Investeren in batterij-opslag groene stroom is dringend nodig

Nederland zal de komende jaren hard moeten werken aan Smart Grids, slimme lokale netwerken met nieuwe opslagcapaciteit voor groene stroom. Zo kan het dreigende instabiliteit van het stroomnet bestrijden die ontstaat door de toenemende pieken van elektriciteit uit windmolens en zonnecellen. Grote hoeveelheden plaatselijk te installeren batterijen zullen de groeiende schommelingen -inherent aan zon en windenergie- in het elektrische netwerk moeten opvangen. Zo niet, dan stevent Nederland af op de grote problemen die op dit moment in Duitsland zichtbaar zijn.

De Nederlandse groei van vier procent hernieuwbare energie nu, naar 16% in 2023, vastgelegd in het recente energieakkoord maakt de kwestie extra prangend. Dit blijkt uit promotieonderzoek van Stefan Nykamp (onderzoeksinstituut CTIT) aan de Universiteit Twente. Het onderzoeksthema Smart Grids is een speerpunt binnen het Green Energy Initiative van de Universiteit Twente.

Dreigende blackouts, het stilleggen van windmolens of dumping van (bijna) gratis groene stroom in buurlanden, omdat overbelasting van het net dreigt. Dat zijn de huidige problemen in Duitsland, dat al een kwart van zijn energie opwekt uit hernieuwbare bronnen. Volgens promovendus Stefan Nykamp moet Nederland hiervan leren en fors gaan investeren in een stabiel net voor een toekomst met zeker vier keer zoveel opgewekte groene stroom. Nykamps nauwkeurige case-studies in Duitsland tonen aan dat lokale opslag in batterijen hiervoor de beste oplossing is.

Het onaantrekkelijke alternatief behelst uitbreiding van het huidige netwerk met een enorme hoeveelheid dikke nieuwe kabels; een dure investering van vele miljarden die de situatie voor tientallen jaren vastlegt en die vereist dat oude steenkolencentrales standby blijven (strijdig met het Energieakkoord). Lokale opslag in batterijen is een veel flexibeler systeem dat gevaarlijke en kostbare instabiliteit op het net voorkomt en de ontmanteling van oude centrales toelaat.

Problemen met groene stroom

De Duitse problemen met energie uit zon en wind zijn talrijk. In de eerste plaats dreigt overbelasting van het Duitse elektriciteitsnet als er (te) veel zonne-energie is en het (te) hard waait. Regelmatig 'dumpt' Duitsland overtollige groene stroom in buurlanden als Nederland, ver onder het markttarief of zelfs 'gratis': een marktverstorend verschijnsel. Bovendien raakt deze 'oplossing' uitgeput omdat de buurlanden zelf meer groene stroom gaan opwekken. Daarnaast wordt regelmatig energie verspild door stillegging van windmolens om overbelasting van het net tegen te gaan.

Naarmate een land meer elektriciteit uit zon en wind opwekt, neemt ook de kans toe op 'black-outs': woonwijken en industriegebieden zonder stroom, met rampzalige (financiële) gevolgen. Duitsland kende dit jaar al enkele 'bijna-blackouts' en zal de komende jaren ook het nodige moeten doen nu het land afstevent op 80% hernieuwbare energie in 2050 met alle nieuwe schommelingen op het net erbij. 'Nederland kan en moet hiervan leren', aldus Nykamp die werkzaam is bij de grootste Duitse netbeheerder Westnetz (RWE).

De beste oplossing: smart grids

Volgens het onderzoek aan de Universiteit Twente is lokale opslag van elektrische energie de onontkoombare oplossing. Op wind- en zonrijke dagen kan een surplus aan energie tijdelijk worden opgeslagen in batterijen in de buurt van de windmolens en zonnecellen. De energie kan dan lokaal verbruikt worden in de nachten of dagen erna (of worden aangeleverd op het hoofdnet) als er wolkenvelden zijn en de wind is gaan liggen.

Het alternatief zou een vernieuwde infrastructuur zijn met vele duizenden kilometers extra (dikke) stroomkabels naar het hoogste spanningsniveau, om overbelasting te voorkomen. Volgens Nykamp zou hiervoor echter alleen al in Duitsland tot 2020 zo'n 380 000 kilometer aan nieuwe kabelnetwerken nodig zijn (de afstand van de aarde tot de maan) om groene surplus-elektriciteit naar de grote centra of de buurlanden te kunnen exporteren. Kosten: € 27 miljard. Ook in Nederland zou een miljarden-investering in kabels al snel veel duurder uitpakken dan de aanleg van extra energie-opslag in smart grids. Nykamp verwacht op grond van zijn uitgebreide casestudies dat het omslagpunt waarop de smart grids het meest kosteneffectief zijn zeker ook in Nederland wordt bereikt.

Bovendien, bij het alternatief 'infrastructuur met uitsluitend nieuwe bekabeling' zul je de huidige opwek-capaciteit achter de hand moeten houden. Echter, als je de gas- en kolencentrales niet kunt afbouwen, maar minimaal op de standby-stand moet houden, brengt ook dat weer extra hoge kosten met zich mee. Nykamp: "Ik ben ervan overtuigd dat opslag in 'smart grids' de beste oplossing is voor Duitsland en voor Nederland. Maar als we niet op tijd investeren, krijgen we echt grote problemen."

Het onderzoek van Stefan Nykamp (faculteit EWI) maakt onderdeel uit van onderzoeksinstituut CTIT. Hij promoveert op 18 oktober aan de Universiteit Twente. Aan zijn promotie is het symposium ‘The Future of the Energy Supply' (13.00 - 18.00 uur) gekoppeld.