De toekomst van energieopslag op het net

Elektriciteit wordt niet alleen geproduceerd wanneer ze nodig is, maar wordt ook op grote schaal opgeslagen om gemakkelijker te kunnen worden gedistribueerd naar gelang van de vraag en het aanbod, wat netopslag van energie noodzakelijk maakt. En met de vooruitgang van de productie van hernieuwbare energie over de hele wereld, verschuift de toekomst van de opslag van netenergie langzaam van volledige afhankelijkheid van fossiele brandstoffen naar het in de mix gooien van hernieuwbare energiebronnen (RES), en uiteindelijk alleen het gebruik van RES in de productie en distributie van energie voor een schoner milieu.Volgens Science Direct wordt "energieopslag gedefinieerd als de omzetting van elektrische energie van een elektriciteitsnetwerk in een vorm waarin het kan worden opgeslagen totdat het weer wordt omgezet in elektrische energie".

In wezen werken methoden voor energieopslag hetzelfde als de batterij van uw mobiele telefoon. Als je je telefoon constant aangesloten moet houden om hem te gebruiken, zal hij geneigd zijn een aantal beperkingen op te leggen aan zijn meest basale gebruiksmogelijkheden, zoals een echte "mobiele telefoon" zijn in plaats van een "slapende telefoon" te worden. Dat was in eerste instantie niet de bedoeling, toch? Het creëren van een batterijpak dat kan worden opgeladen wanneer het jou uitkomt met de mogelijkheid om de "elektrische energie" vast te houden die nodig is om je mobiele telefoon aan de praat te houden terwijl je bezig bent met je dagelijkse activiteiten was een beter antwoord op het slapende telefoon debacle, en nu wordt dit idee op een innovatieve manier opnieuw gecreëerd op een grotere schaal. Denk aan enorme energieopslaginstallaties zoals siloboerderijen, maar dan voor energie.

Het belang van energieopslag op het net

Yale Environment zegt dat "deskundigen geloven dat wijdverspreide energieopslag de sleutel is tot uitbreiding van het bereik van duurzame energiebronnen en tot versnelling van de overgang naar een koolstofvrij elektriciteitsnet". In de loop der tijd is gebleken dat batterijen in staat zijn energie op te slaan en te ontladen met perioden die steeds langer worden, waardoor de stroomcapaciteit exponentieel toeneemt. Er is altijd behoefte aan opslag van overtollige energie voor een grotere vraag, en bij hernieuwbare energiebronnen is die behoefte meestal gebonden aan de oncontroleerbare variaties in weerpatronen. Zonne-energie kan bijvoorbeeld overdag worden opgewekt als de zon schijnt, maar wat gebeurt er 's nachts als er elektrische energie nodig is? Of in de situatie waarin we het grootste deel van de hydro-elektrische energie uit grote waterbronnen kunnen halen, maar deze bronnen vooral in het regenseizoen worden verstoord? Het antwoord zal blijken te zijn dat reeds geproduceerde energie van elders moet worden gepoold. Net als batterijen voor mobiele telefoons die klaarliggen voor wanneer ze nodig zijn, is een grotere verscheidenheid aan mogelijkheden om energie op te slaan essentieel, zodat er minder afhankelijkheid zal zijn van de schommelingen of variaties in het weer of in de energiebronnen.

Wat zijn de opties voor energieopslag op het net?

De elektriciteitsnetten hebben behoefte aan een stabiel systeem dat zorgt voor een evenwicht tussen aanbod en distributie, sinds de ontdekking van elektriciteit zijn er vele methoden toegepast om aan deze vraag te voldoen, dus hier zijn een paar energieopslagopties die in de elektriciteitsnetten kunnen worden geïntegreerd die de moeite van het vermelden waard zijn:

1. Tesla Powerwall/Powerpacks

[caption id="attachment_8291" align="aligncenter" width="750"]

Met dank aan: Grendz.com[/caption]Dit zijn lithium-ion batterijen voor thuisgebruik en voor het elektriciteitsnet. Volgens Tesla "Powerpacks huis, 's werelds meest geavanceerde batterijen met AC-connected energieopslagsysteem en alles wat nodig is om aan te sluiten op een gebouw of nutsnetwerk. Het vereenvoudigt de installatie, integratie en toekomstige ondersteuning drastisch en biedt systeembrede voordelen die veel groter zijn dan die van standalone batterijen." Het systeem richt zich op peak shaving, load shifting, noodback-up en vraagrespons. Een overtuigend voorbeeld is Hornsdale Power Reserve in Australië, waar het in 2017 in gebruik werd genomen.

