De terugverdientijd van opslagsystemen voor zonne-energie

Batterijsystemen of energieopslagsystemen zijn veelzijdig: Ze worden gebruikt voor noodstroomvoorziening, tijdelijke opslag van elektriciteit opgewekt door generatoren of via hernieuwbare energiebronnen, leveren energie voor machines op bouwterreinen of ondersteunen het energie- en piekbelastingsbeheer van een productiebedrijf. Maar batterijsystemen kunnen nog meer: Wie zijn eigen capaciteit verhandelt, helpt bij de stabilisatie van het openbare elektriciteitsnet en kan extra inkomsten genereren, waardoor de terugverdientijd van de opslagsystemen kan halveren.

In theorie is het haalbaar om voor de hele wereld genoeg elektriciteit op te wekken uit waterkracht, windenergie of zonne-energie: Hernieuwbare energiebronnen zijn wereldwijd voldoende beschikbaar. Ze moeten alleen gebruikt worden en de bijhorende energiecentrales moeten gebouwd worden.

De 'enige' uitdagingen zijn de distributie en balancering: waar fotovoltaïsche systemen (PV-systemen) of windturbines staan, schijnt de zon of waait de wind niet altijd precies wanneer de elektriciteit daar of elders nodig is. Op andere momenten wordt er dan weer meer energie opgewekt dan er verbruikt kan worden. Dat leidt tot netschommelingen die de netbeheerders moeten compenseren om een black-out te voorkomen. Het elektriciteitsnet kan zich immers niet flexibel aanpassen aan het werkelijke verbruik: Het kan de overtollige stroom niet opslaan en kan ook niet meer stroom leveren dan er wordt opgewekt en teruggeleverd.

Met de opkomst van hernieuwbare energie en de steeds toenemende investeringen in wind- en zonne-installaties, neemt de vraag naar energieopslagsystemen toe. Dit geldt zowel voor eigenaars van een kleine balkoncentrale als voor wie een zonnepark van meerdere hectaren aansluit op het elektriciteitsnet.

Tegenwoordig vragen steeds meer particuliere consumenten, industriële bedrijven en lokale overheden zich af of ze moeten investeren in energieopslagsystemen: Hoeveel kost zo'n batterijsysteem, wat heb ik eraan en wanneer betaalt het zich terug?

Trouwens: In dit artikel vatten wij voor u samen hoe bedrijven mobiele energieopslagsystemen kunnen gebruiken om piekbelasting te beheren en hun elektriciteitskosten drastisch te verlagen. Mobiele energieopslag: Piekbelasting afvlakken en elektriciteitskosten drastisch verlagen.

Er zijn veel redenen om in zo'n batterijsysteem te investeren:

• Ze kunnen gevoed worden met elektriciteit uit hernieuwbare bronnen en uit dieselgeneratoren.
• Ze kunnen (overtollige) energie opslaan.
• De energie kan op een ander moment gebruikt worden, wanneer die echt nodig is.
• De opslagsystemen ondersteunen en ontlasten de bestaande netaansluiting, bijvoorbeeld als er op een bouwplaats meer elektrische machines moeten werken dan het net aankan. Dat geeft operatoren meer flexibiliteit.
• Productiebedrijven kunnen de systemen gebruiken om piekbelasting op te vangen en de opslagsystemen inschakelen wanneer de vraag naar elektriciteit bijzonder hoog is en/of kilowatturen heel duur zijn. Wie met zijn energieleverancier een contract met variabele tarieven afsluit, kan flexibeler en kosteneffectiever produceren.
• De beschikbare capaciteit kan verhandeld worden via een partner voor netdiensten ('energiehandel').

• Als het verbruik groter is dan de opwekking, is zogenaamde 'positieve balanceringsenergie' nodig: de netbeheerder moet op korte termijn meer energie aan het net leveren.
• Omgekeerd, als er minder energie wordt verbruikt dan opgewekt, is er snel 'negatieve balanceringsenergie' nodig: Er kan minder stroom geproduceerd worden of er kunnen meer verbruikers op het net worden aangesloten.

Aan de opwekkingszijde zijn noodstroomgeneratoren, warmtekrachtkoppelingscentrales, batterijopslag, pompaccumulatiecentrales en kleine energiecentrales beschikbaar als balanceringsopties. Zij kunnen hun output verhogen als de vraag toeneemt en verlagen als de vraag afneemt.

Biomassa-installaties, ventilatiesystemen, verwarmingssystemen, pompen enook batterijopslag, pompaccumulatiecentrales en kleine energiecentrales fungeren als verbruikers die kunnen in- of uitgeschakeld worden. Als het verbruik op het elektriciteitsnet te hoog is, kunnen ze hun belasting verlagen; als het verbruik te laag is, kunnen ze het verhogen.

Zij kunnen dus bijdragen aan energiebalancering, als producent en als verbruiker met een batterijopslagsysteem.

Voor beheerders van grotere energieopslagsystemen zijn er interessante mogelijkheden op het gebied van energiehandel. De batterijen werken immers in beide richtingen en kunnen binnen enkele seconden - sneller dan welke andere technologie dan ook - overtollige elektriciteit opslaan of ontbrekende elektriciteit aan het net afgeven. Daardoor kunnen ze ook interessant zijn op het vlak van energiebalancering. Trouwens: Hoe meer decentrale fotovoltaïsche installaties op het net aangesloten worden, hoe meer balanceringsopties er nodig zijn. Een groeiende markt dus.

