STUW logo

Opslag is de achilleshiel van de energietransitie.

Bij de start van wind en zonne-energie was er voldoende ruimte in het net om de piekstromen te gebruiken. Eigenaren van zonnepanelen kunnen daarom salderen. Het aandeel stroom dat je niet gebruikt kan je later weer zonder kosten terug krijgen. Het openbare net functioneert dan als accu.
Datzelfde geldt voor grote zonneparken en windturbines. De vraag is voldoende om de pieken te kunnen gebruiken. In 2020 is het aandeel zon en wind nu ruim 10% van onze jaarlijkse stroomvraag. Maar in die situatie gaat verandering komen als het aandeel zon en wind 70% gaat worden van onze stroomvoorziening. We hebben dan behoefte aan enorm veel accu capaciteit.

Valmeren in Noorwegen worden nu al gebruikt als accu, door met piekstroom water op te pompen en in daluren de meren via turbines leeg te laten lopen.
Een andere strategie is om de netwerken in Europa te koppelen om zo het aanbod van met name wind wat uit te kunnen vlakken en beter op de vraag aan te kunnen laten sluiten.


Elia grid load (dagelijkse gang) voorbeeld
Verloop van de stroomvraag in het Belgische net
Zodra de productielijn van zon en wind boven de vraagcurve gaat stijgen is er opslag nodig
Het maximum vermogen dat nu in Nederland vereist is bedraagt 19 gW
Het geplande piekvermogen van zon + wind wordt > 40 gW voor ons land.


In Californië - USA, zijn er zoveel zonnepanelen, dat een deel ervan in de zomer afgeschakeld moet worden., dat weggooien noemen we curtailment. De staten hebben daar geen nationaal-wijd verbonden netwerk. Ze kunnen het niet kwijt. Europa doet dat beter. Wij hebben het beste internationaal verbonden elektriciteit-netwerk, waardoor er veel minder curtailment noodzakelijk is. De EU bekostigt in belangrijke mate de verdere ontwikkeling van dat netwerk.

Een derde optie is waterstof. Waterstof maken van die weggooistroom levert geen sterke business case op. Al is de stroom gratis, de kosten voor 1000 uur waterstof kunnen maken en opslaan op 200 bar voor 2 weken met weggooistroom bedraagt aan investering 8,55 per kg. Er wordt wereldwijd ontwikkeld om voor grote installaties de kosten in de keten lager te maken.

We zien nu al in Nederland problemen met teveel stroom uit zon en wind. In Vlieland wordt zonnestroom afgefakkeld door Liander.


166 miljoen Tesla batterijen nodig voor de vereiste Nederlandse opslagcapaciteit

Europese grid connectiviteit is een deel van de oplossing. Chemische opslag in batterijen kan ook maar is erg duur. CE Delft rekent uit dat wij in Nederland circa 10.000 gWh aan accucapaciteit nodig hebben in 2050. Dat komt overeen met het aantal batterijen van 166 miljoen Tesla’s. Projecteren we 10.000 gWh op de kosten per kWh van € 100 dan hebben we het over een investering van 100 miljard, die elke 15 jaar herhaald moet worden. Want zolang gaan de batterijen mee. Kosten gemiddeld € 9 miljard per jaar. Met deze technologie worden de kosten van zon en windstroom tezamen met 9,5 Eurocent per kWh duurder.

Tesla maakt momenteel de beste batterijsystemen voor automobielen

Tesla heeft een aantal belangrijke ontwikkelingen in batterijtechnologie gerealiseerd. Daardoor kunnen Tesla’s veel beter in een koud klimaat rijden, veel effectiever remenergie opslaan en maken 4 x zoveel cycli dan bijvoorbeeld de Nissan Leaf. De prijs van de Tesla batterij nadert in 2020 de € 100 per kWh opslagcapaciteit. Experts verwachten een daling van 50% in 15 jaar.

200 watertorens als opslagcapaciteit

In watertorens kan met piekstroom water opgepompt worden en in periodes als het minder waait of de zon niet schijnt kunnen we het opgepompte water weg laten stromen via turbines om zo stroom op te wekken. Het cyclus rendement bedraagt circa 75%. Er zijn 200 watertorens nodig met een hoogte van 500 meter en een diameter van 500 meter om 10.000 gWh opslagcapaciteit te realiseren.