2. Redoxbatterijen

[caption id="attachment_8293" align="aligncenter" width="983"]

Courtesy: sciencemag.org[/caption]Dit zijn een speciaal soort elektrochemische batterijcellen die het mogelijk maken chemische energie te leveren door chemische componenten die zijn opgelost in vloeistoffen die aan afzonderlijke zijden van een membraan door het systeem worden geduwd om opgeslagen energie te creëren. In wezen wordt chemische energie omgezet in elektrische energie door omkeerbare oxidatie en reductie.

3. Opslag van energie via vliegwielen

[caption id="attachment_8289" align="aligncenter" width="1180"]

Courtesy: thetimes.co.uk[/caption]Deze zijn te vinden op windmolenparken zoals die van de elektriciteitscoöperatie KEA in Alaska. Deze ETS maakt gebruik van de kracht van de wind om energie te creëren en op te slaan. Het werkt door een vliegwielrotor te versnellen tot immense snelheden van ongeveer 20.000 tot 50.000 omwentelingen per minuut en de energie in het systeem te bewaren als rotatie-energie die kan worden onttrokken wanneer dat nodig is.

4. Thermische energieopslag

Deze worden hoofdzakelijk gebruikt voor verwarmings- en koeltoepassingen. Het idee hierachter is het verwarmen of koelen van een opslagmedium, zodat de daarin opgeslagen energie kan worden gebruikt wanneer dat nodig is. De meest populaire is de opslag van voelbare warmte, die zich concentreert op de opslag van thermische warmte door de temperatuur van een vaste of vloeibare stof te verhogen, voorbeelden zijn grind, grond of aarde, kiezelstenen en bakstenen. Het Crescent Dunes zonne-energieproject in Nevada is een voorbeeld van deze ETS die tot 1,1 GWh energie kan opslaan, wat gelijk staat met 10 uur energie op vol vermogen, waarmee het zich onderscheidt van de meeste van zijn voorgangers.

5. Pompaccumulatie waterkrachtcentrales

[caption id="attachment_8292" align="aligncenter" width="569"]

Door Funkjoker23 - File:Pumpstor_racoon_mtn.jpg, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=18633057[/caption]Deze volgen het proces van het elektrisch pompen van water van een lager gelegen reservoir naar een hoger gelegen reservoir, waar de waterkrachtcentrale vervolgens het water zal bevatten om meer energie te creëren en op te slaan. Zij worden gebruikt tijdens de dalseizoenen om water op te slaan dat kan worden gebruikt om energie op te wekken wanneer dat nodig is tijdens de piekseizoenen. Een voorbeeld is de Grand Maison-dam, die tijdens piekuren binnen drie minuten kan worden opgestart om tot 1,8 GW elektriciteit te leveren aan het Franse nationale elektriciteitsnet.

6. Opslag van energie uit perslucht

Hierbij wordt lucht onder druk gezet en ondergronds opgeslagen tot het nodig is, vergelijkbaar met het proces van hydro-elektrische energieomzetting en -opslag. Overtollige elektrische energie wordt als lucht onder hoge druk opgeslagen in grote tanks of zoutcavernes en -ruimtes. Om het om te zetten in elektrische energie wordt de samengeperste lucht door een turbine geperst. Het Pacific Northwest National Laboratory en de Bonneville Power Administration hebben een project opgezet om "de technische en economische haalbaarheid te evalueren van de ontwikkeling van energieopslag met samengeperste lucht in de unieke geologische omgeving van het binnenland van Washington".Bij Hive Power zijn we er sterk van overtuigd dat de toekomst berust op de samenhangende synergie van al deze elementen, technologieën en innovaties. Energieopwekking, infrastructuur, energiebronnen en opslagnetten moeten zo worden ontworpen dat ze elkaar wederzijds voeden en stabiele en betrouwbare energiebronnen produceren voor dagelijks gebruik, terwijl ze ook helpen om de uitstoot van fossiele brandstoffen te verminderen. De toekomst van energieopslag in netten is slim, hernieuwbaar en duurzaam.