Wat als betaalbare seizoensopslag onhaalbaar blijkt?
George Kroeker, via Unsplash Public Domain
Deze column verscheen eerder in het juninummer van technologietijdschrift De Ingenieur.
In krap 2 decennia hebben windturbines en zonnepanelen zich opgewerkt tot de werkpaarden van de energietransitie. Van schreeuwend duur tot vrijwel overal de eerste keuze voor betaalbare nieuwe elektriciteitsproductie. De rol van de hernieuwbare bronnen overstijgt inmiddels het traditionele elektriciteitsverbruik. Via elektrificatie zijn wind- en zonneparken ook bepalend voor de CO2-reductie in mobiliteit, warmte en industrie.
Ondanks de hoopgevende opmars is een belangrijk nadeel niet weg te nemen: wind- en zonnestroom blijven afhankelijk van het weer. Het weer is bovendien sterk gerelateerd aan de seizoenen. In de Nederlandse winter levert een zonnepaneel nog geen kwart van zijn zomerproductie. Hoewel windturbines in de regel juist goed draaien als het bewolkt is, is die wetmatigheid bij lange na niet sterk genoeg om op te vertrouwen. In een land dat draait op wind- en zonnestroom, is energieopslag cruciaal. En dan zijn de accu’s van Elon Musk niet genoeg. Het moet seizoensopslag zijn. En dat valt nog niet mee.
Seizoensopslag maakt betaalbare wind- en zonnestroom alsnog duur.
Grote volumes elektriciteit voor maanden opslaan is vooralsnog enkel haalbaar in waterstof. Bij het omzetten van elektriciteit naar waterstof en weer terug verlies je ruim de helft van de wind- of zonne-energie. En een installatie die zomerse overschotten opslaat voor levering in de winter, staat in de herfst en de lente werkloos geld te kosten. Seizoensopslag maakt betaalbare wind- en zonnestroom zo alsnog duur.
In deze fase van de energietransitie is het daarom goed te realiseren dat seizoensopslag slechts een middel is. Drie gangbare gedachten maken dat seizoensopslag veel belangrijker lijkt dan het is. Ten eerste het idee dat alles met wind en zon moet. Daar is geen sprake van. Ook waterkracht, aardwarmte, kernenergie, biomassa en aardgas met CO2-opslag passen in een duurzaam energiesysteem. Dat zijn bronnen waarbij opslag van nature is inbegrepen. Als we wind- en zonnestroom optimaal benutten als het waait of zonnig is, blijven de overige, schaarsere bronnen vanzelf over voor als het donker en windstil is.
Ten tweede het streven naar zelfvoorziening. Ook toen Nederland een belangrijke exporteur van aardgas was, importeerden we veel kolen en olie. Zeker in een dichtbevolkt land met jaarlijks een winter leggen we de lat met duurzame zelfvoorziening wel erg hoog. Laat de grootschalige productie van waterstof over aan landen waar het het hele jaar zonnig is, of waar waterkracht of kernenergie volop beschikbaar zijn. Import is niet vies.
Tot slot het meest Hollandse idee: dat weggooien zonde is. Als een windpark produceert tegen 4 cent per kilowattuur en elk jaar liefst 20% van zijn opbrengst wegkiept, kost zijn stroom effectief 5 cent per kilowattuur. Nog steeds prima betaalbaar. Het is tegenintuïtief maar koste wat kost voorkomen dat we windstroom verspillen, leidt vrijwel zeker tot hogere kosten en meer materiaalverbruik. Verspilling dus.
De zoektocht naar betaalbare, efficiënte en grootschalige energieopslag blijft absoluut de moeite waard. Laat de voortgang van de energietransitie daar echter niet van afhangen. Het kan ook zonder seizoensopslag. Gelukkig maar!
Imagecredit: George Kroeker, via Unsplash Public Domain
Vattenfall bouwt waterkoker van 150 megawatt voor Amsterdam
Anne Nygård, via Unsplash Public Domain
Energieconcern Vattenfall gaat bij haar gascentrale in Diemen een elektrische boiler van 150 megawatt bouwen. De e-boiler zal duurzame stroom gebruiken en levert aan het warmtenet van Almere, Diemen en Amsterdam.
Later deze eeuw een logische warmtebron
Het stadswarmtenet van Vattenfall in de regio Amsterdam draait nu nog primair op de restwarmte van de gascentrale bij Diemen. Al in 2014 is een thermoskan van 22 miljoen liter gebouwd om warmte te bufferen.
Dankzij deze buffer kon de warmtelevering doorgaan op momenten dat er geen vraag naar elektriciteit uit de gascentrale was. Nu de opmars van wind- en zonnestroom doorzet, groeien de periodes dat de gascentrale voor de elektriciteitsproductie niet rendabel is terwijl de stadswarmte ervan afhankelijk blijft. Dit zowel in frequentie als in tijdsduur. De grote e-boiler stookt straks de buffer warm als er voor langere tijd goed waait en/of zonnig is, terwijl de vraag naar warmte onverminderd hoog is.
De boiler zet dan goedkope (en soms al overtollige) hernieuwbare elektriciteit om in warmte, zonder lokale emissies.
Niet de ideale volgorde in de energietransitie
Eerder leek Vattenfall een bescheidener e-boiler te gaan plaatsen, er is gesproken van 10 tot 100 megawatt in 2023. De vergunningsaanvraag gaf al wel ruimte om later op te schalen tot 200 megawatt. De Volkskrant schrijft vandaag dat het om een boiler van liefst 150 megawatt gaat, die in 2024 in bedrijf kan komen.
De stroomproductie is in 2024 waarschijnlijk nog niet vaak genoeg duurzaam genoeg om met een efficiëntie van 100% grootschalig warmte te produceren. Dat is meer iets voor 2030 of later. Tot die tijd is warmtelevering door warmtepompen (met een efficiëntie van 250 tot 600%) of duurzame biomassa qua CO2-uitstoot verstandiger. Een warmtepomp haalt echter niet de hoge temperatuur die de afnemers van het lokale warmtenet nodig hebben en de biomassaketel – die Vattenfall logischerwijs wel gepland had – lijkt er door groot en hevig protest uit de omgeving en het hele land voorlopig niet te komen.
Direct extra flexibiliteit
Hoewel het beter was geweest als de e-boiler pas ná 2030 de primaire energielevering van de biomassaketel had overgenomen, is het mooi dat het energieconcern ondanks tegenslagen doorwerkt aan de energietransitie.
Omdat de boiler snel aan en uit kan, kan hij al op korte termijn een mooie rol spelen in het uitvlakken van kortdurende overschotten en tekorten van elektriciteit. Belangrijker is dat de aardgascentrale straks bij langduriger overschotten wind- en zonnestroom niet meer hoeft te draaien om te voorkomen dat half Amsterdam bibbert van de kou. In landen met al veel meer wind- en zonnestroom, kernenergie en/of waterkracht hebben elektrodeboilers voor warmtenetten zich al ruimschoots bewezen. Hieronder een video (willekeurige fabrikant) met uitleg over het werkingsprincipe.
Imagecredit: Anne Nygård, via Unsplash Public Domain