Volgens Friends of the Earth is een toekomst nabij waarin we bijna alle elektriciteit genereren uit klimaatvriendelijke energiebronnen zoals de zon, wind en golven. In het Verenigd Koninkrijk, dat in de 18e eeuw de overgang naar industrialisatie in gang zette door het tijdperk van stoom en fabrieken, is de hernieuwbare energie sinds 2004 met 10 keer toegenomen. In het Verenigd Koninkrijk wordt slechts 40% van de elektriciteit opgewekt uit hernieuwbare energiebronnen, maar in Schotland ligt dat percentage dichter bij 90%. In 2020 bereikte het Verenigd Koninkrijk voor het eerst een geweldige prestatie - gedurende twee maanden van dat jaar heeft het land volledig op hernieuwbare energie gedraaid.
In 2020 waren hernieuwbare energiebronnen verantwoordelijk voor 37,5% van het bruto elektriciteitsverbruik in de EU. Dit was een stijging ten opzichte van 34,1% in het voorgaande jaar, waarbij meer dan twee derde van de totale elektriciteit die wordt gegenereerd uit duurzame bronnen uit wind en waterkracht komt. In 2020 was Zweden de koploper in Europa met 60% van de energie afkomstig van duurzame bronnen. In hun kielzog volgden Finland (43,8%), Letland (42,1%) en Oostenrijk (36,5%).
Volgens EDF genereren hernieuwbare energiebronnen momenteel 26% van de wereldwijde elektriciteit en zal dit naar verwachting in 2024 30% zijn. In juni 2022 gaf een rapport van het International Energy Agency (IEA) aan dat de energie-investering over de hele wereld in 2022 met 8% zou toenemen tot $ 2,4 biljoen - een stijging die vooral in 'groene' energie wordt gestoken.
Voor- en nadelen van hernieuwbare energie
Wat is hernieuwbare energie precies? Het is in wezen energie die duurzaam is. Deze energie is schoon, betaalbaar en betrouwbaar, en kan nooit opraken, in tegenstelling tot niet-duurzame bronnen zoals fossiele brandstoffen, met name steenkool, de brandstof van de industriële revolutie.
De belangrijkste soorten hernieuwbare energie zijn zonne-energie, windenergie, waterkracht, geothermische energie en biomassa. Andere typen zijn Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) en biogas. Volgens EDF is de hoeveelheid zonne-energie die het aardoppervlak in slechts één uur bereikt meer dan de totale energiebehoefte van de planeet gedurende een heel jaar. Dit klinkt als de ideale oplossing. Hoeveel zonne-energie we kunnen opslaan en gebruiken, hangt echter sterk af van het weer en het tijdstip van de dag, van de opbrengst van de zon dus. Als het waait, is wind een uitstekende bron van hernieuwbare energie en er worden steeds meer windparken gebouwd. Hierbij gaat het echter om de installatie van enorme windturbines die veel mensen beschouwen als een doorn in het oog, zelfs als ze ver op zee zijn geplaatst. Bovendien waarschuwen veel experts voor de CO2-voetafdruk en de kosten van windturbines aan het einde van de levensduur. Natuurlijk worden de systemen voor windenergieopslag ook beperkt door de hoeveelheid wind die er op dat moment is.
Op het gebied van ontwikkeling is de meest geavanceerde hernieuwbare energiebron waterkracht, waarbij dammen of barrières worden gebouwd en een groot reservoir wordt gebruikt om een gecontroleerde waterstroom te produceren die een turbine aandrijft. Waterkracht is niet afhankelijk van het weer, maar er moeten wel grote constructies en grote reservoirs worden gebouwd.
Getijdenenergie is vergelijkbaar met waterenergie, maar is afhankelijk van de natuur om tweemaal daags getijdenstromen te produceren die worden gebruikt om turbinegeneratoren aan te drijven. Dit betekent dat de energiebron niet continu is, maar wel voorspelbaar. Voor geothermische energie wordt gebruikgemaakt van de natuurlijke warmte die zich onder het aardoppervlak bevindt, die kan worden gebruikt om elektriciteit te produceren of woningen te verwarmen. De beschikbaarheid van dit soort energie is echter niet gegarandeerd, IJsland genereert bijvoorbeeld veel meer van dit type energie dan het Verenigd Koninkrijk. Tot slot worden bij biomassa-energie organische materialen verbrand om elektriciteit te produceren. Deze aanpak wordt niet zo breed toegepast als de andere, maar biedt aanzienlijke voordelen op het gebied van milieu en algemene kosten, omdat landbouw-, industrieel en huishoudelijk afval wordt omgezet in vaste, vloeibare en gasvormige brandstoffen.
Kunnen groene energiesoorten worden opgeslagen?
Hoewel alle hierboven genoemde opties hun voor- en nadelen hebben, vormt de opslag van hernieuwbare energie de grootste uitdaging om optimaal gebruik te maken van deze alternatieve energiebronnen. Opslagtechnologieën voor hernieuwbare energie worden interessant wanneer ze een rendabele manier bieden om hernieuwbare energie op te vangen en op het juiste moment vrij te geven.
