Beleggen in energie lijkt gemakkelijk. De energie opslaan is niet zo gemakkelijk. Batterijen worden steeds belangrijker en de winst die ermee gemaakt kan worden wordt ook steeds groter. In deze blog meer informatie over deze sector. Binnenkort de aandelen die je hierbinnen wilt hebben in je portefeuille.
Momenteel kunnen we opgewekte elektriciteit moeilijk opslaan.Wel deels voor de heel korte termijn, maar dit is vrij kostbaar en de opslagcapaciteit is beperkt. Bovendien kan op winderige en/of zonnige dagen niet alle geproduceerde elektriciteit naar verbruikers getransporteerd worden omdat ons elektriciteitsnetwerk dan overbelast is. Ook in andere landen heeft men soortgelijke problemen. Hierdoor verliezen we kostbare energie. Om dit te voorkomen zou op momenten dat er maximaal elektriciteit geproduceerd wordt het netwerk de totale wind- en zonneproductie moeten kunnen transporteren en overtollige productie opgeslagen worden. Juist omdat op die momenten de elektriciteitsprijs laag of zelfs negatief kan zijn loont het om elektriciteit in batterijen op te slaan, of om te zetten naar waterstof dat vervolgens opgeslagen wordt, om deze energie op een later tijdstip te leveren.
Particulieren kunnen al met een thuisaccu hun energiekosten omlaag brengen. Door de huidige salderingsregeling is in Nederland de thuisaccu niet populair, terwijl het ontbreken van een salderingsregeling in België de thuisbatterij wel heel populair heeft gemaakt. Of in bijvoorbeeld Zweden waar men door het grote verschil tussen dag- en nachtstroom met goedkope stroom de accu oplaadt en overdag verbruikt. Consumenten kunnen gebruik maken van thuisbatterijen (capaciteit 2-15 kWh), die zonne-energie van enkele uren tot enkele dagen kunnen opslaan. Een gemiddeld gezin heeft genoeg aan een opslagcapaciteit van 5 kWh en zou hiermee in combinatie met zonnepanelen tussen de 50-80% zelfvoorzienend kunnen zijn.
De industrie kijkt echter reikhalzend uit naar batterijen die geschikt zijn voor langdurige opslag, ze hebben hier verschillende redenen voor.
De belangrijkste reden is dat zij hierdoor minder elektriciteit hoeven in te kopen op voor hun ongunstige momenten (piekuren). Het verbruik in dure uren kan dan (deels) geleverd worden uit de energieopslag van batterijen. Daarnaast kunnen bedrijven, in geval van een stroomstoring, zich verzekeren van elektriciteitslevering wat heel belangrijk kan zijn voor hun bedrijfsvoering. Ook kunnen energieleveranciers hun variabele wind- en zonne-energieproductie (deels) opvangen met energieopslag waardoor zij hun leveringszekerheid richting afnemers kunnen vergroten.
Bij energieopslag maakt men onderscheid tussen kort- en langdurige opslag. De lithium-ion-accu is momenteel de meest gebruikte en dominante technologie voor kortdurige energieopslag. De prijs is al hard gezakt van $668/kWh in2013 naar $137/kWh in 2023. In december 2020 kwam de US Department of Energy (DOE)met hun plan “Energy Storage Grand Challenge Roadmap” met als doel de kostprijsvan de lithium-ion-accu van $137/kg naar $80/kWh te verlagen in 2030. Als dit lukt krijgen particulieren een thuisaccu die betaalbaar is en zichzelf binnen een paar jaar terugverdient.
Langdurige opslag van energie is nodig om de piekvraag naar elektriciteit van de industrie aanzienlijk te verlagen. Hierdoor wordt het transportnet deels ontlast (41) en kunnen bedrijven hun producten tegen een lagere kostprijs produceren. In de VS wil het Department of Energy de kostprijs van langdurige opslag tussen 2020 en 2030 met maar liefst 90% verlagen (42).
De verwachting is dat langdurige elektriciteitsopslag (capaciteit)in 2025 zal vervijfvoudigen ten opzichte van 2020. In 2020 werd in de VS 1.500 MW langdurige energieopslag bijgebouwd, wat gelijk staat aan drie gemiddelde kolencentrales. De grootste energieopslag ter wereld is nu het Moss Landing Battery Storage Projectin Californië met een capaciteit van 1.600 MWh (2021). De VS zal deze groeiende markt de komende tien jaar domineren. China is nu (nog) nummer 2. Wood Mackenzie verwacht dat de huidige wereldwijde energieopslag van 50 GWh groeit naar 800 GW in 2030 (43). Een groei van 31% per jaar.
De EU zet met haar REPowerEU-programma groots in op wind- en zonne-energie waardoor de druk op het elektriciteitsnet steeds groter wordt. In 2040 wil Nederland haar windenergieproductie op zee uitbreiden naar 50 GW naar 70GW in 2050. Opslag van energie wordt hierdoor steeds belangrijker. Zonder langdurige energieopslag zijn er grenzen aan de groene ambities.
