Nog zes jaar: dan moeten de twee oudste kolencentrales van Nederland sluiten, meldde klimaatminister Wiebes onlangs. In 2030 moeten de overige drie ook dicht. Conventionele energiecentrales vervullen nu nog een belangrijke rol bij het matchen van vraag en aanbod van elektriciteit. Hoe zorgen we ervoor dat we ook na 2030 een stabiel en betrouwbaar energienet hebben? Met welke innovaties krijgen we dat voor elkaar?

‘We moeten energie van de zomer naar de winter zien te krijgen’

Het dilemma is simpel. We wekken steeds meer duurzame energie op, maar duurzame energie maakt het complexer om vraag en aanbod op elkaar af te stemmen. Dat komt door het weersafhankelijke karakter van wind- en zonne-energie en door de groeiende productie van groene stroom op nieuwe locaties, bijvoorbeeld (ver) op zee. Als het systeem niet flexibeler wordt in de overgangsperiode tot 2030, kunnen pieken en dalen leiden tot storingen. En als het niet lukt om overtollige energie in de zomer op te slaan voor de wintermaanden, kan dat tot tekorten leiden. Gelukkig dienen de alternatieven zich al aan.

Aan de knoppen draaien

“Nu past de productie in een elektriciteitscentrale zich aan de vraag aan, je kunt de productie terugdraaien of opschalen als dat nodig is”, vertelt Ben Voorhorst, operationeel directeur van TenneT. “Straks moet je de vraag gaan afstemmen op het beschikbare aanbod. We hebben gekeken naar de weersomstandigheden in de laatste 35 jaar en we zijn best geschrokken: periodes van twee weken met nauwelijks wind komen regelmatig voor.” Langdurig lage productie kan er op termijn toe leiden dat er een tekort aan stroom ontstaat. “Maar een week je auto laten staan of de verwarming uitzetten omdat het niet waait… wie is daartoe bereid? Ik denk niet dat de consument dat accepteert, dus moet het elektriciteitssysteem als geheel flexibeler worden.”

Wat nu?

‘Ik denk niet dat de consument accepteert dat we een week de auto moeten laten staan omdat het niet waait. Dus moet het elektriciteitssysteem als geheel flexibeler worden’

Om de stroomvoorziening te garanderen, investeert de landelijke netbeheerder TenneT de komende tien jaar €28 miljard in de modernisering van haar hoogspanningsnetten in Nederland en Duitsland. Noodzakelijk, en er is meer nodig om vanaf 2030 de betrouwbaarheid zonder de conventionele elektriciteitscentrales te waarborgen.

Netverzwaring alleen is niet de oplossing, vertelt directeur bij Eneco Energy Trade, Lucien Wiegers. “Je kunt bijvoorbeeld wel dikkere kabels leggen die meer aankunnen. Zo kun je inderdaad meer schommelingen opvangen, maar dat is duur. Het is goedkoper en efficiënter om te zoeken naar decentrale, meer wendbare oplossingen.”

Overgangsperiode

Energiecentrales houden hun balanceerfunctie nog wel even. Ondertussen worden nieuwe manieren ontwikkeld om het elektriciteitsnet ook na 2030 stabiel en betrouwbaar te houden. Welke innovaties nemen die rol straks van de centrale over?

1 • De superbatterij: als back-up en kortetermijnopslag

Een betrouwbaar elektriciteitsnet heeft allereerst een goed back-upsysteem nodig. Europese netbeheerders houden het hoogspanningsnet stabiel op 50 hertz. Nu balanceren ze vraag en aanbod door aan de knoppen te draaien in energiecentrales, maar van die centrales willen we op termijn af. Duurzame alternatieven zijn in opkomst, de batterij zou die back-up functie kunnen overnemen. “Superbatterijen zijn heel handig om op korte termijn verstoringen van het netwerk en blackouts te voorkomen”, zegt hoogleraar Future Energy Systems, Ad van Wijk (TU Delft).

Eneco en Mitsubishi openden onlangs EnspireMe, de grootste batterij van Europa in Duitsland, met een vermogen van 48 megawatt. Superbatterijen kunnen verstoringen in de 50 Hertz-frequentie opvangen door razendsnel te ontladen of juist op te laden.

