Grootschalige energieopslag voor groene energie: dit zijn de opties
De komende drie decennia zal het energielandschap in Europa sterk wijzigen. We moeten minder afhankelijk worden van grijze energie en groene energie wordt dan de regel. Tegelijkertijd wijzigt ook de manier waarop ons energiesysteem werkt. Nu werkt ons energiesysteem namelijk vraaggestuurd. Wanneer de vraag naar energie toeneemt, wordt er meer energie geproduceerd. Het nieuwe energiesysteem zal echter aanbodgestuurd werken: wanneer de zon schijnt en de wind waait, zal er veel energie worden geproduceerd. Vraag en aanbod vallen dan niet noodzakelijk samen. Dit maakt de energievoorziening minder constant en voorspelbaar. Grootschalige energieopslag, zoals bijvoorbeeld een thuisaccu dit al op een kleinschalig niveau faciliteert, moet een oplossing bieden.
Stijgende behoefte aan grootschalige energieopslag
Er zijn verschillende redenen waarom grootschalige energieopslag nodig is, maar allen hebben ze te maken met het stijgend aandeel groene energie. Omdat het aandeel duurzame energie alleen zal toenemen, zal het energieaanbod volatieler en onvoorspelbaarder worden. We kunnen namelijk niet kiezen wanneer de wind waait en de zon schijnt. Dit zorgt bovendien voor verschillen per seizoen. Een pluspunt is dat wind- en zonne-energie complementair zijn. In de maanden met veel wind is er weinig zon en omgekeerd. Een nadeel is dat de energievraag tijdens de winterperiode beduidend groter is dan in de zomerperiode.
Daarbovenop krijgt men in de energiesector al eens te maken met de zogenaamde dunkelflaute. Dit is een periode waarin er vrijwel geen groene energie kan worden opgewekt, omdat duisternis en windstilte samen optreden. Zonder grootschalige energieopslag kan zo’n dunkelflaute verregaande gevolgen hebben.
Grootschalige energieopslag is met andere woorden om twee redenen nodig: enerzijds om het verschil tussen vraag en aanbod te overbruggen en anderzijds om de stabiliteit van de energievoorziening te garanderen.
Mogelijkheden voor grootschalige energieopslag
Voor grootschalige energieopslag is het belangrijk dat er voldoende capaciteit kan worden gegenereerd. Daarnaast moeten de verliezen beperkt blijven, moet het economisch haalbaar zijn en moet het mogelijk zijn om snel bij te schalen. Hierdoor zijn lang niet alle theoretische oplossingen in de praktijk even geschikt. We hebben het hier over oplossingen die volgens experts wel haalbaar zijn.
Chemische energieopslag
Bij chemische energieopslag wordt de elektrische energie omgezet in een brandstof die later opnieuw in elektriciteit kan worden omgezet. Voorbeelden hiervan zijn waterstof, ammoniak en methaan. Er lopen verschillende onderzoeken en projecten naar chemische energieopslag. Bij het HyStock Pilotproject wordt bijvoorbeeld ervaring opgedaan omtrent het omzetten van duurzaam opgewekte elektriciteit in waterstof. Deze waterstof kan worden gebruikt om opnieuw elektriciteit op te wekken, maar ook voor bijvoorbeeld mobiliteitsdoeleinden.
Elektrochemische energieopslag
Bij elektrochemische energieopslag maakt men gebruik van elektrochemische batterijen. Het probleem met elektrochemische energieopslag is dat elektrochemische batterijen ontworpen zijn om veel te laden en te ontladen. Tegelijkertijd hebben batterijen last van zelfontlading, waardoor ze voornamelijk voor kortetermijnopslag geschikt zijn. Thuisaccu’s kunnen wel een goede hulp zijn om vraagpieken af te vlakken.
Er lopen enkele interessante proefprojecten naar grootschalige elektrochemische energieopslag. Een voorbeeld hiervan is REDstack. Bij REDstack gebruiken ze duurzame energie om zout water te scheiden in delen met verschillende zoutconcentraties. Wanneer deze zoutconcentraties weer worden samengevoegd, ontstaat er elektriciteit.
Thermische energieopslag
Bij thermische energieopslag verhit men een opslagmedium (power2heat) dat men later opnieuw kan ontladen door er warmte aan te onttrekken (heat2power). In de zomerperiode kan men bij een overaanbod aan duurzame energie bijvoorbeeld warmte in de bodem opslaan om het gedurende de winterperiode aan te wenden. Deze warmte kan ook worden gebruikt om huizen te verwarmen (heat2heat). Een bestaande toepassing is het EnergyNest-systeem. Hierbij wordt warmte in een hiervoor speciaal ontwikkeld soort beton opgeslagen. Deze warmte-energie kan later opnieuw in elektriciteit worden omgezet.
Er zijn ook andere oplossingen mogelijk. Men kan bijvoorbeeld zout smelten en de energie die later tijdens het stollingsproces vrijkomt opnieuw gebruiken. Ook naar dergelijke oplossingen wordt onderzoek gedaan.
Mechanische energieopslag
Bij mechanische energieopslag zet men elektrische energie in kinetische energie om. Deze techniek bestaat in het buitenland al langer en wordt bijvoorbeeld toegepast in de Belgische Spaarbekkencentrale Coo. Bij een energetisch overaanbod wordt water 270 meter hoog opgepompt. Wanneer de vraag stijgt, kan men het waterreservoir laten leeglopen en opnieuw energie opwekken. Het probleem van dergelijke waterkrachtcentrales is dat er veel watervolume nodig is. Een mogelijk alternatief is dan ook CAES of Compressed Air Energy Storage dat hiervoor lucht gebruikt. Hierbij wordt de energie gebruikt om lucht onder hoge druk op te slaan. Bij een tekort aan elektriciteit wordt de lucht losgelaten, wat ervoor zorgt dat de turbines beginnen te draaien.