De Nederlandse energietransitie versnelt, maar legt tegelijk de kwetsbaarheden van het energiesysteem bloot. Netcongestie neemt toe, prijsschommelingen worden groter en leveringszekerheid staat onder druk. In april start daarom het driejarige project RenewaFLEXNL, waarin zeventien partners onder leiding van TNO samenwerken aan de integratie van het opslaan van energie op de langere termijn als onmisbare schakel in een betrouwbaar en betaalbaar energiesysteem.

'De urgentie komt van meerdere kanten'
Aan het hoofd van RenewaFLEXNL staat Iratxe Gonzalez Aparicio, programmamanager System Transformation bij TNO. Zij coördineert het consortium en is verantwoordelijk voor de samenhang tussen technologieontwikkeling, praktijkcases en systeemanalyse. Volgens Gonzalez Aparicio is de noodzaak voor langetermijnenergieopslag onmiskenbaar. “Die urgentie komt vanuit meerdere kanten”, zegt ze. “Allereerst moeten we de risico’s van deze technologieën verkleinen en ze verder ontwikkelen. Veel Long-Duration-Energy storgage (LDES) oplossingen zitten nu op een technologisch volwassenheidsniveau van ongeveer TRL (Technology Readiness Level) 6 à 7. Dat betekent dat ze technisch werken, maar nog niet volledig commercieel inzetbaar zijn. We moeten ze opschalen en in de praktijk laten functioneren.”

Daarnaast is systeemintegratie volgens haar minstens zo belangrijk. “Het gaat niet alleen om de technologie zelf, maar om de vraag welke rol deze speelt in het energiesysteem. Waar plaats je zo’n installatie? Hoe combineer je die met bestaande infrastructuur? En wat is het effect op netcongestie en systeembalans?”

Een derde knelpunt is regelgeving. “Wet- en regelgeving, maar ook milieuregels, zijn vaak nog niet ingericht op dit soort nieuwe opslagtechnologieën. Dat moet veranderen om grootschalige toepassing mogelijk te maken.”

Netcongestie en leveringszekerheid als drijvende krachten

De snelle groei van hernieuwbare opwek legt steeds meer druk op het elektriciteitsnet. Op piekmomenten is er te veel vraag, terwijl op andere momenten er overvloed ontstaat. Batterijen kunnen die schommelingen deels opvangen, maar zijn vooral geschikt voor opslag van enkele uren. “Voor een energiesysteem dat grotendeels draait op zon en wind heb je ook opslag nodig die energie meerdere dagen kan vasthouden", aldus Gonzalez Aparicio. “In RenewaFLEXNL kijken we naar opslagduren van 8 tot 100 uur. Dat is cruciaal om pieken en dalen in productie en vraag op te vangen.”

Dunkelflaute maakt langetermijnopslag onmisbaar

LDES kan onder meer ondersteuning bieden bij rol van weersvariatie en zogenoemde Dunkelflaute-scenario’s: Weerstomstandigheden gedurende een langere periode waarbij nauwelijks wind waait en de zon niet schijnt. “In Nederland wordt wind- en zonne-energie de belangrijkste elektriciteitsbron”, legt Gonzalez Aparicio uit. “Dat betekent automatisch dat de productie sterk weersafhankelijk wordt. Soms is er overvloed, soms vrijwel niets.” Tijdens een Dunkelflaute zijn andere bronnen nodig om de elektriciteitsvoorziening overeind te houden. “Hier speelt langetermijnopslag een sleutelrol. De technologieën die wij onderzoeken kunnen energie over meerdere dagen opslaan en flexibel inzetten. Dat draagt direct bij aan leveringszekerheid en stabiliteit van het systeem.”

Voor nog langere perioden bestaan andere oplossingen. “Er zijn technologieën, zoals waterstofopslag, die geschikt zijn voor opslag over weken of zelfs seizoenen. Het energiesysteem van de toekomst zal bestaan uit een mix van opslagtechnologieën, elk met hun eigen functie.”

Van huishouden tot zware industrie

Langdurige opslag is relevant voor uiteenlopende gebruikers. “Opslag kan zowel voor huishoudens als voor de industrie van waarde zijn”, zegt Gonzalez Aparicio. “Maar binnen RenewaFLEXNL focussen we vooral op grootschalige toepassingen.” Zo kijkt het project naar koppelingen met offshore wind, industriële processen, bijvoorbeeld in de chemie, laadinfrastructuur voor elektrische vrachtwagens en de glastuinbouw. “In die sectoren kan opslag helpen bij het leveren van zowel elektriciteit als warmte.”

Ook energiehubs spelen een belangrijke rol. “Langetermijnopslag leent zich uitstekend om onderdeel te zijn van energiehubs, waar opwek, opslag en verbruik lokaal worden gecombineerd.”

