Rekenmodellen voor energiesysteemanalyse

100% van de modellen zijn gebaseerd op fysisch valide uitgangspunten en berekeningen. Voor niet-ingewijden soms lastig te doorgronden in eerste instantie. Is iets onduidelijk? Laat het ons weten, dan lossen we het op.

Deze website gaat over energiekwesties. We verkeren in een transitieperiode waar de vanzelfsprekende fossiel aangedreven voorzieningen, zoals warmte, beweging en elektriciteit, geleidelijk aan vervangen worden door groene energie: zon, wind, energie uit water, biomassa en meer. De aanbodgedreven technieken zoals zon, wind en getijdenenergie brengen een heel nieuw spectrum aan systeemaanpassingen met zich mee, waaronder grootschalige opslag. Water speelt hierin een bijzondere rol: zowel als energiedrager (waterkracht, pompaccumulatie) als chemische component (waterstof).

Overzicht van beschikbare rekenmodellen

Gereed v3.2

Windenergie Opslagmodel

KNMI-gebaseerd | Uurresolutie
Berekent benodigde opslagcapaciteit voor windparken op basis van historische winddata. Bepaalt de minimale batterijgrootte voor baseload-levering. Bij de getoonde 5 mW turbine kost de batterij ruim € 500 miljoen per turbine. Volstrekt onbetaalbaar.
Copslag = max ∫(Pwind - Pbase) dt
14%
Nearshore
10-12%
Ver op zee
16-20%
Onshore
📌 Opslagkosten: 5 MW windturbine Locatie Euro 321 → lees meer ...
Gereed

Zonne-energie Opslagmodel

KNMI-gebaseerd | Seizoenscorrectie
Analyseert benodigde opslag voor zonneparken met correctie voor dag-nachtritmes en seizoensvariatie. Houdt rekening met bewolking en instralingspatronen. Voor een base load is 29% van de jaarproductie vereist als batterij. Batterijkosten leiden tot een integrale LCOE van ruim € 2,70. Batterij kost € 110 miljoen.
Czon = f(γ, β) · ∫(I(τ) - Ibase) dτ
30 - 35%
Nederland
25%
Zuid-Europa
📌 Opslagkosten: Zonnepark Locatie keuze binnen Nederland → lees meer ...
Gereed

Getijdenenergie Dynamic Tidal Power

Deltres / KNMI-data
Model voor getijdenstroming en voorspelbare energieopbrengst. Door het ritme van eb en vloed is de batterijbehoefte zeer laag vanwege de voorspelbaarheid.
Doodtij periode met lagere opbrengst: Zon en maan staan haaks op elkaar ten opzichte van de aarde. Hun krachten werken elkaar tegen. Het water stijgt minder hoog en zakt minder ver. Treedt op rond eerste en laatste kwartier van de maan.
Omdat deze situaties exact voorspelbaar zijn kan hierop worden geanticipeerd en is extra opslag duur en niet nodig.
Ptidal = ½·ρ·A·v³·Cp
0,03%
Opslagbehoefte
📌 Opbrengst getijdedammen: 5.000 MW gemiddeld vermogen Dwars op de Hollandse kust
Operationeel v2.0

Pompaccumulatie (Pumped Hydro Storage)

Waterkracht | Gravitaire opslag
Berekent energieopslag in stuwmeren door water omhoog te pompen bij overschot en te turbineren bij tekort. Meest toegepaste grootschalige opslagtechniek wereldwijd met rendementen van 70-85%.
E = η · ρ · g · h · V
met η = round-trip efficiency (0,75-0,85)
75-85%
Rendement
GWh
Schaal
50+ jaar
Levensduur
📌 Hydropower: West-Europa voorspelbare stroom Noorwegen
Gereed v2.1

Waterstof Elektrolyse

Power-to-Gas
Model voor conversie van elektriciteit naar waterstof via elektrolyse. Berekent opslagcapaciteit in termen van kg H₂, benodigd vermogen en conversieverliezen.
mH₂ = (P · t · η) / 33,3 kWh/kg
50-60%
Rendement
33,3
kWh/kg (LHV)
📌 Waterstof productie: kosten groene opwekking Tank to wheel vergelijking brandstoffen, bekijk module..
Gereed v2.1

Waterstof Liquefactie

Thermodynamisch model
Berekent de minimale arbeid voor het vloeibaar maken van waterstof inclusief ortho-para-conversie en Carnot-rendementen.
Wmin = ∫(T₀/T - 1)dQ + (T₀/Tb - 1)hfg
3,6-3,8
kWh/kg (min)
10-13
kWh/kg (praktijk)
📌 Waterstof vloeibaar maken: zicht op de energiekosten Theoretisch 3,8 kWh /kg in de praktijk 13 kWh/kg..
In ontwikkeling

Hybride systeemoptimalisatie

Wind + Zon + Getijde + Waterstof
Optimaliseert de combinatie van verschillende hernieuwbare bronnen en opslagtechnologieën (batterij, waterstof, pompaccumulatie) om opslagbehoefte te minimaliseren en systeemkosten te optimaliseren.
min[Ctotaal] = f(α·Pwind + β·Pzon + γ·Pwater, Cbat, CH₂, Cpump)
15-25%
Kostenreductie
Gepland