Superbatterijen bieden nog een interessante mogelijkheid. Ook voor tijdelijke energieopslag zijn ze van waarde. Wiegers: “Bij een windpark op zee kunnen ze overtollige energie kortstondig opslaan zodat dat het net op piekmomenten niet overbelast raakt. Dit kun je afwegen tegen investering in dure netverzwaring om de stroompieken op te vangen.

2 • Het huis als oplossing voor vraag én aanbod

Als huishoudens naast eindgebruiker ook producent van hun eigen energie worden, maakt dat het netwerk flexibeler. Steeds meer huishoudens wekken stroom op via zonnepanelen en gebruiken thuisbatterijen voor de opslag. Hiermee krijgt de consument zelf meer regie over energie. En als je een groot aantal thuisbatterijen aan elkaar koppelt in een netwerk zoals CrowdNett [zie kader], kun je het elektriciteitsnetwerk op een slimme en duurzame manier in balans houden.

Dat werkt ongeveer zo: als een huishouden meer opwekt dan verbruikt, slaat de slimme batterij overtollige energie op. Als de gezinsleden in de avonduren meer energie verbruiken, terwijl de zon al onder is en de productie lager, ontlaadt de batterij weer zodat de energie wordt verbruikt. Zo'n batterij kan echter ook ingezet worden om het stroomnet in balans te houden en neemt daarmee een heel klein stukje van de taken van een kolen- of gascentrale over.

Wiegers: “Zo’n netwerk kan natuurlijk pas een centrale vervangen als het om grote aantallen gaat. Zover is het nu nog niet, maar hoe mooi zou het zijn als de energieleverancier met een druk op de knop vanuit al die duizenden huishoudens elektriciteit terug kan leveren aan het net! Die afstemming tussen vraag en aanbod kun je het beste lokaal regelen omdat je dan wendbaarder bent en makkelijk inspeelt op schommelingen”, voegt Wiegers toe. “Kleinere capaciteit levert een evenwichtiger net omdat vraag en aanbod op kleinere schaal beter op elkaar wordt afgestemd.”

Wie neemt de regie?

‘Het is aan ons om intelligente oplossingen te verzinnen zodat de energiecentrales niet steeds hoeven bij te springen’

Als er meer duurzame energie wordt opgewekt, schommelt het aanbod omdat wind en zon niet altijd in dezelfde mate aanwezig zijn. Verbruik moet daar goed op worden afgestemd. Energieverbruik bij consumenten en bedrijven is bijvoorbeeld te sturen met prijsschommelingen. Veel aanbod? Dan kan de stroomprijs omlaag, zodat het bijvoorbeeld goedkoper wordt om de fabrieksmachines aan te zetten en energie te verbruiken. En is er weinig aanbod? Dan kan de prijs omhoog, waardoor verbruiken juist minder aantrekkelijk wordt. Het is dan bijvoorbeeld goedkoper om te wachten met het opladen van je elektrische auto tot de prijs weer zakt.

Mensen houden natuurlijk niet de hele dag de stroomprijzen in de gaten om hun verbruik daarop af te stemmen. Energieleveranciers hebben daarom een belangrijke regiefunctie. Zij moeten het op- en ontladen van batterijen aansturen en zorgen dat overtollige energie terechtkomt op de plek waar dat nodig is. Wiegers: “Het is aan ons om intelligente oplossingen te verzinnen, zodat de energiecentrales niet steeds hoeven bij te springen.”

Voorhorst ziet dat de markt nu al innoveert om het de verbruiker zo makkelijk mogelijk te maken. “Digitale innovaties helpen de markt om vraag en aanbod goed op elkaar af te stemmen. Dat zien we al gebeuren, bijvoorbeeld via blockchaintechnologie die het op kleine schaal verhandelen van elektriciteit mogelijk maakt, en aggregators die groepen consumenten samenbrengen.”

