Met de snelgroeiende vraag naar elektriciteit raakt het huidige stroomnet vol. De felrood en oranje gekleurde gebieden op de netwerkkaart gaan over het hele land. Schaarste aan transportcapaciteit heeft netbeheerders gedwongen om geen nieuwe aansluitingen meer aan te leggen, waardoor duizenden bedrijven op een wachtlijst komen te staan. Verzwaring en uitbreiding van het elektriciteitsnet kunnen 5 tot 10 jaar duren: een enorm obstakel voor de dringende energietransitie.
Toen industriële bedrijven langs het Amsterdamse Noordzeekanaal, die bijna 70 procent van de CO2-besparingen van de regio voor hun rekening zouden nemen, niet met hun verduurzamingsplannen konden beginnen, moesten bestuurders aan de bel trekken. Als er niet snel wordt ingegrepen, zouden bedrijven kunnen vertrekken en arbeidsplaatsen verloren gaan, zou het aardgasverbruik kunnen toenemen en zou de energietransitie vastlopen. Amsterdam bracht, zoals ook een aantal regio’s, de zorgen naar de Tweede Kamer.
Eind 2022 stuurde minister Rob Jetten het Landelijk Actieprogramma Netcongestie naar de Tweede Kamer. Het zet in op drie acties: a) sneller uitbreiden van het net, b) congestie op het net managen en, c) vergroten van flexibele capaciteit door, bijvoorbeeld, lokale netwerken waarin opwek, warmte, opslag en verbruik onderling worden afgestemd. Om de netuitbreiding sneller uit te voeren, worden de investeringen verdubbeld en de personeels- en materiaalschaarste aangepakt.
© Netbeheer Nederland
© Netbeheer Nederland
© Netbeheer Nederland
Congestiemanagement, dat sinds vorig jaar in de ACM-code voor netbeheerders is opgenomen, houdt in dat elektriciteitsgebruikers de invoeding of afname tijdelijk verminderen wanneer er op piekmomenten te weinig capaciteit is. Daarvoor ontvangen ze dan een vergoeding van de netbeheerders. Alhoewel ruimte delen in het stroomnet tot meer aansluitingen voor wind- en zon-projecten zou kunnen leiden, kan men zich afvragen of er voldoende ruimte is voor de komende 5-10 jaar van de energietransitie. Sowieso betekent het zeker een verlies van duurzame elektriciteit.
Hoeveel energie zou weggegooid worden? Jetten heeft al aangekondigd dat een netaansluiting voor zonnepanelen projecten groter dan 1 MW in de subsidieregeling SDE++ wordt vastgesteld op 50% van het piekvermogen, waarbij een verlies van 11% van de opbrengst ontstaat. Voor kleinere projecten is de opwekking beperkt tot 70% van het piekvermogen, waarbij slechts 2% van de opgewekte elektriciteit verloren gaat. Projecten in de 2022 SDE++ categorie (PV op veld), die gemiddeld groter dan 1 MW zijn, tellen op tot 955 MW. Dit besluit zou dan 105 MW weggooien, elk jaar. Dit is exclusief andere SDE++-categorieën of alle nieuwe capaciteitsbeperkende contracten die nu in de maak zijn. Zou het kunnen dat er in een korte tijd zo veel elektriciteit als gemaakt door een 600 MW kolencentrale wordt weggegooid?
De laatste actie in het netcongestieplan zorgt voor een manier om deze energie te benutten. Opslag biedt meer ruimte aan het stroomnet. Als een windpark energie opslaat vóór de aansluiting met het stroomnet, bijvoorbeeld, dan is het al een begin van een lokale ‘energy hub’.
Wat te doen met deze energie? Van de vele beschikbare opslagtechnologieën is het de moeite waard om te beginnen met een van de goedkoopste die ook seizoensopslag biedt. Een inspirerend voorbeeld is te vinden in Finland. Een jong bedrijf, Polar Night Energy, levert nu 2 MW en 10 MW warmteopslag systemen waarbij warmte wordt opgeslagen in iets dat opmerkelijk eenvoudig, overvloedig en goedkoop is: zand.
Polar Night Energy heeft een commercieel systeem geïnstalleerd bij de Vatajankoski energiecentrale, die is aangesloten op het lokale warmtenet. Het bestaat uit een 7m hoge geïsoleerde stalen cilinder met daarin 100 ton laagwaardig zand, een warmtewisselaar met stalen leidingen en een ventilator. Een elektrische weerstandsverwarmer, aangedreven door wind en zonne-energie, verwarmt het zand tot ongeveer 600°C. De isolatie, zoals het ontwerp, voorkomt warmteverlies, zelf in de koude Finse nachten, zodat de warmte maandenlang blijft opgeslagen. Wanneer er warmtevraag is, verplaatst de ventilator de lucht naar het warmtenet om tot 200 kW, of 8 MWh, warmte te leveren: genoeg voor de ongeveer 100 huishoudens en buurthuis, inclusief het openbare zwembad.
Zand kan worden verwarmd tot ongeveer 1000°C. Water wordt vaak gebruikt in thermische opslag, maar naarmate het 100°C nadert, verandert het in stoom, wat duurdere apparatuur vereist die druk kan weerstaan. De energiedichtheid van de zandopslag is aanzienlijk hoger dan water maar 5-10 keer lager dan Li-batterijen.
Maar de kosten van Li batterijen zijn ongeveer 6 keer hoger. Hoewel de prijs van Li-batterijen de afgelopen tien jaar consequent is gedaald, meldde Bloomberg in december 2022 dat de prijs van Li-batterijen was gestegen tot 151 $/kWh, een onverwachte stijging van 7%. De Vatajankoski zandopslag kost 25 $/kWh. Li-batterijen hebben een levensduur van ongeveer 10-15 jaar. Behalve de ventilator, die na tien jaar kan worden vervangen, is de levensduur van het Polar Night systeem afhankelijk van de stalen leidingen die 50 jaar of langer meegaan. Het zand veroudert niet – het is volledig circulair en levert geen veiligheidsproblemen op.
Omdat de warmteopslag van Polar Night Energy geen elektriciteit oplevert, is het zinvol om het te vergelijken met andere verwarmingssystemen voor warmtenetten. PBL meldde dat de helft van de warmte in de grote Nederlandse warmtenetten grotendeels afkomstig is van fossiele centrales. De andere helft komt uit de verbranding van afval en biomassa, allebei met rendementen rond 20%, aldus Zero Waste Europe en CBS Elektrische weerstandsverwarming daarentegen is 100% efficiënt en als die aangedreven wordt door wind en zon, is er ook geen uitstoot.
Het succes van Polar Night Energy is viraal gegaan. Veel nieuwe minder bekende bedrijven bieden warmteopslag aan op basis van het enorme potentieel van goedkope vaste materialen zoals zand, stenen en bakstenen, of inerte vloeistoffen zoals gesmolten zouten. Sommige richten zich op de industriële sector met 1000°C warmte, andere hebben de mogelijkheid om de warmte om te zetten in elektriciteit.
Goedkope, echt duurzame en circulaire energieopslag zou een stroomversneller voor de energietransitie in Nederland kunnen zijn, zeker gezien het noodlijdende elektriciteitsnet.