Momenteel zijn er geen batterijen die concurrerend langdurigenergie kunnen opslaan, er is meer onderzoek nodig. De EU ondersteunt de ontwikkeling van energieopslagmet o.a. haar innovatiefonds en EU-Catalyst Partnership.
De meest belovende batterij is de “flowbatterij”. Flowbatterijen lijken sterk op gewone batterijen. Maar een groot verschil is dat ze de energieopslaan in twee verschillende vloeistoffen (elektrolyt) met daarin opgeloste chemicaliën. De flowbatterij is een type elektrochemische cel waarin de energie opgewekt wordt uit het pompen van metaalionen opgelost in vloeistoffen langs een membraan.Interessant in dit verband is de huidige samenwerking tussen Eindhoven University of Technology en TNO om een warmtebatterij te ontwikkelen die (rest)warmte en energiekan opslaan. Zo kan deze batterij ingezet worden om met restwarmte van datacenters woonwijken te verwarmen, of om zonne-energie op te slaan voor later gebruik.
Het doorlaten van ionen van de ene vloeistof door het membraannaar de andere vloeistof veroorzaakt een elektrische stroom die kan worden opgevangen door de elektrode en gebruikt in elektrische systemen. De uitwisseling van de ionen tussen de twee vloeistoffen vindt plaats zonder direct contact tussen de twee vloeistoffen, waardoor de oplossingen volledig gescheiden blijven. Het herladen van de elektrolyt kan met wind- en zonne-energie, dat maakt deze batterij zo interessant. De energie-inhoud van zo’n batterij is eenvoudig op te schalen door grotere opslagtanks voor de vloeistoffen te gebruiken.
Er zijn verschillende soorten flowbatterijen; redox, hybride, membraamloos en organisch. De meest kansrijke is het redox-type omdat het vervangen van de vloeistoffen hierbij eenvoudig en de capaciteit schaalbaar is. Zo kan de capaciteit van deze batterij gemakkelijk verhoogd worden naar een levensduur met20.000 cycli! De Rijksuniversiteit Groningen (RUG), slaagde er onlangs in om niet2, maar 1 vloeistof toe te passen in een flowbatterij. Hierdoor kan nu een stabiele, symmetrische batterij gemaakt worden. Bovendien is de vloeistof gebaseerd op een organisch molecuul (Blatter radicaal) en niet op een (zeldzaam) metaal. De grote uitdaging is nu een in wateroplosbare versie van het Blatter radicaal te maken.Dit is belangrijk omdat waterige vloeistoffen goedkoop en onbrandbaar zijn. Wanneer dit lukt en de verbinding voldoende stabiel is kan deze flowbatterij commercieel toegepast worden.
Flowbatterijen kunnen circa 40% goedkoper worden dan lithium-ion batterijen, zijn niet brandgevaarlijk en hebben een levensduur van minimaal 25 jaar.Hier liggen grote mogelijkheden.
Op de iets langere termijn kan langdurige energieopslag een hele bedrijfssector op zich worden. In de wetenschap spreekt men over langdurige opslag wanneer energie langer dan 10 uur opgeslagen kan worden (44). Er is een hogere effectiviteit van batterijen nodig, mede omdat het gewicht van accu’s/batterijen bij gelijk vermogen omlaag kan. In de praktijk wordt al flinke vooruitgang geboekt. Form Energy heeft al bewezen met een accu van 1 MW langer dan 100 uur deze capaciteit te kunnen leveren. Mits groots opgeschaald wordt kan de kostprijs zakken naar USD 20/kWh.Men hoopt in 2023/2024 de eerste batterijen operationeel te hebben. Hoe meer opslagcapaciteit in de batterij zit, des te meer dure piekuren afgedekt kunnen worden bij de verbruiker.
De waarde van langdurige opslag hangt af van de alternatieve energiebronnen die beschikbaar zijn en de snelheid waarmee geleverd moet kunnen worden. In bepaalde situaties zal langdurige energieopslag grote financiële voordelen bieden. Een andere manier om overtollige wind- en zonne-energie op te slaan is inde vorm van waterstof. Een waterstoffabriek (elektrolyser) kan op momenten van goedkope groene energie waterstof produceren en deze energiedrager vervolgens ondergronds opslaan voor later gebruik. Hierover meer in het volgende hoofdstuk.
Op dit ogenblik is het probleem dat in de Solid State batterij dendriet kristallen op de anode gevormd worden. Hierdoor kan kortsluiting ontstaan wat de veiligheid en levensduur niet ten goede komt. In januari ’24 hebben onderzoekers van de SEAS-siliconedeeltjes in de anode toegepast om het lithium in te pakken en zo de vorming van dendrieten tegen te gaan. Daarnaast zij ze druk bezig nieuw materiaal te gebruiken als vaste stof elektrolyt waardoor schaars materiaal niet meer nodig is en de batterij veel duurzamer wordt.