Energieleveranciertje spelen met CrowdNett

CrowdNett is zo’n marktinnovatie die het verbruikers gemakkelijk maakt duurzaam en eenvoudig met energie om te gaan. Deelnemers van dit netwerk van thuisbatterijen verhuren een deel van hun batterij aan Eneco. Ze krijgen daar 5 jaar lang een jaarlijkse vergoeding van €500 voor, ondernemers profiteren daarnaast van fiscale voordelen. Door de batterijen op het juiste moment te laden en te ontladen, helpt Eneco de netbeheerder om het net stabiel te houden.

Chris Hardendood (57) is een particuliere deelnemer. “Met een Powerwall  [thuisbatterij van Tesla] aan de muur en de zonnepanelen op het dak, wek ik nu voor 99% mijn eigen stroom op. Geld ga ik niet verdienen met dit systeem, maar dat vind ik niet zo belangrijk. Ik zie de thuisbatterij als investering in een beter milieu.”

Ik heb er niet zoveel omkijken naar, de software regelt het laden en ontladen. Eneco doet eigenlijk alles. Wel kijk ik af en toe op mijn app. Zo kan ik eenvoudig bijhouden hoeveel ik verbruik en opwek. Daar kan ik ook zien dat mijn accu laadt als ik teveel produceer. Dat systeem werkt erg goed.”

3 • Waterstof voor de lange termijn

Voor langdurige energieopslag zijn andere oplossingen nodig. Van Wijk: “Dat wordt de grootste uitdaging: in de winter hebben we meer energie nodig dan we opwekken, en in de zomer produceren we te veel. Denk alleen al aan die warmtepompen waarmee we straks ons huis niet meer met gas, maar met elektriciteit verwarmen. Als we die massaal en tegelijkertijd gebruiken, neemt de vraag in de winter enorm toe. We moeten energie van de zomer naar de winter zien te krijgen.”

Batterijen missen de capaciteit om voor maanden aan reservestroom te bewaren. Dat geldt voor superbatterijen bij windparken, maar ook het thuisbatterijnetwerk biedt geen langetermijnoplossing, zegt Van Wijk. “Thuisbatterijen zitten in de zomer allemaal vol als alle zonnepanelen volop energie opwekken. Die overcapaciteit kan niet in het net terechtkomen, dus je hebt dan nog steeds een manier nodig om die overtollige energie op te slaan.”

Een oplossing: het omzetten van elektrische energie in waterstofmoleculen. Door via elektrolyse elektriciteit in waterstof om te zetten is langdurige opslag wel mogelijk. In zoutkoepels bijvoorbeeld, net als bij aardgas. De capaciteit is tot wel 6.000 ton. In capaciteit vergelijkbaar met 17.000.000 thuisbatterijen.

Van Wijk ziet nog een praktisch voordeel van waterstof: transporteren kan via de al bestaande infrastructuur van het gasnet, met wat kleine aanpassingen. “Dat maakt waterstof als energiedrager potentieel goedkoper dan stroom vervoeren via stroomkabels. We moeten dan wel het gas- en elektriciteitsnet aan elkaar koppelen. En als we waterstof door het gasnet willen vervoeren, zijn wijzigingen nodig in de wet- en regelgeving. Nu mag volgens de gaswet alleen gas door de leidingen.”

TenneT onderzocht waterstof al als opslagoplossing voor de toekomst. De netbeheer vindt dat de kosten verder omlaag moeten. Eneco doet al tien jaar onderzoek naar waterstof en ziet de techniek als toekomstige oplossing. “Groene waterstof is op papier de kant die we op moeten” zegt Wiegers, die wel aangeeft dat de techniek nog verder moet ontwikkelen om de keten efficiënter te maken en het transportverlies kleiner.

Innovaties bieden het antwoord

Niemand weet natuurlijk exact hoe de energietransitie zich de komende jaren precies ontwikkelt. Wat we wél weten, is dat er innovaties zijn die de betrouwbaarheid van het energienet in de toekomst moeten waarborgen. De superbatterij bijvoorbeeld, die snel reageert op plotse schommelingen en als tijdelijke back-up kan fungeren. Of de netwerken van thuisbatterijen, die met hun decentrale, maar wijdverbreide karakter de flexibiliteit vergroten. En de ontwikkeling van waterstoftechnologie biedt straks de mogelijkheid op grote schaal energie op te slaan zodat vraag en aanbod ook tussen seizoenen beter op elkaar aansluiten.