Dossier: Energie-opslag

Update: voorjaar 2014

Criticasters op het gebied van duurzame energie wijzen vaak op de onvoorspelbaarheid van energie-opslag. De zon is er niet altijd om panelen te voeden en turbines produceren geen stroom zonder wind.

Energie-opslag zou wel eens de belangrijke missende schakel kunnen zijn om aan deze tekortkoming een einde te maken en tevens meer balans op het netwerk te realiseren. EnergieBusiness zet de belangrijkste vormen van energieopslag op een rij.

 


De meest beproefde en ook veruit de meest toegepaste vorm (wereldwijd 99% bron: EPRI) van energieopslag is hydro-energie. Het principe is simpel, maar effectief. Een pompcentrale (PHES) pompt ‘s nachts water naar een hoger gelegen spaarbekken. Daar worden ‘s ochtends als er piekbelastingen zijn de sluizen open gezet. Het vallende water drijft vervolgens de alternatoren aan die de stroom produceren.

Nederland heeft als vlak land logischerwijs nooit een grote rol gespeeld op het gebied van hydro-energie, maar daar komt volgens O-PAC op termijn verandering in. Zo wil de stichting in Limburg hetzelfde principe ondergronds gaan toepassen. Aan het project hang wel een fors prijskaartje van 2,1 miljard euro.


Compressed Air Energy Storage (CAES) is eveneens een vorm van energieopslag die tand des tijds heeft doorstaan. In dit geval vormt niet water, maar gecomprimeerde lucht voor de buffer. Stroom wordt tijdens het dalurentarief gebruikt om de lucht te comprimeren en vervolgens op te slaan in bijvoorbeeld een oude mijn. Als de stroomvraag vervolgens hoog is gaat de gecomprimeerde lucht samen met aardgas naar een gasturbine.

Een dergelijke centrale werkt sinds 1978 te Huntorf om de kerncentrale Unterweser te bufferen. De installatie kan gedurende vier uur 321 MW piekvermogen leveren.



Het vliegwiel is ook een manier van energieopslag die in bescheiden mate (25 MW) wordt toegepast. Mechanische traagheid is de basis van deze opslagmethode . Een roterende schijf wordt versneld door een elektromotor. Elektriciteit wordt opgeslagen als de kinetische energie van het wiel. Wanneer energie nodig is, werkt de elektromotor als een generator die het wiel vertraagt en elektriciteit genereert. Wrijving moet tot een minimum beperkt blijven ter verlenging van de opslagduur. Dit wordt vaak bereikt door het plaatsen van het vliegwiel in een vacuüm en het gebruik van magnetische lagers.

De rest van energieopslagcapaciteit wordt ingevuld door accu’s. De natrium-zwafel batterij neemt met een wereldwijde opslag van 316 MW de meest prominente rol in. Voordeel is dat deze accu onbeperkt kan worden geladen en ontladen zonder vermindering van de levensduur. Nadeel is dat de batterij op hoge temperatuur moet worden gehouden (minstens 300 graden Celsius), ook als hij niet in gebruik is.

De Lithium-ion-batterij wordt vaak gebruikt bij laptops en mobiele telefoons, maar neemt met 20 MW een bescheiden plek in. Nadeel is het grote capaciteitsverlies. Bij 25 graden celsius is dit ongeveer 20 procent per jaar.

De optie van grootschalige opslag van elektriciteit is lange tijd als te duur en inefficiënt betiteld. Vanuit verschillende hoeken klinken echter geluiden dat op dit vlak een doorbraak zit aan te komen. Zo claimt het Duitse bedrijf Younicos dat het de eerste grootschalige accu gaat bouwen. De batterij ter grootte van een sporthal moet de fluctuaties in de productie van duurzame energie opvangen. De accu die ongeveer 15 miljoen euro moet gaan kosten maakt veel conventionele energiecentrales overbodig, claimt het bedrijf.

Er is echter ook een belangrijke stroming in energieland die beweert dat de lokale opslag van elektriciteit het meeste kans van slagen heeft. Decentrale opwekking van energie groeit gestaag. Daarnaast groeit ook het aanbod aan lokale opslagmethoden, denk aan de elektrische auto. Door middel van smart grids kan vraag en aanbod op lokaal niveau op elkaar worden afgestemd.

De verdere ontwikkeling van lokale energieopslag kan echter niet zonder overheidssteun, benadrukte hoogleraar Stefan Nykamp afgelopen najaar nog in zijn promotieonderzoek.


Ook waterstof heeft de potentie als techniek om op grote schaal energie op te slaan. Maar deze techniek staat duidelijk nog in zijn kinderschoenen. Een groep van twaalf Europese bedrijven en instellingen (waaronder Shell en ECN) heeft zich in 2012 verenigd in het consortium HyUnder. Gezamenlijk onderzoeken zijn de mogelijkheden en risico’s van ondergrondse opslag van waterstof.