{"id":45258,"date":"2013-02-16T01:27:28","date_gmt":"2013-02-16T00:27:28","guid":{"rendered":"http:\/\/www.olino.org\/?p=45258"},"modified":"2013-02-10T23:39:01","modified_gmt":"2013-02-10T22:39:01","slug":"onbetrouwbare-zon-en-wind-dan-maar-batterijen-voor-het-grid","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/articles\/2013\/02\/16\/onbetrouwbare-zon-en-wind-dan-maar-batterijen-voor-het-grid\/","title":{"rendered":"Onbetrouwbare zon en wind, dan maar batterijen voor het grid?"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>Een veel gehoord argument tegen zon- en windenergie is dat ze onbetrouwbaar zijn. Als de zon onder is of als het niet waait, dan zouden rokende kolencentrales nodig zijn om de elektriciteitsvoorziening zeker te stellen. Daarom zouden zon en wind niet meer dan 20 procent van deze voorziening kunnen invullen.
\nMaar mensen die off-grid wonen gebruiken oplaadbare batterijen en zijn met de energie van een zonnepaneel goedkoper uit, dan als ze een dieselgenerator zouden gebruiken.<\/p>\n

Dus kan het nu wel of niet? Is de onbetrouwbaarheid van wind en zon echt onoverkomelijk als we 80 procent van de elektriciteit uit hernieuwbare bronnen willen? En kunnen batterijen in het grid een oplossing zijn?<\/p>\n

<\/p>\n

Off-grid als model voor on-grid<\/h3>\n

Om niet te verdwalen in een abstracte discussie van miljarden watts en evenveel euro\u2019s, is het goed om te beginnen bij een enkel off-grid huis. Een huis dat zijn eigen elektriciteit produceert en opslaat.
\nVervolgens kan gekeken worden hoe de kosten verlaagd kunnen worden als meerdere van zulke huizen met een grid (elektriciteitsnet) met elkaar verbonden worden. Om uiteindelijk te komen bij een supergrid, waarbij landen continentaal worden verbonden zodat ook zonne-energie uit de Sahara (DESERTEC<\/a> plan) mogelijk wordt.
\nDe off-grid situatie is altijd \u201cworst case\u201d, aangezien in een on-grid situatie we altijd kunnen kiezen om geen gebruik te maken van het grid. De kosten zullen bij on-grid dalen, omdat fluctuaties in energieproductie en consumptie opgevangen kunnen worden en dat sommige voorzieningen, zoals back-up capaciteit, grootschalig goedkoper zullen zijn. 100.000 back-up generators van 1kW zijn duurder, minder effici\u00ebnt en hebben meer onderhoud nodig dan 1 gascentrale van 100MW.<\/p>\n

De familie Ackerman-Leist<\/h3>\n

In Nederland hebben we zogenoemde \u201cnulwoningen<\/a>\u201d. Dat zijn woningen die in een jaar evenveel energie gebruiken als produceren. Deze zijn echter on-grid en geven daarmee geen beeld van de voordelen en problemen van gebruik van batterijen. Overigens wordt in het Nederlands het woord batterij meestal gebruikt voor een niet oplaadbare batterij en een accu voor een oplaadbare batterij. Dit in tegenstelling tot het Engelse \u2018battery\u2019. In dit artikel zal met batterij steeds oplaadbare batterij bedoeld worden.
\nNa wat zoeken op het internet, is een goed en beschreven voorbeeld van een off-grid woning te vinden van de familie Ackerman-Leist in Vermont<\/a>. Ze wonen een kilometer van het elektriciteitsnet af en besloten daarom off-grid te gaan wonen.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Hier volgt een samenvatting van de installaties:
\n\u2022\tVerbruik, 2.2 kWh per dag, 800 kWh per jaar.
\n\u2022\tKoelkast op propaangas (door middel van absorptie koeling).
\n\u2022\tVerwarming met hout.
\n\u2022\tWarm water met zonnecollector en propaangas als back-up.
\n\u2022\tZonnepanelen, 960Wp (met volgsysteem)
\n\u2022\tBatterijen: 12 x 6V x 6Ah = 16.2 kWh.
\n\u2022\tBack-up 4kW diesel generator<\/p>\n

