Naarmate het percentage hernieuwbare energie groeit, krijgen we er steeds meer mee te maken: negatieve elektriciteitsprijzen en drukte op het elektriciteitsnet. De energiewereld kijkt dan ook reikhalzend uit naar rendabele oplossingen voor grootschalige energieopslag. Op welke manier kan energieopslag de energietransitie vlot trekken? ‘Met een relatief kleine batterij kun je veel meer uit het bestaande net halen.’

Negatieve energieprijzen werden tot voor kort gezien als toekomstmuziek, maar ineens is het moment daar. Door de coronacrisis was de energievraag de laatste maanden een stuk minder dan normaal. Bovendien werd er wekenlang amper gevlogen, waardoor het zonlicht beter instraalt en de zonnepanelen meer opleveren. Tel daarbij het prachtige voorjaarsweer op en je hebt heel veel aanbod van zonne-energie en weinig vraag. Met lage of zelfs negatieve prijzen tot gevolg.

Volgens Philippe Vanhoef en Raphael Janssens, oprichters van zonne-energieontwikkelaar Ecorus, legt de coronacrisis bloot hoe gevoelig het elektriciteitssysteem is. “De opwek van hernieuwbare elektriciteit is afhankelijk van het weer. Dat zorgt voor prijsschommelingen. Als we over 10 jaar op 75 procent duurzame elektriciteit zitten, zoals in het Klimaatakkoord staat, dan zijn die schommelingen nog veel groter. Daarom hebben we oplossingen nodig om vraag en aanbod beter op elkaar af te stemmen”, zegt Vanhoef.

Slim sturen van vraag en aanbod

Energieopslag is één van die oplossingen, maar volgens Vanhoef begint het daar niet mee. “We kunnen allereerst veel winst behalen met het slim sturen van de energievraag. Zoals een consument die de wasmachine aanzet bij een lage energieprijs of industriële afnemers die hun productieprocessen op de elektriciteitsprijs afstemmen. Grootverbruikers beginnen dat nu massaal te doen, want voor hen wijzigt de energieprijs elk kwartier. Vanhoef noemt aluminiumsmelter Aldel, die zijn elektrische ovens zo nu en dan een uur uitzet. Dergelijke ovens houden zichzelf makkelijk een uur op temperatuur. “Dat noemen ze weleens een virtuele batterij. Ook huishoudelijke apparaten en laadpalen voor elektrische auto’s kun je op die manier slim maken.”

Ten tweede kan ook het aanbod slim gestuurd worden, door middel van curtailment: zonneparken afschakelen als er een overschot aan duurzame energie is. “Bij windenergie doen ze dat al, bij zon nog niet. Maar bij negatieve energieprijzen krijg je geen SDE-subsidie. Als je op dat moment toch je energie op het net zet, ben je eigenlijk in je eigen vlees aan het snijden. Het is logischer om je zonnepark dan even stil te leggen”, legt Vanhoef uit.

Zou energieopslag niet juist daar een rol kunnen spelen, zodat je de energie op een later moment op het net kunt zetten? Janssens denkt van niet. “Het gaat dan om enorme overschotten, die slechts een paar keer per jaar voorkomen. Daar zou je een gigantische batterij voor nodig hebben en dat is ontzettend duur. Voor een zonnepark is dat niet rendabel.”

Pieken uitsmeren

Waar energieopslag wél een belangrijke rol gaat spelen, is het uitsmeren van hoge elektriciteitspieken om het elektriciteitsnet te ontlasten. Nu al is bijna de helft van Nederland aangewezen als netcongestiegebied. Daardoor kunnen nieuwe bronnen van duurzame elektriciteit niet altijd worden aangesloten, terwijl Nederland nog maar op 18 procent duurzame stroom zit. Verzwaring van het net is een duur en langlopend proces en kan dit probleem dus niet op korte termijn oplossen.

Zo vraagt een lift in een appartementencomplex veel energie als deze in gebruik is, terwijl het complex voor de rest een lage energievraag heeft. In een pilot bij woningcorporatie Kennemer Wonen, combineert Ecorus zonnepanelen met een batterij van iWell. “Zonder batterij heb je een grote en dure netaansluiting nodig voor een paar pieken per dag. Met een relatief kleine batterij, die stroom levert tijdens de pieken en tussendoor wordt opgeladen, heb je een kleinere aansluiting nodig. Daarmee bespaar je veel kosten”, vertelt Janssens.

Dat voorbeeld kun je ook toepassen in het groot. Netbeheerders leggen nu kabels aan voor piekvermogens die maar een paar keer per jaar voorkomen. Met een relatief kleine batterij kun je die pieken uitsmeren, waardoor je dunnere kabels en een kleinere netaansluiting nodig hebt. “Daar is nu geen incentive voor, maar je kunt dat stimuleren met subsidies. Of door ontwikkelaars korting te geven als ze dankzij een batterij een kleinere netaansluiting nodig hebben”, oppert Vanhoef. “Zo haal je meer uit het bestaande elektriciteitsnet.”

Netbeheerders zetten daar wel pilots voor op, maar kunnen de snelheid waarmee hernieuwbare energie online komt maar moeilijk bijhouden. “Ontwikkelaars plaatsen binnen een paar jaar een zonnepark van 100 megawatt, terwijl netbeheerders 5 tot 10 jaar nodig hebben om het net aan te passen”, zegt Janssens. “Dat komt mede doordat het werk van netbeheerders sterk gereguleerd is. Wij denken dat oplossingen dus vooral van ontwikkelaars moeten komen. En dat gaat ook gebeuren. Binnen 3 jaar heeft elk zonnepark wel een vorm van energieopslag.”