Netbelasting & Congestie

Gedragsmodel + fysica
Analyseert piekbelasting door gelijktijdig gedrag van gebruikers en de effecten op netinvestering en congestiemanagement.
Snet = ∑(Pgedrag) · f(t) · ηnet

💧 Opslag in water – Chemisch & Fysisch

Water speelt een unieke dubbelrol in energieopslag:

  • Fysische opslag (pompaccumulatie): Water wordt omhoog gepompt naar een stuwmeer bij energieoverschot en door turbines geleid bij tekort. Dit is veruit de grootste en meest efficiënte vorm van grootschalige energieopslag.
  • Chemische opslag (waterstof): Water wordt via elektrolyse gesplitst in waterstof en zuurstof. De waterstof kan worden opgeslagen en later via brandstofcellen of verbranding weer worden omgezet in elektriciteit.
  • Thermische opslag: Warm water of stoom kan worden opgeslagen voor seizoensopslag van warmte (bijv. in combinatie met zonthermische energie).
Vergelijking opslagvormen in water:
Epomp = η·ρ·g·h·V | EH₂ = m·33,3 kWh/kg·ηFC

Methodologie voor aanbodgedreven technieken

Analysestappen (universeel toepasbaar)

  1. Uurdata-analyse bron KNMI (n = 8760): Voor elk uur van het jaar wordt de productie vergeleken met een vastgesteld baseload-niveau.
  2. Overschotbepaling: Wanneer de productie de baseload overtreft, wordt het meerdere (productie − baseload) gedefinieerd als opslagbaar overschot.
  3. Tekortcompensatie: Wanneer de productie onder de baseload daalt, moet het verschil (baseload − productie) worden onttrokken aan opslag.
  4. Cumulatieve sommatie: Het netto gecumuleerde overschot over het jaar geeft de minimale opslagcapaciteit die nodig is om alle tekorten te kunnen dekken zonder afschakeling of back-up.
Opslagcapaciteit = maxt ∫0t [P(τ) − Pbaseload] dτ
waarbij P(τ) de actuele productie en Pbaseload het constante baseload-niveau is

Opslagbehoefte voor baseload per technologie als % van de jaarproductie.

30 - 35%
Zon PV
Locatie Nederland, seizoenscorrectie 85%
10-14%
Windturbines
Op land hoger, op zee lager percentage
0,03%
Dynamic Tidal Power
Door voorspelbaar ritme van eb en vloed minimale opslagbehoefte

Uit de analyse blijkt dat voor windparken nabij de kust (nearshore) circa 14% van de totale jaarproductie moet kunnen worden opgeslagen om een ononderbroken baseload-levering te realiseren. Dit percentage daalt naarmate windparken verder uit de kust worden geplaatst, waar de wind constanter is en productieprofielen minder fluctueren. Voor locaties op meer dan 100 km uit de kust is de benodigde opslagcapaciteit gereduceerd tot 10-12% van de jaarproductie.

📌 Status quo: batterijen van meer dan 1 megawatt Intercell - Energieopslagsystemen 📌 Maatwerk: Wartsilla Giga watt batterijen
De exorbitante kosten opslag wind op zee: taboe in debat Moreel dilemma voor de politiek Systeemdenken is noodzaak

Hydropower kan de vraag volgen en levert 100% baseload.

75-85%
Roundtrip pomp accumulatie
Rendement grootschalige waterkrachtopslag
Interpretatie: De gevonden waarden representeren de minimale opslagcapaciteit bij ideale cyclus-efficiëntie. In praktische systemen zal de benodigde capaciteit hoger uitvallen vanwege conversieverliezen (round-trip efficiency) en operationele marges.

Beperkingen en vervolgonderzoek

De analyse gaat uit van een constante baseload en verwaarloost seizoenspatronen in de elektriciteitsvraag. In werkelijkheid zal de optimale opslagcapaciteit worden beïnvloed door:

  • Vraagfluctuaties (dag-nacht, week-weekend, seizoen);
  • Diversificatie over meerdere energiebronnen (portfolio-effect);
  • Onderlinge complementariteit van zonne-energie, wind en getijden;
  • Verliezen in opslag- en conversietechnologieën (batterijen, waterstof, pompaccumulatie);
  • Geografische beperkingen voor pompaccumulatie (benodigd hoogteverschil).
🔧 In ontwikkeling: Dynamisch optimalisatiemodel voor minimale systeemkosten, integratie van complementariteit, vraagsturing en meerdere opslagtechnologieën. Verwachte oplevering: Q3 2026.

Vervolgonderzoek zal deze factoren integreren in een dynamisch optimalisatiemodel dat de minimale systeemkosten voor baseload-dekking bepaalt, met speciale aandacht voor de rol van watergebonden opslag (pompaccumulatie en waterstof) in het toekomstige energiesysteem.

— Alle analyses op basis van uurspecifieke productieprofielen (8.760 uur/jaar) en KNMI-basisdata