Think Big: gigaopslag of supergrids nodig voor energietransitie

Columns | 1728 keer bekeken
Think Big: gigaopslag of supergrids nodig voor energietransitie

Nederland wil in 2050 volledig overschakelen op duurzame energie. Daarvoor zijn ingrijpende veranderingen nodig in onze energievoorziening. Daar moeten we nu al over nadenken, betoogt Rob Kemmeren in zijn column.

Tekst: Rob Kemmeren

Een groep ingenieurs onder leiding van hoogleraar Fokko Mulder van de TU Delft beschrijft in de paper ‘Naar een hoog aandeel van duurzame energie’ de contouren van een volledig duurzame energiesysteem in Nederland. Lezing van de studie maakt duidelijk dat grootschalige veranderingen nodig zijn om van fossiele brandstof af te komen. Hier geldt het adagium: ‘Think Big!’. De auteurs van de paper verdienen veel lof en navolging.

Zoden aan de dijk
De paper stelt gerust: veel getallen, grafieken, en brede analyses. De studie richt zich op de hoofdlijnen van het gehele energiedebat, en neemt alle vormen van energie mee: warmte, transport, elektriciteit en grondstof voor materialen. Dit maakt het mogelijk ontwikkelingspaden voor oplossingen te schetsen die écht zoden aan de dijk zetten. Bovendien worden zo verschillende  werelden bij elkaar gebracht, zoals bijvoorbeeld onderzoeksinstituten, industrie en ingenieursbureaus. Hopelijk volgt de politiek ook.

Sombere noot
De studie start met een sombere noot. Eerst wordt de noodzaak van duurzame energie onderschreven. Vervolgens wordt echter meteen geconstateerd dat de huidige groei onvoldoende is.  De wereldwijde vraag naar energie blijft stijgen. Fossiel vult hiervan twee derde in, en duurzame energie slechts een derde. De CO2-uitstoot blijft dus toenemen, terwijl die juist snel omlaag moet. De situatie in de Westerse landen is relatief gunstig. De groei van het energiegebruik vlakt af, en landen met een progressief duurzaamheidsbeleid slagen erin hoge percentages duurzaam te realiseren, en zelfs eigen doelstellingen te overtreffen.

Elektrificatie
De duurzaamheidsdoelstellingen kunnen volgens de auteurs alleen worden bereikt door een massieve elektrificatie van de gehele energievoorziening (elektriciteit, warmte, transport, grondstoffen). De auteurs zetten daarbij in op wind en zon. Deze hebben echter als nadeel dat ze weinig geconcentreerd zijn en variëren met het ritme van het etmaal (dag/nacht) en de seizoenen. Zon produceert maximaal overdag en in de zomer, wind maximaal overdag en in de winter.

Opslagcapaciteit
Uit berekeningen blijkt dat er in de nacht én in de winter een tekort is in het aanbod aan energie, dat moet worden aangevuld door opslag van overschotten overdag en in de zomer. Dat vergt een opslagcapaciteit van 400 GWh voor het dag- en nachtritme, en 50 TWh (= 50.000 GWh) voor het overbruggen van de seizoenen. Dat is 40 procent van de huidige, gehele Nederlandse jaarlijkse elektriciteitsproductie, of de totale olieopslagcapaciteit in de Botlek.

Gangbare technieken
De opslag van dergelijke grote hoeveelheden elektriciteit is immens, en gaat niet lukken met de gangbare technieken.  Batterijen hebben tot nu toe te weinig volume, en zijn alleen geschikt voor het dag- en nachtritme. Stuwmeren zijn relatief grootschalig, maar ook nog steeds te klein. Een voorbeeld: het hernieuwde plan Lievense voor een energie-eiland in de Noordzee  (40 km2, ca 40 meter diep, 1.500 MW aan windmolens) is goed voor een opslagcapaciteit van 20 GWh. Hiervan zouden twee eilanden voor het dag en nachtritme nodig zijn, en 2.500 voor de seizoensopslag. Dat is in totaal twee keer de oppervlakte van heel Nederland. Een onhaalbare zaak.

