Na zonnepanelen, windturbines, industriële elektrificatie, elektrische auto’s en warmtepompen is grootschalige opslag van energie de nieuwe rijzende ster in het energiesysteem. De minister voor Klimaat en Energie, Rob Jetten, werkt aan een Routekaart Energieopslag. Alle reden dus voor een overzicht van de belangrijkste feiten, cijfers en vraagstukken: grootschalige opslag in acht vragen.
Dat is een beetje koffiedik kijken, maar met analyses, educated guesses en veel rekenwerk geeft de begin april verschenen tweede editie van het rapport Integrale Infrastructuurverkenning 2030-2050 (II3050) daar wel een beeld van. In de berekende scenario’s pieken de productieoverschotten in 2050 op momenten boven de 100 gigawatt. Tijdelijke tekorten in een jaar liggen tussen 80 en 100 gigawatt. De flexibiliteit om elektrische tekorten op te vangen moet groeien van 3 terawatt-uur per jaar in 2019 naar gemiddeld 90 terawattuur per jaar in 2050. Energieopslag vindt niet alleen plaats in batterijen, maar ook in gas (methaan en waterstof bijvoorbeeld) en warmte. Voor batterijen houdt II3050 rekening met een vermogen van 40 tot 70 gigawatt. De doorstroom, de totale hoeveelheid energie die de batterijen in- en uitgaat, bedraagt op jaarbasis 29 tot 54 terawattuur.
Een andere graadmeter is het rapport Monitoring Leveringszekerheid, dat TenneT jaarlijks opstelt. Dat signaleerde in januari voor het eerst in z’n twintig-jarig bestaan een mogelijke overschrijding van een grenswaarde voor de leveringszekerheid: de Loss of Load Expectation (LOLE), waarbij er onvoldoende vermogen is om aan de vraag te voldoen. Gerekend over een heel jaar wordt voor 2030 voor 3,7 uur zo’n tekort voorzien, als er ruim 10 gigawatt batterijcapaciteit beschikbaar is. Bij 7,8 gigawatt aan batterijen loopt de LOLE op naar 4,9 uur. TenneT (en ook andere TSO’s in Europa) beschouwen een LOLE van maximaal 4 uur per jaar als een veilige grens voor het systeem. Volgens deze analyse moet in 2030 dus zo’n 10 gigawatt aan batterijen operationeel zijn, of andere oplossingen om die flexcapaciteit te leveren.
Het wordt een flinke uitdaging om in het toekomstige energiesysteem vraag en aanbod altijd naadloos op elkaar te laten aansluiten, zowel van elektriciteit zelf als van netcapaciteit. Bij massale productie van elektriciteit uit zon en wind is meer transport nodig tussen locaties die stroom invoeren en locaties van verbruik. Deze stroomproductie sluit bovendien in tijd minder goed aan op de momenten van verbruik – zon en wind laten zich niet sturen als een elektriciteitscentrale. Tel daarbij op dat de grootschalige elektrificatie in volle gang is: elektrische auto’s, elektrische verwarming van huizen, bedrijven en industrieën die processen elektrificeren. Het belang van het elektriciteitsnet om te voorzien in de energiebehoefte neemt daardoor toe, terwijl dat van het gasnet juist afneemt. Geraamd in scenario’s heeft het elektriciteitsnet in 2050 dan ook tweemaal zoveel capaciteit nodig als nu. Opslag zal in dit sterk veranderende systeem moeten helpen om de onbalans tussen productie en verbruik op te vangen.
Opslag wordt steeds belangrijker voor balanshandhaving’
Batterijen zijn vooral geschikt voor opslag op korte termijn – voor uren en dagen. In de vorm van waterstof kan energie in een (gasdichte) opslag makkelijker langer worden opgeslagen. De combinatie van beide sluit goed aan op de vraag naar opslag in een duurzaam energiesysteem. Voor de korte termijn overbruggen batterijen de verschillen in dag en nacht en binnen een week. Productie van zonnepanelen overdag kan daarmee ’s avonds worden benut, en voor balanshandhaving kunnen systeembatterijen de onbalans op korte termijn herstellen.
Langduriger opslag, waarvoor gassen als waterstof zeer geschikt zijn, kan de verschillen opvangen tussen de seizoenen, met veel opwek in de zomer en hoger verbruik (met name voor warmte) in de winter.
Grootschalige batterijen kunnen goed ingezet worden bij drie taken:
1. Balanshandhaving. TenneT koopt daarvoor capaciteit bij marktpartijen, rechtstreeks of via energiemarkten.
2. Langere termijn balans. Opslag wordt ingezet om verschillen te benutten tussen periodes met hoge productie en laag verbruik (lage prijs) en lage productie en hoog verbruik (hoge prijs). Het gaat hier om verschillen tussen dag en nacht, en gedurende enkele dagen.