Het vermogen van de zonnepanelen komt misschien wat laag over. Het systeem is echter in 2004 aangelegd toen de prijzen van zonnepanelen nog veel hoger lagen.<\/p>\n

Het berekenen van kosten en capaciteit van batterijen<\/h3>\n

Oplaadbare batterijen produceren zelf geen energie. Het is daarmee een beetje een puzzel hoe de kosten berekend moeten worden.
\nOm te beginnen moet de opslagcapaciteit gezien worden als percentage van het dagelijks gebruik. In het geval van familie Ackerman-Leist is het dagelijks gebruik 2.2 kWh en zijn de batterijen gedimensioneerd op 16.2 kWh (12 x 6V x 225Ah). Oftewel 736% van het dagelijks gebruik. Door met percentages te rekenen kunnen de koster verrekend worden per kWh gebruik en is absolute gebruik minder van belang. Als de prijs per kWh duidelijk is, dan worden de kosten voor kleine en grote installaties vergelijkbaar.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

De volgende stap is de kosten te berekenen per gebruikte kWh. Stel dat een kWh opslag 150 euro kost en 25 jaar meegaat (dit is niet het geval, zie verderop in dit artikel). 25 jaar en 7% rente is vergelijkbaar met een kostenprofiel van 10 jaar levensduur en 0% rente. De 7% klinkt misschien wat hoog, maar aan een aanschaf zit ook risico en er is ook wat onderhoud. Men is echter vrij om een lager percentage te kiezen. De kosten zijn daarmee 15 euro per jaar en dat is 4.1 cent per dag per kWh voor een capaciteit van 100% van het dagelijks gebruik. Voor 736% is dit 30.2 cent per kWh. Dit is dus een aanzienlijk kostenpost en is meer dan de prijs voor de zonnepanelen.
\nDe kosten kunnen beperkt worden door het percentage lager te nemen. In de off-grid situatie zijn de mogelijkheden beperkt. Men kan meer panelen nemen of meer gebruik maken van de back-up generator.
\nIn de on-grid situatie is meteen duidelijk dat het heel aantrekkelijk is de fluctuaties via het grid weg te werken en bijvoorbeeld maar een opslag capaciteit te hebben van 50% van het dagelijks gebruik. De extra kosten zouden dan maar 2 cent per kWh zijn. Extra kosten zijn natuurlijk nooit leuk, maar 2 cent per kWh is niet \u201chet apocalyptische einde van de wereld door een energiecrisis\u201d.<\/p>\n

Opslag per uur<\/h3>\n

In sommige artikelen op het internet over batterijen, wordt soms de opslag \u201cper uur\u201d gegeven. Dit zegt niet zoveel over de totale opslag, maar meer over het vermogen in verhouding tot de opslag.
\nStel men heeft een batterijbank met 2 uur opslag ergens ge\u00efnstalleerd. Dat wil zeggen dat de batterijen in opgeladen toestand in 2 uur leeg getrokken kunnen worden. Oftewel, per kWh opslag heeft men 500W vermogen. Meer uren opslag, betekent dan minder vermogen per opgeslagen kWh!
\nIn het geval Ackerman-Leist met 736% opslag, is het vermogen waarschijnlijk niet een probleem want zou men de batterijen in 7 uur leeg kunnen trekken, dan betekent dat dat in 1 uur een dagconsumptie aan vermogen geleverd kan worden.
\nNaar mate het percentage van opslag lager wordt, neemt het maximale vermogen proportioneel af bij gebruik van hetzelfde type batterij. Het is waarschijnlijk dat hetzelfde niet voor de behoefte geldt. Als bijvoorbeeld door gebruik van andere technieken de behoefte aan opslag minder wordt, kan de behoefte aan vermogen gelijk blijven. In een grid situatie met een beperkte opslag, hebben de energiemaatschappijen bijzonder interesse in het vermogen.<\/p>\n

Back-up power versus peak power<\/h3>\n

Tegenover de kosten van de batterijen kunnen de kosten van back-up power gezet worden. De familie Ackerman-Leist heeft een generator van 4kW. Met wat Googlen kan zo\u2019n generator tussen de 1500 \u00e0 2000 euro gekocht worden. Een investering van 25 jaar en 7% rente is opnieuw vergelijkbaar met een kostenprofiel van 10 jaar en 0% rente. De generator kost daarmee 150 \u00e0 200 per jaar en op een gemiddeld verbruik van 2.2 kWh per dag is dat dan ongeveer 20 cent per kWh. Dit is enkel de prijs om de generator te hebben, bovenop de prijs van energie uit de zonnepanelen. Dit is dus duur.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Maar als nauwkeuriger gekeken wordt, dan is de 4kW zwaar over gedimensioneerd. De generator kan in iets meer dan een half uur de elektriciteit genereren voor een hele dag. De back-up is hier ook back-up voor het gehele systeem en is niet afhankelijk van het functioneren van de batterijen. Als de back-up wel wordt gecombineerd met de batterijen, dan kan uitgegaan worden van het gemiddelde verbruik en is een 100W systeem voldoende! Dat is dus 40 keer minder en maar een halve cent per kWh.
\n100W is zo weinig dat een generator van dat type niet te koop is en de off-grid situatie blijft dus toch duur. Zou je echter in een Nederlandse wijk met 100 huizen back-up power willen hebben voor gemiddeld verbruik, met een verbruik van 10 kWh per dag per huis, dan heb je aan een generator van 50 kW voldoende. Dat is een motor van een kleine auto, die op het internet voor 15.000 dollar te vinden is en dat is eenmalig 150 dollar per huis (15 dollar per jaar). Het is duidelijk dat dit niet veel kost en ook niet veel ruimte in beslag neemt.
\nAls echter uitgegaan wordt van \u201cpeak power\u201d, in het geval dat er geen zon en wind is op het moment dat er veel vraag is, zonder de aanwezigheid van batterijen, dan kan de prijs misschien wel 5 keer hoger liggen voor een wijk en nog meer voor een enkel huis. De kosten worden dan wel significant.<\/p>\n

Het probleem van loodaccu\u2019s<\/h3>\n

In bovenstaande berekeningen van de lood accu, is uit gegaan van een ideaal werkende accu. Dit klopt echter niet. Oplaadbare batterijen hebben vele eigenschappen en elk batterij type scoort goed of juist slecht op een bepaald aspect:
\n\u2022\tPrijs per kWh
\n\u2022\tPrijs per kW
\n\u2022\tGewicht per kWh
\n\u2022\tGewicht per kW
\n\u2022\tVolume per kWh
\n\u2022\tVolume per kW
\n\u2022\tRoundtrip effici\u00ebntie
\n\u2022\tZelfontlading
\n\u2022\tCycli
\n\u2022\tRobuustheid tegen diepe ontlading
\n\u2022\tGevoeligheid voor temperatuur
\n\u2022\tTemperatuur waarbij de batterij werkt
\n\u2022\tVeiligheid (kans op ontploffen)
\n\u2022\tAllerlei milieuaspecten<\/p>\n

Voor telefoons is de energiedichtheid en het vermogen erg belangrijk. De lithium gebaseerde batterijen scoren op dit punt zeer goed. De auto heeft vanwege de actieradius een grote batterij nodig en de prijs wordt daarmee ook belangrijk. De prijs van lithium batterijen is in deze context nog problematisch (de auto wordt te duur of de actieradius is te klein).
\nVoor stationaire toepassingen, zoals het gebruik voor elektriciteit in huis, zijn met name de prijs en het aantal cycli van belang. Als men 1 keer per dag oplaadt en ontlaadt, dan heeft men voor een levensduur van 25 jaar, 25 x 365 is 9125 (laten we zeggen 10.000) cycli nodig.
\nQua prijs per kWh scoort de lood accu goed en hij wordt daarom nog veel gebruikt voor de stationaire toepassing. Op het aantal cycli scoort de lood accu (inclusief veel andere batterijen) veel slechter. Hij blijft steken op 1000 \u00e0 2000 cycli.
\nDaarnaast kan de lood accu slecht tegen diepe ontlading (en diep ontladen blijven). Dit is ook een reden waarom de familie Ackerman-Leist een capaciteit van 736% heeft. Op deze manier wordt de batterij maar beperkt ontladen en gaat hij veel langer mee.
\nAl met al, is de eerder gegeven prijs van 4 cent per kWh bij 100% van het dagelijks gebruik (voor lood accu’s) een veel te optimistisch getal. Omdat het cycli afhankelijk is van de geplaatste overcapaciteit (hoe meer overcapaciteit, hoe meer cycli) is een precieze prijs per kWh moeilijk te geven. Het is echter duidelijk dat deze een aantal keren hoger ligt dan de 4 cent per kWh en dat is dus erg duur.
\nDe energiedichtheid is ook niet ideaal. Deze is ongeveer 60 Wh per liter (30 Wh per kg). Voor de stationaire toepassing is de dichtheid per volume belangrijker dan gewicht. Zou men bij een dagelijks gebruik van 10 kWh in Nederland bijvoorbeeld kiezen voor 50% opslag, zodat van de zonne-energie de helft na zonsondergang gebruikt kan worden (en de ander helft dus overdag gebruikt moet worden), dan heeft men 83 liter nodig. Dat is een doos van 44 x 44 x 44 centimeter. Niet onoverkomelijk, maar om alles in de meterkast te krijgen zou de helft kleiner toch fijn zijn.<\/p>\n

Alternatieven voor lood accu\u2019s<\/h3>\n

De beperkingen van batterijen voor stationaire toepassingen worden inmiddels erkend en met name in de Verenigde Staten is er veel ontwikkeling in en onderzoek naar alternatieve batterijen (Europa loopt hierop achter).
\nMaar een al bestaand alternatief (commercieel sinds 2000) komt van het Japanse bedrijf NGK Insulators<\/a>. De batterijen bestaan uit natrium en zwavel, beide materialen die in overvloed aanwezig zijn. De batterijen hebben een drie keer hogere energiedichtheid dan lood accu\u2019s en gaan 15 jaar mee. De 10000 cycli worden dus nog niet gehaald, maar komt een heel stuk in de buurt. De DC-DC roundtrip effici\u00ebntie is met 90% zeer goed. Dat is de effici\u00ebntie van 1 keer opladen en ontladen in gelijkstroom (10% gaat dus verloren en nog iets meer voor de conversie naar wisselspanning). Nadeel is dat deze batterijen bij 300 \u00e0 350 graden Celsius werken en zijn daarom niet geschikt voor gebruik in woonhuizen.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

General Electric (een Amerikaans bedrijf, enigszins vergelijkbaar met Siemens), is afgelopen zomer begonnen met de verkoop van zijn Durathon batterijen<\/a>. Deze batterijen bestaan uit natrium en nikkel. Ook deze opereren bij hoge temperatuur (260 graden Celsius), maar door goede isolatie zijn ze aan de buitenkant slechts een beetje warm. Ze worden verkocht in 20 kWh, 100 kWh en 1 MWh units en gaan 4500 cycli mee (15 jaar). De 20 kWh unit is 32 x 55 x 95 centimeter en weegt 245 kg. Ze hebben daarmee een 2 keer betere energiedichtheid (qua volume) dan lood accu\u2019s. De 1 MWh unit lijkt direct te concurreren met de NGK batterijen, maar verschil in prijs is niet te vinden. Na wat verder zoeken is een ergens een prijs van 500 dollar per kWh te vinden. De initi\u00eble prijs zal, met de nog beperkte productiecapaciteit, markt gedreven zijn en niet kost gedreven. De prijs kan dus nog dalen.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Het bedrijf Aquion Energy<\/a> zet al zijn kaarten op goedkoop en robuustheid, ten koste van energiedichtheid. De energiedichtheid van hun batterijen is minder dan van lood accu\u2019s (precieze cijfers worden niet gegeven) en een 5 kWh exemplaar zal zeker niet meer in de meterkast passen. Daar staat tegenover dat ze goedkoop zijn (ze zouden 200 dollar per kWh moeten gaan kosten) en extreem robuust. Ze hebben tests van 15000 cycli doorstaan en gaan niet stuk door diep ontladen of kortsluiting. Ze zijn effici\u00ebnt en opereren bij extreme kou tot extreme hitte. De batterijen bestaan uit natrium, zwavel en zout water en zijn geen milieugevaar bij lekkage.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Met deze eigenschappen is het een uitstekend consumentenproduct voor off-grid situaties in landen van Afrika en Azi\u00eb. In deze landen hebben huishoudens vaak een geringe hoeveelheid zonnepanelen en zijn derhalve maar weinig batterijen nodig. In een off-grid situatie met een paar duizend Wp, kan de benodigde ruimte bezwaarlijk zijn. Aquion verkoopt al batterijen voor test doeleinden en zou dit jaar met de echte productie moeten beginnen. Mogelijk is het ook interessant in on-grid situaties voor Europa en de Verenigde Staten. De energiedichtheid is dan wel slecht, waarschijnlijk iets van 15 Wh per liter, maar dat is nog steeds ongeveer 18 keer hoger dan water op 300 meter in een dam (0.83 Wh per liter). Daarbij moet nog gerealiseerd worden dat plannen in Nederland om water op te pompen nooit hoger gingen dan 30 meter.
\nVerder is er een reeks van bedrijven die \u201cflow-batteries\u201d verkopen en ontwikkelen. Dat zijn batterijen waarbij het elektrolyt vloeibaar is en in een aparte tank zit. Om stroom te verkrijgen of op te slaan wordt het elektrolyt langs membranen gepompt. Door de tanks te vergroten zou dus goedkoop het aantal kWh verhoogd kunnen. Er is ook een support groep<\/a>.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

De bedrijven Prudent Energy<\/a>, Cellstrom<\/a> en Golden Energy Fuel Cell<\/a> maken gebruik van een chemie op basis vanadium.
\nDe bedrijven Premium Power<\/a>, Primus Power<\/a>, RedFlow<\/a> en ZZB Energy<\/a> maken gebruik van de chemie zink en broom.
\nDe bedrijven Enervault<\/a> en Deeya Energy<\/a> maken gebruikt een chemie op basis van ijzer en chroom.
\nSommige van de bedrijven hebben al een redelijk aantal systemen commercieel verkocht. De prijs ligt vaak op 1000 dollar per kWh opslag of hoger en is daarmee 27 dollarcent per kWh, bij 100% opslag van het dagelijks gebruik. Dat is dus behoorlijk duur. De energiedichtheid van de vanadium batterijen is vergelijkbaar of zelfs minder dan lood accu\u2019s. De zink\/broom batterijen scoren op dit punt een stuk beter. Hoewel het elektrolyt apart in tanks het ei van Columbus lijkt, is het maar de vraag of deze techniek het gaat redden tegen de modulair opgebouwde batterijen, zoals de Durathon van General Electric. Op kleine schaal, minder dan 100 kWh, is dat niet te verwachten, omdat het gebruik van pompen en dergelijke onderhoud vraagt, wat op grote schaal minder een probleem is.
\nTenslotte zijn er tal van onderzoeken naar geheel nieuwe concepten. Zo onderzoekt het bedrijf Ambri<\/a> batterijen van vloeibaar metaal. Normaal wordt het aantal cycli van een batterij beperkt doordat de elektrolytplaten langzaam stuk gaan door de chemische reacties. De vloeibare batterijen hebben deze platen niet en slijten daardoor niet. Ze zouden goedkoop te maken zijn.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Het bedrijf Sumitomo probeert batterijen van natrium en zwavel<\/a> te maken, die een operationele temperatuur van onder de 100 graden Celsius hebben. Het bedrijf Ceramatec doet onderzoek naar een vergelijkbare batterij<\/a>. Of daarmee het hoge aantal cycli voor stationaire toepassing behaald wordt, is nog niet duidelijk.
\nWaarschijnlijk zijn er nog veel meer ontwikkelingen en er zijn ook nog alternatieven die wel elektriciteit opslaan, maar geen batterijen zijn, zoals gecomprimeerde lucht van Light Sail Energy<\/a> of vloeibare lucht van Highview Power<\/a>.<\/p>\n

Brandstofproductie bij overschotten<\/h3>\n

Voor een off-grid situatie van een enkel huis, zoals Ackerman-Leist kan een opslagcapaciteit van een aantal dagen geprefereerd zijn. Voor een kleine community, zal misschien gekozen worden voor 50% – 100% van het dagelijks gebruik, terwijl op een continent met een supergrid, het geprefereerde percentage zal dalen tot 10% of minder, bij een volledige duurzame opwekking. Dit zijn schattingen, meer studie is hier nodig.
\nDuidelijk is in ieder geval, dat seizoenoverschotten en tekorten, niet met batterijen kunnen worden opgevangen. Voor tekorten kan back-up capaciteit gebruikt worden, de overschotten worden echter verspild als daar niet iets op gevonden wordt. In tegenstelling van wat men meestal denkt, zijn overschotten een groter probleem dan tekorten.
\nEr is niet zoveel anders mogelijk dan de overschotten te gebruiken voor het produceren van een vorm van brandstof. Dit worden \u201czonnebrandstoffen\u201d genoemd (Solar Fuels) ook als deze uit wind worden gemaakt. Ik heb daar eerder artikel over geschreven voor de Olino website<\/a>.
\nDe geproduceerde brandstof kan gebruikt worden voor de back-up generator. De brandstof echter ook gebruikt worden voor bijvoorbeeld de auto. In dat geval zal meer duurzame energieproductie nodig zijn, dan enkel voor de elektriciteit. Deze overcapaciteit heeft als bijeffect, dat de back-up minder vaak nodig is.
\nDe meest eenvoudige brandstof is waterstof. Deze kan met elektrolyse uit water worden gebruikt en kan in een brandstofcel gebruikt worden om weer elektriciteit te produceren. Er zijn al bedrijven die hier een kant en klare oplossing voor hebben, zoals het Italiaanse bedrijf Electro Power Systems<\/a>. De roundtrip effici\u00ebntie zal een stuk lager zijn. Als waterstofproductie met 70% effici\u00ebntie gaat en elektriciteitsproductie met de brandstofcel ook, dan is de totale roundtrip effici\u00ebntie, dus van brandstofproductie en opnieuw elektriciteitsgeneratie, 50%.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Opslag van waterstof is factoren goedkoper dan opslag van elektriciteit en opslag voor een aantal weken zal waarschijnlijk wel betaalbaar zijn. Prijzen voor waterstofopslag zijn heel moeilijk te vinden op het internet (dat betekent meestal dat ze niet gunstig zijn).
\nAls men in de zomer de energie wil opwekken voor verwarmen in de winter, zonder gebruik te maken van biomassa (zoals houtblokken in een kachel), dan lijkt ammoniak momenteel de enige technisch haalbare oplossing, hoewel deze techniek nog in ontwikkeling is. Met SSAS<\/a> (Solid State Ammonia Synthesis) kan direct uit elektriciteit, water en lucht ammonia gemaakt worden. Dit kan in de winter gebruikt worden voor verwarmen.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Als voor de winter 1500 m3 gas nodig is, dan is dat 16500 kWh. Wordt gebruik gemaakt van een warmtepomp met een COP van 4, dan is dat 4125 kWh elektrisch. Als ammoniak met 60% efficiency in een brandstofcel omgezet kan worden in elektriciteit (restwarmte kan ook gebruik worden), dan is ongeveer 6875 kWh aan ammoniak nodig. Ammoniak heeft energiedichtheid van 3,23 kWh per liter, dus is 2128 liter ammoniak nodig. Zo\u2019n tank kan in de tuin begraven worden.
\nEen tank kost tussen de 7000 en 17000 dollar per 1000 gallon. Dat is 0,48 en 1,16 euro per kWh ammoniak. Dat is heel wat goedkoper dan de 200 dollar per kWh batterijen. Bij grootschalige opslag kan de prijs dalen tot 10 cent per kWh (door de ammoniak af te koelen in plaats van onder druk te brengen).<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Ook al is opslag van brandstof vele malen goedkoper, een tank in de tuin gaat toch duizenden euro\u2019s kosten. Het is daarom aan te raden om de initi\u00eble aanname van 1500 m3 gas te beperken. Dit kan door het huis zeer goed te isoleren en gebruik te maken van thermische zonne-energie. In december en januari gaat dat niet echt, maar in februari en maart wordt de zon al krachtiger, terwijl het nog het steeds koud is.<\/p>\n

