Opslagtechnologieën zijn van cruciaal belang voor een succesvolle overgang naar een meer duurzame energiemix en een wereldwijde CO2-reductie. Nu er steeds meer elektriciteit vanuit fluctuerende hernieuwbare energiebronnen door de elektriciteitskabels stroomt, moeten stroomnetten meer en meer flexibel worden om uitval te voorkomen. Onderzoekers van Siemens Corporate Technology werken aan oplossingen.

Hoeveel energieopslag hebben we nodig om stabiele netwerken te waarborgen, nu steeds meer elektriciteit wordt opgewekt uit hernieuwbare bronnen? Alleen al voor Duitsland lopen de schattingen voor de komende vier tot zes jaar uiteen van 3 gigawatt (GW) tot 30 GW. Een studie van het Fraunhofer Institute, Europa’s grootste organisatie voor toegepast onderzoek, voorspelt dat Duitsland in het jaar 2030 13 tot 50 GW aan energieopslag nodig zal hebben. Deze cijfers lopen zo sterk uiteen omdat er complexe en verschillende aannames aan zulke studies ten grondslag liggen.

Storage Solutions

“Opslagtechnologieën zijn van cruciaal belang, niet alleen voor de overgang naar duurzame energie in Duitsland, maar ook voor de wereldwijde CO2-reductie,” aldus Karl-Josef Kuhn, hoofd van het innovatieproject Storage Solutions bij Siemens Corporate Technology. Oplossingen voor energieopslag variëren van conventionele pompcentrales tot geavanceerde accugebaseerde systemen. Pompcentrales worden gebruikt om grote hoeveelheden water op te slaan, waarmee elektriciteit kan worden opgewekt. In Duitsland zijn er momenteel negen pompcentrales, die samen ongeveer zeven gigawatt kunnen opwekken.

Geavanceerde accu’s

Met een output van één megawatt kan SIESTORAGE van Siemens tot 500 kilowattuur elektriciteit opslaan en dit later vrijgeven. Maar dat is lang niet genoeg voor de toekomstige behoefte. “De uitbreidingsmogelijkheden voor pompcentrales zijn beperkt, wat betekent dat we alternatieve opslagtechnologieën moeten ontwikkelen die grote volumes aan elektriciteit aan moeten kunnen,” legt Kuhn uit. Accugebaseerde systemen, zoals het modulaire, op lithium-ion gebaseerde SIESTORAGE van Siemens, hebben grote vorderingen gemaakt. Het systeem van Siemens combineert geavanceerde accu’s met de elektronica die nodig is voor de verbinding met het stroomnet. Het systeem, met zijn output tot 500 kilowattuur, kan één megawatt opnemen en later weer afgeven. Andere conventionele oplossingen voor korte termijn opslag zijn onder andere condensatoren, vliegwielopslagsystemen en persluchtopslag.

Waterstof

Het nadeel van alle bovengenoemde systemen is dat hun opslagcapaciteit slechts in minuten of uren kan worden gemeten. Met dit gegeven in het achterhoofd richten Siemens-onderzoekers zich daarom op oplossingen die elektriciteit omzetten in vormen van energie die zich goed lenen voor langetermijnopslag, zoals waterstof of chemische stoffen als ammoniak en methanol. Deze stroom-naar-gas-technologieën converteren water en elektriciteit naar chemische grondstoffen door middel van elektrolyse. Een eerste pilotproject is bijvoorbeeld de waterstofopwekking van Siemens op het Energiepark Mainz, dat met een capaciteit van wel zes megawatt de grootste centrale in zijn soort ter wereld is. De centrale kan genoeg waterstof produceren voor ongeveer tweeduizend brandstofcelauto´s.

CO2-vrije brandstoffen

Naast waterstof op basis van elektrolyse onderzoekt Siemens de mogelijkheden van methaan. Zowel waterstof als methaan kunnen worden opgeslagen in het aardgasnetwerk en vervolgens weer in elektriciteit worden omgezet. Siemens-experts werken ook aan conversieprocessen die gebruik maken van CO2-vrije brandstoffen, zoals methanol. Andere onderzoeksterreinen zijn warmteopslag, mechanische opslag en systemen waarbij elektrische energie als perslucht wordt opgeslagen. “De belangrijkste factor voor een succesvolle overgang naar duurzame energie is dat we verschillende opslagtechnologieën zullen moeten combineren,” aldus Kuhn.

Reacties zijn uitgeschakeld voor dit artikel