Energieopslagtechniek

Energieopslagtechnieken worden gebruikt om vraag en aanbod van elektriciteit in een elektriciteitsnetwerk te balanceren. Voor de grootschalige belastingsverdeling van een onderling verbonden elektrisch netwerk sturen elektrische energieproducenten de goedkope overtollige dalurenelektriciteit via het transmissienet naar energieopslaglocaties voor tijdelijke opslag van de energie. De energieopslaglocaties worden dan energieproducenten wanneer de vraag naar elektriciteit groter is. Dit vermindert de kosten van de piekvraag van elektriciteit door het beschikbaar maken van de energie voor gebruik tijdens de piekvraag zonder extra investeringen in overtollige productiecapaciteit dat het merendeel van de dag niet gebruikt zou worden.

Pompcentrale

Een pompcentrale is een waterkrachtcentrale die ’s nachts water pompt van een lager naar een hoger gelegen spaarbekken. Als er ’s morgens piekbelastingen zijn, worden de sluizen open gezet en worden door het vallende water alternatoren aangedreven. Een voorbeeld is de waterkrachtcentrale van Coo-Trois-Ponts

Er bestaan ideeën om hetzelfde principe toe te passen maar dan met een spaarbekken op grote diepte ondergronds, waarbij het water 's nachts naar een spaarbekken bovengronds wordt gepompt. Wanneer er piekbelasting is, wordt het water weer in het ondergrondse bekken gestort, waar het een turbine aandrijft die zo diep mogelijk in de schacht is geplaatst. Er zijn plannen om een dergelijk systeem in Limburg te bouwen. Het moet komen op Graetheide (gemeente Sittard-Geleen) op een diepte van 1400 meter.

Accu's

Accu-opslag werd gebruikt in de eerste gelijkstroom-elektriciteitsnetten, en is weer aan een opmars bezig. Batterijsystemen verbonden met grote solid-state-wisselrichters worden gebruikt ter regulering van distributienetwerken. In Puerto Rico is een systeem in gebruik met een capaciteit van 20 megawatt gedurende 15 minuten ter regulering van de frequentie van de elektrische energie die geproduceerd wordt op het eiland. De grootste accu ter wereld is in 2003 opgesteld in Fairbanks, Alaska, om het voltage aan het einde van een lange transportleiding te stabiliseren, en bestaat uit Ni-Cd-cellen (27 MW-15min). Accu's zijn meestal relatief duur, hebben hoge onderhoudskosten, en een beperkte levensduur.

Oplaadbare vloeistofaccu’s kunnen worden gebruikt als snelle respons opslagmedia. Vanadium-Redox-accu’s en andere vloeistofaccu’s worden ook steeds meer gebruikt voor energieopslag en om de fluctuaties van wind- en zonne-energie op te vangen. Dit soort accu’s is relatief hoog efficiënt, ter grootte van 90% of meer, en heeft een lange levensduur.

Gecomprimeerde lucht

Een andere energieopslagmethode is het gebruik van dalurenelektriciteit om lucht te comprimeren, die wordt meestal opgeslagen in een oude mijn of een andere soortgelijke geologische structuur. Wanneer de vraag naar elektriciteit hoog is, wordt de gecomprimeerde lucht verwarmd met een kleine hoeveelheid aardgas en gaat dan via expansieturbines om elektriciteit op te wekken.

Thermische energieopslag

Er zijn ontwerp voorstellen voor het gebruik van gesmolten zout als warmteopslag voor het opslaan van warmte verzameld door een zonnetoren zodat het kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken bij slecht weer of 's nachts Voorbeeld hiervan is de centrale van Gemosolar in Fuentes de Andalucia (Zuid Spanje) met een productie van ca.110 GWh per jaar, en een productiereserve van 15 uur.

Energieopslag in vliegwielen

Mechanische traagheid is de basis van deze opslagmethode. Een zware roterende schijf wordt versneld door een elektromotor. Elektriciteit wordt opgeslagen als de kinetische energie van het wiel. Wanneer energie nodig is, fungeert de elektromotor als een omgekeerde generator die het wiel vertraagt en elektriciteit produceert. Wrijving moet tot een minimum beperkt blijven ter verlenging van de opslagduur. Dit wordt vaak bereikt door het plaatsen van het vliegwiel in een vacuüm en het gebruik van magnetische lagers, wat het weer een duurdere methode maakt. Grotere vliegwielsnelheden staan een grotere opslagcapaciteit toe maar vereisen sterke materialen zoals staal of composietmaterialen om weerstand te bieden aan de centrifugale krachten.

Waterstof

Ondergrondse waterstofopslag is de praktijk van de opslag van waterstofgas in ondergrondse grotten, zoutkoepels en uitgeputte olie- en gasvelden. Sinds vele jaren worden zonder problemen grote hoeveelheden gasvormig waterstof opgeslagen in ondergrondse grotten door ICI. De opslag van grote hoeveelheden waterstof in ondergrondse mijnen, zoutkoepels, aquifers of uitgegraven rotsgrotten kan functioneren als energieopslag die noodzakelijk is voor de waterstofeconomie. De elektriciteit die nodig is voor gecomprimeerde waterstofopslag op 200 bar bedraagt 2,1% van de energie-inhoud.

Buurtbuffers

Door KEMA is een grootschalig Europees onderzoek (Growders) uitgevoerd naar de opslag van elektriciteit op lokaal niveau in buurtbuffers. Door de transitie van de electriciteitsvoorziening en het toepassen van steeds meer lokale opwekking van elektriciteit is er grote behoefte aan stabilisatie van vraag en aanbod op lokaal niveau. Dit voorkomt investeringen in de verzwaring van lokale netten om deze fluctuaties op te vangen. Experimenten zijn gedaan met Buurtbuffers bestaande uit een combinatie van accu's en vliegwielen. De accu's zorgen voor de benodigde capaciteit en het vliegwiel levert het gevraagd piekvermogen. Een woonwijk van gemiddelde omvang heeft voldoende aan een opslagcapaciteit van 50 kWh en een piekvermogen van 150 kW. In Amerika verdienen commerciële bedrijven l geld met het stabiliseren van elektriciteitsnetten met Buurtbuffers.

Gas

In Duitsland test men de technologie om van elektriciteit gas te maken. Het is een concept dat het overschot elektriciteit door elektrolyse van water in waterstof en in een tweede stap, met koolstofdioxide converteert in synthetisch methaan. De opslag van dit methaan kan gebeuren in de de bestaande infrastructuur voor aardgas.

Zie ook

• Decentrale opwekking
• Hoogspanningsnet
• Nederlandse elektriciteitsmarkt
• Virtuele energiecentrale

Bronnen, noten en/of referenties