All electric; duurzaam, flexibel én betrouwbaar

Onze energievoorziening wordt onmiskenbaar all-electric. Ons dagelijks leven wordt meer en meer elektrisch, meer IT, robots, computers, smart phones, tablets, routers, the cloud, social media, streaming, elektrisch koken en uiteindelijk het internet of things and everything. Verwarmen en koelen van onze gebouwen en huizen gaan we doen door warmte en koude op te slaan en met een elektrische warmtepomp op de gewenste temperatuur te brengen. Onze transport sector wordt elektrisch, van elektrische fietsen, scooters tot elektrische auto’s, trucks, bussen en boten. Die elektriciteit wordt geleverd door batterijen en brandstofcellen aan boord gevoed door waterstof. Ja zelfs onze industriele productie wordt meer en meer elektrisch door het gebruik van additive manufacturing (3D printing), robots en IT.

Al die elektriciteit gaan we natuurlijk duurzaam opwekken, zon en wind natuurlijk maar daarnaast waterkracht, geothermie en biogas dat via de brandstocel in de auto ook kan worden omgezet in elektriciteit. Sommige van deze duurzame opwek zal grootschalig zijn, grote windparken op zee, zonnecentrales in de woestijn, grote waterkracht en geothermie centrales. Maar we krijgen ook heel veel locale elektriciteitsopwekking met zon en wind, kleine waterkracht en elektriciteitsproductie met de brandstofcel auto.

Dit wordt een heel ander energiesysteem dan we nu kennen, heel veel kleine gedistribueerde lokale elektriciteitsproductie en overal. Daarnaast grootschalige elektriciteitsproductie op plaatsen waar het hard waait, de zon goed schijnt, het water valt of de stoom letterlijk de grond uit spuit. Maar ook de elektriciteitsvraag verandert sterk, het wordt all electric, dus er komt heel veel elektriciteitsvraag bij. Het patroon van de elektriciteitsvraag in de tijd zal dus sterk veranderen. En de elektriciteitsvraag zal niet meer zo star zijn, overal komt opslag in. Kijk maar rond, in je smart phone, tablet, laptop, in je elektrische tandenborstel, je stofzuigerrobot, je TV, router, de nieuwe robots, 3D printers. Uiteindelijk zitten of komen in al je apparaten, als ze aangesloten worden op het internet of things, batterijen. Maar ook in de elektrische auto’s zitten grotere batterijen, in je verwarmingssysteem met elektrische warmtepompen is er opslag van warmte of koude mogelijk. Bij datacenters en mobiele zendmasten staan grote back-up systemen, etc. etc.

De flexibele vraag afstemmen op het duurzame aanbod is een interessante puzzel voor de komende jaren. Daarbij gaat het niet om één oplossing, maar om een scala van oplossingen, die sterk locatie, toepassing en systeem afhankelijk zijn. Je kan denken aan demand side management, meer elektriciteitsnetwerk capaciteit, elektriciteit omzetten in waterstof, methaan, ammoniak, etc., elektriciteitopslag in capacitors, batterijen, vliegwielen, elektriciteitsopslag in perslucht of omhoog gepompt water. Of via omzetting in warmte, koude, drinkwater, producten en dat dan opslaan. Kortom er is veel mogelijk maar laat ik nu eens 3 systemen beschrijven die de komende jaren gerealiseerd gaan worden, van groot naar klein.

In Saudi-Arabië heeft men vergevorderde plannen om een 4 GWp zonne-energie centrale te bouwen die dag en nacht gemiddeld 1 GWp flexibel moet kunnen leveren. In totaal gaat deze installatie 9 TWh leveren, genoeg voor een flinke stad. Ze doen dit door op de momenten dat er teveel elektriciteit geproduceerd wordt elektriciteit via electrolyse om te zetten in waterstof en dat op te slaan. Als ze tekort komen zetten ze de waterstof weer via turbines om in elektriciteit. Het consortium dat dit gaat bouwen verwacht een gehele systeemkostprijs van 5 $ct/kWh te realiseren.

Bij het uit te breiden vliegveld Lelystad wordt een fors nieuw terrein ontwikkeld met een Solar Parking site. Boven de parkeerplaatsen komt een groot zonne-energie systeem. LED verlichting op het hele parkeerterrein. En uiteraard parkeerplekken met oplaadpunten voor de elektrische auto’s. Parkeren bij een vliegveld betekent dat je goed weet wanneer de auto’s komen en wanneer ze weer vertrekken. Dus we kunnen de batterijen van de auto’s gebruiken als opslagsysteem. Extra snelladers met vliegwiel opslagsystemen die snel een groot vermogen kunnen leveren worden geplaatst om de batterijen van de auto’s vol te laden als dat onverhoopt nodig is. Dit hele parkeerterrein zal met een DC netwerk de diverse funkties aan elkaar verbinden waardoor onnodige AC-DC en DC-AC verliezen worden vermeden. Het uitgangspunt is om het geheel zo te ontwerpen dat er geen uitwisseling met het openbare elektriciteitsnet nodig is.

Thuis kun je zelf aan de slag met opslag en power management. In je werkkamer bouw je een eigen klein energiesysteempje. Je verbindt met de USB 3.1 kabel je computer met je laptop, je oplader van de smartphone een paar LED lampjes en zonnecellen met USB uitgang (b.v. het WakaWaka lampje zou je kunnen gebruiken). Met een beetje handigheid kun je het power management programmaatje of app van de laptop of smartphone ombouwen om het power management voor dit systeempje in zijn geheel te gaan doen. Je gebruikt dan de batterijen van je laptop, smartphone, etc. in twee richtingen. Als je nu ook nog je home trainer in je werkkamer met piezo-elektrische elementen gebruikt en op het systeempje aansluit, ben ik benieuwd hoeveel je na een jaar bent afgevallen om dit systeempje helemaal los van het net te kunnen laten werken.

Ad van Wijk, Januari 2015

Deze column verscheen eerder bij Energie Actueel

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *