Energieopslag - een doeltreffend wapen in de strijd tegen emissies

Energieopslag - een doeltreffend wapen in de strijd tegen emissies

Met de stijgende temperaturen en de steeds vaker voorkomende natuurrampen als gevolg van extreem weer, worden de debatten over het verlagen of zelfs elimineren van CO2 en broeikasgassen steeds intensiever. Helaas zijn niet alle sectoren en industrieën zo gemakkelijk koolstofvrij te maken.

Een studieuit 2018 heeft die lastige sectoren geïdentificeerd en hun aandeel in de totale uitstoot gekwantificeerd. Zoals de grafiek laat zien, is meer dan een kwart van alle CO2-uitstoot de moeilijk te elimineren uitstoot. Hoewel de huidige technologieën ons kunnen helpen om ze te bestrijden, bevinden ze zich vaak nog in de beginfase en zijn ze dus zeer kostbaar. Bovendien is de politieke wil om in dergelijke technologieën te investeren in veel landen gewoon niet aanwezig.

Wat de luchtvaart, de scheepvaart en het wegvervoer over lange afstand betreft, zijn alternatieve brandstoffen wellicht de beste weg. Waterstof, ammoniak, biobrandstoffen of synthetische brandstoffen hebben dus nog steeds één ding gemeen: hun prijs. Zij kunnen eenvoudigweg niet concurreren met de klassieke fossiele brandstoffen. Een toename van de toepassing en het gebruik ervan zou uiteindelijk de prijzen kunnen doen dalen en nieuwe investeringen in onderzoek en ontwikkeling kunnen aantrekken. De motivatie van de kant van de klanten is helaas onvoldoende.

De prijs speelt ook een belangrijke rol bij de productie van cement, ijzer en staal. Deze materialen zijn van cruciaal belang voor de moderne economie en uiterst moeilijk koolstofvrij te maken. Ja, we doen ons best.Europa, bijvoorbeeld, doet het geweldig. Maar al zijn inspanningen hebben nog steeds te kampenmet scherpe en goedkope concurrentie van de landen die zich niet zo druk maken over CO2-reductie. Zoals China. Wat we nodig hebben is een wereldwijde oplossing.

Reactie op de vraag

In de energiesector lijkt de overschakeling op hernieuwbare energiebronnen (HEB) een logische en economische oplossing om de uitstoot aan te pakken. In het geval van elektriciteit is er één specifieke regel die in acht moet worden genomen. De hoeveelheid geproduceerde elektriciteit moet gelijk zijn aan de hoeveelheid elektriciteit die op een bepaald moment nodig is. Niet meer, niet minder. Dit kan een uitdaging zijn voor de variabele en onvoorspelbare groene energiebronnen, zoals zonnepanelen.

Elk overschot of tekort aan energie moet in evenwicht worden gehouden met snel reagerende technologieën. Bijvoorbeeld, centrales op fossiele brandstoffen om energie op te wekken, pompaccumulatie van waterkracht om overtollige energie op te slaan. Dit brengt tonnen aan CO2-uitstoot met zich mee. Het koolstofvrij maken van de energiesector hoeft dus niet zo moeilijk te zijn. Met FUERGY kan de hele wereld nu beginnen met het verminderen van de CO2-uitstoot.

De grootste verdienste van het verdwijnen van de CO2-uitstoot in de afgelopen jaren is te danken aan deovergang van kolen- naar gascentrales. Wat we ook hebben ontdekt, is dat in plaats van fossiele centrales te vervangen, hernieuwbare energiebronnen alleen maar de groeiende vraag naar energie dekken. Als we in 2018 niet steeds meer fossiele centraleshadden willen bouwen, hadden we3,5 keer meer hernieuwbare energie moeten installeren dan we in werkelijkheid hebben gedaan. Desondanks kunnen we nog steeds een langzame uitfasering van fossiele brandstoffen in de energiesector verwachten. Hernieuwbare energiebronnen alleen zijn niet krachtig genoeg om de fossiele centrales volledig te vervangen. Dat komt vooral door hun onvoorspelbare aard. Maar in combinatie met slimme technologie en energieopslag kunnen ze de fundamenten van de energiesector zoals we die kennen doen schudden.