Oplossingen voor opslag van hernieuwbare energie
Er zijn in wezen vier soorten oplossingen voor de opslag van hernieuwbare energie: pompcentrale, thermische energieopslag, mechanische energieopslag en energieopslagsystemen met accu's.
Pompcentrale
Hierbij wordt water naar een hoger gelegen reservoir gepompt, waar het wordt vastgehouden en via turbines vrijgegeven. Volgens het rapport over hernieuwbare energie van het IEA zal meer dan 50% van de nieuwe waterkrachtcapaciteit in Europa in 2025 afkomstig zijn van pompcentrales, vooral in Zwitserland, Portugal en Oostenrijk. Dit zal ergens tussen 2023 en 2025 ook voor China gelden.
Afbeelding: Pomcentrale
Thermische energieopslag
Dit betreft de opslag van overtollige energie, meestal uit hernieuwbare bronnen of afvalwarmte, die later kan worden gebruikt. Water, zand en rotsen kunnen thermische energie opslaan en het International Renewable Energy Agency schat dat de opslag van thermische energie tegen 2030 800 Gigawatt-uur (GWh) aan geïnstalleerde capaciteit kan bereiken.
Afbeelding: Thermische energieopslag
Mechanische energieopslag
Hierbij wordt zwaartekracht of beweging (zoals een vliegwiel) ingezet om elektriciteit op te slaan. Mechanische energieopslag kan ook de opslag van perslucht- of gasenergie omvatten, die met behulp van een turbine wordt verwarmd en geëxpandeerd.
Afbeelding: Mechanische energieopslag
Energieopslag op basis van accu's
Het is algemeen bekend dat de meest efficiënte manier om energie uit duurzame bronnen op te slaan en te leveren op accu's gebaseerde opslagsystemen voor hernieuwbare energie zijn. Hoe meer energieopslag voor hernieuwbare energie beschikbaar is, hoe minder er behoefte is aan conventionele stroombronnen uit het verleden.
Afbeelding: Energieopslagsystemen op basis van accu's
Lithium-ionaccu's voor de opslag van hernieuwbare energie
Atlas Copco ZBC-energieopslagsysteem waarin zonne-energie is opgeslagen
Het gebruik van Li-ion-accu's voor de opslag van hernieuwbare energie biedt gebruikers een superieure energielevering, gecombineerd met ongeëvenaarde niveaus van duurzaamheid, flexibiliteit en bruikbaarheid. Met twee bedrijfsmodi - stand-alone of hybride bij gebruik in combinatie met een generator - kunnen energieopslagsystemen op basis van Li-ion, zoals de ZBP- en ZBC-units van Atlas Copco, voldoen aan de verschillende niveaus van vraag naar energie, de bedrijfskosten laag houden en de totale eigendomskosten (TCO) tot een minimum beperken. In combinatie met een bron van hernieuwbare energie, zoals hierboven vermeld, kunnen deze oplossingen voor opslag van hernieuwbare energie werkelijk 100% duurzaam zijn.
Energieopslagsystemen van Atlas Copco bieden een stille werking en minimaal onderhoud, waardoor ze ideaal zijn voor telecominstallaties op afgelegen locaties of op bouwplaatsen in de stad. Ze werken als hybride opslagsystemen en zijn perfect om pieken in de vraag en lage belastingen uit te balanceren. Met deze opslagsystemen voor hernieuwbare energie kunnen gebruikers het brandstofverbruik en de uitstoot van broeikasgassen drastisch verminderen, deze systemen kunnen namelijk tussen de 46 kWh en 535 kWh aan hernieuwbare energie opslaan en meer dan 12 uur lang stroom leveren na één keer opladen.
Bent u op zoek naar duurzame energieopslagoplossingen?
Andere accutechnologieën voor de opslag van hernieuwbare energie
De meest efficiënte systemen die gebruikmaken van accu's om hernieuwbare energie op te slaan, zijn gebaseerd op oplaadbare lithium-ionaccu's (Li-ion). Deze lichtgewicht accu's met een hoge dichtheid hebben om veel redenen de voorkeur, niet in het minst om de opslagcapaciteit. Een Li-ion-accu van 1 kg kan 150 wattuur per kilogram (Wh/kg) opslaan. Een nikkel-metaalhydride (NiMH)-accu kan doorgaans tussen 60 en 70 Wh/kg opslaan en een loodzuuraccu van 6 kg kan slechts ongeveer 25 Wh/kg opslaan.
Als we lithium-ionaccu's vergelijken met de loodzuurvariant, heeft de eerste technologie een langere levensduur en levert deze betere prestaties bij onvoorspelbare en variabele belastingen en bij hoge temperaturen. Nikkelmetaalhydrideaccu's leveren na verloop van tijd en bij hoge temperaturen betere prestaties dan loodzuuraccu's, maar deze zijn nog altijd zwakker dan die van lithium-ion.