De netfrequentie is bijzonder belangrijk voor de netstabiliteit; binnen Europa is er een standaard wisselspanning van 50 Hertz (Hz) die altijd zo constant mogelijk moet zijn. Om schommelingen te compenseren, maken de netbeheerders gebruik van regelvermogen of balanceringsenergie. Die is onder te verdelen in drie kwaliteitsniveaus:

1. Systemen voor primaire regelenergie zijn energiecentrales die onmiddellijk beschikbaar en activeerbaar zijn, d.w.z. binnen fracties van een seconde, zoals waterkrachtcentrales: een verandering in het turbinevermogen heeft een onmiddellijk effect op de elektriciteitsproductie. Het primaire regelvermogen moet binnen 30 seconden volledig beschikbaar zijn en minstens 15 minuten beschikbaar blijven.
2. De systemen voor secundaire regelenergie reageren na enkele seconden; het volledige vermogen moet na vijf minuten beschikbaar zijn en een uur lang gehandhaafd blijven. In het geval van over- of onderproductie van elektriciteit kunnen extra verbruikers of opwekkers binnen slechts enkele seconden in het net geïntegreerd worden. Aan deze eisen voldoen bijvoorbeeld de hierboven genoemde batterijsystemen, maar ook pompaccumulatiecentrales.
3. Met tertiaire regelenergie heeft de netbeheerder 15 minuten om extra energiebronnen of verbruikers te activeren. Dat kunnen eveneens pompaccumulatiecentrales zijn, maar ook gasgestookte elektriciteitscentrales of warmtekrachtcentrales, die met een bepaalde vertraging kunnen opstarten en op het net aangesloten kunnen worden. In dit geval kunnen ook batterijen gebruikt worden. Deze systemen worden traditioneel gezien als de wat trager reagerende systemen.

Alle genoemde energiecentrales, systemen of toestellen kunnen gebruikt worden om het elektriciteitsnet te stabiliseren.

Wie voor eigen gebruik een energieopslagsysteem in zijn tuin installeert om zijn verbruik beter te beheren of piekbelasting op te vangen, kan vandaag in het beste geval rekenen op ongeveer tien jaar om het batterijsysteem terug te verdienen. Wie niet alle voordelen kan benutten, zal nog langer moeten wachten tot de investering is terugverdiend.

Hoewel dit vroeger standaard was in de industrie, worden terugverdientermijnen van tien jaar of langer niet meer ideaal beschouwd voor dergelijke systemen. Daarom bespreken we hier graag een mogelijkheid om interessante extra inkomsten te genereren die de rentabiliteitsberekening er veel rooskleuriger laat uitzien: de handel in energieopslagcapaciteit, of energiehandel.

Beheerders van grote installaties kunnen in het kader van zogenaamde netdiensten hun opslagcapaciteit aanbieden aan een energiehandelaar, die ze vervolgens opneemt in zijn regelpool. Naast waterkracht- en zonne-energiecentrales worden bijvoorbeeld ook andere batterijsystemen of warmtekrachtkoppelingscentrales opgenomen. De energiehandelaren verhandelen de energieopslag voor secundaire en tertiaire regelenergie.

Atlas Copco biedt een uitgebreid assortiment batterijsystemen die mobiel en eenvoudig te installeren zijn en weinig onderhoud vragen.

Het aanbod varieert van zeer compacte ZBP-systemen met een aansluitvermogen vanaf 15 kVA, bijvoorbeeld voor evenementen of telecommunicatietoepassingen, tot ZBC-opslagsystemen in containerformaat met 250, 300, 500 of zelfs 1000 kVA. Tot de toepassingsgebieden behoren oplaadstations voor wagenparken, netdiensten zoals energiebalancering en energiehandel, de integratie van zonne-energiesystemen of het gebruik van grote kranen op bouwterreinen.

Nog andere voordelen van de batterijsystemen:

• De batterijsystemen in container van de ZBC-serie werken parallel aan het elektriciteitsnet en hebben een geïntegreerd batterij- en energiebeheersysteem. Dat betekent dat de batterij de interface vormt tussen verbruikers en producenten in een netwerk.
• Aangesloten PV-systemen kunnen bijvoorbeeld bestuurd worden door het energieopslagsysteem. Normaal gesproken worden deze bij een stroomstoring (black-out) uitgeschakeld. De ZBC-batterijsystemen voorkomen echter een totale uitval, zodat de batterij verder opgeladen wordt door het fotovoltaïsche systeem. Zodra de stroomstoring voorbij is, herstelt de ZBC de teruglevering door het PV-systeem aan het openbare stroomnet. Meer informatie over black-outs en hoe u zich daarop kunt voorbereiden, vindt u in onze blog.
• De ZBC-toestellen kunnen op afstand gemonitord worden.
• Gebruikers kunnen hun systemen opschalen door tot maximaal 16 toestellen parallel te schakelen.

Met een energieopslagsysteem krijgt de beheerder meer flexibiliteit en, naast een beter energiebeheer, ook interessante inkomsten uit netdiensten die de terugverdientijd drastisch verkorten. Natuurlijk moet u bij de lokale elektriciteitsleverancier navragen of energiehandel wel is toegestaan op de betreffende locatie.

Voordat u investeert, neemt u best contact op met de leverancier van het batterijsysteem, bijvoorbeeld Atlas Copco, om de specifieke omstandigheden te bespreken. In het geval van productiebedrijven moeten we idealiter het belastingsprofiel over een heel jaar, met dag- en nachtschommelingen, bekijken. Dat is vooral belangrijk als u een eigen PV-systeem hebt. Alleen zo is de dimensionering van de energieopslagsystemen betrouwbaar in te schatten.