot aan de wasmachine.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 03 augustus 2018

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.