Betaalbare energieopslag
voorwaarde voor een definitieve doorbraak

Betaalbare energieopslag
Voorwaarde voor definitieve doorbraak

Routekaart
Opslag kan op verschillende manieren plaatsvinden:
  • in de vorm van elektriciteit, als gas of een andere chemische verbinding
  • als warmte/koude
  • in een chemisch product
  • of als potentiële energie (zoals stuw- en valmeren en compressed air energy storage (CAES)

De grootste batterij van Europa gebouwd door Eneco ism Mitsubishi

In Noord-Duitsland wordt deze batterij gebouwd om het overschot aan opgewekte windenergie tijdelijk te kunnen opslaan om het net te ontlasten. Een mooie innovatie en oplossing want op de dagen dat het hard waait wordt in Noord-Duitsland meer energie opgewekt met windmolens dan het elektriciteitsnet aan kan. En in die situatie moeten de windmolens uitgeschakeld worden terwijl er dan juist zoveel duurzame energie geproduceerd kan worden. Deze duurzame energie gaat nu gewoon verloren en dat is zonde. Met deze nieuwe batterij van 50 MW van Eneco en Mitsubishi kunnen grote pieken van duurzame energieproductie tijdelijk worden opgevangen en bewaard in de batterij en weer afgegeven worden aan het elektriciteitsnet wanneer het net het weer aan kan.

Hoeveel opslag is nodig voor windmolens op land


In Nederland staat in 2018 circa 4,5 Gigawatt aan windmolenvermogen op land opgesteld. Uit de subsdiecijfers van SDE+ heeft het CBS kunnen we afleiden dat deze molens op land circa 7.000 mln kWh produceren. Geprojecteerd op de KNMI windgegevens valt af te leiden dat de molens met een cut-in speed van 3,5 tot 4 m/s 40 % van de tijd vrijwel stil staan.

Om de molens te kunnen inzetten als basislast moet er op land in Nederland een opslagcapaciteit van 130 - 170 kWh per kW opgesteld molenvermogen worden geïnstalleerd. Dat wordt dus gemiddeld een batterij van 4,5 x 150 Gigawattuur. Bij een kostprijs van € 100 per kWh van een batterij moet er dan voor 67,5 miljard aan accucapaciteit worden geïnstalleerd. Dan hebben we van de stroomvoorziening voor Nederland 7/120 = bijna 6% aan basislast gecreëerd. Opslag in waterstof onder druk is een veel goedkopere optie.

Zolang de bijdrage van molens bescheiden is behoeft de opslag niet volledig alle pieken en dalen glad te strijken. Immers dan kan het net de onregelmatige productie opvangen met snel op- en afschakelen van centrales. Het probleem wordt manifest als de productie van zon en wind in een netwerkgebied de actuele vraag overstijgt en afvoer naar andere gebieden ook niet kan.

Nu willen we met de transitie in Nederland meer dan 10 Gigawatt windenergie opstellen;- die windmolens leveren tezamen circa 25 miljard kWh.
Er staat in Nederland 18,5 Gigawatt aan traditionele centrales opgesteld, die tezamen 120 miljard kWh stroom leveren per jaar. We kunnen op onze klompen aanvoelen dat de combinatie van wind en zon regelmatig de de vraag overtreft en dat dan de opslagproblematiek snel op ons af gaat komen.

Stacks Image 289

Parameters voor de EAZ 12 windmolen

  • Oppervak 113 m2.
  • Website EAZ wind
  • Opbrengst per jaar (vrije open locatie Lauwersoog) 35.000 kWh per jaar = 314 kWh/m2 (ter vergelijk bij wind op zee wordt een opbgrengst van ruim 1000 kWh per m2 gehaald)
  • Start speed 3,5 m/s; Shut down speed 25 m/s
  • Maximale generator opbrengst 13 kW
  • Om basislast te leveren moet 45% van de jaarprodctie via opslag aan het net worden geleverd
  • De maximale opslagcapaciteit is 2132 kWh en komt overeen met 110 kg Waterstof voor omzetting naar stroom.
  • Voor de productie van waterstof moet de electrolyser gedimenioneerd worden op een aanbod van stroom van 8,64 kW
  • De brandstofcelen zullen teminste 4,1 kW moeten kunnen leveren.

Kosten van opslag per kWh met waterstof voor zon en wind

 productie kosten stroom Capex en Opexconversie factorOPEX/ CapexH2 op drukenergieinhoud waterstofnaar stroom kWhKosten opslag
  €/kWh55€/kg€/kgkWh per kg57%€/kWh
Kosten opslag in waterstofZeewind0,0440 € 2,42 € 1,00 € 3,420 33,6019,152 € 0,1786
Kosten opslag in waterstofZon0,0570 € 3,14 € 1,71 € 4,849 33,6019,152 € 0,2532
Kosten opslag in waterstofLandwind0,0740 € 4,07 € 1,14 € 5,213 33,6019,152 € 0,2722
EAZ 0,0660 € 3,63 € 1,30 € 4,929 33,6019,152 € 0,2573

De totale kosten per kWh voor de duurzame stroom als basislast worden getoond in bovenstaande tabel. Dan blijkt dat stroom uit windenergie duidelijk goedkoper is dan zonnestroom als inzet voor basislast. Maar factoren duurder van stroom opgewekt met bijvoorbeeld aardgas of kernenergie of met de nieuw te ontwikkelen Dynamic Tidal Power op zee.

Door de ontwikkelingen van electrolysers en brandstofcellen is te verwachten dat de opslagkosten 25 % goedkoper gaan worden. De conversie gaat dan 47 kWe kosten in plaast van 55 kWe en onderhoud/ opslag in tanks en investering kan mogelijk halveren tot 50 cent per kg waterstof, in plaast van € 1,00 die in bovenstaande berekening voor zeewind is aangehouden.

Bij de productie van waterstof ontstaat zuivere zuurstof en warmte. De marktwaarde daarvan in niet meegenomen in de berekeningen. Bij opslag op land zijn voor warmte mogelijk afnemers te vinden.

In Noord Nederland komt een waterstofproductie fabriek met een capaciteit van 1 GW

Stacks Image 301
Doel van het project is om een elektrolysefabriek met de capaciteit voor één gigawatt aan groene waterstof te bouwen tussen 2025 en 2030. Diverse rapporten over de energietransitie zien waterstof als een onmisbare schakel om de klimaatdoelen van Parijs te halen.

In het project doen onder andere Shell, Nouryon, Gasunie, DOW Chemical, Ørsted, ECN part of TNO en de Universiteit Utrecht mee. Doel van het project is om de technologische knelpunten in kaart te brengen die ontstaan als de elektrolysecellen worden opgeschaald. Eén van de belangrijke aspecten is dat de fabriek dynamisch in te zetten moet zijn; door de afhankelijkheid van zon en wind kan het aanbod van energie variëren.

De partners in het Gigawatt Elektrolyser project gaan gezamenlijk onderzoeken wat er nodig is om in Nederland rond 2025 – 2030 zo'n elektrolyse-installatie te kunnen bouwen. Uiteindelijk willen ze een optimaal ontwerp maken waarmee groene waterstof concurrerend wordt.
Lees meer …