Batterijen versus het supergrid<\/h3>\n

Een interessante vraag is of batterijen concurreren met een grid en supergrid (continentaal grid) of juist daar goed mee samenwerken. Of met andere woorden, neemt de economische waarde van een grid\/supergrid af of juist toe met de introductie van batterijen?
\nHet lijkt erop dat de technieken elkaar eerder aanvullen dan elkaar beconcurreren. Dit is moeilijk kwantitatief te onderbouwen en het geheel wordt misschien toch duidelijk met het volgende voorbeeld:<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

In deze situatie is er een grote stad met een elektriciteitsvoorziening (duurzaam of niet, dat is hier niet zo relevant). Er is echter ook een dorp, dat verbonden is met een niet al te betrouwbare hoogspanningsleiding naar de grote stad. Het dorp heeft geen eigen elektriciteitsvoorziening.
\nDe beste plaats om batterijen te plaatsen is in het dorp. Dat lijkt op het eerste gezicht misschien niet logisch, maar bij nader inzien is dat het wel. Door het plaatsen van de batterijen in het dorp, krijgen deze een dubbele en zelfs driedubbele functie. In geval van piekbelasting kan het dorp de batterijen gebruiken, zodat de grote stad de energievoorziening geheel voor zich zelf heeft. Dit geeft eenzelfde voordeel als de batterijen bij de stad geplaatst zouden zijn. Sterker nog, een beter resultaat, omdat tijdens de piek het totale energie verbruik lager is, omdat de hoogspanningskabel minder gebruikt wordt en er dus minder verliezen zijn.<\/p>\n

Maar er zijn nog twee andere voordelen:
\n\u2022\tIndien de hoogspanningsleiding uitvalt, dan kan het dorp op batterijen verder. Pech kan er natuurlijk zijn als de leiding uitvalt terwijl de batterijen juist leeg waren, maar dat neemt niet weg dat de gemiddelde betrouwbaarheid omhoog gaat. Verder zijn onderhoud en storm te voorspellen.
\n\u2022\tHet transport van elektriciteit kan over langere tijd uitgesmeerd worden, waarmee het aantal amp\u00e8res in de hoogspanningsleiding minder is en daarmee ook het verlies over de weerstand. Het verlies is namelijk evenredig met het kwadraat van het aantal amp\u00e8res.
\nUit bovenstaande kunnen aantal conclusies getrokken worden:
\n\u2022\tHet is heel erg moeilijk om de waarde van batterijen in een grid te bepalen, omdat er meerdere voordelen aan zitten.
\n\u2022\tDe batterijen verhogen de waarde van het grid. In combinatie met batterijen kunnen de hoogspanningsleidingen meer en betrouwbaarder stroom transporteren.
\n\u2022\tDe beste locaties van batterijen zijn zo dicht mogelijk bij waar de fluctuaties ontstaan (bij de consument of een fluctuerende producent, zoals zon of wind). Dus niet in de knooppunten (in de knooppunten heeft men immers al de meeste keuze).<\/p>\n

Bovenstaande schematische situatie doet zich voor bij het kleine dorpje Presidio in Texas. Daar is in 2010 een grote hoeveelheid NaS batterijen van NGK<\/a> geplaatst.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Verder doet Enexis een proef in Etten-Leur met Lithium-Ion batterijen<\/a>. En er is een vergelijkbare proef in Sacramento<\/a>. Het gaat bij deze proeven niet zozeer om de performance van de lithium-ion batterijen, maar om de waarde van batterijen in het grid te bepalen. En zoals gezegd, is dat niet evident.<\/p>\n

