Video player inladen ...

Grootste stroombatterij in Europa moet black-outs helpen voorkomen

In Jardelund in Noord-Duitsland is de grootste batterij van Europa in werking gezet. De batterij moet er mee voor zorgen dat het Europese elektriciteitsnet niet in mekaar stort. Door de moeilijk voorspelbare elektriciteitsstromen uit windmolens en zonnepanelen wordt het Europese hoogspanningsnetwerk minder stabiel.  De netbeheerders houden het netwerk dan ook nauwgezet in het oog, om zogenoemde black-outs –massale stroomuitvallen- te voorkomen. En de batterij van Eneco/Mitsubishi is een van de middelen om die gevreesde black-outs tegen te gaan.

De batterij helpt mee om stroom te leveren als de wind en zon dat plots niet meer doen. Die stroom haalt ze voor een deel uit de omliggende windmolens: als die te veel stroom maken, slaat de batterij die op. En als het hoogspanningsnet wat extra stroom nodig heeft, kan de batterij die snel leveren: groene stroom als wapen tegen de nadelen van de groene stroom dus. Ze helpt voor een deeltje de groeiende instabiliteit van het net mee oplossen.

Massale stroomuitval: een nachtmerrie voor de netbeheerders

Tot wat zo’n instabiel net kan leiden, hebben we op 4 november 2006 mogen ervaren. Toen viel rond 22.10 uur totaal onverwachts in verschillende delen van Europa de stroom uit. Meer dan 10 miljoen gezinnen in Duitsland, Frankrijk, Italië, Spanje en ook in ons land zaten plots in het donker. Vooral de regio’s rond Antwerpen, Gent en Luik werden getroffen. De stroomstoring raasde bliksemsnel door het Europese hoogspanningsnet richting Afrika. Zelfs delen van Marokko kregen problemen. De gevolgen waren enorm. In Noord-Duitsland viel meer dan 100 treinstellen stil: de passagiers zaten 2 uur lang opgesloten in het donker en de kou.  In Frankrijk werden onder meer delen van Parijs getroffen: in totaal moest de brandweer 40 mensen uit geblokkeerde liften bevrijden. In Italië zaten Piëmonte, Ligurië, tot zelf Puglia in het zuiden zonder stroom. In Spanje viel het licht uit in de regio’s rond Madrid, Barcelona, Zaragossa en delen van Andalusië. 

Meer dan 10 miljoen gezinnen in Europa  zaten plots in het donker.  Daarbij ook ons land. Zelfs delen van Marokko kregen problemen

De oorzaak waren niet de windmolens of zonnepanelen, maar… een gloednieuw groot cruiseschip op de rivier de Eems in Duitsland. Dat moest onder een hoogspanningslijn door, die tijdelijk moest worden uitgeschakeld omdat het schip te groot was en dreigde contact te maken met de lijn. De netbeheerder legde de lijn effectief uit en leidde de stroom om via andere hoogspanningskabels. Maar door een slechte communicatie tussen de hoogspanningsnetbeheerders was die omleiding onvoldoende doorgegeven. De lijnen raakten overbelast, waardoor meteen de automatische noodsystemen in werking traden.

Te radicaal: ze sneden het Europese hoogspanningsnet in drie stukken. Waardoor het probleem alleen maar verergerde. In het noordoosten van Europa hadden ze plots het equivalent van 10 kerncentrales te veel stroom. Stroom die normaal gezien tot bij ons had moeten geraken, maar dat nu niet meer kon omdat het hoogspanningsnet was afgesneden. In west- en zuidoost Europa ontstonden grote stroomtekorten. De snelste manier om die op te lossen, was de vraag verminderen. Door grote delen af te snijden: binnen een paar minuten gingen hele dorpen en steden in het donker. Het kostte uren om de drie uiteengevallen stukken van het Europese hoogspanningsnet opnieuw aan elkaar te koppelen. Een nachtmerrie voor de netbeheerders: de kosten zijn enorm en zonder stroom valt de hele Europese samenleving stil: moderne beschavingen kunnen gewoon niet meer zonder stroom.

