Nu de wereld evolueert naar een groenere toekomst, wordt energieopslag een cruciaal aandachtspunt. Loodzuuraccu’s, die vroeger vaak werden gebruikt voor de ontsteking van auto’s, duiken weer op met veiligere, efficiëntere ontwerpen. Alternatieve opslagoplossingen winnen aan kracht en bieden de belofte van een veerkrachtig en divers energienetwerk. De beperkingen van lithium-ionbatterijen hebben geleid tot een zoektocht naar alternatieve concepten. Hier zijn de vijf meest veelbelovende alternatieve opslagtechnologieën uit het buitenland waar Nederland van kan leren.
Waarom dit belangrijk is:
In dit artikel verkennen we innovatieve oplossingen uit het buitenland, vooral die met reële toepassingen en implicaties, om inzicht te geven in potentiële paden voor het verbeteren van de veerkracht van energie, het terugdringen van koolstofemissies en het vormgeven van een groenere toekomst.
Warmteopslag: een korrelige benadering
Het Finse bedrijf Polar Night Energy ontwikkelde een batterijsysteem dat gebruik maakt van zand – een zeer goedkoop materiaal – om thermische energie op te slaan. Deze innovatie is niet alleen kosteneffectief, maar heeft ook het vermogen om warmte enkele maanden vast te houden.
De eerste op het net aangesloten zandbatterij ter wereld in Finland is een goed voorbeeld van het potentieel van deze technologie en slaat maar liefst acht megawattuur aan thermische energie op. Het getuigt van de capaciteit van het systeem om de energiekloof tussen seizoenen te overbruggen, waardoor het een game-changer wordt voor landen als Nederland met grote schommelingen in de energievraag gedurende het jaar.
De hoge energieopslagcapaciteit van zand per volume in vergelijking met water biedt een belangrijk voordeel. Het zand wordt verwarmd tot temperaturen tot 600 graden Celsius met behulp van elektriciteit van het elektriciteitsnet of lokale hernieuwbare bronnen. Deze warmte kan later worden omgezet in processtoom of worden gebruikt voor stadsverwarming, zoals te zien is in het Finse stadsverwarmingssysteem dat wordt aangedreven door zandbatterijen. De uitbreiding van deze technologie, met projecten zoals de grote warmteopslagfaciliteit van Vattenfall in Duitsland, betekent een belangrijke stap in de overgang naar een duurzame en betrouwbare energievoorziening.
Dit is een artikel uit ons tijdschrift IO Next: Energy Storage. In de puzzel van ons nieuwe energiesysteem is het in evenwicht brengen van vraag en aanbod van energie de grootste uitdaging. En daarom wijden we dit magazine aan dat cruciale puzzelstuk.
Gepompte waterkracht: gebruik maken van hoogte en waterstroming
Pumped Storage Hydropower (PSH) maakt gebruik van de waterstroom om energie op te slaan en vrij te geven. Deze technologie ontstond in de jaren 1890 en heeft de tand des tijds doorstaan. PSH is al tientallen jaren de ruggengraat van energieopslag en biedt aanzienlijke opslagcapaciteiten, zoals de capaciteit van 20 miljoen kWh van de waterkrachtcentrale Nant de Drance in Wallis in Zwitserland. De technologie is minder geschikt voor regio’s als Nederland, waar de hoogteverschillen die nodig zijn voor PSH schaars zijn. Niettemin onderstreept de uitbreiding van de Schotse ‘Hollow Mountain’ waterkrachtcentrale de blijvende relevantie en het potentieel van PSH in de wereldwijde energietransitie.
Europa’s ambitie om de doelstelling voor hernieuwbare energie te verhogen naar 42,5% in 2030 is afhankelijk van het vergroten van de mogelijkheden voor energieopslag, met een doelstelling van 200 gigawatt voor 2030. Er zijn wereldwijd ongeveer 600.000 potentiële locaties voor gesloten kringloopsystemen, dus de rol van waterbatterijen kan niet worden overschat.
Zwaartekracht neemt een nieuwe vorm aan
Naast PSH wordt zwaartekrachtopslag geïnnoveerd door bedrijven als het Zwitserse bedrijf Energy Vault. Hun op zwaartekracht gebaseerde oplossing voor energieopslag maakt gebruik van het concept van potentiële energie, waarbij samengestelde blokken gemaakt van lokale materialen worden opgetild en neergelaten om energie op te slaan en af te geven. Dit systeem heeft een indrukwekkende rondloopefficiëntie van 80 tot 85 procent met een technische levensduur van meer dan 35 jaar. De EVx-toren van Energy Vault is strategisch ontworpen om een flexibele energieopslagduur te bieden, variërend van 2 tot 24 uur, om tegemoet te komen aan zowel hogere vermogens/korter durende als langer durende vereisten.
Het op zwaartekracht gebaseerde opslagconcept wordt ook ontwikkeld door Advanced Rail Energy Storage (ARES), waarbij de eenvoud opvalt. ARES maakt gebruik van het gewicht van treinwagons op het spoor om energie op te slaan en weer vrij te geven. Deze oplossingen voor zwaartekrachtopslag zijn vooral aantrekkelijk omdat ze niet afhankelijk zijn van specifieke topografie, in tegenstelling tot traditionele PSH, en dicht bij hernieuwbare energiebronnen zoals windmolenparken kunnen worden gebouwd.
Loodzuuraccu’s: de klassieker in een nieuw jasje
Loodzuuraccu’s beleven een renaissance dankzij de vooruitgang in ventielgereguleerde loodzuuraccu’s (VRLA), deep-cycle ontwerpen en slimme oplaadmethoden. Ondanks zorgen over de energiedichtheid en de aanwezigheid van gevaarlijke materialen worden deze accu’s steeds beter aanpasbaar, efficiënter en veiliger. Er lopen projecten om loodzuuraccu’s te integreren in moderne toepassingen, zoals het leveren van back-up stroom bij oplaadstations voor elektrische voertuigen.
Er wordt voorspeld dat de wereldwijde markt voor loodaccu’s aanzienlijk zal groeien als gevolg van de elektrificatie van de transportsector en de voortdurende verfijning van de technologie. Loodkristal- en koolstofschuimaccu’s hebben geleid tot betere prestaties, door problemen zoals gewicht en thermische stabiliteit aan te pakken. De vooruitgang op dit gebied wordt met name gestimuleerd door de eisen van moderne wapensystemen voor de marine, wat de robuustheid van deze opslagoplossing aantoont.
Waterstof: van elektriciteit naar gas en weer terug
Waterstof wordt gezien als een praktische oplossing voor het opslaan en verplaatsen van energie. Het stelt ons in staat om overtollige elektriciteit om te zetten in een gas dat lange tijd bewaard kan worden. Later kunnen we deze opgeslagen waterstof weer omzetten in elektriciteit om aan de stroombehoefte te voldoen. Deze veelzijdigheid maakt waterstof een aantrekkelijke keuze voor energiesystemen.
Denemarken en Nederland zijn deze weg al aan het verkennen. Een geavanceerd Noordzee-eiland, gepland door Denemarken, zal windenergie gebruiken om waterstof te produceren, met als doel om vanaf 2033 miljoenen mensen van stroom te voorzien. Aan de overkant van de zee plaatst een nieuw waterstoftestnetwerk in Groningen Nederland in de voorhoede van het testen en implementeren van waterstoftechnologieën. Deze projecten zijn een voorbeeld van de praktische stappen die Europa neemt om duurzame energieopslag toe te passen, met waterstof als een sleutelcomponent in het streven naar een betrouwbare, groene toekomst.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