Integratie<\/h3>\n

Alle bovengenoemde technieken moeten uiteindelijk ge\u00efntegreerd worden tot een on-grid of off-grid systeem. Dit vergt expertise en elektronische systemen die eigenlijk los staan van de batterijen. Vroeger werd deze integratie geleverd door de batterijfabrikant zelf. Dit is echter aan het veranderen en er ontstaan bedrijven die zich specifiek richten op de integratie en zich niet op 1 specifieke opslag methode richten.
\nHet bedrijf Xtreme Power<\/a> maakte eerst eigen geavanceerde lood accu\u2019s, de Xtreme PowerCell, maar ze werken nu samen met Generic Electric met de Durathon batterij. Het lijkt erop dat ze hun eigen batterij hebben laten varen en zich enkel op de integratie richten.
\nSommige inverter fabrikanten leveren tegenwoordig kant en klare systemen voor integratie, zowel voor on-grid en off-grid. SMA Solar Technology<\/a> levert kleine en grote systemen.
\nIn Duitsland is ook nog het bedrijfje Younicos<\/a> actief. Op hun website is een verhaal te vinden over Graciosa, het \u00e9\u00e9n na kleinste eiland van de Azoren. Zonder energieopslag zou maar 15% rendabel met zon en wind kunnen worden opgewekt. Met batterijen stijgt dat tot 70%.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

De focus ligt op die systemen die elektriciteit genereren uit diesel. Die zijn terug te vinden op eilanden, maar ook in afgelegen gebieden. In deze gebieden zijn bijvoorbeeld dorpjes, mijnbouw of een GSM-station. Door de stijgende olieprijzen zijn zon- en windenergie aangevuld met batterijen goedkoper dan een oplossing met enkel een dieselgenerator.<\/p>\n

Conclusies<\/h3>\n

\u2022\tIn een off-grid situatie, zijn batterijen noodzakelijk en een aanzienlijke kostenpost.
\n\u2022\tDoor nieuwe type batterijen kunnen de kosten naar beneden gaan.
\n\u2022\tIn een on-grid situatie, met volledige duurzame elektriciteitsvoorziening is het gebruik ook wenselijk, maar daar kunnen de kosten naar beneden gebracht worden, door enkel opslagcapaciteit te hebben voor een deel van het dagelijks gebruik.
\n\u2022\tBack-up capaciteit voor gemiddeld gebruik is niet duur, het nuttig gebruik van overschotten is een groter probleem.
\n\u2022\tPeak capaciteit brengt wel significante kosten met zich mee.
\n\u2022\tMeerdaagse opslag wordt erg duur met batterijen en kan niet concurreren met de goedkope back-up capaciteit. Het opvangen van de verschillen van de seizoenen met batterijen is in zijn geheel niet realistisch.
\n\u2022\tOpslag concurreert niet met grid of supergrid maar versterkt het.
\n\u2022\tOpslag kan het best geplaatst worden bij de fluctuaties van de consument of de fluctuaties van duurzame energie. Op deze plaatsen krijgt de opslag extra voordelen.
\n\u2022\tWaterstofproductie of ammoniakproductie door middel van SSAS zou voor meerdaagse opslag gebruikt kunnen worden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Een veel gehoord argument tegen zon- en windenergie is dat ze onbetrouwbaar zijn. Als de zon onder is of als het niet waait, dan zouden rokende kolencentrales nodig zijn om de elektriciteitsvoorziening zeker te stellen. Daarom zouden zon en wind niet meer dan 20 procent van deze voorziening kunnen invullen. Maar mensen die off-grid wonen […]<\/p>\n","protected":false},"author":103,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[10,32],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/45258"}],"collection":[{"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/users\/103"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=45258"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/45258\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":45278,"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/45258\/revisions\/45278"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=45258"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=45258"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/olino.org\/blog\/nl\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=45258"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}