De voordelen en nadelen van energieopslagsystemen

Waarom moeten we het over energieopslagsystemen hebben? Het antwoord is simpel: omdat ze een mogelijke oplossing bieden voor het netcongestieprobleem waar Nederland in toenemende mate mee te maken krijgt. Op de Capaciteitskaart Elektriciteitsnet van Netbeheer Nederland wordt dit probleem overzichtelijk weergegeven. Deze kaart geeft de gebieden in Nederland weer waar de energievraag groter is dan wat het elektriciteitsnet kan transporteren, ook wel netcongestie genoemd. Inmiddels kleurt een steeds groter deel van de netcongestiekaart oranje of zelfs rood. Dit betekent dat er binnen het bestaande net geen ruimte meer is voor extra elektriciteitsafname.

 Energieopslag in de gebouwde omgeving speelt een cruciale rol bij het opvangen van pieken en dalen in de productie van duurzame energiebronnen, zoals zonne- en windenergie, en daarmee bij het verminderen van netcongestie. Tijdens periodes van overproductie, bijvoorbeeld bij een overschot aan zonne-energie in de zomer, slaat een opslagsysteem overtollige energie op om deze later beschikbaar te stellen tijdens perioden van hoge vraag. Dit bevordert niet alleen de stabiliteit van het elektriciteitsnet, maar maximaliseert ook het gebruik van hernieuwbare energiebronnen. Dankzij de flexibiliteit die energieopslag biedt, kunnen gebouwen steeds zelfvoorzienender worden en bijdragen aan een veerkrachtigere en duurzamere energie-infrastructuur.

Elke vorm van energieopslag heeft eigen eigenschappen op het gebied van opslagcapaciteit en opslagduur. Op bovenstaande afbeelding zijn enkele energieopslagsystemen weergegeven, waarbij op de horizontale as de capaciteit en op de verticale as de opslagduur staat weergegeven. Wanneer we kijken naar grootschalige energieopslag, zijn er verschillende technologieën beschikbaar. In dit artikel lichten we drie energieopslagsystemen kort toe: batterijopslag, CAES en waterstofopslag.

Batterijopslag

Batterijen zijn inmiddels breed toegepast en worden gebruikt in uiteenlopende toepassingen, zoals elektrische voertuigen, draagbare elektronica en energieopslagsystemen voor woningen en bedrijven. In tegenstelling tot de andere opslagmethoden ligt deze vorm van energieopslag meer binnen de invloedssfeer van eindgebruikers, zoals woning- en gebouweigenaren.

De afgelopen jaren hebben veel ontwikkelingen plaatsgevonden op het gebied van batterijen voor de gebouwde omgeving. Ook binnen deze opslagmethode bestaan verschillende toepassingsvormen. Zo kan een batterij worden ingezet voor één woning, een woonwijk of een kantoorgebouw. In dit artikel lichten we de wijkbatterij verder uit.

Bij een wijkbatterij worden pieken in het elektriciteitsnet opgevangen. Door hier slimme regeltechniek aan te koppelen, is het mogelijk om een woonblok te voorzien van een kleinere collectieve netaansluiting. Toch spelen hierbij nog verschillende vraagstukken. Krijgt de wijkbatterij bijvoorbeeld een eigen aansluiting bij de netbeheerder? Hoe wordt de exploitatie geregeld? En hoe wordt omgegaan met energiebelasting? Voordat wijkbatterijen op grotere schaal kunnen worden toegepast, moeten deze vraagstukken eerst verder worden uitgewerkt.

Voordelen batterijopslag

• Zeer geschikt voor kleinschalige toepassingen, zoals woningen en kantoorgebouwen. 
• Relatief eenvoudig aan te sluiten op bestaande netinfrastructuur. 
• Goed toepasbaar binnen smart grids, waarbij lokaal energie kan worden uitgewisseld tussen gebruikers. 

Nadelen batterijopslag

• Minder geschikt voor langdurige grootschalige opslag, zoals seizoensopslag. 
• Er bestaan nog vraagstukken rondom eigendom, energiebelasting, geschikte locaties en netaansluitingen. 

Compressed Air Energy Storage (CAES)

Compressed Air Energy Storage (CAES) is een mechanische vorm van energieopslag die geschikt is voor grootschalige opslag. Hierbij wordt elektrische energie omgezet in kinetische energie. Een CAES-systeem werkt als volgt: wanneer sprake is van een overschot aan duurzame energie, worden compressoren gebruikt om buitenlucht samen te persen. Door de lucht te comprimeren en af te koelen, neemt de energiedichtheid toe. Vervolgens wordt de lucht ondergronds opgeslagen, bijvoorbeeld in uitgeputte zoutcavernes. 

Op momenten waarop duurzame energiebronnen onvoldoende energie leveren om aan de vraag te voldoen, wordt de gecomprimeerde lucht vrijgegeven om turbines aan te drijven. Deze turbines zetten de opgeslagen energie vervolgens weer om in bruikbare elektriciteit.

Een voorbeeld uit de praktijk

In januari 2024 publiceerde energieleverancier Eneco een nieuwsbericht waarin werd aangekondigd dat zij samenwerken met het Duitse energiebedrijf Corre Energy aan de ontwikkeling van een CAES-systeem. Het voornemen is om een energieopslagcentrale te realiseren in het Duitse Ahaus, vlak bij de Nederlandse grens.

Voordelen CAES

• Kan gebruikmaken van bestaande natuurlijke opslaglocaties in de bodem. 
• Geschikt voor grootschalige energieopslag. 
• Langere opslagduur mogelijk dan bij batterijen.

Nadelen CAES

• Toepassing is afhankelijk van geschikte ondergrondse opslaglocaties. 
• Minder geschikt voor zeer langdurige opslag, zoals seizoensopslag. 

Waterstofopslag

Waterstofopslag is een chemische vorm van energieopslag, ook wel Power-to-Gas genoemd. Hierbij wordt overtollige duurzame elektriciteit via elektrolyse omgezet in waterstof. Voor dit proces wordt gedemineraliseerd water gebruikt, dat bijvoorbeeld kan worden geproduceerd uit behandeld zeewater.

Het geproduceerde waterstofgas wordt onder hoge druk opgeslagen in tanks of in ondergrondse opslaglocaties, zoals zoutcavernes of uitgeputte gasvelden. Vanuit deze opslagvoorzieningen kan de energie later weer worden omgezet in elektriciteit met behulp van een brandstofcel.

Er bestaan drie vormen van waterstof:

• Grijze waterstof: geproduceerd met olie, gas of steenkool, waarbij CO₂ vrijkomt. 
• Blauwe waterstof: vergelijkbaar met grijze waterstof, maar waarbij de CO₂ wordt afgevangen en opgeslagen. 
• Groene waterstof: geproduceerd met volledig hernieuwbare energiebronnen. 

Een voorbeeld uit de praktijk

Vanwege de potentie voor hergebruik van boorplatformen, aardgasinfrastructuur en uitgeputte gasvelden wordt waterstofopslag steeds interessanter. Een voorbeeld hiervan bevindt zich op de Noordzee, waar sinds 2020 een voormalig boorplatform (Q13a) is omgebouwd tot productieplatform voor groene waterstof. Hiermee heeft Neptune Energy de oorspronkelijke functie van olie- en gaswinning vervangen.

Voordelen waterstofopslag

• Kan gebruikmaken van natuurlijke grootschalige opslaglocaties. 
• Oude gasinfrastructuur en boorplatformen kunnen worden hergebruikt. 
• Geschikt voor langdurige en grootschalige energieopslag. 
• Bestaande aardgasinfrastructuur kan deels worden benut voor transport. 

Nadelen waterstofopslag

• Opslag in zoutcavernes is alleen mogelijk op geschikte locaties. 
• De productiecapaciteit van groene waterstof is momenteel nog beperkt. 
• Waterstof is zeer brandbaar, waardoor aanvullende veiligheidsmaatregelen noodzakelijk zijn. 

Je ziet: elk energieopslagsysteem heeft zijn eigen voor- en nadelen. Welke opslagvorm het meest geschikt is, verschilt per situatie en hangt onder andere af van de gewenste opslagduur, capaciteit, efficiëntie en kosten. Inmiddels zijn de eerste energieleveranciers gestart met terugleverkosten voor eigenaren van zonnepanelen. Daardoor wordt het steeds interessanter om een thuisbatterij aan te schaffen.

Wat nu vooral nodig is, is meer inzicht in de kosten-batenverhouding van energieopslag en duidelijke richtlijnen voor toegestane opslaglocaties. Ons advies: blijf onderzoeken, blijf ontwikkelen en blijf testen. Wij volgen de ontwikkelingen in ieder geval op de voet.

Benieuwd naar wat wij voor uw project kunnen betekenen? Neem contact op met onze experts!