opinie

All electric: maar ook all heat!

11 april 2018

Zon en wind gaan een energierevolutie veroorzaken. Maar om deze energie goed in te zetten, heb je ook opslag nodig. De opslag van warmte zal hierin een belangrijke rol gaan spelen.

Onlangs schreef Jelmer Mommers van De Correspondent een prachtig stuk over de duurzame energietransitie die gaande is: Nuon bouwt een windpark zonder een cent subsidie. Welkom in een nieuw energietijdperk. Het stuk is mede gebaseerd op de kennis en ervaring van Auke Hoekstra van TU Eindhoven. Conclusie: zon en wind gaan een energierevolutie ontketenen, vergelijkbaar met de internetrevolutie die pas heeft plaatsgevonden. Stroom wordt goedkoop en duurzaam.  

Zon en wind zijn echter niet op afroep beschikbaar, en opslag is dus nodig om duurzame elektra te kunnen bufferen van tijden met een overschot naar tijden met een tekort. Dag/nachtopslag kan worden opgevangen met batterijen, maar voor seizoensopslag zijn andere methoden nodig. Seizoensopslag is nodig omdat er in de winter langere perioden kunnen zijn met lage zoninstraling en lage windsnelheden. In het artikel van Jelmer Mommers wordt ook aangegeven dat één van de pijlers van de komende transitie een energiedrager zal zijn die kan worden gemaakt met behulp van duurzame stroom, als elektriciteit geproduceerd wordt op momenten met veel aanbod en weinig vraag, zodat deze kan worden opgeslagen voor gebruik in de pieken. Suggesties zijn opslag middels waterstof, hernieuwbaar gas en ammoniak.

Alle genoemde routes (waterstof, hernieuwbaar gas, ammoniak) zijn echter duur en hebben een lage efficiency. Een duurzame brandstof die kan worden opgeslagen voor levering van pieken in de winter zou daarmee wel eens de duurste en moeilijkste stap kunnen zijn in de energietransitie.

Dit is en significant struikelblok op basis van de huidige vraag naar elektriciteit. En het struikelblok wordt nog veel groter als we voor verwarming van gebouwen op grote schaal overgaan op warmtepompen, zeker als dat lucht/water warmtepompen zijn die veel stroom verbruiken als het buiten koud is. Kees van der Leun van Ecofys heeft daarover een interessante presentatie gegeven. De vraag naar elektriciteit wordt dus fors groter op een moment dat je die niet goed uit duurzame bronnen kunt leveren. Alle vermogen zal dan geleverd moeten worden uit seizoensopslag. De duurst denkbare stroom. Conclusie: een all-electric toekomst met warmtepompen voor ruimteverwarming vergroot het grootste bestaande struikelblok op weg naar 100% duurzaam aanzienlijk. Michael Liebreich van Bloomberg New Energy Finance heeft hierover een boeiende blog geschreven: Beyond Three Thirds, The Road to Deep Decarbonization

Er is een meer voor de hand liggende route die een deel van de oplossing kan vormen: lever de warmte die in de piek gevraagd wordt zo veel mogelijk rechtstreeks uit duurzame warmte bronnen, met een zo laag mogelijk gebruik van elektriciteit. Opties in beeld zijn bijvoorbeeld geothermie en warmte uit een hoge temperatuur warmteopslag die gevuld wordt in de zomer op momenten dat er een warmteoverschot is. Dus een “all-heat” oplossing in plaats van een “all-electric”. Waarom is dit slim?

Duurzame warmtebronnen zoals geothermie en warmte uit oppervlaktewater zijn relatief goedkoop per geleverde hoeveelheid MWh aan warmte, en de kostprijs kan nog dalen.

Seizoensopslag van energie kan het goedkoopste plaats vinden in de vorm van warmte, en daarmee kan een overvloed aan warmte en elektriciteit in voorjaar/zomer/ herfst (al dan niet via warmtepompen) worden opgeslagen en in de winter worden benut. Zie ook deze publicatie: Persson, U.,  Möller, B., and Werner., S. (2014). Heat Roadmap Europe: Identifying strategic heat synergy regions. Energy Policy, vol. 74, pp. 663–681.

 Hoe ziet zo’n systeem er globaal en schematisch uit?all electric all heat

Er is al praktijkervaring met alle componenten, ook met hoge temperatuur warmteopslag (HTO) in aquifers (zie bijvoorbeeld http://www.iftechnology.nl/opslag-van-warmte-maakt-groot-aandeel-zonnewarmte-haalbaar-en-betaalbaar). En uit diverse studies (en deze en deze) blijkt daarnaast dat op de meeste plaatsen in Nederland aquifers aanwezig zijn die in potentie geschikt zijn voor HTO.

Wat betekent dit in de praktijk?

  • Bezint eer ge begint met de warmtetransitie, onderzoek de “all heat” oplossing serieus
  • Misschien meer zonnecollectoren op de daken, en minder zon-PV. De hoeveelheid energie die zo van het dak gewonnen kan worden is groter dan van zon-pv
  • Onderzoek de mogelijkheden van een “smart thermal grid”, waarbij decentraal warmte kan worden ingevoerd en afgenomen
  • Van belang is met name de levering van de piekvraag in de winter, en de daaraan verbonden kosten. Hoge temperatuur warmteopslag kan een belangrijk onderdeel zijn daarin.
  • Ontwikkel een aantal demo projecten met “all-heat” wijken conform bovenstaand concept.