Power to Gas
De auteurs pleiten daarom voor opslag in gasvormen, geproduceerd met behulp van duurzame elektriciteit, oftewel Power to Gas (P2G). Een kansrijke route is volgens hen de productie van waterstof (H2) en opslag daarvan in ammoniak (NH3). Die gasvormen maken het noodzakelijk dat de huidige gascentrales blijven functioneren, en in de toekomst omgebouwd worden voor andere brandstof.

Supergrid
De auteurs zien een supergrid niet als essentieel onderdeel van een energievoorziening. Het argument hiervoor ontgaat mij enigszins. Zij stellen dat om de seizoensopslag overbodig te maken  ‘nog uitgebreidere elektriciteitsnetten tot voorbij de evenaar of naar de andere kant van de aarde’ nodig zijn. Eerdere studies van Greenpeace en Energynautics  gaan hier helemaal niet van uit. Zij presenteren diverse ‘supergrids’ in Europa, met een maximale uitbreiding naar Noord-Afrika.  Het supergrid is volgens hen wel  een oplossing om de grote hoeveelheden opslag enigszins te beperken.

Think Big
Een studie van de Duitse denktank Agora gaf aan dat opslag helemaal niet nodig is, hetgeen mij inspireerde tot het schrijven van een eerdere column  ‘opslag is de verkeerde afslag’. Het is mij niet duidelijk hoe de uitkomsten van deze studies zich tot elkaar verhouden. Hoe dan ook: het fossiele energiegebruik is enorm. Vervanging van fossiele energie door duurzame bronnen vergt grootschalige systeemveranderingen. Hierbij geldt het adagium “Think Big!”. Nu al moeten we nadenken of en hoe supergrids en giga-opslagsystemen moeten worden aangelegd.

Over de auteur: Rob Kemmeren werkt bij de gemeente Amsterdam als beleidsmedewerker businesscontroll. Hij studeerde bestuurskunde aan Universiteit Twente, waarna hij als beleidsmedewerker werkte voor gemeente Haarlem, de Fietsersbond en de PvdA in het Europarlement. Vanaf 1998 werkt hij voor de gemeente Amsterdam, waaronder negen jaar als projectleider stadswarmte en –koude. Hij schreef dit artikel op persoonlijke titel

Foto: Dijkdoorsnede van valmeer met pompstelsel voor het plan Lievense, getekend door gebroeders Das (DeIngenieur.nl)

Literatuur: White paper van Fokko Mulder, Herman Postma, Egbert Klop, Henk Jan Visser. Naar een hoog aandeel van duurzame energie - Opslag is noodzaak voor afstemmen van vraag en aanbod, oktober 2015. Besproken in: De Ingenieur, Groene Gevolgen, oktober 2015, p 36-39.

Redactie Ensoc, 2-dec-15

Meld je aan voor de nieuwsbrief

Meld jezelf nu aan voor de Ensoc nieuwsbrief en ontvang het laatste nieuws, trends en aanbiedingen.

Reacties (7)

Reageren
  • Sietse de Haan
    10.12.2015 - 22:20 uur | Sietse de Haan

    Je hoeft inderdaad helemaal niet naar de andere kant van de wereld met een supergrid. Alleen al in Europa kun het rond krijgen met wind en zon alleen. Dus zeker als je daar nog andere hernieuwbare bronnen toevoegt Eigenlijk blijkt dat al uit het paper van de ingenieurs zelf, als je de opbrengst van zon en wind in zomer en winter vergelijkt (dat is het grootste probleem de seizoensongelijkheid). maar wat blijkt in de winter waait het gemiddeld harder en is de opbrengst van zon minder. Kortom met een mooi groot gekoppeld net kun je dat mooi oplossen.

    Sietse de Haan
    Voorzitter vereniging voor Zonnekrachtcentrales

  • Frank Franzen
    10.12.2015 - 09:37 uur | Frank Franzen

    Goed verhaal. Ik begrijp alleen niet waarom we energie opslaan voor het dag/nacht ritme als we ook energie moeten opslaan voor de seizoenswisselingen. Het zou fijn zijn als we gewaarschuwd werden geen batterijen en accu aan te schaffen voor eigen gebruik (tenzij je onafhankelijk wilt zijn van het net). Dus geen Tesla batterijen aanschaffen, als we werk gaan maken van seizoens opslag.