3. Congestiemanagement. Opslag bij een zonnepark bijvoorbeeld, zorgt ervoor dat pieken in de elektriciteitsproductie kunnen worden afgevlakt, zodat meer netcapaciteit overblijft voor andere installaties. Met 5,5 gigawatt aan batterijen kan een extra 7,5 gigawattpiek zonnepanelen worden aangesloten, zonder netverzwaring, becijferde CE Delft al in 2021. Wel is aanvullend beleid nodig om deze toepassing rendabel te maken voor exploitanten van batterijen.
Een batterij kan technisch heel goed helpen om onbalans in het elektriciteitsnet tegen te gaan. Daarvoor moet die batterij zelf wel altijd netcapaciteit beschikbaar hebben. In de praktijk verergeren batterijen daarmee de netcongestie, die ontstaat als de technische grens van de netcomponenten wordt bereikt. Netbeheerders moeten dan ‘nee’ verkopen voor verzwaringen en nieuwe aansluitingen.
Han Slootweg, themaleider slim en flexibel elektriciteitssysteem bij Netbeheer Nederland, licht toe: “Dat is inderdaad een paradox. Batterijen bieden capaciteit aan bij TenneT voor balanshandhaving. TenneT moet daar op afroep meteen over kunnen beschikken. Voor een batterij die met onbalans haar geld verdient, moet dus de volledige netcapaciteit beschikbaar zijn. En dat veroorzaakt vervolgens netcongestie.”
Slootweg: “Dat werkt zo bij cable pooling van batterijen met andere installaties, als batterijen een netaansluiting delen met bijvoorbeeld wind- en zonneparken. De batterijen kunnen ontladen – leveren – als de zon niet schijnt of de wind niet waait. Maar met een batterij stroom opslaan en inkopen als het goedkoop is en verkopen als het duur is, leidt niet per definitie tot een lagere netbelasting of minder congestie. Bij gunstig weer is stroom soms gratis. Elke elektrische auto, warmtepomp en industrie wil dan ook stroom afnemen. Als batterijen dan ook nog willen opladen, voegen ze alleen maar drukte toe aan een toch al drukbezet elektriciteitsnet.”
Het is niet zo makkelijk om de businesscase voor opslag door te rekenen. De inkomsten zijn onzeker, want niemand weet hoe toekomstige markten zich ontwikkelen. En eventuele netcongestie compliceert de zaak nog verder. “Opslag wordt steeds belangrijker voor balanshandhaving”, stelt Slootweg. “Ook als de zon flink schijnt, kan er onbalans in het net optreden – een centrale kan altijd een keer uitvallen. TenneT moet dan de balans herstellen om storing of uitval van het systeem te voorkomen. De vergoeding daarvoor is een andere dan de prijs van dat moment voor elektriciteit.”
Netbeheerders kunnen nu nog nauwelijks sturen op optimale inzet van opslag
“We moeten voorkomen dat batterijen onbedoeld bijdragen aan congestie. Ze moeten het juist liefst helpen oplossen”, vertelt Slootweg. Vanuit Netbeheer Nederland startte hij daarom het initiatief om in samenspraak met belanghebbenden vast te leggen hoe die situatie het best bereikt zou kunnen worden. Het gesprek over een passend inpassingskader loopt nog, maar is inmiddels onderdeel van het Landelijk Actieplan Netcongestie. Een definitief kader is er dus nog niet, inzicht in mogelijke verbeteringen is er al wel.
Slootweg: “Congestie voorkomen komt erop neer dat opslagsystemen het net minder belasten. Bij hoge productie uit zon en wind ontladen ze niet, bij een hoog verbruik laden ze niet op. Het is dan uiteraard redelijk om een lager transporttarief te hanteren – ze gebruiken tenslotte minder netcapaciteit. Dat is al snel de marge die nodig is om rendabel te zijn.”
De prijsontwikkeling op de energiemarkt is overal hetzelfde en speelt geen rol in de locatiekeuze van initiatiefnemers. Slootweg pleit voor meer integratie van deze twee elementen in het energiesysteem: “De energiemarkt en het netwerk staan volledig los van elkaar, ze hebben elk hun eigen technische problemen en eigen financiële prikkels. Netbeheerders kunnen daardoor nauwelijks sturen op optimale inzet van opslag. Als we ze integreren en de juiste prijssignalen toepassen, krijgen we opslag veel beter ingepast in het systeem. Met de juiste condities voor alle partijen.”
Dit artikel is afkomstig uit Net NL, het kwartaalmagazine van Netbeheer Nederland dat inzicht geeft in het werk van de netbeheerders en netbedrijven aan het energiesysteem van de toekomst.