Drie pilots, drie Nederlandse systeemuitdagingen

RenewaFLEXNL vertaalt onderzoek expliciet naar de praktijk via drie pilotprojecten die kenmerkend zijn voor Nederlandse systeemknelpunten.

In de Rotterdamse Haven wordt gekeken hoe offshore wind kan worden gekoppeld aan energieopslag voor de levering van groene elektriciteit en warmte aan energie-intensieve industrie. In De Kwakel richt het project zich op de inzet van thermische en elektrische opslag om glastuinbouwbedrijven minder afhankelijk te maken van gasgestookte WKK’s. In Altena draait het om de integratie van hernieuwbare opwek, opslag, laadinfrastructuur voor elektrische vrachtwagens en warmtevoorziening voor kassen en lokale afnemers.

In deze pilots onderzoeken de partners hoe langdurige opslag netcongestie kan verminderen, duurzame energie beter kan benutten en de regionale energiezekerheid kan versterken.

Drie innovatieve opslagtechnologieën

Verder worden er drie complementaire opslagtechnologieën ontwikkeld en getest. Aquabattery werkt aan een elektrochemische zuur–base flowbatterij op basis van zoutwater. ORE Energy ontwikkelt ijzerluchtopslag voor kostenefficiënte meerdaagse energieopslag. BB One brengt een hybride systeem in met warmtepompen, watergebaseerde warmteopslag en natrium-ionbatterijen.

Pieter Blok, CEO van BB One, laat aan TNO zien hoe de samenwerking met onder meer glastuinbouwbedrijven hoe systeeminnovatie in de praktijk werkt. “Door direct samen te werken met een energie-intensieve gebruiker tonen we aan hoe geïntegreerde thermische en elektrische opslag netcongestie kan verlichten én betrouwbare warmte en stroom kan leveren.”

Brede samenwerking over de hele keten

Wat RenewaFLEXNL onderscheidt, is de brede samenstelling van het consortium. Naast kennisinstellingen en technologieontwikkelaars zijn netbeheerders, industriële gebruikers, energiebedrijven en juridische en economische experts betrokken. Tot de partners behoren onder meer TU/e, DNV, Vattenfall, Vopak, Stedin, Aquabattery, ORE Energy, BB One en Energy Storage NL.

Volgens Jeroen Neefs, Director van Energy Storage NL, is die ketenbenadering essentieel. Aan TNO laat hij weten dat netcongestie steeds langer aanhoudt en dat de leveringzekerheid onder druk komt te staan. “Opslag van meerdere uren tot dagen wordt noodzakelijk. We moeten niet alleen technologie ontwikkelen, maar ook marktprikkels creëren voor een goed functionerende LDES-markt.”

Ook de academische wereld levert een belangrijke bijdrage. De Technische Universiteit Eindhoven ontwikkelt binnen het project analysetools en coördinatiemechanismen voor regionale energiesystemen. Professor Koen Kok benadrukt aan TNO het belang daarvan:
“Het vermogen van industriële gebruikers om geautomatiseerd te reageren op fluctuaties in hernieuwbare energie en netcapaciteit is het volgende grote vraagstuk. RenewaFLEXNL is een belangrijke stap richting standaard simulatiesets op basis van Digital Twins.”

Meer dan technologie alleen

Naast technologieontwikkeling richt RenewaFLEXNL zich op techno-economische analyses, levenscyclusanalyses, businesscases en aanbevelingen voor toekomstige regelgeving. Een nationale systeemanalyse moet inzicht geven waar langetermijnenergieopslag de grootste maatschappelijke waarde kan leveren. Het project wordt mede gefinancierd vanuit het Nederlandse MOOI-programma. Daarnaast brengen alle partners een eigen budget in, passend bij de haalbaarheid van hun ontwikkeling. In totaal is er 5,6 miljoen euro beschikbaar gesteld.

Geen eindpunt, maar een startpunt

Voor Gonzalez Aparicio is duidelijk dat RenewaFLEXNL geen eindpunt is. “De urgentie is te groot om te wachten. Zodra we nieuwe kennislacunes of innovatiekansen zien, moeten er parallel nieuwe projecten starten.”

Ze vat de ambitie van het project samen: “RenewaFLEXNL richt zich op een van de meest urgente uitdagingen van de Nederlandse energietransitie: hoe we grote hoeveelheden hernieuwbare energie veilig en betaalbaar kunnen integreren in een al overbelast systeem. Door technologieontwikkeling te combineren met praktijkcases en systeemanalyse, maken we langdurige opslag daadwerkelijk schaalbaar voor Nederland.”

Haar blik is daarbij nadrukkelijk gericht op de nabije toekomst. “We moeten ons niet blindstaren op de verre toekomst, maar op wat we binnen deze drie jaar kunnen realiseren. Dat moet direct toepasbaar zijn. Alleen zo maken we echt stappen en lossen we het probleem van het opslaan van hernieuwbare energie op.”