  • Jan Jaap Tiemersma
    10.12.2015 - 07:38 uur | Jan Jaap Tiemersma

    Seizoensopslag is alleen nodig als je slechts de gemiddelde capaciteit wil installeren. Dat is nu ook niet het geval, elektriciteitsproducenten zijn verplicht pieken aan te kunnen en installeren dus overcapaciteit. Een paar zonnepanelen extra leggen dus. Dat kost wat, maar minder dan opslag en-verliezen. Deze last rust vandaag alleen nog op de fossiele opwekking, er is nog een vrijkaartje voor elke geproduceerde duurzame energie om onafhankleijk van vraag en aanbod geaccepteerd te worden. Dat moet inderdaad veranderen, en dus moeten de duurzame producenten de lasten daarvan ook eerlijk omslaan. De SEP hield dat in jaren '80 nog op ongeveer de helft als kW-vergoeding (100% beschikbaarheid van investering), de andere helft op kWh-vergoeding (variabele kosten). Waar nu elke duurzame kW een kW backup in fossiele opwekking nodig heeft voor betrouwbare voorziening, kunnen de kosten daarvan ingezet worden in opslag en smartgrid !

  • Rob Kemmeren
    08.12.2015 - 22:45 uur | Rob Kemmeren

    @Robert Leemburg. Je hebt helemaal gelijk. Plan Lievense levert 20 Gwh (40km2; 40 meter diep; 1.500 MW wind, bron: Kema en we@sea, 2006). Opslag tbv dag/nacht ritme bedraagt 400 Gwh. Dus je hebt in totaal 20x plannen Lievense nodig tbv het dag en nachtritme.
    @ Baps Pulle: dank voor je vriendelijke woorden!
    Vr gr
    Rob Kemmeren

  • baps pulle
    08.12.2015 - 21:46 uur | baps pulle

    Goed artikel Rob; zoals we van jou zijn gewend. Maar toch een vraag.
    Toen in WO2 de benzine opraakte ging men houtgas inzetten. Zo moeilijk is dat kennelijk niet. Uit 2 kg droge biomassa zou 1 kg teer-olie te kraken zijn volgens oude proeven van TNO. In de wereld is veel biomassa voorhanden die niet wordt benut. Ik denk dan aan bagasse (uitgeperst suikerriet), spinoza gras van de immense half-woestijnen in Australie (geldt er als woekerplant), pinda- en notendoppen, rest-biomassa van vele gewassen en in ons land ook resthout van dunning en houtwinning uit bossen (bijna de helft van de biomassa blijft in het bos liggen vergaan), eendenkroos, gevallen bladeren enzovoort. Teerolie is goed op te slaan voor gebruik in de winter en kan als/met aardolie worden verwerkt. Het kan worden gemaakt waar rest-biomassa voorhanden is en als teer-olie worden opgeslagen en vervoerd (door de hoge energiedichtheid).
    Hoe zit het met studies naar de mogelijkheden om biomassa te verwerken tot teer-olie?

  • Mark Bouwmeester
    08.12.2015 - 10:10 uur | Mark Bouwmeester

    Is er eigenlijk wel eens aan gerekend of het niet goedkoper is wind en zon capaciteit te installeren voor die slechtste winterdag en dan bij minder gebruik gewoon t zakie afzetten? t is allemaal zo duur, die opslag.... En het zal er slechts op basis van economische overwegingen komen. Ik zou tenminste niet kiezen voor subsidieren en verplichten.....

  • Robert Leemburg
    08.12.2015 - 09:25 uur | Robert Leemburg

    Rob, gaat er iets mis in de berekeningen? Dag- en nachtritme vergt 400 GWh opslagcapaciteit. Eén Lievense eiland kan 20 GWh opslaan, daarvan zouden dan 2 eilanden nodig zijn. Welke van de 2 getallen (400 of 2x20) klopt niet?