Waarom moeten we het over energieopslagsystemen hebben? Het antwoord is simpel: omdat ze een mogelijke oplossing zijn voor het netcongestieprobleem waar we in Nederland in steeds grotere mate mee te maken krijgen. Op de Capaciteitskaart Elektriciteitsnet van Netbeheer Nederland is dit probleem overzichtelijk in kaart gebracht. Deze kaart weergeeft de gebieden in Nederland waar de energievraag groter is dan het elektriciteitsnetwerk kan transporteren, ook wel netcongestie genoemd. Inmiddels kleurt een steeds groter gedeelte van de netcongestie kaart oranje of zelfs rood, wat betekent dat er geen ruimte meer is voor meer afname van elektriciteit in het bestaande net.

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 dus 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 vervolgens beschikbaar te stellen tijdens perioden van hoge vraag. Dit bevordert niet alleen de stabiliteit van het elektriciteitsnet, maar maximaliseert ook het gebruik van hernieuwbare bronnen. Door de flexibiliteit die energieopslag biedt, kunnen gebouwen zelfvoorzienend worden en bijdragen aan een veerkrachtigere en duurzamere energie-infrastructuur.

Elke vorm van energieopslag heeft zijn eigen specificaties qua opslagcapaciteit en tijdsduur van opslag. Op bovenstaande afbeelding zijn enkele van energieopslagsystemen weergegeven, met op de horizontale as de capaciteit en op de verticale as de tijdsduur van opslag. Als we kijken naar energieopslagmethoden op grote schaal zijn er diverse soorten technologieën mogelijk. Van drie energieopslagsystemen wordt in dit artikel een korte toelichting per methode gegeven: batterijopslag, CAES en waterstofopslag.

Batterijopslag

Baterijen zijn wijdverspreid en worden gebruikt in diverse toepassingen, waaronder: elektrische voertuigen, draagbare elektronica en inmiddels ook energieopslagsystemen voor woningen en bedrijven. In tegenstelling tot de twee hiervoor genoemde opslagmethoden is dit een vorm van energieopslag die voor eindgebruikers (woning- of gebouweigenaren) dichter bij de beïnvloedingssfeer ligt.

De laatste tijd zijn er veel ontwikkelingen geweest op het gebied van batterijen voor de gebouwde omgeving. Ook in deze opslagmethoden zijn weer verschillende mogelijkheden. De batterij kan bijvoorbeeld ten dienste zijn van: één kantoorgebouw, een woonwijk of één woning. In dit artikel wordt de wijkbatterij wat verder uitgelicht. Bij de wijkbatterij worden de pieken van een elektriciteitsnet opgevangen. Door hier slimme regeling aan vast te hangen, is het mogelijk om een blok woningen van een kleinere collectieve elektra-aansluiting te voorzien. Echter zitten hier nog wel een aantal vragen aan vast. Krijgt de wijkbatterij een eigen aansluiting bij de netleverancier? Hoe wordt de exploitatie geregeld? En hoe wordt er omgegaan met de energiebelasting? Voordat de wijkbatterij op grotere schaal wordt toegepast, zullen we dus nog een paar dingen moeten uitvogelen met elkaar.

Voordelen batterijopslag

  • Zeer geschikt voor kleinschalig gebruik, bijvoorbeeld voor woningen of kantoorgebouwen.
  • Gemakkelijk aan te sluiten op bestaande netinfrastructuur.
  • Geschikt voor het opnemen in smart grids, waarbij er energiecentrales op lokaal niveau gecreëerd worden, en de energie die de buurman overheeft door jou gebruikt kan worden.

Nadelen batterijopslag

  • Kortdurende grootschalige opslag, dus niet toepasbaar voor bijvoorbeeld seizoensopslag of andere vraagwisselingen van langduriger aard.
  • Op te lossen vraagstukken over eigendom, energiebelasting, geschikte locaties en netaansluitingen.

Compressed Air Energy Storage

De opslagvorm Compressed Air Energy Storage (CAES) is een mechanische energieopslag die geschikt is voor grootschalige opslag, waarbij elektrische energie in kinetische energie wordt omgezet. Een CAES-systeem werkt als volgt: wanneer er een energieoverschot is uit duurzame energiebronnen worden er compressoren gebruikt om de buitenlucht te comprimeren. Door het comprimeren en afkoelen van de lucht neemt de energiedichtheid toe. De lucht wordt ondergronds opgeslagen, bijvoorbeeld in uitgeputte zoutcavernes. Op momenten waarbij duurzame energiebronnen niet voldoende kunnen opwekken om aan de energievraag van gebruikers te voldoen, wordt de gecomprimeerde lucht vrijgegeven om turbines aan te drijven. De turbines zetten dit vervolgens om in energie zodat deze weer nuttig te gebruiken is.

Een voorbeeld uit de praktijk:
In januari 2024 heeft het energieleverend bedrijf Eneco in een nieuwsartikel gepubliceerd dat zij nauw samenwerken met het Duitse energiebedrijf Corre Energy voor het realiseren van een CAES-systeem. De voornemens zijn er om een energieopslagcentrale aan te leggen in het Duitse dorpje Ahaus, vlak bij de Nederlandse grens.

Voordelen CAES

  • Kan gebruik maken van (bestaande) natuurlijke, grootschalige opslaglocaties in de bodem.
  • Grootschalige opslag van energie mogelijk.
  • Langere duur opslag dan batterijen mogelijk.

Nadelen CAES

  • Toepassing afhankelijk van aanwezigheid geschikte ondergrondse locaties, die alleen te vinden zijn in Noordoost Nederland.
  • Opslagduur van max. 8 à 9 uur, dus niet toepasbaar voor bijvoorbeeld seizoensopslag of andere vraagfluctuaties van langduriger aard.

Waterstofopslag

Waterstofopslag is een chemische vorm van energieopslag (Power2gas). Het principe van waterstof opslag werkt als volgt: de overproductie van elektriciteit door een duurzame energieopwekker wordt door middel van elektrolyse omgezet in waterstof. De bron hiervan is gedemineraliseerd water. Het gedemineraliseerde water kan bijvoorbeeld geproduceerd worden uit het behandelen van zeewater. Het geproduceerde waterstofgas wordt onder zeer hoge druk (>350 bar) opgeslagen in tanks. Het is daarnaast ook mogelijk om het waterstofgas op te slaan in uitgeputte gasvelden of zoutcavernes. Vanuit de opslagvoorziening kan de energie weer terug omgezet worden naar elektrische energie door middel van een brandstofcel.

Er zijn drie varianten van waterstof, aangezien het type waterstof afhankelijk is van de productiemethode. Bij grijze waterstof wordt waterstof geproduceerd met behulp van olie, gas of steenkool, wat leidt tot uitstoot van CO2. De productiemethode van blauwe waterstof is gelijk aan die van grijze waterstof, echter wordt de geproduceerde CO2 afgevangen en ondergronds opgeslagen. Groene waterstof wordt geproduceerd uit energie die volledig opgewekt is uit hernieuwbare energiebronnen (TNO, z.d.).

Een voorbeeld uit de praktijk:
Vanwege de grote potentie voor hergebruik van booreilanden op zee, het aardgas transportnet en uitgeputte gasvelden wordt deze opslagvorm steeds vaker gebruikt. Een voorbeeld van toepassing in de praktijk vinden we in onze eigen Noordzee: hier is sinds 2020 een voormalig boorplatform (Q13a) getransformeerd tot een productieplatform voor groene waterstof. De eigenaar, Neptune Energy, vervangt hiermee de oorspronkelijke functie van olie en gaswinning van de locatie.

Voordelen waterstofopslag

  • Kan gebruik maken van natuurlijke, grootschalige opslaglocaties in de bodem, zodoende tanks bouwen niet altijd nodig.
  • Oude boorplatformen en infrastructuur gasproductie in Noordzee zijn zeer geschikt voor ombouwen tot grootschalige groene waterstofopslag (en -productie) op basis van windenergie.
  • Kan gebruik maken van bestaande infrastructuur aardgas voor transport over land van productie- naar opslaglocatie. Dit maakt snelle opschaling op korte termijn mogelijk.
  • Langduriger en grotere opslag mogelijk dan bij CAES of batterijen.

Nadelen waterstofopslag

  • Opslag in zoutcavernes alleen mogelijk op geschikte locaties in Noordoost Nederland.
  • Korte termijn productiecapaciteit groene waterstof is nog zeer beperkt.
  • Waterstof is een licht ontvlambaar en explosief gas. Bij de aanleg van opslagplaatsen moeten dus extra maatregelen getroffen worden om de veiligheid te kunnen garanderen.

Je ziet het, elk energieopslagsysteem heeft zijn eigen plus- en minpunten. De keuze van het energieopslagsysteem is per situatie verschillend en is onder andere afhankelijk van de benodigde duur van opslag, capaciteit, efficiëntie en uiteraard ook de kosten. Recentelijk zijn de eerste energieleveranciers al gestart met het invoeren van een terugleververgoeding voor eigenaren met zonnepanelen. Daarom wordt het steeds interessanter om een thuisbatterij aan te schaffen. Wat nu nodig is voor het overgaan tot actie is concreet inzicht in de kosten-baten van de benodigde investeringen en duidelijke richtlijnen over toegestane opslaglocaties. Ons advies: blijf onderzoek doen, blijf opletten en blijf testen. Wij zitten er in ieder geval bovenop.

Geschreven door Sven de Gruijter