Elektriciteit op maat dankzij batterij-opslag van energie

Door de opmars van zonne- en windenergie en de elektrificatie in de industrie is er steeds meer behoefte aan grote batterijsystemen die vraag en aanbod van elektriciteit in balans kunnen houden. Deze systemen zullen straks integraal onderdeel uitmaken van de elektriciteitsvoorziening, is de overtuiging van Marek Kubik, managing director van Fluence, wereldmarktleider in energie-opslagproducten en -diensten opgericht door technologieconcern Siemens en het Amerikaanse energiebedrijf AES.

"De prijs van batterijen is in tien jaar tijd met 90% gedaald, waardoor een investering sneller loont"

Elektriciteitsnet in balans

Fluence levert batterijsystemen voor de opslag van elektriciteit op maat, die zijn opgebouwd uit ‘Fluence Cubes’, kubusvormige modules van 2,5 x 2,5 x 2,5 meter, gecombineerd met systemen voor koeling, besturing en veiligheid. Als original equipment manufacturer (OEM) koopt Fluence de batterijcellen van lithiumijzerfosfaat (LiFEPO₄) of nikkelmangaankobalt (NiMnCo) rechtstreeks in bij verschillende Tier 1-fabrikanten. De oplaadbare cellen worden met elkaar verbonden en samengepakt in modules en vervolgens in stellingen ondergebracht. De batterijsystemen kunnen desgewenst met behulp van een omvormer van gelijkspanning naar wisselspanning plus een transformator laagspanning, middenspanning en hoogspanning leveren.

De toepassingen verschillen. “In de Verenigde Staten is er vaak behoefte om zonne-energie overdag op te slaan om die ’s avonds te kunnen gebruiken. In Europa gaat het er vooral om vraag en aanbod van stroom op het elektriciteitsnet in balans te houden”, verklaart Kubik.

Verder kunnen de batterijsystemen oude noodaggregaten, die op fossiele brandstoffen draaien, vervangen. De batterijsystemen zijn doorgaans in staat 1 à 2 uur stroom te leveren en in de Verenigde Staten soms wel 4 tot 6 uur.
Fluence levert 80% tot 90% van zijn systemen aan energiebedrijven en netbeheerders die stroomuitval door storingen willen voorkomen, of fluctuaties van de spanning of frequentie van de elektriciteit als gevolg van pieken in de vraag willen vermijden. Minder dan 10% van de systemen gaat naar commerciële bedrijven, zoals datacentra en industriële bedrijven. Ze dienen daar als noodstroomvoorziening, helpen de kwaliteit van de stroom op peil te houden of slaan energie op als er weinig vraag naar is en de energieprijzen relatief laag zijn en leveren energie als er veel vraag naar is en de prijzen hoog zijn. 

 

 

Rendabele investering?

Of een investering in een batterijsysteem rendeert, hangt volgens Kubik van de situatie af. “In de Benelux is er veel interesse voor vier-uur-batterijsystemen, omdat je hiermee vraag en aanbod veel gemakkelijker in balans kunt houden dan met een gascentrale. Als je bijvoorbeeld een vraagpiek van vier uur in de avond hebt doordat mensen hun elektrische auto inpluggen, dan kan een batterijsysteem dit opvangen zonder dat er een fossiele energiecentrale hoeft te worden bijgeschakeld.”

Hij legt uit dat een batterijsysteem in 100 milliseconden kan inschakelen en zijn volle vermogen bereiken, terwijl een gasturbine altijd op minimaal 40% van zijn capaciteit moet blijven draaien om vervolgens in enkele minuten te kunnen opschakelen. “Met batterijsystemen hoeven er geen energiecentrales online te blijven, waardoor er meer ruimte ontstaat voor zon- en windenergie en dat bespaart kosten.”

Hij wijst erop dat de prijs van batterijen in tien jaar tijd met 90% is gedaald, zodat een investering daarin sneller loont. “In het Verenigd Koninkrijk bouwden we zo’n zes jaar geleden het eerste batterij-opslagsysteem met een vermogen van 10 megawatt. Nu leveren we systemen met een veel groter vermogen. Die hebben samen met de systemen van andere partijen in het Verenigd Koninkrijk een vermogen van in totaal 1.500 megawatt. Dat geeft wel aan dat er voor al die systemen, waarvoor doorgaans geen subsidies beschikbaar zijn, toch een businesscase is”, legt Kubik uit. 

 

Batterijen als energiebuffer

Kubik voorziet dat batterij-opslag van energie een vast onderdeel van de elektriciteitsvoorziening zal worden. “Voorheen hadden we geen opslag, behalve in de vorm van brandstoffen. Nu schakelen we langzamerhand over op zonne- en windenergie, waarvan het aanbod per seizoen tot op zekere hoogte voorspelbaar is, maar dagelijks varieert. Om goed met dit variabele energie-aanbod te kunnen omgaan, hebben we batterijen nodig”, aldus Kubik.
Ook verschijnen er steeds meer elektrische auto’s, bussen en vrachtauto’s op de weg. Als ’s avonds iedereen zijn auto-accu’s wil opladen, piekt de vraag naar stroom. “Dat kun je opvangen met batterijsystemen die als energiebuffer fungeren.”

Verder willen industriële bedrijven hun processen zoveel mogelijk elektrificeren, zodat ze meer groene energie kunnen inzetten en minder CO₂ uitstoten. “Stoom- of gasturbines bijvoorbeeld, die compressoren aandrijven, kun je vervangen door elektromotoren die je gemakkelijk kunt in- en uitschakelen. Hierbij kunnen batterij-opslagsystemen helpen om goed om te gaan met de beperkingen van de stroomvoorziening op basis van zonne- en windenergie en stelt het een bedrijf in staat de CO₂-uitstoot sterk te verminderen. In het algemeen geldt dat een investering in een batterijsysteem waarde oplevert door kostenbesparingen elders”, besluit Kubik.