Beveiligingen tegen stroomuitval vroeger: simpel en voorspelbaar

De hoogspanningsnetbeheerders zijn dan ook als de dood voor black-outs. En ze nemen voortdurend acties om die te voorkomen. Ze overleggen veel beter met elkaar en investeren voortdurend in hun controlecentra, die almaar sneller en krachtiger worden. In die controlecentra houden ze het evenwicht tussen aanbod en vraag naar elektriciteit nauwgezet in het oog. Als er een tekort is aan stroom gaan er onmiddellijk computergestuurde commando’s naar een aantal gecontracteerde stroomcentrales om wat meer elektriciteit te maken. Is er een teveel dan krijgen de centrales het order om hun stroomproductie te verminderen.

Het Europese hoogspanningsnet balanceert voortdurend op een slappe koord

Zo gaat de balans van het Europese hoogspanningsnet voortdurend op en af, rond het ideale punt waarbij vraag en aanbod perfect in evenwicht zijn. Maar de stroomcentrales die dat evenwicht garanderen draaien meestal op gas of kolen: slecht voor de klimaatopwarming, maar een absolute noodzaak om het elektriciteitssysteem overeind te houden.

Beveiligingen tegen stroomuitval nu: complex en onvoorspelbaar

Maar sinds de eeuwwisseling is er een nieuwe producent van elektriciteit op de markt gekomen. Een producent die veel beter is voor het milieu en het klimaat dan de steenkool en gascentrales. Maar ook een heel grillige en onvoorspelbare producent: hij levert zijn stroom niet op vraag van de verbruiker, maar op commando van onze wispelturige weersomstandigheden. Het gaat over de hernieuwbare stroom uit windmolens en zonnepanelen. Die volgen dus helemaal de markt niet, maar het nukkige weer. Als er veel wind en zon is leveren ze veel elektriciteit. Punt. Ook als de verbruikers die niet nodig hebben. En als er geen wind en zon is, leveren ze niets. Punt. Ook als de vraag naar stroom erg hoog is.

De netbeheerders weten dus nog altijd perfect hoe groot de vraag is. Maar over het aanbod zijn ze veel minder zeker geworden. Omdat de windmolens en zonnepanelen gewoon hun gang gaan. Evenwicht in het net houden wordt daardoor veel moeilijker. De weersvoorspellingen worden dan ook almaar belangrijker. De hoogspanningsnetbeheerders kijken er voortdurend naar en schatten dag na dag in hoeveel stroom het almaar grotere legioen van windmolens en zonnepanelen gaat leveren. Die inschattingen zijn vrij nauwkeurig: ons Europees netwerk is nog nooit in mekaar gestort door de windmolens of zonnepanelen. De kleine afwijkingen worden probleemloos en bliksemsnel opgelost door de gas- en steenkoolcentrales. Met hun krachtige en computergestuurde controlecentra houden de Europese hoogspanningsnetbeheerders de wispelturige hernieuwbare energie heel goed in het gareel.

Soms is het echt wel kantje boord

Maar soms is het echt wel kantje boord: zo voorspelden alle Europese weermakers een paar jaar geleden dat er de volgende 24 uur een mooie zonnige dag over heel Duitsland zou aankomen. De Duitse zonneparken –bij ideaal zonnig weer op de middag leveren ze maar liefst evenveel stroom als 43 grote kerncentrales- zouden dus flink wat elektriciteit in het net injecteren. Tot de hoogspanningsnetbeheerders en weervoorspellers ’s ochtends vaststelden dat er van die mooie dag bitter weinig in huis zou komen. Grote delen van Duitsland bleken bedekt door een hardnekkige mistlaag. Meteen tuimelde de stroomproductie van de zonneparken met een paar kerncentrales naar beneden en moesten de netbeheerders in allerijl op zoek naar extra stroom uit gas- en steenkoolcentrales omdat het hoogspanningsnet dreigde uit evenwicht te raken.

Stroombatterij Jardelund tussen de windmolens en hoogspanningskabels

Batterij wapen tegen stroomuitval

Precies in zulke omstandigheden komt de Europese superbatterij in Jardelund uitstekend van pas: ze kan dan met haar opgeslagen stroom het net mee helpen in evenwicht brengen. En ze doet dat op een veel properder manier dan de steenkool- en gascentrales. De batterij wordt op momenten van stroomoverschotten grotendeels gevuld met de overtollige groene elektriciteit van de windmolens die vlak bij de batterij staan. Grotendeels: want als het nodig is wordt ze even goed opgevuld met grijze stroom uit steenkool-, gas- of nucleaire centrales. Maar dat is alleszins al een pak beter dan de 100% fossiele brandstof van de gas- en steenkoolcentrales.