Schermafbeelding 2020-08-22 om 01.57.57
Berekening 100 km watertorens voor de Nederlandse opslagcapaciteit van stroom in 2050

Suwotec BV innovatiepartner voor batterijen geschikt voor Energiedammen

Om van de elektriciteit uit energiedammen een baseload te maken dient 50% van de productie via opslag de periodes van doodtij op te vullen. De accucapaciteit bedraagt 1/8 van de dagproductie. Voor een dam met een jaarproductie van 40 tWh hebben we een accu nodig van 40 tWh x 1/(8 x 365) = 13,7 gWh.

DTP Netherlands is daarom op zoek naar betrouwbare, betaalbare accu’s met een hoog rendement, die meer dan 20.000 cycli meegaan. In het bedrijf Suwotec hebben we een partner gevonden die biodegradable batterijen produceren, die aan de hoogste eisen voldoen. De batterijen zijn volumineus, maar ze nemen slechts 2% van de beschikbare interne ruimte in van een energiedam.

Samenvattend hebben de biodegradables ten opzichte van Li-ion batterijen 7 belangrijke voordelen:
  1. Niet brandgevaarlijk
  2. Zowel laden als afgeven van energie is gelijktijdig mogelijk, waardoor het afgifte patroon van vermogen stabiel en gelijkmatig geschiedt
  3. Ruim 30% goedkoper
  4. Hoger rendement 94% tov 88% (Er gaat daardoor 1,2 miljard minder stroom verloren en scheelt 60 miljoen omzet derving/jaar)
  5. Zowel laden als ontladen simultaan mogelijk
  6. Lange levensduur 20.000 cycli tov 12.000 cycli (dat scheelt i.c.m. punt 3 aan exploitatielasten € 103 miljoen per jaar)
  7. Geen belasting voor milieu, gemakkelijk te recyclen

De kosten van stroom van de dam uitgevoerd als baseload met deze technologie worden verhoogd met 0,035 Eurocent per kWh.

Voor het leveren van 13,7 gWh aan batterijen is bij li-ion een investering vereist van € 100,- per kWh zijnde 1,37 miljard Euro. Suwotec begroot dat de investering een stuk lager kan zijn, waardoor het aandeel batterijen in bovenstaand voorbeeld lager zal zijn dan 1 miljard Euro. Nu is Suwotec op het gebied van opslag een kleine speler in de markt. Voor een order van 1 miljard Euro zullen er ongetwijfeld consortia gevormd moeten worden met grotere spelers.
De selectie en ontwikkeling van opslagsystemen beoogt DTP-Netherlands te voltooiien in de periode van 2021 tot 2024 (in de fase van het gedetailleerde ontwerpproces)

De energietranstie heeft nog betere en goedkopere batterijen nodig

Hoewel voor energiedammen er reeds een bevredigende oplossing is gevonden, geldt dat nog niet voor zon- en windstroom.
Opslag van elektriciteit is van doorslaggevend belang voor het slagen van de energietransitie. De modernste batterijen hebben nu een energiedichtheid van 300 Wh per kg. Dieselolie heeft 43 kWh per kg. Dat is 143 keer meer. Een airbus met batterijen, kan daardoor niet meer dan 20 minuten vliegen.
Een garnalenkotter heeft een eigen gewicht van 75.000 kg en een inhoud van 250.000 liter onder de spoelgaten in opstaande reling. Het schip zal zinken met een lading groter van (250.000 - 75.000) = 175.000 kg. Het verbruik bedraagt 3.600 ltr diesel (35% rendement) per reis. Om elektrisch te varen is er een accugewicht nodig: 3.600 x 43 x 35% / 0,300/90% = 200.000 kg. Het schip zal zinken. (we gaan daarbij uit van een batterij efficiëntie van 90%)

Nieuwe ontwikkelingen en achtergronden

Overal op de wereld wordt gewerkt aan stystemen om elektriciteit op te kunnen slaan om zo pieken en dalen van zon en wind glad te kunnen strijken.

Bil Gates zoekt samenwerking met prof. Donald Sadoway (MIT) voor grote opslagsystemen



















5 nieuwe batterijtechnologieen van de toekomst