Energieopslag en flexibiliteit kansen en onzekerheden Early morning toast kiEMT
Hoenderloo 8-10-2014
www.ecn.nl
R&D programma’s ECN
Policy Studies
Energy Engineering
Environment
Energy Efficiency & CCS
Wind Energy
Solar Energy
Biomass
Storage & Integration of Renewables
De aanleiding: meer duurzame energie, minder zekerheid
Uitdaging voor de (verre) toekomst Elektriciteitsbalans (per uur) in 2050 voor selectie van weken Langdurig overschot
Snel op- en afregelen Langdurig tekort
Bron: HyUnder / P2G
En dichterbij… Aannames • 20 GW piekvraag • 6 GW wind onshore • 10 GW wind offshore • 4.6 GW zon PV • 3.5 GW ‘must run’
Resultaten • 2326 u/jaar overschot • Totaal 7,6 TWh/jaar • 6,1% van elektriciteitsvraag
Boodschap uit de scenario’s • Meer systeemflexibiliteit is nodig om onbalans op te lossen en een snelle verandering daarin • Naast doel van verduurzamen van energievoorziening, behoud van: – Betaalbaarheid – Betrouwbaarheid
• Groot aanbod duurzaam zorgt op lange termijn voor overschot en tekort – Op korte termijn is energieopslag een dump voor tijdelijk overschot (‘sink’) – Op lange termijn is energieopslag een echte buffer (‘sink’ en ‘source’)
• Capaciteit van fossiele centrales blijft voorlopig nodig, maar benutting neemt af
Omslag in energiesysteem Van top-down: • Vraag bepaalt • Aanbod regelt
Naar meer complex: • Bottom-up aanbod • Variabel aanbod • Flexibele vraag
Bron: Tennet
Bronnen van flexibiliteit
Flexibele productie
Vraagrespons (via smart grids)
Interconnectie met buitenland
Energieopslag
Opslagtechnologie Mechanisch
Elektrochemisch
Perslucht (CAES)
Batterijen (incl. redox flow)
Vliegwielen
Supercaps
Waterkracht (pumped hydro)
Conversie
Elektrolyse (P2G/P2Fuels)
Electrochemie (productie)
Warmte/koude
Waar ligt de kans? Technologieën die variatie elektriciteitsprijs/waarde van flexibiliteit benutten • Flexibel/variabel gebruik van elektriciteit – Lage CAPEX, rendabel bij weinig draaiuren – Gebruik maken van lage elektriciteitsprijs
• Hybride oplossingen – combinatie van gas en elektriciteit voor warmte
• ICT – Flexibiliteitsopties hebben algoritmes en datacommunicatie nodig – Scheduling software
Maar: • Het aanbod is beperkt, dus alle opties concurreren • Voorwaarde is open toegang tot elektriciteitsmarkt
Kansen specifiek voor Nederland • Synergie Wind en Procesindustrie – Aanlandingspunten wind op zee liggen bij havens (Sloegebied, Rotterdam, IJmuiden, Eemshaven) – Procesindustrie juist daar – Combinatie uniek in EU
• Gasinfrastructuur kans voor P2G – NL heeft sterk vertakt gasnet en opslag – Ingroei P2G geleidelijk via bijmengen
• Maakindustrie – Elektronica – Batterijtechnologie – Elektrolyse-apparatuur
ECN werkt graag samen aan… Storage & Integration of Renewable Energy – R&D lijnen • Systeemstudies (energiesysteem en -markt) – Wat is de behoefte aan flexibiliteit en opslag in de toekomst? – Wat is de waarde van flexibiliteit en? – Merit order van opties en flexibility routekaart voor NL
• Beleidsvraagstukken – In kaart brengen barrières en mogelijke stimulansen voor flexibiliteitsopties
• Procesindustrie als flexibiliteitsaanbieder (‘sink’ en ‘source’) – Elektrificatie van de industrie – Flexibel en modulair maken van processen
• ‘Utility-scale’ opslagtechnologie – Kinetische energieopslag (eigen concept) – Redox-flow batterijen – Power-to-gas & power-to-heat
Voorbeelden
Systeemstudie • Doorrekenen business case voor grote schaal energieopslag op basis van energiemodel (NL in EU netwerk) • Opbrengst uit de day-ahead elektriciteitsmarkt en balanceringsmarkt zijn bepalend voor economie. • Centrale vraag: wat is het potentieel voor opbrengsten uit deze markten voor 3 technologische opties?
Energy Island
Power-to-gas (P2G)
Compressed Air Energy Storage (CAES)
Rol P2G in energiesysteem • Integrale (model)analyse van Nederlandse energiesysteem met focus op P2G
H2 voor hoge temperatuur warmtevraag industrie
Electrolyse (P2G)
H2 als chemische feedstock in industrie Methanisering
Brandstofcelsystemen: Re-electrificatie
WATERSTOF (H2) Opslag, transport en distributie
Bijmengen van H2: “Vergroenen gas”
H2 als brandstof in transportsector
H2 via voor warmtevoorziening in gebouwde omgeving
(Natural) (Aard)gassysteem Gas grid Energy Storage 2012, Luxembourg, 29 Feb – 1 March 2012
Elektriciteitsproductie
Elektriciteitssysteem
Beleidsvraagstukken Beleid en regelgeving rondom energieopslag is bepalend voor de markt: • Energieopslag heeft (nog) geen status – Opname van energie geldt als gebruik – Afgifte geldt als energieproductie
• Netbeheerders mogen niet handelen in energie, maar – Zijn wel de probleemeigenaar – Kunnen opslagtechnologie goed inpassen
• Consumenten hebben geen toegang tot ‘echte’ elektriciteitsprijs – Smart-grids sterk afhankelijk van flexibele beprijzing elektriciteit – Consument wordt prosument en moet dus serieus genomen worden in het energiesysteem
Procesindustrie: ‘sink’ en ‘source’ • Flexibel gebruik van processen – Afschakelen en opschakelen
• Elektrificatie verwarming – – – –
Verwarmen via warmtepompen Power-to-heat en heat-to-power Hybride vormen (gas en elektriciteit) Flexibele inzet van WKK
• Elektrificatie van processen – Elektrochemische conversie van chemicaliën – Elektrolyse voor H2 productie
Bron: Fraunhofer/IFAM
Programma Systeemintegratie (TS Energie) • Subsidieprogramma gericht op de inpassing van duurzame energie in het energiesysteem • Nadruk op – Relatie tussen infrastructuren (gas, elektriciteit, warmte/koude) – Energieopslag en conversie – Keteninteracties
• Sluitingsdatum 21 oktober
Energieproductie
Energietransport (infrastructuur)
Energieopslag
Energietoepassing
Keteninteracties op technisch, economisch, institutioneel en maatschappelijk vlak
Dank voor uw aandacht Dr. Rob Kreiter Senior Program Developer Storage & Integration of Renewable Energy
[email protected] +31 6 108 800 83
ECN Westerduinweg 3 1755 LE Petten The Netherlands
P.O. Box 1 1755 ZG Petten The Netherlands
T +31 88 515 49 49 F +31 88 515 44 80
[email protected] www.ecn.nl
