Energie opslag: cruciaal voor de energietransitie in Nederland

Energie opslag is het tijdelijk opslaan van elektriciteit, warmte, waterstof of andere vormen van energie die je later weer kunt gebruiken. Energieopslag zorgt voor meer flexibiliteit en stabiliteit in een duurzaam energiesysteem. Met energieopslag kun je bijvoorbeeld zonne-energie bewaren voor als de zon niet schijnt, of windenergie leveren als er veel vraag naar stroom is. Om energie opslag op grote schaal te kunnen toepassen in Nederland moeten er onder meer nieuwe opslagvormen tegen betaalbare prijzen worden ontwikkeld.

Energie opslag in het kort

• Energie opslag is cruciaal voor het slagen van de energietransitie
• Er zijn verschillende vormen, denk bijvoorbeeld aan batterijen, thermische opslag en opslag in water
• Onzekerheden in kosten en uitvoering beperken de energie opslag in Nederland
• Dit is nodig om energie opslag op grote schaal te kunnen toepassen:
  1: duidelijke afspraken tussen alle marktspelers over de voorwaarden
  2: verdere ontwikkeling van batterijen en andere opslagvormen
  3: het wegnemen van drempels zoals de hoge en onzekere transportkosten

Er zijn verschillende vormen van energie opslag, voor verschillende doeleinden: van gebruik in huis, industrie en bedrijfsleven tot grootschalige energie opslag, bedoeld om tekorten en overschotten in het energienetwerk op te vangen. Enkele methoden worden al toegepast, andere zijn nog in ontwikkeling. Al deze vormen van energie opslag dragen bij aan een flexibel en duurzaam energiesysteem.

Energie opslag voor grootschalig gebruik

• E-boiler: Een belangrijke stap in de opslag van energie is de komst van de e-boiler. Met deze techniek wordt water opgewarmd met energie uit zon en wind. De stoom die daardoor ontstaat, kun je opslaan en inzetten als energiebron. Er bestaan al grote e-boilers voor energie-intensieve processen, zoals de productie van papier. Buffers voor grootschalige stroomopslag zijn in ontwikkeling.


• Opslag van perslucht: Compressed Air Energy Storage (CAES) is een techniek om samengeperste lucht op te slaan in ondergrondse zoutcavernes. Compressoren persen lucht samen en doen dat bij een productieoverschot van duurzame energie. Bij een tekort aan duurzame energie op het elektriciteitsnet kan dit systeem dat opvangen. Deze vorm van opslag energie opslag is in ontwikkeling.


• Megabatterij: Om duurzame energiereserves op te bouwen in tijden van tekort aan zon- en windenergie, zijn megabatterijen belangrijk. Een voorbeeld van zo’n batterij is de GIGA Buffalo. Deze megabatterij slaat groene stroom op, bedoeld als reservecapaciteit voor grootschalig gebruik.

Energieopslag voor industrie en bedrijven

• Thermische energieopslag: Duurzame energie kun je opslaan in de vorm van warmte. Bijvoorbeeld in water, zand of steen. Volgens onderzoek is dit een veelbelovende manier om broeikaseffecten terug te brengen. De opgeslagen warmte kun je dan later gebruiken in industriële processen. In Nederland is een groot project met thermische energie opslag in voorbereiding voor chipsfabrikant PepsiCo.


• Waterstofopslag: Groene waterstof wordt gemaakt uit water met behulp van groene elektriciteit. Je kunt het opslaan en onder andere gebruiken als brandstof in de industrie en transport. Daarbij kun je het inzetten als reserve- energievoorraad op momenten dat er te weinig wind- en zonnestroom beschikbaar is. De productie en opslag van groene waterstof is volop in ontwikkeling.


• Megabatterij en e-boiler: Ook voor industrieel gebruik is veel vraag naar energie opslag in batterijen en het gebruik van e-boilers. Voor de flexibilisering van ons energiesysteem zijn industriële e-boilers nu al van groot belang.

