Oplossingen voor de opslag van hernieuwbare energie: essentieel om de overgang naar een koolstofarme economie vaart te geven
Een van de grootste struikelblokken voor de doorbraak van hernieuwbare bronnen van energie is de opslag. Het probleem met de twee belangrijkste bronnen (wind en zon) is namelijk dat het aanbod en de vraag elkaar niet overlappen. Daarom kunnen ze, zonder opslagmogelijkheid, in hoogstens 20% van de vraag naar elektriciteit voorzien. In figuur 1 is de discrepantie tussen de productie van fotovoltaïsche ofwel zonne-energie en het verbruik van het gemiddelde huishouden te zien. De meeste zonne-energie wordt geproduceerd tussen de twee periodes waarin de huishoudelijk vraag piekt. De meeste windenergie wordt gegenereerd in de nacht, wanneer de vraag het laagst is en de energieprijzen soms zelfs negatief zijn. Redenen genoeg om te zoeken naar efficiënte opslagmethoden.
Er bestaan momenteel verschillende energieopslagtechnieken, elk met hun eigen voor- en nadelen. Globaal zijn ze te verdelen in elektrochemische, mechanische, chemische en thermische systemen. Enkele voorbeelden:
- Lithium-ion en natrium-zwavel batterijen (elektrochemisch) – vooral gebruikt in elektrische voertuigen (EV’s) en consumentenelektronica (li-ion) en voor grootschalige opslag en space shuttles (natrium-zwavel).
- Hydro-elektrische pompaccumulatie en drukluchtopslag (mechanisch) – maken gebruik van respectievelijk zwaartekracht en compressie om grote hoeveelheden energie op te slaan.
- Opslag in waterstof of methaan (chemisch) – ondergronds of gecomprimeerd tot vloeistof in gekoelde tanks opgeslagen voor toekomstig gebruik.
- Warmte- en thermochemische opslag (thermisch) – zoals thermochemische opslag van zonne-energie (TCES), waarbij thermische energie wordt gebruikt om een omkeerbare endotherme chemische reactie in gang te zetten waardoor energie als chemisch potentieel wordt opgeslagen.
Figuur 1. Opwekking zonne-energie versus energievraag
Bron: Solar Choice, december 2017
De kwaliteit van de diverse opslagvormen varieert. Hydro-elektrische pompaccumulatie (figuur 2.) is momenteel de meest gangbare oplossing om grote hoeveelheden energie op te slaan, vanwege zijn grootschalige toepasbaarheid en hoge rendement van meer dan 80%; het vertegenwoordigt bijna 100% van de wereldwijde bulk-opslag.
Figuur 2. Aandeel in wereldwijde capaciteit hernieuwbare energie per technologie
Bron: Quartz, juni 2018
Als er teveel energie wordt geproduceerd, wordt het overschot gebruikt om water van een laag gelegen reservoir naar een hoger gelegen reservoir te pompen. Zodra de vraag toeneemt, laat men het hogere reservoir leeglopen waarbij het vallende water turbines aandrijft die stroom genereren. Deze oplossing is echter niet altijd haalbaar. Regio’s waar water schaars is, kunnen het zich niet veroorloven water te gebruiken om energie op te slaan, en geografisch gezien is het niet altijd mogelijk de grote stuwdammen te bouwen die nodig zijn om de benodigde schaal te bereiken. Zodoende wordt pompaccumulatie tot dusver in slechts 10 landen op grote schaal toegepast.
Figuur 3. Productprijs per kWh
Bron: Chemistry World, juli 2017
Een alternatieve oplossing wordt momenteel ontwikkeld door een Zwitserse start-up. In plaats van water gebruikt dit bedrijf beton en hijskranen. Met overtollige stroom wordt een kraan aangedreven die betonblokken op elkaar stapelt, waardoor het potentiële energieniveau wordt verhoogd. Als de energievraag toeneemt, laat de kraan de blokken weer zakken, waarbij de zwaartekracht wordt gebruikt om de potentiële energie om te zetten in kinetische energie, die een generator aandrijft om elektriciteit op te wekken. Met een conversie-efficiëntie van ongeveer 85% (die van li-ion batterijen is 90%) en het voordeel dat beton een veel grotere dichtheid heeft dan water – en zodoende meer energie per volume-eenheid kan opslaan – zou dit concept een levensvatbare oplossing kunnen zijn voor grootschalige energieopslag in gebieden waar pompaccumulatie niet mogelijk is. Daarnaast winnen allerlei andere vormen van energieopslag terrein, met name decentrale kleinschalige opslag in huis en zelfs in de accu’s van elektrische auto’s om de woning van energie te voorzien. Naarmate de opslagkosten bij de meeste technologieën verder dalen, zal gedecentraliseerde opslag naar verwachting economisch steeds aantrekkelijker worden.
Natuurlijk zal het stapelen van betonblokken niet de enige oplossing zijn, maar zullen zowel grootschalige opslagtechnieken als kleinschaliger batterijsystemen fundamenteel zijn om een succesvolle energietransitie mogelijk te maken.
Meer wetenswaardigheden over duurzaam beleggen kunt u vinden op onze pagina Strategische competenties.
Belangrijke informatie: Dit document is uitsluitend bedoeld ter informatie. Het materiaal is niet bedoeld als aanbod of uitnodiging om een financieel instrument of effect te kopen of te verkopen of een bepaalde beleggingsstrategie te volgen. De verstrekte informatie vormt geen beleggingsadvies, beleggingsaanbeveling of beleggingsonderzoek en is niet afgestemd op de specifieke omstandigheden van enige ontvanger. Het materiaal is niet bedoeld als financieel, juridisch of fiscaal advies en mag niet worden gebruikt als basis hiervoor. De vermelde informatie wordt geacht betrouwbaar te zijn, maar de juistheid of volledigheid wordt door Schroders niet gegarandeerd. Schroders is niet aansprakelijk voor onjuistheden in feiten of meningen. De opvattingen en informatie in dit document mogen niet worden gebruikt als basis voor individuele beleggingsbeslissingen en/of strategische beslissingen. In het verleden behaalde resultaten zijn geen betrouwbare leidraad voor de toekomstige resultaten. De koersen van aandelen en de daaruit gegenereerde inkomsten kunnen zowel dalen als stijgen, en het is mogelijk dat beleggers het oorspronkelijk geïnvesteerde bedrag niet terugkrijgen. Dit document geeft de meningen en opvattingen van het Schroders Sustainable Investment Team weer. Deze kunnen veranderen. Schroders is een data controller met betrekking tot uw persoonsgegevens. In ons Privacybeleid, dat u kunt raadplegen op www.schroders.com/en/privacy-policy, vindt u informatie over de wijze waarop Schroders uw persoonsgegevens kan verwerken. Als u geen toegang hebt tot deze website, is ons Privacybeleid op aanvraag verkrijgbaar. Uitgegeven door Schroder Investment Management (Europe) S.A. Netherlands Branch, World Trade Center, Tower A, Level 5, Strawinskylaan 521, 1077 XX Amsterdam, Nederland. Ten behoeve van uw veiligheid kunnen telefoongesprekken worden opgenomen of beluisterd.