Ruud Cuypers, scientist bij TNO: 'Er is geen golden bullet'
Met de komst van steeds meer grote windparken en het voorlopige bestaan van de salderingsregeling waarmee de toepassing van zonnepanelen voor de particulier nog steeds interessant is, krijgen netbeheerders een steeds grotere uitdaging om de pieken in het elektriciteitsnet aan te kunnen. Omdat grootschalige opslagmogelijkheden vooralsnog ontbreken, worden windturbines en zonneparken tijdens piekaanbod regelmatig uitgeschakeld en gaat duurzame energie verloren terwijl we deze energie op andere momenten -denk aan de periode van november en februari- hard nodig hebben. Dat het anders moet vindt ook Ruud Cuypers, Senior Scientist Sustainable Process & Energy Systems bij TNO.
“Voor de gebouwde omgeving zijn alle vormen van opslag relevant op hun eigen schaalgrootte. Wanneer je zonnecellen op je dak legt -iets wat iedereen vandaag nog zou moeten doen- dient op dit moment het elektriciteitsnetwerk nog als opslag. Het gaat alleen helaas mis wanneer teveel mensen tegelijkertijd energie het net opsturen of wanneer er tegelijkertijd grote vraag is. Netcongestie is dan ook een probleem dat aan de aanbodzijde van duurzame energie speelt. Naast curtailment kennen we ook het fenomeen dunkelflaute: periodes van een tot twee weken waarin weinig tot geen energie door zon en wind worden opgewekt. Ruwweg gaat dit over de periode tussen november en februari.”
Grootschalige opslag vraagt om een brede focus
“Dus ja, seizoensopslag is nodig, maar er is geen sprake van een golden bullet die alles in één keer oplost. In mijn ogen is een verzameling van lange- én kortetermijnopslag, uitbreiding van duurzame energiegeneratie, het houden van strategische reserves en het creëren van balans in aanbod en gebruik wat we nodig hebben. Daarbij wil ik benadrukken dat het niet alleen om de opslag van elektriciteit, maar ook om de opslag van warmte en middels moleculen gaat. We hebben alle duurzame energie nodig.”
Voorbeeld van thermochemische warmteopslag: twee modules voor decentrale verliesvrije compacte warmteopslag voor woningen op basis van water-zout reacties als onderzocht door TNO in het SSUSG-project.
Drie geschikte opslagmethoden
Op de vraag op welke manieren we de energie over een lange periode op kunnen slaan, stelt Cuypers: “In ieder geval niet in de thuisbatterij. Deze is too little, too expensive. Een grote penlite waarvoor veel schaarse middelen nodig zijn die onder slechte en vervuilende omstandigheden gemijnd worden en daarom veel te duur zijn. Het zijn juist de intrinsiek schaalbare technieken waar we naar op zoek zijn. Flowbatterijen zijn een goed voorbeeld waarmee het in principe mogelijk is schaalbaar en op grote schaal elektriciteit op te slaan. Dit in tegenstelling tot verschillende opslagmethoden die weliswaar grootschalig maar niet schaalbaar zijn en waarvoor relatief veel massa nodig is om een beperkte hoeveelheid energie op te slaan. Hier komen verschillende manieren van thermische energieopslag om te hoek kijken. Grootschalige opslag in water kan, mits goed geïsoleerd, gebruikt worden voor lange termijnopslag. Echter, hoewel water vergeleken met andere materialen voor voelbare warmteopslag een hoge warmteopslagdichtheid heeft -en dus veel warmte per volume kan bevatten bij een bepaald temperatuurverschil- is nog steeds een erg groot volume nodig voor een grote hoeveelheid warmte. Als alternatief kan bijvoorbeeld thermochemische warmteopslag -opslag door het heen en weer laten verlopen van chemische reacties van zout met water- gebruikt worden als compacte warmteopslag voor lange termijn. Het belangrijkste kenmerk van deze opslagmethode is de relatieve hoge opslagdichtheid van de warmte en het feit dat geen verliezen optreden tijdens de opslagduur. Ook moleculen zijn -zolang je spontane ontlading voorkomt- geschikt voor langdurige opslag. Helaas is een lage efficiency van het proces van opwek duurzame energie, omzetting naar moleculen, opslag, transport en terug naar de benodigde energievorm een aandachtspunt. We moeten dus concluderen dat er op veel vlakken nog werk aan de winkel is.”
De situatie in 2034
“Over tien jaar draait de wereld nog niet uitsluitend op duurzame energie. Ik zie een scenario waarin een deel van de auto’s nog op benzine en diesel rijdt, veel woningen nog gebruik maken van aardgas en ook industriële processen noodzakelijkerwijs nog op aardgas en kolen leunen. Waarom? Omdat er nog volop geïnvesteerd wordt in fossiele grondstoffen. Neem de onderzoeken naar bronnen voor olie. We weten met z’n allen dat dit geen langetermijnoplossing is. Mijn idee? Acuut de geldkraan voor research aan fossiele oplossingen dichtdraaien! Sterker nog, ik opteer voor een andere beprijzing van fossiele brandstoffen. We zijn nog steeds afhankelijk van aardgas, je zou denken dat de prijs die waarde weerspiegelt, maar niets is minder waar.”
“De zonnige kant van het verhaal is dat ik denk dat minstens de helft van Nederland in 2034 elektrisch rijdt en dat waterstof mogelijk een goede oplossing voor vracht- en vliegverkeer blijkt te zijn. Er zullen ook lokale opslagoplossingen zijn, waarbij het ruimtegebrek in binnenstedelijke gebieden waarschijnlijk om hybride oplossingen vraagt. Ik ben ervan overtuigd dat we op het gebied van voorspelbaarheid een enorme ontwikkeling hebben doorgemaakt zodat we vraag en aanbod beter -mede door opslag- aan elkaar kunnen verbinden. Maar ook hier is de financiële prikkel een punt van aandacht. De baten komen op dit moment niet terecht bij de mensen die de opslag mogelijk maken. Ik hoop we er wat dat betreft over tien jaar anders voor staan.”
TNO is o.a. met ESNL momenteel voor TKI/RVO bezig met een roadmap warmteopslag. Op basis hiervan kunnen beleidsmakers beter inzien wanneer welke innovatieve warmteopslag opties op de markt zouden kunnen komen bij voldoende investeringen. De resultaten hiervan komen in de loop van 2024 beschikbaar.