Energieopslag voor particulieren

• Warmtepompbuffers en zonneboilers: duurzame energie die je opwekt met warmtepompen en zonnecollectoren kun je thuis of op kantoor opslaan voor lokaal gebruik. Vooral het gebruik van de warmtepomp heeft in Nederland al een vlucht genomen.  
  


• Thuisbatterijen: huishoudens kunnen gebruikmaken van batterijen die overtollige zonne energie opslaan. Een voorbeeld daarvan is de Powerwall die enkele jaren geleden al werd geïntroduceerd in Nederland.  
  


• De elektrische auto: Elektriciteit opslaan doen veel mensen al in hun elektrische auto. Door te sturen in het oplaadprofiel kan de elektrische auto helpen om het net te balanceren. Energie opslag thuis wordt daarmee eenvoudiger en grootschaliger.

• De balans tussen vraag en aanbod van energie  
  Het aanbod van fossiele energie is altijd constant. Bij duurzame energie is dat niet zo. De zon schijnt de ene dag feller dan de andere en ook waait het niet altijd even hard. Door voldoende duurzame energie op te slaan voor gebruik bij minder aanbod, kun je ook in de toekomst altijd aan de vraag naar energie voldoen. 


• De integratie van duurzame energiebronnen 
  Omdat de beschikbare energie uit zon en wind de komende jaren niet altijd gelijk is aan de vraag, zijn we ook afhankelijk van andere energiebronnen. Dat maakt opslag (in de vorm) van bijvoorbeeld warmte, perslucht of waterstof (voor elektrificatie) nodig voor de flexibiliteit van het energiesysteem.  
  


• De stabiliteit en betrouwbaarheid van het elektriciteitsnet 
  De beschikbaarheid van stroom is een must voor onze energievoorziening. Om het elektriciteitsnet stabiel en betrouwbaar te houden, moet er evenwicht zijn tussen productie en verbruik van stroom. Energieopslag kan een uitkomst bieden bij zowel onder- als overproductie van elektriciteit.

De toepassing van energie opslag is in Nederland nog vrij beperkt. Waarom?

• Onzekerheden over kosten
  Zonne energie opslaan in een boiler, energie opslaan in water of elektriciteit opslaan in een batterij; het kost allemaal geld. En de laatste jaren zijn er grote prijsschommelingen geweest in de middelen die nodig zijn voor de opslag van energie. Denk bijvoorbeeld aan lithium voor batterijen en andere benodigde metalen voor energie opslag. Ook zijn er schommelingen op de valutamarkt. Ontwikkelaars hebben daardoor een afwachtende houding als het om nieuwe projecten gaat voor energie opslag.
  
  
• Onduidelijkheid in netbeheer
  Per regio heeft een netbeheerder zeggenschap over aansluitingen op het elektriciteitsnet en de nettarieven voor transport van stroom. Netbeheerders behandelen aanvragen voor het aansluiten van energieopslag niet allemaal hetzelfde. Ook de nettarieven verschillen van plaats tot plaats. Het is aldus niet bij voorbaat bekend of jouw locatie een goede locatie is. Deze onzekerheden belemmeren de snelle uitbreiding van energie opslag.

Alle vormen van energie opslag zijn nieuw. Daardoor kennen ze ook allemaal hun eigen uitdagingen. De uitdagingen bij de toepassing van (mega)batterijen en Compressed Air Energy Storage (opslag van perslucht) springen eruit, omdat er relatief veel (potentiële) projecten met die technieken het licht zien.

Batterij niet alleen gezien als oplossing

Energieopslag in batterijen helpt om de elektriciteitstoevoer constant te houden. De batterijen worden daarvoor aangesloten op het elektriciteitsnet. Zo kunnen ze op piekmomenten extra capaciteit leveren of juist onttrekken aan het net. Dat klinkt als een mooie oplossing; toch is er in praktijk een belangrijke uitdaging. Want batterijen vormen tegelijkertijd een belasting voor het elektriciteitsnet dat op piekmomenten moeite heeft om alle stroom goed te kunnen leveren (transport van stroom). Ook het aantal aansluitingen van gebruikers raakt op veel plekken de maximumcapaciteit. De uitbreiding van het elektriciteitsnet verloopt langzamer dan de opkomst van batterijen voor energieopslag.  

