Opslag & Conversie - The Green Village

De opslag van energie wordt steeds belangrijker nu we meer duurzame energie gebruiken. Wanneer we meer duurzame energie produceren dan we nodig hebben, bijvoorbeeld met zonne- en windenergie, kunnen we dat opslaan voor periodes dat er minder duurzame energie beschikbaar is. Door opgewekte elektriciteit niet in een keer naar het net te sturen, kunnen we ook het elektriciteitsnet ontlasten. Daarnaast kan opslag zorgen voor strategische voorraden en leveringszekerheid.

Voor meer info, contact Lidewij van Trigt

Energieopslag gaat niet alleen over de opslag van elektriciteit, maar ook van warmte en moleculen (duurzame gassen zoals waterstof). Soms kiezen we voor conversie naar een andere energiedrager om energie kostenefficiënt op te slaan.

Elektrische thuisbatterijen zijn ruim verkrijgbaar in de markt. Toch worden ze in Nederland nog niet veel toegepast ten opzichte van onze buurlanden. Ze zijn nog relatief duur en de terugverdientijd is lang. De batterij zal verder oprukken naarmate het stroomnet verder overbelast raakt. In sommige regio’s kunnen PV-systemen op zonnige momenten geen stroom meer terugleveren omdat het elektriciteitsnet overbelast is. Wie weet komt er een financiële beloning voor het opslaan van energie en het ontlasten van de gedeelde energie-infrastructuur.

Innovatie in energieopslag
Zowel universiteiten als bedrijven werken hard aan de ontwikkeling van alternatieve typen energieopslagsystemen. Systemen die gebaseerd zijn op minder milieubelastende en meer betaalbare materialen, zoals de flowbatterij en de zoutbatterij. Ook zien we steeds meer systemen voor het opslaan van warmte, wat over het algemeen voordeliger is dan opslaan van elekticiteit. De verwachting is dat de markt van energieopslagsystemen een grote vlucht zal nemen de komende jaren. Systemen voor het decentraal opslaan van duurzame gassen zijn er nog zeer weinig. Dit type systemen wordt vooral ontwikkeld voor de toepassing in mobiliteit, luchtvaart en scheepvaart. De tijd zal leren of er vraag zal zijn naar het lokaal opslaan van duurzame gassen.

Aspecten die een rol spelen bij onderzoek naar nieuwe oplossingen voor energieopslag zijn onder andere betaalbaarheid, opslagcapaciteit en schaalgrootte, laad- en ontlaadsnelheid, grondstoffengebruik, wet-en regelgeving en normering, de gewenste opslagduur (dag-nacht versus opslag voor het seizoen), veiligheid, locatie/ruimtelijke ordening.

Onderzoek naar energieopslag op The Green Village
Op The Green Village testen verschillende innovatoren decentrale energieopslagsystemen voor de gebouwde omgeving. Testen die worden uitgevoerd of mogelijk zijn in ons fieldlab zijn bijvoorbeeld:

Een thuisbatterij die slim wordt aangestuurd en die helpt de zonne-energie die een woning opwekt optimaal te benutten;
Proof of concept van een innovatieve zoutbatterij of flowbatterij;
Een buurtbatterij die gebruikmaakt van veelvoorkomende en goedkope grondstoffen;
Een systeem dat een gebouw via een warmtepomp voorziet van warmte, waarbij de warmte wordt gemaakt op momenten dat de stroomprijs laag is en wordt opgeslagen in PCM-systemen (phase changing materials).

Soorten elektrische batterijen voor de gebouwde omgeving

Een veel voorkomende thuisbatterij is van het type lithium-ion, met chemische samenstelling zoals Lithium Kobalt Oxide (LiCoO2) en Lithium Nikkel Mangaan Kobalt Oxide (LiNiMnCoO2). Dit type is compact en licht. Het grootste nadeel van dit type batterij is het risico op ontvlamming door thermische instabiliteit, waarbij er giftige gassen vrij kunnen komen. Een batterijmanagementsysteem moet dit voorkomen.

Een variant op de lithium-ionbatterij is een lithium-ijzerfosfaatbatterij (LiFePO4 of LFP), die veel minder gevoelig is voor bijvoorbeeld oververhitting en brand.

Loodzuurbatterijen zijn het goedkoopste type batterijen op de markt. Het is de ideale batterij voor waar een groot vermogen gewenst is en waar gewicht en de hoeveelheid ruimte van weinig belang zijn. Niet alleen is lood een giftige stof, ook hebben deze batterijen als nadeel dat ze zwaar zijn en een lage energiedichtheid hebben.

Casus: Stored Energy

Elektrische deelscooters zijn niet meer weg te denken uit de stad. Deze ontwikkeling gaat tegelijkertijd gepaard met het ontstaan van een nieuwe reststroom: afgeschreven lithiumbatterijen. Deze kunnen een tweede leven krijgen als thuisbatterij.

StoredEnergy test op The Green Village een circulaire thuisbatterij die gemaakt is van afgeschreven batterijcellen van elektrische deel-scooters (van Felyx en Check). Huishoudens kunnen hiermee duurzaam opgewekte elektriciteit uit zonnepanelen opslaan. De lithium-ionbatterij met een batterijcapaciteit van 5 kWh is gekoppeld aan de vier studentenwoningen die aan het plein van The Green Village staan en bevindt zich in het schuurtje achter deze studentenwoningen.

Peak shaving is een belangrijke toepassing die wordt getest: kan de batterij pieken afvangen en zo bijdragen aan het stabiliseren van het elektriciteitsnet? Concreet betekent dit dat de batterij bijspringt op momenten dat er veel elektriciteit nodig is in de woningen. Hierdoor is er minder elektriciteit nodig uit het stroomnet en wordt het net minder belast.

Om een betrouwbaar en veilig energieopslagsysteem te testen, zal StoredEnergy op afstand geautomatiseerd laad- en ontlaadcommando’s geven aan het systeem.

Dit is één van de projecten uit het innovatieprogramma Energie & Klimaat, dat wordt mogelijk gemaakt door de Provincie Zuid-Holland, MRDH, TNO en InnovationQuarter. Dit programma is opgezet om duurzame innovatie in het mkb te stimuleren en realiseren.

Meer weten over de opslag van energie? Bekijk ook de pagina’s van 24/7 Energy Hub en e⁴BatteryDelft, een video over ‘thermal runway‘ en informatie van de Rijksoverheid.