Groeiende vraag naar systeemoplossingen voor flexibiliteit

De Energy Storage Day 2018 op de Vakbeurs Energie stond dit jaar in het teken van opschaling. Beschikbare technieken voor energieopslag schreeuwen om toepassing, maar aan een integraal systeemdenken ontbreekt het bij de wetgever. Voor het energiesysteem van de toekomst is opslag een sleutelfactor waarvoor snel belemmeringen weggenomen moeten worden.

De dag wordt geopend door Jillis Raadschelders, voorzitter van het platform voor energieopslag Energy Storage NL. “De hele wereld ziet in dat duurzame energie geen discussie meer is. Het gaat er gewoon komen, de trein is vertrokken en het station ligt al achter ons.” De groei in renewables versterkt de vraag naar flexibiliteit. Opslag is daarop een antwoord. Raadschelders: “Maar het gekke is dat we het hebben over opwek, distributie en gebruik – niet over opslag. Voor opslag is geen plaats en als je het gaat doen mag je twee keer energiebelasting betalen.” De eerste keer tijdens het laden en een tweede keer bij ontladen, door de eindgebruiker. In een toekomstige wereld met een minimale fossiele backup, is opslag nodig om overschotten nuttig aan te kunnen wenden op een ander tijdstip. Nu worden windparken nog stil gezet (curtailment). Omgekeerd zal opslag het antwoord moeten zijn op perioden zonder zon en wind, ook wel aangeduid als de ‘dunkelflaute’.

Storage Business Case

Joris Besseling, marktontwikkelaar bij TenneT schetst de toekomst en daarmee de noodzaak voor een flexibel energiesysteem. Het jaarverbruik elektra van rond de 100 TWh zal door elektrificatie van huishoudens, bedrijven, transport en vervoer de komende decennia meer dan verdubbelen. Tegelijk neemt het aantal spelers in de energiemarkt toe, door decentrale opwek. Omdat allemaal met elkaar te combineren en de kosten beheersbaar te houden is flexibiliteit nodig, in de vorm van demand response en storage. “De markt beweegt sneller dan wij infrastructuur kunnen realiseren,” zegt Besseling. “Met interconnectie (import, red.) kunnen we het probleem verkleinen, maar niet oplossen.”

“Als we kolen en gas gaan uitfaseren hebben we een grote mix nodig aan nieuwe technieken. Daar hoort opslag bij en demand response.” De vraag naar flexibiliteit wordt in belangrijke mate gedreven door de energie groothandelsmarkten vanwege toenemende fluctuatie in aanbod van renewables. Daarnaast is flexibiliteit van belang voor distributie, voor frequentiehandhaving (FCR, regelvermogen) en congestiemanagement. Al deze variabelen zijn samengebracht in een rekenmodel, om een business case voor opslag door te kunnen rekenen en gevoeligheden te kunnen analyseren. Deze tool (zie Energystoragenl.nl) omvat allerlei technieken voor de opslag van elektriciteit, maar ook warmte.

Eerste tender voor flexibiliteit

Koen Broess van DNV GL laat zien welke input is gegeven aan de klimaattafel elektriciteit. “De behoefte zit op drie niveaus”, zegt Broess. “Snel inzetbare regelcapaciteit is het eerste, dan demand response en daarna strategische reserve.” Voor deze niveaus zijn opties voor opslag te benoemen, variërend van elektrochemische opslag in batterijen tot thermische of thermochemische opslag en chemische opslag zoals waterstof of ammoniak. “Je hebt een mix van electronen en moleculen en een combinatie daarvan.” Per techniek kun je een marktaandeel voorspellen en een strategie kiezen. “Veel opties zijn interessant. Batterijen van elektrische auto’s kunnen prima opslag verzorgen op uurbasis of minutenbasis. Maar voor langere perioden heb je andere oplossingen nodig, zoals op basis van elektriciteit geproduceerde waterstof. Daar kun je later weer elektriciteit mee produceren.” Broess verwacht dat elektrische voertuigen al voor 2030 een impact kunnen maken. “Je laadt een auto tot 80% en de resterende 20% ga je slim doen, daarmee genereer je een stuk flexibiliteit.” Dat ‘vehicle-to-grid’ een reële oplossing is, komt door de verwachte prijsdaling van de EV. “Richting 2025 zal de EV niet meer duurder zijn dan de auto met verbrandingsmotor.”

DNV GL berekende dat op termijn een grootschalige buffercapaciteit nodig zal zijn van 2 tot 4,5 TWh. Daarom moet nu al begonnen worden met de realisatie van ‘assets’ die een dergelijke capaciteit kunnen leveren. Grootschalige opslag en conversie van energie is onvermijdelijk en hangt samen met de benodigde investeringen in infrastructuur, geschat op 16 tot 23 miljard euro. In maart komend jaar wordt de eerste tender voor flexibiliteit verwacht.

Warmtescenario

Die samenhang met het distributienet voor energie is groot. Netbeheerders ramen miljarden nodig te hebben voor netverzwaring, uitbreiding voor wind op zee en interconnectie. Daar horen ook warmtenetten bij en de ombouw van het gasnet naar bijvoorbeeld waterstof. Bij de keuze voor opslag is het kosteneffect groot. Bert den Ouden van Berenschot licht toe hoe drie scenario’s kunnen leiden tot een minimale CO2-uitstoot in 2020. Maximale inzet op elektrificatie (de route voor elektronen) blijkt een stuk duurder uit te pakken dan een route met moleculen, zoals power-to-gas. Maar er is een derde weg: maximale inzet op warmte.

Berenschot rekende aan oplossingen zoals Ecovat: de warmwaterbuffer voor seizoensopslag van warmte voor woningen en gebouwen. “Het punt is dat we gekeken hebben naar de vermeden systeemkosten”, zegt Den Ouden. “Allereerst heb je minder piekcentrales nodig. Maar ook de netverzwaring valt mee. Grap is dat je de kosten nu eens niet afzet tegen aardgasgebruik, want dat is meestal de referentie. Wij hebben het afgezet tegen de vermeden kosten, in dit geval van het all electric scenario.” De impact van deze benadering is fors: 5 MW minder piekvraag, 3 MW minder baseload centrales, lagere systeemkosten en een ‘inherent beter gebalanceerd systeem door gebruikmaking van thermische opslag’. Per gigajoule 10,- tot 20,- euro voordeel, aan vermeden kosten.

Systeemperspectief

Rode draad door de presentaties is de integratie van verschillende technieken voor één en hetzelfde doel. De rol die opslag zal spelen in de energietransitie is groot en daarvoor zullen technieken die een systeemfunctie kunnen vervullen gestimuleerd moeten worden. Nu is dat nog niet het geval en ook wetgeving staat daarbij in de weg. Flexibiliteit is hierbij het kernwoord. René Savelberg van SET Ventures sluit daar bij zijn presentatie naadloos op aan. “Met smart energy venture capital investeren wij in oplossingen die het toekomstig energiesysteem mede zullen bepalen.” Data gedreven diensten en software platforms zullen inspelen op de vraag naar flexibiliteit en deze tegelijk mogelijk maken. Het is aan de overheid om al deze innovaties en initiatieven te faciliteren, door als eerste wettelijke belemmeringen weg te nemen.