Zonneenergie als baselaod

photo-1468608882757-73eb99740607
De energietransitie kan alleen maar slagen als zonneweides een zogenaamde baseload kunnen maken. Fossiele centrales leveren een baseload: een continue stroom productie.
Zon en Wind kunnen dat niet. Er moet dus een opslagsysteem komen. Wij hebben onderzocht wat de opslag vereisten zijn voor zonneweides.

Op grond van de KNMI instraling gegevens hebben we vast gesteld dat 62% van de jaarproductie van zonnepanelen via een opslagsysteem naar het net getransporteerd moet worden om een baseload te kunnen maken. Om dat te kunnen doen heb je een accu-systeem nodig. De accusystemen moeten een capaciteit hebben van 33% van de jaarproductie om die 62% uit te vlakken over het jaar heen.

Opslagcapaciteit voor het leveren van baseload


We de definiëren de baseload als het continue vermogen dat beschikbaar moet zijn van een zonneweide of van een windmolen. Deze baseload is de totale jaarproductie gedeeld door 8760 (het aantal uren per jaar)

Schermafbeelding 2019-04-14 om 08.36.02

Baseload opslag zonnepanelen

Productie van zonne-energie in januari week 1, jaar-baseload 120 watt, locatie Lauwersoog.
Per m2 valt per jaar in Lauwersoog 1051 kWh;- gemiddeld per uur dus 120 watt.


Baseload juli zon week 26

Productie van zonne-energie in juli week 26;- jaar-baseload 120 watt;- locatie Lauwersoog.
In de zomer wordt de opslag gebruikt voor nachtuur-suppletie en wordt er opgeslagen voor de winterperiode.


Opslagsystemen moeten in staat zijn het piekvermogen op te slaan en energie te bevatten om in geval van geen of te weinig productie aan te vullen tot baseload niveau.

Opslagcapaciteit voor zon

Toelichting bij grafiek: de bergen tonen de hoeveelheid energie in de opslag.
Vulling als er meer dan 120 watt instraalt en onttrekking als er minder dan 120 watt instraalt voor zonne-energie betrokken op 1 m2 instraling.
De vereiste
opslagcapaciteit voor 100 % dekking van de baseload van 120 watt bedraagt 333 kWh. (33% van de jaarproductie) Het volume dat via opslag aan het net moet worden geleverd bedraagt voor zonne-energie in ons land ruim 62% van de jaarproductie.

Waterstofproductie met zon



Uit de literatuur maken we op dat de regelbaarheid van huidige electrolyzers beperkt is 10% - 100%. Indien we electrolyzers inzetten die het gehele momentane vermogen aan kunnen van een zonneweide van 1 hectare dan hebben we electrolyzers nodig van 1000 KW per hectare. Echter de vollasturen zijn slecht 900 uur en dus ook de productie van waterstof is dan slechts 10% t.o.v. vollast. Zonder stroomkosten komt de prijs van waterstof dan al vlug uit boven de € 14 per kg. Daarom zal er een combinatie moeten worden gekozen met netstroom en dan CO2 gecompenseerde stroom.

Schermafbeelding 2019-06-02 om 10.59.00

Future cost and performance of water electrolysis: An expert elicitation study

Onderzoek EU naar stroomproductie met waterstof (2018)


combinatie zon en netstroom



Stroomkosten uit het net voor electrolyse (excl. btw) zijn opgebouwd als volgt voor 1,5 mW elektrolyser:

  • Leveringsprijs van uw energieleverancier (stel € 0,045 /kWh)
  • Administratiekosten (ook wel vastrecht per aansluiting) ( € 0,0001 /kWh)
  • Netwerkkosten van het netwerkbedrijf (vaste lasten, capaciteitsvergoeding, piekstroom belasting) ( € 0,0139 /kWh)
  • EB: Energie belasting (3500 uur vrijgesteld voor waterstofproductie)
  • ODE: Opslag duurzame energie (3500 uur vrijgesteld voor waterstofproductie)
  • ODE + EB (€ 0,015 /kWh)
  • Totaal kosten stroominput (0,0748/ kWh)

Voor de electrolyse is vereist 50 - 58 kWh/kg waterstof. De energieprijs voor de productie van waterstof wordt dan € 3,74 - 4,34 per kg
Omdat er in combinatie met het net met100% vollast geproduceerd kan worden bedragen de jaarkosten voor de investering € 1,40 per kg
En kan waterstof geproduceerd worden voor € 5,14 - € 5,74

Voordat deze waterstof kan worden ingezet is opslag en transport nodig.

Combinatie van wind en zon



Volgens CBS is het opgesteld vermogen van wind op land
in 2019: 3527 MW opgesteld vermogen en de productie 7429 mln kWh, daaruit volgt dat de vollasturen op land bedragen 7429.000.000 / 3527.000 = 2106 uur
in 2020: 4159 MW opgesteld vermogen en de productie 8960 mln kWh, daaruit volgt dat de vollasturen op land bedragen 7429.000.000 / 3527.000 = 2154 uur

bij 50/50 wind en zon opbrengst met windmolens die 2100 vollasturen hebben en zonnevelden die 900 vollasturen hebben levert de combinatie
in een geïsoleerde situatie 1562 vollasturen op. Wind en zon samen verhogen niet het aantal vollasturen. Veranderen we de verhouding dan zien we:




Zon % /Wind%

vollasturen

Productie

0/100

2100

Productie

10/90

2047

Productie

20/80

1937

Productie

50/50

1562

Productie

80/20

1606

Productie

90/10

1574

Productie

100/0

900


ECN/TNO oppert de mogelijkheid om het vermogen van de elektrolyser leidend te maten zijn.
Wij hebben dat scenario uitgewerkt, waarin de elektrolyseer 20% van het vermogen heeft van de windturbine en aangevuld wordt met zonnestroom.
We gaan daarbij uit van moderne dturbines aan de kust.

Zie rapport waterstofproductie met wind en zon.