Zonnig maar winderig, regenachtig 's nachts

Zo zou de ideale weersvoorspelling voor hernieuwbare energiebronnen moeten klinken. Helaas weten we (nog) niet hoe we het weer kunnen beheersen, zodat de elektriciteitsvoorziening sterk afhankelijk is van noodstroomcentrales. Een slechte afstemming van productie en verbruik, veroorzaakt door dagelijkse verbruikspieken, extreme gebeurtenissen (bv. hittegolven) of de wisseling van de seizoenen, heeft echter één koolstofvrije oplossing - de opslag van energie. Er zijn vier hoofdcategorieën van energieopslag - mechanisch, chemisch, elektrochemisch en thermisch.

De beste manier om het hoofd te bieden aan de kortetermijnonevenwichten die worden veroorzaakt door de consumptiepieken, zoals Duckcurve, is de lithium-ionbatterij ("li-ion"). Dankzij haar schaalbaarheid is dezebatterij ideaal voor thuisinstallaties. Om er maximaal van te profiteren (financieel en qua capaciteit), is het nodig de batterij relatief vaak - zelfs meerdere keren per dag - op te laden en te ontladen.

Technologie, zoals "brAIn" van FUERGY, kan niet alleen zeer nauwkeurige voorspellingen doen over de energieproduktie en het energieverbruik van de plaats, maar kan ook snel reageren en de batterij beheren naargelang de specifieke behoeften.

Energie voor slechte tijden

Energieopslag op lange termijn (begrijp weken of maanden) is een hardere noot om te kraken. Naast batterijen zijn er ook andere methoden die efficiënt energie voor langere tijd kunnen opslaan.

Mechanische methoden die gebruik maken van kinetische en gravitatie-energie zijn niet alleen technologisch zeer eenvoudig, maar ook zeer resistent tegen energieverlies na verloop van tijd. Naast de klassieke mechanische technologieën zoals pompaccumulatie of persluchtgeneratoren, zijn er debetonnen zwaartekrachttreinen die de heuvel op en af rijden, of kranen diede betonblokken verplaatsen. Door gebruik te maken van de bestaande infrastructuur of gunstige natuurlijke omstandigheden kunnen deze alternatieve technologieën ook economisch levensvatbaarder worden. In het VK, bijvoorbeeld, wil mende in onbruik geraakte mijnschachten gebruiken op basis van het lier- en takelsysteem.

Het opslaan van energie in de vorm van warmte is in sommige gevallen verrassend efficiënter. Vooral voor langere termijnen. Het enige wat we hoeven te doen is de materialen zoals zand, beton of verschillende soorten gesteente te verhitten. De ondergrond biedt dan een geweldige isolatie voor warmtebehoud. De grootste thermische warmteopslagput ter wereld met een watervolume van 200 000 m3 bevindt zich in Vojens, Denemarken. De zonneverwarmingsinstallatie in combinatie met de opslag kan maar liefst 50% van de plaatselijke jaarlijkse warmteproductie aan het net leveren.

Alternatieve brandstoffen zijn een chemische oplossing voor energieopslag op lange termijn en ook elektrochemische batterijen hebben hun plaats in deze categorie. De redox-flowbatterij (RFB) maakt gebruik van twee elektrolyten (een anolyt en een katholyt) om de energie op te slaan. Deze batterij heeft een lange levensduur en een hoge weerstand tegen zelfontlading. De meest geschikte vulling blijkt echter het kostbare vanadium te zijn. Daarom zijn de onderzoekers intensief bezig met de ontwikkeling van goedkopere alternatieven op basisvan organische verbindingen. De grootste vanadium redox flow batterij met een capaciteit van 800 MWh moetin 2020 online komenin Dalian, China.

Technologieën die ons kunnen helpen om de koolstofuitstoot te elimineren, liggen binnen handbereik. Sommige hebben alleen meer tijd nodig voor een beetje fine-tuning. Wat we in de eerste plaats nodig hebben, is een milieugerichte politieke mentaliteit en meer geld voor de ontwikkeling en massale invoering ervan. In de tussentijd kunnen wij als individu ons steentje bijdragen. Hoe? We zullen u een paar tips geven in een van onze volgende artikelen ;-) Vergeet niet om FUERGY te volgen op socialmedia!