Netcapaciteit als treinticket

Wel ziet Janssens een kans voor netbeheerders: netcapaciteit aanbieden in timeslots. “Als wij vandaag een zonnepark op het net willen aansluiten, dan reserveert de netbeheerder 24/7 transportcapaciteit op het net. Maar je hebt die capaciteit niet alle uren van de dag nodig. Het zou mooi zijn als je daar een moment voor kon reserveren.”

Op het moment dat de gewenste timeslots vol zitten, kan een ontwikkelaar met een batterij zijn energie een paar uur later invoeden, tegen een lager tarief. “Net als bij een treinticket: in de spits betaal je meer voor een kaartje dan buiten de spits.”

Salderen als gratis batterij

Ook de thuisbatterij gaat een rol spelen in het ontlasten van het elektriciteitsnet; daarmee kunnen huishoudens de dag-nachtcyclus (deels) overbruggen. Vanaf 2023 gaat die zijn opmars maken, verwachten de heren, door het afbouwen van de salderingsregeling. Kleinverbruikers, zoals huishoudens, kunnen nu nog het teveel aan stroom van hun zonnepanelen terugleveren aan het net tegen hetzelfde tarief als waarvoor zij stroom afnemen. “Salderen is eigenlijk een gratis batterij”, stelt Vanhoef. Dat komt de businesscase van de thuisbatterij niet ten goede.

Na 2023 komt daar dus verandering in. “In Duitsland zie je dat al, daar hebben ze het salderen al afgeschaft en is er een goede markt voor de thuisbatterij. Ik denk dat er vanaf 2023 ook in Nederland steeds meer thuisbatterijen geplaatst gaan worden.”

Batterijen, waterstof of waterkracht?

Wat is nu de beste techniek voor energieopslag? De businesscase voor opslag in batterijen is er nu nog niet, maar komt volgens Vanhoef en Janssens elk jaar dichterbij. Lithium-batterijen krijgen een steeds grotere capaciteit en worden steeds efficiënter en goedkoper. “Je ziet hetzelfde gebeuren als bij zonnepanelen. Bovendien zijn lithium-batterijen in producten als telefoons en tablets en nu ook auto’s gekropen, waardoor de markt voor die batterijen geëxplodeerd is. Dat draagt ook bij aan kostprijsdaling”, zegt Vanhoef.

Op het gebied van grondstoffen moet er echter nog één en ander gebeuren. Lithium-ion batterijen worden gemaakt met behulp van schaarse materialen als kobalt en lithium; bovendien zijn mensenrechten vaak in het geding bij de winning daarvan. Janssens: “Het voordeel van lithium-ion batterijen is dat ze heel snel hoge vermogens hebben. Maar voor toepassingen in zonne-energie heb je dat eigenlijk niet altijd nodig. We moeten ons niet blind staren op lithium-batterijen, we kunnen kiezen voor andere typen batterijen of andere technieken die iets trager zijn of iets minder piekvermogen genereren.”

Een voorbeeld van zo’n alternatieve techniek is waterstof, maar Vanhoef heeft daar twijfels bij: “Bij de conversie van stroom naar waterstof en terug verlies je veel energie. En je moet het gekoeld en onder druk opslaan, wat ook energie kost.”

Hij ziet de meeste potentie in een wat oudere vorm van energieopslag: waterkracht. “In Noorwegen, Zwitserland en Oostenrijk bestaan enorme waterkrachtcentrales. Bij negatieve elektriciteitsprijzen wordt daar water in gepompt, om het weer omhoog te pompen als er te weinig elektriciteit beschikbaar is.”

Europees denken

Nederland heeft geen waterkrachtcentrales, maar ook voor ons is deze vorm van energieopslag van belang. Dat vereist wel Europees denken, stelt Janssens: “Er zijn altijd plekken in Europa waar het hard waait of waar de zon schijnt en waar dus energie opgewekt wordt. Als we alle Europese landen goed met elkaar verbinden, dan kunnen we onze teveel opgewekte stroom opslaan in Noorse waterkrachtcentrales en gebruiken wanneer er te weinig stroom is. Ik denk dat we daar veel van mogen verwachten.”

Gelukkig is men het daar in Europa ook over eens. “Er zijn al veel kabels gelegd, bijvoorbeeld tussen Nederland en Noorwegen. En in de Green Deal worden grote investeringspakketten aangekondigd”, zegt Vanhoef.

Dat betekent overigens niet dat Nederland zijn duurzame energie ergens anders vandaan kan halen en zelf niet meer hoeft te produceren. Lokale productie en verbruik moeten voorop staan, stellen Vanhoef en Janssens; de Noorse waterkrachtcentrales komen alleen in beeld om de pieken en dalen te overbruggen. “Wij zien Europa als één grote energiecommunity, waarin iedereen consument én producent is. Elk land of gebied, of misschien wel elk bedrijf en elk gezin, zou voldoende moeten opwekken om op jaarbasis zijn eigen energieverbruik te dekken. Door die interconnectiviteit kunnen we vervolgens onze energie delen en elkaar zo in balans houden. Dat is de toekomst van ons energiesysteem.”