Tegenlicht over energieopslag: welke concepten gaan het maken?

Marco Montero Pisani, via Unsplash Public Domain

Op 7 februari 2021 ging Tegenlicht, het future affairs-programma van de VPRO, volledig over energieopslag. Een belangrijk onderwerp voor de energietransitie dus mooi dat Tegenlicht er zendtijd voor reserveert. Echter..

Niet alles dat tot de verbeelding spreekt

Met de zeker 15 concepten die voorbijkomen in de uitzending (terugkijken kan hier) geeft Tegenlicht een mooi overzicht van de diversiteit aan oplossingsrichtingen voor de opslag van (duurzame) energie.

Wat de uitzending nog interessanter had kunnen maken was een duiding van het toepassingsgebied en de kansen per opslagconcept. Omdat energieopslag zo belangrijk is voor de energietransitie is het belangrijk geen valse hoop te scheppen. Niet alles dat tot de verbeelding spreekt is de aandacht van de kijker waard.

Hieronder in het kort mijn inschatting van de kansen van alle aangehaalde opslagsystemen, op volgorde waarin ze in de uitzending voorbijkwamen. Over veel van de concepten schreef ik al eerder, links naar uitgebreidere analyses zijn ingevoegd.


1.Lithiumion-accu’s van Tesla: Bewezen succes

Teslatopman Elon Musk deed in 2017 de weddenschap dat hij binnen 100 dagen een accu van meer dan 100 megawattuur kon bouwen in Zuid-Australië. Dat is gelukt en het systeem bleek een succes. Inmiddels zijn er vele van deze accu’s gerealiseerd en er zit nog veel meer in de pijplijn. Toepassing: Accu’s van dit type slaan energie voor enkele minuten tot enkele uren op. Ze zijn duur in aanschaf en moeten dagelijks cycli van opslaan en ontladen maken om uit te kunnen. 


2.Lithiumion-accu’s van Northvolt: Zekerheidje

Enorme fabrieken die accu’s bouwen van het type dat Tesla gebruikt schieten vanwege de groeiende vraag overal uit de grond. Europa loopt achter dus we mogen blij zijn dat Northvolt in Zweden aan de weg timmert. Ook Europese autobouwers staan te springen om accu’s. Toepassing: Identiek aan de accu’s van Tesla. De productie met waterkracht en beloften van recycling zijn mooi maar vooral marketing. Vrijwel elke accuproducent zal tegen 2030 recycling benutten.


3.Evolutie en revolutie in accu’s: Kansrijk

In korte tijd dropte Tegenlicht een aantal nieuwe accuvarianten, types die sneller laden en/of in hetzelfde volume meer energie vast kunnen houden. Zoek op Quantumscape, Leyden Jar en Nawa Technologies voor meer achtergronden. Toepassing: Verschilt per type en het duurt nog even tot ze op de markt zijn. Reken de eerste jaren niet op opslag van overschotten wind- en zonnestroom. Dit is premiumtechniek die zich eerst zal bewijzen in smartphones en elektrische auto’s.


4.Gewichtheffen in mijnschachten: Kansarm

Een gewicht optillen als je energie overhebt om het te laten zakken als je energie nodig hebt is een logisch idee. Helaas is de energiedichtheid van opslagsystemen die werken op zwaartekracht nihil. Je moet een elektrische auto kilometers optillen om de energie opgeslagen in zijn accu te evenaren met zwaartekrachtopslag. Toepassing: Net als accu’s leveren deze systemen minuten tot hooguit uren energie terug. Deze systemen zijn niet goedkoper en doen niets wat accu’s niet kunnen. Hergebruik van mijnschachten helpt het idee iets. Als je moet graven voor dit concept dan komt het nooit uit.


5.Stapelen in Zwitserse blokkentoren: Kansloos

Grootschalige energieopslag in zwaartekracht is alleen met water in stuwmeren zinvol. Deze toren lijkt gigantisch. Dat is hij ook. Funderen en bouwen van een losgestapelde massieve toren van 120 meter hoog is een topprestatie. Toch geven de plaatjes met één toren tussen tientallen windturbines een vertekend beeld. Eén zo’n toren slaat de productie van slechts één windturbine voor slechts enkele uren op. Toepassing: Voorbeeld voor natuurkunde-examens. 


