Categorie:
Snelle, grote ontwikkelingen brengen vaak onverwachte uitdagingen met zich mee. Voor een wereld met steeds meer zonnepanelen komt deze uitdaging in de vorm van een eend.
Met de snelle opmars van betaalbare, duurzame energievormen als wind- en zonne-energie, verandert het energiespeelveld drastisch. Voorheen werd energie uitsluitend op een aantal centrale punten in het land opgewekt. De kolencentrales werden gebouwd op een afgelegen locatie waar ze weinig hinder opleveren. Vanaf daar werd de opgewekte stroom met dikke kabels getransporteerd naar de huishoudens en bedrijven verderop. Simpel, efficiënt en minimaal belastend voor de samenleving.
Maar die kolencentrales hebben een nadeel: ze zijn extreem vervuilend. Kolen bevatten giftige stoffen als stikstofdioxide, zwaveldioxide en kwik (het chemische element, niet die van kwek en kwak). Bij de verbranding van de kolen komen deze stoffen terecht in de lucht en ons drinkwater. Dat resulteert in longproblemen, hart- en vaatziekten, hersenbeschadiging en uiteindelijk vroegtijdig overlijden. Verder zijn de arbeidsomstandigheden in kolenmijnen vaak bijzonder schrijnend en heeft de broeikasgasuitstoot van kolencentrales een vernietigende impact op het klimaat.
Tijd voor alternatieven dus, die tegenwoordig ook nog eens goedkoper zijn. Deze alternatieven als zon- en windenergie worden wereldwijd al op grote schaal toegepast, maar verschillen als energiebron in de kern sterk van kolencentrales. Het meest nadrukkelijke verschil is dat deze energiebronnen afhankelijk zijn van natuurlijke omstandigheden, zoals de hoeveelheid zonlicht en wind.
Laten we inzoomen op zonne-energie. Wie wel eens buiten komt, of naar buiten kijkt, herkent het: de zon komt ‘s ochtends op, piekt in de middag en verdwijnt ‘s avonds weer rustig achter de horizon. Voor zonnepanelen betekent ‘hoe meer zonlicht, des te meer energie ze opwekken’. Naarmate we dus wereldwijd meer zonnepanelen plaatsen, groeit de hoeveelheid energie die we met zijn allen overdag opwekken fors. Daarbij wordt de vraag naar elektriciteit steeds hoger, omdat we steeds meer elektrisch rijden, koken en verwarmen.
Kwak. Pas op hoor, daar is ‘ie. De grootste uitdaging voor zonne-energie. We noemen het de ‘Duck Curve’. Bij beheerders van nationale elektriciteitsnetten vliegt hij sinds een paar jaar regelmatig om de oren. De Duck Curve heeft zijn naam – niet geheel verrassend – te danken aan zijn gelijkenis met het zijaanzicht van een eend. De oranje lijn staat voor de hoeveelheid energie die kolencentrales en andere centrale energiebronnen per dag moeten leveren. Je ziet dat de lijn elk jaar tussen de middag licht daalt, en in de avond stijgt. Deze verandering komt door de toegenomen hoeveelheid zonnepanelen op daken van bedrijven en huishoudens. Wie namelijk overdag – wanneer de zon schijnt – zijn eigen energie opwekt, neemt geen energie af van het elektriciteitsnet.
Een tweede ontwikkeling in het elektriciteitsverbruik vormt de kop van de eend. Dit komt omdat we elk jaar ‘s avonds meer elektriciteit gebruiken om onze elektrische auto’s op te laden, te koken op inductie en het huis verwarmen met een elektrische warmtepomp. Conclusie: het dal wordt dieper en de pieken worden hoger.
Voor energiecentrales en netbeheerders is het van belang dat de hoeveelheid benodigde energie in een land stabiel en voorspelbaar is. Een toenemende hoeveelheid zonnepanelen schopt dit in de war. Voorspelt Piet Paulusma zonnig weer? Dan zorgen de kolencentrales dat ze gaan afschakelen. Is het dan toch bewolkt? Dan stoken ze snel weer bij. In regio’s met veel grote zonneparken wordt op zonnige dagen zoveel energie opgewekt dat de kabels van het elektriciteitsnet niet sterk genoeg zijn om alle zonne-energie te transporteren.
Onder bepaalde omstandigheden wordt gekozen voor ‘curtailment’: ervoor zorgen dat de zonnepanelen (veel) minder energie leveren dan ze kunnen. In andere gevallen wordt een nieuw opgeleverd zonnepark überhaupt niet aangesloten op het elektriciteitsnet.
Op deze manier gaan we onze doelstellingen voor meer duurzame energie niet halen. Wie hoort dat het elektriciteitsnet te zwak is, zal denken dat de oplossing simpel is: versterk het elektriciteitsnet. Maar daarmee voeren we de eend. Bovendien duurt het versterken van het net jaren en is het bijzonder duur.
Laten we kijken naar de kern van het probleem. We wekken stroom op rondom de plekken waar we het niet gebruiken, waarna het via lange kabels moet worden getransporteerd. Daarnaast wekken we de minste stroom op op de momenten waarop we het meeste nodig hebben, en vice-versa. Dat kan anders.
Een van de grootste voordelen van zonnepanelen is dat we ze kunnen installeren op de plekken waar de energie wordt verbruikt. Dus op de daken van huishoudens en bedrijven. Een deel van de opgewekte zonne-energie wordt overdag direct verbruikt. Het deel dat overblijft, wordt opgeslagen in batterijen. Op deze manier is er altijd opgeslagen stroom beschikbaar, ook als de zon niet schijnt.
Groot bijkomend voordeel: met opgeslagen energie uit een batterij kan een huishouden, bedrijf, school of ziekenhuis enkele uren onafhankelijk van het energienet functioneren. Dit is vooral van belang in landen waar blackouts door weersomstandigheden of knagende eekhoorns aan het orde van de dag zijn.
In een wereld waar iedereen zijn eigen energie opwekt en opslaat, kunnen we het gemakkelijk verdelen. Niet alle huishoudens hebben bijvoorbeeld een geschikt dak voor zonnepanelen, omdat ze in de schaduw van hoge bomen staan. Die huishoudens kunnen nu gemakkelijk energie gebruiken dat wordt opgewekt op het dak van een school of bedrijf verderop. Zo ontstaan er zogenaamde ‘micro-grids’; mini-versies van het nationale elektriciteitsnet waar energie wordt opgewekt, gebruikt en onderling verdeeld.
Grote energieleveranciers en vervuilende kolencentrales zijn verleden tijd als huishoudens en bedrijven zélf de energiecentrale worden. Door gebruik te maken van een decentrale energievoorziening op bestaande daken, hoeven we het energienet niet te versterken. Dit is bijvoorbeeld zichtbaar bij de bouw van een nieuw zonnepark. Zo besparen we geld, maar vooral heel veel tijd. Tijd die we nuttig moeten besteden om onze energievoorziening in recordtempo te verduurzamen.
De snelle opkomst van zonne-energie en de toename in ons elektriciteitsverbruik schudden de energiewereld op. Netbeheerders worstelen met een grote uitdaging: de Duck Curve. Dit is het fenomeen dat optreedt, doordat zonnepanelen overdag het elektriciteitsnet overladen en de pieken in ons verbruik hoger worden. We lossen dit op door zonne-energie op te wekken op de plekken waar het wordt gebruikt en het op te slaan in batterijen. Deze opgeslagen energie wordt gebruikt als er geen zonne-energie wordt opgewekt of wordt gedeeld met huishoudens die zelf geen zonnepanelen bezitten.