Data van energie opslag in batterijen laten echter zien dat batterijen veel meer een oplossing dan een probleem zijn voor de netcapaciteit. Als meer batterijen zijn aangesloten op het net, kan de capaciteit van de batterijen ruimte bieden aan andere verbruikers en producenten van elektriciteit. Als netbeheerders de juiste prijsprikkels aan batterijen geven kunnen batterijen congesties in het net wegnemen.

Uitstoot stikstof en CO2 punt van discussie bij opslag perslucht 

De uitdaging bij Compressed Air Energy Storage (CAES), ofwel opslag in de vorm van perslucht, ligt in de aanvraag van benodigde vergunningen. Te verwachten milieueffecten vormen hierbij een vraagstuk. Onderzoeken tonen aan dat de uitstoot van stikstof en CO2 landelijk sterk vermindert door de inzet van energieopslag in de vorm van perslucht. Maar bij het opstellen van bijvoorbeeld een vereiste millieueffectrapportage gelden andere normen voor uitstoot. Wanneer die normstelling eenduidiger is, is het eenvoudiger om installaties voor CAES te realiseren.

Afspraken over wie wat doet, doorontwikkeling van technieken en lagere kosten dragen bij aan meer energieopslag in Nederland.

• Duidelijke afspraken tussen marktspelers: 
  Energie opslagprojecten, energiehandelaren, netbeheerders en overheid hebben er allemaal belang bij om goede afspraken te maken. Over het nut van opslag en de voorwaarden die ervoor gelden.  


• Verdere ontwikkeling van batterijen: 
  Interessant voor grootschalig en industrieel gebruik, maar ook zeker voor thuis. De elektrische auto kan hierin een grote rol gaan spelen. Enkele automerken laten al zien wat mogelijk is, waaronder Ford.    


• Meer ontwikkeling andere opslagvormen:
  Technologisch is er al veel mogelijk. Als regelgeving en kosten het toe laten, lijkt de weg vrij voor meer ontwikkelaars en leveranciers in productieketens voor energie opslag. 


• Focus op leverings- en verbruikskosten:
  Of het nu gaat om energie opslaan in water, zonne energie opslaan of een andere vorm van energie opslag; bij elke vorm spelen kosten een grote rol in de haalbaarheid van projecten. Onder meer netbeheerders en overheden kunnen hierbij een rol vervullen. Bijvoorbeeld door lagere transportkosten voor elektriciteit en energieheffingen te rekenen.  

In de transitie naar duurzaam energiegebruik in Nederland is het natuurlijk van belang dat energie opslag zelf ook duurzaam is. Daarom zoekt men bijvoorbeeld naar vervanging voor lithium in batterijen, waarvan de winning niet altijd duurzaam verloopt. Ook zijn er andere technieken voor energieopslag in ontwikkeling die volledig duurzaam zijn. We nemen er één als voorbeeld: thermische energieopslag.

• Thermische energieopslag is een techniek om warmte te bewaren voor later gebruik, zoals voor de verwarming van gebouwen of stadswijken. Op momenten dat er veel duurzame (wind- en/of zonne-)energie beschikbaar is, kun je die omzetten in warmte en opslaan. Het warme water kun je later weer gebruiken als er minder duurzame energie beschikbaar is.  


• Dit kan op korte termijn (uren of dagen) gebeuren, bijvoorbeeld met waterreservoirs of thermische batterijen voor een woning, of op lange termijn (seizoenen), zoals bij grootschalige warmteopslagsystemen in de bodem. 


• Voor thermische opslag worden materialen - zoals water, zand of steen - gebruikt die het milieu niet belasten. 


• De gebruikte materialen zijn over het algemeen volop beschikbaar en hebben een lange levensduur. Ook kun je ze eenvoudig opnieuw gebruiken voor meerdere toepassingen.