6.Treintjes de berg op en af in Nevada: Kansloos

Het derde concept voor het zwaartekracht-opslag zonder stuwmeer valt qua kansloosheid tussen EnergyVault en Gravitricity in. Deze Advanced Rail Energy Storage maakt – net als het concept met de mijnschachten – tenminste gebruik van bestaande hoogteverschillen. De hoeveelheid materiaal die je omhoog moet karren om een zinvolle hoeveelheid energie op te slaan blijft echter onzinnig astronomisch. Toepassing: Voorbeeld voor natuurkunde-examens. 


7.Perslucht in zoutholte: Tussenoplossing

Net als zwaartekracht is ook de werking van energieopslag in gecomprimeerde lucht voor iedereen direct duidelijk. Een holte die ontstaan is door zoutwinning ter grote van de Eiffeltoren (of een ongebruikte tunnel) volpersen met lucht op hoge druk kost energie. Draai je het ventiel eraf dan komt die energie vrij. Het rendement is door warmteverliezen wel veel kleiner dan bij accu’s en zwaartekrachtopslag. Toepassing: Als je een zoutholte én een elektriciteitsaansluiting hebt, is dit een vrij snelle optie om energie op te slaan voor enkele uren tot hooguit een dag.


8.Waterstof in zoutholte: Zekerheidje

Waterstofproductie met elektriciteit (elektrolyse) is ondanks de grote energieverliezen een goeie optie om wind- en zonnestroom voor lange tijd te bewaren. Qua duurzaamheid heeft elektrolyse pas zin als er structureel meer elektriciteit beschikbaar is dan er direct verbruikt wordt. Tegen die tijd is het veel beter om waterstof op druk in (schaarse) zoutholtes te bewaren dan perslucht. Toepassing: Duurzame strategische reserves voor tot enkele weken teruglevering. 


9.Warmteopslag in stenen: Interessant

Nog zo’n simpel uit te leggen concept. Als je stenen heet maakt en isoleert blijven ze lang heet. Als je warmte nodig hebt koel je de stenen af. Het volume stenen dat je nodig hebt is wel groot. Zie de vrij forse schuur die één woonhuis verwarmt. Toepassing: Piekverwarming in hartje winter in aanvulling op warmtepompen, geothermie of restwarmtenetten. 


10.Elektriciteitsopslag in warme stenen: Interessant

Verhitten van stenen kan tot wel 800 graden Celsius. Warm genoeg om een stoomturbine aan te drijven en (opnieuw) elektriciteit te produceren. Dat is wat Siemens van plan is met opslag in heet basalt. Het rendement naar elektriciteit is beperkt maar gekoppeld aan een warmtenet is de restwarmte ook waardevol. Toepassing: Dagelijks enkele uren opslag en enkele uren elektriciteitsproductie, liefst met continue warmtelevering als extra inkomstenbron. 


11.Waterstof opslaan als vloeistof: Zekerheidje

Er zal later deze eeuw een grote internationale handel in waterstof ontstaan. Als gas is waterstof lastig te vervoeren, tenzij je een pijpleiding beschikbaar hebt. Vloeibaar maken van waterstof door het sterk te koelen of te binden in of aan een andere vloeistof kost energie maar maakt transport per schip eenvoudiger. Zeker in de periode dat pijpleidingen nog niet beschikbaar zijn is deze vorm van transport noodzakelijk. Toepassing: Internationaal transport van duurzame energie.


12.Waterstof opslaan als ijzerpoeder: Kansarm

In plaats van waterstof comprimeren of binden aan een vloeistof kun je ook ijzerpoeder produceren met duurzame energie. Energie terugwinnen uit ijzerpoeder gaat via verbranding, waar bij roest ontstaat waaruit je weer ijzerpoeder kunt maken. Het rendement van deze opslagcyclus is nog beroerder dan van andere vormen van waterstofopslag en doorslaggevende voordelen ten opzichte van ammoniak of vloeibare of synthetische vloeibare brandstoffen zie ik niet. Toepassing: Internationaal transport van duurzame energie voor bedrijven die zonder noodzaak iets bijzonders willen doen.


Bron: Tegenlicht / Imagecredit: Marco Montero Pisani, via Unsplash Public Domain

Dit vind je misschien ook leuk...