Opslag noodzakelijk voor energietransitie.

Energieprijs gaat stijgen door opslagsystemen.


Vereiste opslagcapaciteit voor windmolens in Nederland

Als je de stroom uit windmolens als basislast wil kunnen inzetten met behulp van opslag kun je als volgt te werk gaan.

  1. Bepaal de gemiddelde productie per uur;- dat is de totale productie/ 8760
  2. Sommeer cumulatief het te kort over alle uren in het jaar t.o.v het gemiddelde; dat levert series met tekorten. Het totaal aan te kort is de hoeveelheid die doormiddel van opslag weer in stroom moet worden omgezet.
  3. Het maximale vermogen minus het gemiddelde bepaalt het vermogen dat elektrolysers moeten leveren.
  4. Als vuistregel voor wind op land vonden we: vermenigvuldig het opgestelde vermogen met 164 en je vindt de opslagcapaciteit die benodigd is voor de basislast. Wind op de Noordzee kent minder gaten in de productie en daarvoor vonden we een opslagfactor van circa 130.



Berekening van de vereiste opslag capaciteit voor windmolens.


Opslagkosten van wind stroom op zee met waterstof (electrolyse en brandstofcellen) of accu’s

Om stroom op te slaan zijn er twee opties voorhanden:


  • Opslag met batterijen. Batterijen kosten per € 100 per kWh, wegen 10 kg per kWh en gaan1000 cycli mee. Dan kost de opslag € 0,10 per kWh (exclusief de bedrading transformatoren en behuizing). Voor een windmolen van 5MW op zee heb je nodig aan opslagcapaciteit circa 130 x 5 MWh = 650 mWh, om een basislast te kunnen leveren. We hebben het dan over 650.000 kWh. Dat zijn evenveel batterijen als in 10.800 Tesla model S zitten. Met een totaal gewicht van 6,5 miljoen kilo. De kostprijs van accu’s en behuizing en infra leidt tot kosten voor opslag van ruim 16 cent per kWh. Hierbij is tevens meegenomen het rendement van laden en ontladen van 94%. De stroom de de wal berieikt heeft dan een kostprijs van 11,4 cent per kWh.

  • Opslag door waterstof onder druk te maken met elektrolyse en de waterstof later weer gebruiken voor het maken van stroom in brandstof cellen. Om 1 kWh stroom te leveren via waterstof opslag hebben we circa 3 kWh stroom nodig. De vereiste opslag bedraagt op zee circa 35% van de productie op jaarbasis om een basislast te kunnen leveren. Dat houdt in dat de volledige productie nodig is om er eerst waterstof en dan weer stroom van te maken om de basislast te kunnen maken. Voor de meest moderne windmolens die voor 4,4 cent per kWh stroom produceren betekent dat feitelijk dat de kosten om een basislast te maken met waterstof zullen stijgen naar 17,6 cent per kWh. Een windmolen van 5 MW produceert zonder opslag 5 x 3.200 MWh en met opslag circa 1/3 van die hoeveelheid.

Conclusie: waterstof als opslag ligt minder voor de hand om een basislast te maken dan de inzet van accu’s.
Opwek-systeem elektriciteitPrijs grond- stofEenheidConversie rende-mentConversie naar stroomOPEX en CapexExtra transport kosten naar netOpslag met Li-ion accu's berokken op de jaarproductieTotale kosten excl. accijnzen en excl btw
    €/kWh€/kWh€/kWh€/kWh€/kWh
Aardgas0,2€/m356%0,04060,0100  0,0506
Steenkool65€/ton40%0,06130,0100  0,0713
Aardolie70€/barrel47%0,08220,0100  0,0922
Grootschalig wind op zee35% van productie behoeft opslag   0,04400,01400,05600,1140
Grootschalig zon60% van productie behoeft opslag   0,05700,01000,09600,1630
Grootschalig wind op land40% van productie behoeft opslag   0,07400,01000,06400,1480

Door de opslagkosten met li-ion accu’s stijgt de gemiddelde prijs van windenergie op zee met een factor 2,3. Toch ontkomen we daar niet aan. We hebben een basislast nodig omdat we immers kolen- en gascentrales willen uitfaseren om CO2 uit te bannen.

De investeringskosten (CAPEX) zijn voorts afhankelijk van de hoeveelheden die opgeslagen moeten worden. De grootte van de periodes zonder wind of met geringe wind bepalen de hoeveelheid die uit opslag moet worden aangevuld. Bij zonneweides is dit extreem duur omdat er in de winter weinig wordt geprocuceerd. Bij windmolens is de cyclus korter en is de grootte van de vereiste opslagcapaciteit en daarmee samenhangend de investering lager. De meerkosten van elektriciteit voor wind op zee uitgerust als basislast (met opslag door li-ion accu’s) t.o.v aardgascentrales bedraagt per jaar € 7,6 miljard betrokken op de electriciteitsvraag van 120 miljard kWh in ons land. Dit zonder accijns en subsidies en BTW. Dat zijn de kale kosten voor de BV Nederland. Per Nederlander, betrokken op 18 miljoen inwoners, zijn de kale kosten € 423 per jaar. Gezinnen verbruiken welliswaar maar 18% van die hoeveelheid (1185 kWh per inwoner vlgs CBS) maar uiteindelijk worden alle kosten van andere bedrijfstakken doorberekend in de diensten en producten aan de burgers.

Energieopslag noodzakelijk

  • Wind en zonne-energie zijn onvoorspelbaar en niet in staat vraag een aanbod op elkaar af te stemmen. Dat kan opgelost worden met:

    • Goedkope opslag systemen
    • Het koppelen van electriciteitsnetten in Europa
  • De stroomomprijs gaat stijgen vanwege:

    • De extra kosten van opslag duurzame energie en Europeese netkoppeling
    • Door omzetdaling stijging van vaste lasten per kWh van centrales, waardoor variabele prijs van levering voor electricitet omhoog gaat
    • Uitfaseren van goekope steenkool, waardoor variabele prijs voor electricitet verder stijgt
    • De belastingen op energie stijgen, omdat overheden nog jaren groene energie subsidieëren zoals windmolens, zonneparken, biogas, hydropower, Blue energy.

Achtergronden


Nieuwe ontwikkelingen in opslagtechnologie

Overal op de wereld wordt gezocht naar nieuwe vormen van opslag van energie. Met als doel om met zon- en windenergie een basisvermogen aan te kunnen bieden aan de samenleving.


Energieopslag-systemen, kosten en baten

                ### INZICHTEN IN ONTWIKKELINGEN ###
Stacks Image 224

Exponentiele verstoringen en interacties met bedrijven

Ramez Naam, Futuoloog, ICT expert en docent aan de universiteit.