Netbeheerders zitten met hun handen in het haar, hoe kan de flexibiliteit in het energiesysteem worden vergroot? Het elektriciteitsnet kent door de opwek van hernieuwbare energie steeds meer piekmomenten en de onbalansmarkt wordt een hoofdpijndossier. Gelukkig zijn er genoeg innovatieve bedrijven die meedenken in oplossingen, bleek tijdens verschillende seminars op Solar Solutions International.

Wind- en zonne-energie kent veel voordelen, maar het nadeel is dat het variabel is in levermomenten. Tijdens piekmomenten raakt het net vol, terwijl er op andere momenten juist een tekort aan hernieuwbare energie is. Met vraagsturing of ingrepen op de onbalansmarkt kan je een deel van het probleem oplossen, maar niet alles. Energieopslag is een cruciaal stuk in de netcongestiepuzzel.  

Waar sla je de energie in op?
Wat als het net vol is, en het vermogen niet meer zo regelbaar is? Er zijn veel vormen van energieopslag: elektrisch (zoals de condensator), elektrochemisch (de batterij), moleculair (waterstof), thermisch (warm en koud water) of mechanisch (het vliegwiel).

De verschillende technieken bieden een oplossing voor specifieke tijdsduren, van milliseconden, tot dagen of zelfs seizoenen. De keerzijde van opslag is het ontstaan van energieverlies wanneer je energie opslaat.

Batterijen
De thuisbatterij wordt veelvoudig gepromoot door netbeheerders. Maar de milieu-impact van de meest gangbare batterij, de lithiumbatterij, is niet om over naar huis te schrijven. Daarnaast is de lithiumbatterij niet ideaal voor lange termijn opslag. Ook zijn de batterijen brandgevoelig en niet recyclebaar. Genoeg reden om te kijken naar een alternatief.

Jasmijn Kleij, innovatieanalist bij TKI Urban Energy, noemt de flowbatterij als energieopslagsysteem. In flowbatterijen worden vloeistoffen langs een membraan gepompt, waardoor ionen worden uitgewisseld en stroom ontstaat. De flowbatterij kan grotere capaciteit leveren, maar is erg duur, onder andere door het membraan.

Een andere vorm van batterijopslag is de zoutbatterij, deze batterijen zijn  goedkoop en voor 98 procent recyclebaar. Daarnaast kan de batterij bij meer temperaturen dan de lithiumbatterij worden gebruikt, ook is de zoutbatterij de meest veilige batterij variant in het rijtje.  

Lees ook:  Zoutbatterijen als veilig alternatief

Eva Zimmerman, analist bij Aurora Energy Research, vertelt tijdens haar seminar over een andere innovatie: de co-located batterij. Deze batterij onderscheidt zich van een opzichzelfstaande batterij omdat de co-located batterij niet verbonden is met het elektriciteitsnet.

Met de huidige energieprijzen is het opwekken van je eigen energie doormiddel van zonnepanelen voordelig, maar naar verwachting zullen de energieprijzen in de toekomst dalen, wat PV mogelijk minder winstgevend maakt. Daarnaast betaal je in Nederland door de salderingsregeling alleen voor elektriciteitsafname. Op het moment dat een eigenaar van een PV-systeem meer stroom produceert dan hij gebruikt, wordt dit teruggestuurd naar het net en vervolgens afgetrokken van de totale energierekening.

Volgens Zimmerman zorgen netkosten hierdoor op den duur voor een negatieve netto contante waarde (NCW) van de thuisbatterij. Om een positieve NCW te creëren kunnen netkosten vermeden worden doormiddel van de co-located batterij.

Een opzichzelfstaande batterij past zich aan aan marktprijzen en tijdsloten. De batterij laadt op als de energieprijs laag is en voert energie af bij een hoge energieprijs. Een co-located batterij laadt alleen op op momenten dat er stroom wordt geproduceerd en prijzen laag zijn. Hiermee heb je minder installatiekosten én hoef je geen netvergoeding te betalen.

Aurora Energy Research verwacht op de lange termijn een prijsdaling van batterijen van 30 procent. Maar op de korte termijn verwachten ze dat thuisbatterijen duurder worden door tekorten in de aanbodketen en hoge grondstofprijzen.

Vanaf 2025 wordt de salderingsregeling afgebouwd, maar tot die tijd is de businesscase voor thuisbatterij niet gunstig in Nederland, meldt Kleij. Daarnaast zegt ze dat de productie van batterijen moet worden teruggehaald naar Europa, zodat er meer controle is over het gebruik van grondstoffen.

Warmteopslag
Het opslaan van energie in warmte staat nog in de kinderschoenen. Tijdens piekmomenten kan stroom doormiddel van een warmtepomp worden omgezet in warmte wat ondergronds kan worden opgeslagen. Op het moment dat er stroomvraag is kan de warmte weer worden omgezet in stroom.

Momenteel wordt de potentie hiervan nog getest in twee praktijkcases, maar volgens de onderzoekers kan warmteopslag “een merkbare bijdrage leveren aan de totale energieopslagbehoefte”.

Kleij is groot voorstander van het opslagsysteem. “Bedrijven nog niet genoeg bezig met warmteopslag omdat het prijzig is en andere maatregelen makkelijker zijn.”

Er zijn drie opslagtechnieken voor energieopslag in warmte: tanks, aquifaire en putten. Warmte opslag in putten heeft volgens Kleij de meeste potentie, omdat deze techniek nog niet is uitontwikkeld en daarmee nog goedkoper kan worden.

Lees ook: Power-2-Heat en warmteopslag als potentiële oplossing voor netcongestie

Moleculaire opslag en de condensator
Naast de oplossingen die tijdens Solar Solutions International werden aangedragen zijn er veel meer opslagmogelijkheden. Bijvoorbeeld moleculaire opslag: energie kan voor langere perioden worden opgeslagen in moleculen zoals waterstof of ammoniak. De rol van moleculenopslag in het energiesysteem is nog in ontwikkeling, maar lijkt veel potentie te hebben, mede doordat het op vracht vervoerd kan worden als vloeistof of onder druk.

Een ander voorbeeld is de condensator, deze slaat de elektrische energie op in twee metalen armaturen die gescheiden zijn door een halfgeleider en geeft deze energie terug op het moment van de ontlading. Condensatoren zijn gunstig voor het opladen van elektrische voertuigen omdat ze snel laden en sterke stroom leveren, maar ze kunnen stroom daarmee ook maar voor een bepaalde tijd opslaan.

Businesscase voor opslagsystemen
Er is dringend een vergunningversnelling nodig om efficiënte opslag van energie voor 2030 te kunnen realiseren, meldt het Klimaatakkoord. Volgens het Klimaatakkoord zijn er “technisch genoeg veelbelovende oplossingen, maar het duurt vaak jaren voordat er ergens een schop de grond in kan”. De huidige regelgeving vertraagt een snelle groei van opslag van duurzame energie.