Zo is de grootste Europese batterij een klein stapje vooruit in de evolutie naar een duurzamer elektriciteitssysteem. Een klein stapje, want de 10.000 lithium-ion batterijen die in de grote hangar in Jardelund gekoppeld zijn tot één grote superbatterij heeft “maar” een vermogen van 48 MWatt.   Nog geen 2% van wat er in Europa staat aan middelen (opslag en stroomcentrales) om het hoogspanningsnet in evenwicht te houden. Bovendien kan ze die maximale stroomproductie maar beperkt volhouden: na een uur op vol vermogen is de batterij helemaal leeg. Terwijl gas- en steenkoolcentrales hun maximale stroomproductie quasi eindeloos kunnen volhouden.

Batterij (nog) geen wapen voor opslag hernieuwbare stroom

Die redelijk beperkte schaal maakt dat zelfs de grootste Europese stroombatterij nog altijd niet geschikt is als opslag voor de groenestroomoverschotten uit windmolens of zonnepanelen. Eigenaar Eneco licht zelf toe dat de 20 windmolens die rond de batterij staan haar in amper één uur kunnen doen vollopen. Dat is een peulschil tegenover de overschotten die de windmolens voortdurend leveren. In Duitsland staan op land en in zee bijna 30.000 windmolens. Die leveren enorme stroomoverschotten die nooit in de huidige batterijen kunnen opgeslagen worden: de massa is gewoon te groot én de batterijen zijn momenteel nog te duur. De batterij in Jardelund kost ongeveer 30 miljoen euro. Om dus één uur ongeveer 50 Megawatt stroom te leveren.

De batterij kan stroom van 20 windmolens opslaan... maar wel amper één uur stroom

De huidige lithium-ion batterijen zijn voor de opslag van windenergie dus een onbeduidende speler. Voor kleine hoeveelheden overschotten van zonnepanelen op daken van gezinnen kan het wel. Er zijn in Nederland en België intussen al zo’n 300 Powerwalls van Tesla verkocht, veelal om zonne-energie op te slaan. Maar hun capaciteit is echt te beperkt voor de windmolens.

Tenzij we de kleine batterijen massaal gaan koppelen, samen met die van de elektrische auto’s bijvoorbeeld. Allemaal in de stekker bij ons thuis en volladen wanneer die goedkope windenergie eraan komt. Maar dan zullen we wel met honderdduizenden of zelfs miljoenen moeten zijn, en moeten onze netwerken tot bij ons thuis aangepast worden om de grote stroombewegingen aan te kunnen. En dat is nog verre toekomstmuziek. Net als nieuwe, krachtiger batterijen. Wetenschappers zijn er mee bezig: nu al liggen er nieuwe types in labo’s. Maar volgens specialisten kan het makkelijk nog tien tot 15 jaar duren eer die op de markt komen.

10.0000 lithium-ion batterijen: het jaarverbruik van 14 gezinnen

Voor massaopslag hernieuwbare stroom zijn andere wapens nodig

Een andere technologie is de zogenoemde “power to gas”: met het elektriciteitsoverschot van de windmolens en zonnepanelen waterstof halen uit water bijvoorbeeld. Waterstof is eigenlijk een superbatterij: het draagt een deeltje energie (stroom en warmte) die opnieuw vrij komt als je er opnieuw water van maakt door ze samen te brengen met zuurstof. Waterstof kan je ook stockeren: samengeperst als gas of afgekoeld als vloeistof. Een natuurlijke batterij dus: er zijn al elektrische auto’s die rijden op waterstof. Maar bij het afsplitsen van het waterstof, het opslaan en de elektriciteit er opnieuw afhalen gaat wel heel wat energie verloren.

De opslag van de wispelturige stroom uit wind en zon blijft dus voor kopbrekens zorgen. Maar er wordt wel aan gewerkt. De batterij in Jardelund bijvoorbeeld is ook betrokken bij een onderzoek over betere stroomopslag. En intussen zorgt ze wel al voor betere stabiliteit op het net. En properder dan de fossiele centrales. Want eigenlijk zetten ze in Jardelund een deeltje opgeslagen groene stroom in om de nukken van diezelfde groene stroom onder controle te houden.

Meer over de spectaculaire groei van hernieuwbare energie kunt u bekijken in aflevering 4 van de docureeks "Watt".