Groene energie heeft vooralsnog een grote beperking en dat is de energieopslag. De energieproductie van de twee belangrijkste energiebronnen (wind en zon) komt niet overeen met de vraag naar energie.
Daarom kan – zonder energieopslag – alternatieve energie niet meer dan 20% van de vraag dekken. Efficiënte energieopslag is van groot belang voor het succesvol en grootschalig toepassen van alternatieve energie, schrijft het sustainable Investment team van Schroders.
De afbeelding illustreert de discrepantie tussen zonne-energieproductie en het energieverbruik van een gemiddeld huishouden. De meeste zonne-energie wordt geproduceerd tussen de twee pieken in de binnenlandse vraag. De meeste windenergie wordt ‘s nachts opgewekt, wanneer de vraag het laagt is en de energieprijzen soms zelfs negatief zijn.
Tegenwoordig zijn er diverse mogelijkheden om energie op te slaan. Ze zijn onder te verdelen in elektrochemische, mechanische, chemische en thermische energiesystemen:
• Energie kan elektrochemisch worden opgeslagen in accu’s, zoals in elektrische voertuigen en huishoudelijke apparaten.
• Mechanische opslag kan door omhoog gepompt water (hydro-elektrisch), of luchtcompressie.
• Chemische opslag kan via hydrogene of methaan opslag, vaak ondergronds of als vloeistof in gekoelde tanks en onder hoge druk.
• Thermische opslag kan door de thermische energie te benutten om een endotherme chemische reactie op te wekken en de daarbij vrijkomende energie als chemisch potentieel op te slaan.
De kwaliteit van elk type opslag varieert. Waterkracht is de belangrijkste oplossing voor bulkopslag van energie geworden, vanwege de grootschalige toepasbaarheid en de hoge energie-efficiëntie van meer dan 80%. Op het moment dat er sprake is van overtollige energieproductie wordt de energie gebruikt om water uit een laag reservoir naar een hoog reservoir te pompen. Zodra de vraag toeneemt, stroomt het water naar een laaggelegen reservoir, waardoor turbines worden aangedreven die energie opwekken. Helaas kan dit principe niet overal worden toegepast vanwege waterschaarste of geografische beperkingen. Als gevolg hiervan is deze mechanische energieopslag van waterkracht tot nu toe beperkt tot 10 landen.
Concrete oplossing voor opslag alternatieve energie
De Zwitserse startup Energy Vault heeft een oplossing ontwikkeld waarmee betonblokken worden gestapeld in plaats van water. Overtollige energie drijft een kraan aan die betonblokken op elkaar stapelt, waardoor het potentiële energieniveau toeneemt. Zodra de energiebehoefte stijgt, laadt de kraan de blokken uit, waarbij de zwaartekracht wordt gebruikt om het energiepotentieel om te zetten in kinetische energie, die op zijn beurt een generator aandrijft die elektriciteit produceert. Met een omzettingspercentage van ongeveer 85% (li-ionenbatterijen halen 90%) en het voordeel dat beton veel dichter is dan water – en dus meer energie per volume-eenheid opslaat – zou dit concept kunnen uitgroeien tot een levensvatbare oplossing voor grootschalige energieopslag in gebieden waar mechanische opslag van waterkracht niet realiseerbaar is.
Andere vormen van energieopslag ontwikkelen zich verder en worden meer en meer toegepast, met name gedistribueerde opslag in eigen huis en zelfs elektrische auto’s die als huisaccu’s worden gebruikt. Aangezien de opslagkosten voor de meeste technieken voortdurend dalen, wordt verwacht dat gedecentraliseerde opslag economisch steeds aantrekkelijker zal worden. Het stapelen van betonblokken zal dan ook zeker niet de enige oplossing zijn voor de opslag van alternatieve energie. Maar energieopslag voor zowel groot als kleinschalig gebruik zijn de wel een voorwaarde voor een succesvolle implementatie van alternatieve energiebronnen.
