De energietransitie draait steeds meer om wat je doet als er te veel of juist te weinig stroom is. Bedrijven zoeken naar manieren om met die variatie om te gaan, en tegelijk te verdienen aan hun energiepositie. Mattijs Slee van Alquion ziet de oplossing in superflexibele elektrolysers aan de opwekkant, Jan-Jaap Koning van TMC in opslag aan de vraagkant, dicht bij de gebruiker.
– Flexibiliteit wordt de nieuwe norm.
– ‘Als toeleverancier moet je snel kunnen schakelen.’
– ‘Vraag en aanbod op het net moeten altijd in balans zijn.’
– ‘De opwek zit vaak aan de kust, terwijl de vraag zich landinwaarts concentreert.’
Battolyser Systems en VDL Hydrogen Systems hebben onlangs de handen definitief ineengeslagen. Alquion heet het nieuwe bedrijf. Met de fusie bundelen de twee ontwikkelaars van alkalische elektrolysers voor industriële toepassingen hun mensen, activiteiten en technologie om één product naar de markt te brengen: de Flexolyser. Alquion gaat het systeem verder ontwikkelen en verkopen in samenwerking met VDL Groep, dat verantwoordelijk is voor de industrialisatie en assemblage van de stack, het hart van de elektrolyser waar water wordt gesplitst in waterstof en zuurstof.
Voor Battolyser-oprichter en Alquion-ceo Mattijs Slee is de stap het gevolg van een keuze die zijn eerste bedrijf de afgelopen jaren steeds scherper maakte. Battolyser werd bekend met een systeem waarin batterij en elektrolyser in elkaar overvloeiden. ‘Ons oorspronkelijke idee hebben we laten gaan en we zijn steeds nadrukkelijker gaan focussen op de flexibiliteit van de elektrolyser’, zegt hij. ‘Want met juist die eigenschap kun je in de energietransitie het verschil maken.’
Timeshift
Om uit te leggen hoe de Flexolyser het grillige energiesysteem hanteerbaar maakt, begint Slee bij de structuur van dat net zelf. ‘Jarenlang werkten we volgens de logica van vraag en aanbod die keurig op elkaar werden afgestemd: “u vraagt, wij draaien”. Dat gaat nu over in een systeem met veel afhankelijkheid en variatie aan de opwekkant.’
Dus wordt flexibiliteit de nieuwe norm. Een deel daarvan zit in vraagsturing, zegt Slee. ‘Door het verbruik te verschuiven naar momenten waarop stroom beschikbaar is, bijvoorbeeld door te sturen op prijs. En energie-efficiënter werken is altijd een goed idee.’ Maar dat is niet genoeg. ‘De andere kant van het verhaal is dat we de opwek moeten doseren. Als er veel zon of wind is, moeten we dat kunnen opslaan. Daar komen batterijen om de hoek kijken. Die zorgen voor een timeshift: ze verplaatsen de beschikbaarheid van het ene naar het andere moment.’
Handelen in stroom
De meest simpele vorm van die shift is van dag naar nacht. ‘’s Nachts is er geen zon, overdag wel, dus dat sla je op’, zegt Slee. Rond dat principe is een complexe handel ontstaan. ‘Als je een batterij of elektrolyser hebt staan, kun je op de day-aheadmarkt stroom inkopen. Bijvoorbeeld 200 megawattuur morgen tussen 15.00 en 16.00 uur, tegen een gunstig tarief van 60 euro per MWh.’ Die ingekochte stroom kan later worden verkocht als prijsverwachtingen verschuiven of als ergens in het systeem een onbalans ontstaat. ‘Als zo’n arbitragemogelijkheid zich voordoet, verkoop je je covered positie voor misschien wel 100 euro per MWh. Hiermee breng je vraag en aanbod bij elkaar en maak je het energiesysteem efficiënter.’
Een andere service die batterijen kunnen bieden, draait om de frequentie van de stroom. Slee: ‘Normaal bedraagt die keurig 50 Hertz, maar het gebeurt weleens dat deze door een verstoring zakt naar bijvoorbeeld 49,9 Hz.’ Zelfs zo’n klein verschil maakt uit, want apparaten kunnen over het algemeen slecht tegen dergelijke schommelingen. ‘Door extra batterijcapaciteit in te zetten, kun je dat weer rechttrekken.’
De derde categorie is de reservemarkt. ‘Als er plotseling wat tegenzit of er is om andere redenen niet voldoende stroom, dan spreekt TenneT de reservecapaciteit aan’, vertelt Slee. ‘Een particulier of bedrijf krijgt dan betaald voor het beschikbaar hebben van capaciteit die TenneT snel kan aanroepen.’
Flexibiliteit als vermogen
De stroom kan van allerlei bronnen komen: een gewone batterij, een elektrolyser, maar ook een vliegwiel of warmtecel en zelfs uit waterkracht. Sterker nog, bedrijven zouden het zelfs uit hun eigen operatie kunnen halen. ‘Als je een smeltoven hebt, kun je die misschien tijdelijk niet op 10 maar op 8 megawatt laten draaien, of zelfs even helemaal uitzetten’, schetst Slee.
‘De belangrijkste voorwaarde is dat je als toeleverancier snel moet kunnen schakelen’, weet de Alquion-ceo. En precies daarom heeft flexibiliteit in de nieuwe Flexolyser zo veel aandacht gekregen. ‘We hebben een elektrolyser ontwikkeld die volledig flexibel is. Je kunt een kwartier of zelfs een paar minuten van tevoren beslissen of je hem aan- of uitzet. En dus razendsnel inspelen op een arbitragemogelijkheid.’ Daarmee is het systeem volgens Slee een manier om de variabele zon- en windstroom en de volatiele energieprijzen op elkaar af te stemmen.
Goedkopere waterstof
Met de Flexolyser kunnen gebruikers slim handelen op de energiemarkt, maar hij wordt pas echt interessant in industriële omgevingen waar waterstof al een rol speelt. ‘Denk aan industriële partijen die waterstof gebruiken in hun processen, of die zijn aangesloten op een waterstofnetwerk’, zegt Slee. In gebieden als de Botlek wordt al concreet gesproken over het koppelen van elektrolysers aan bestaande installaties of de productie voor afnemers als Air Liquide of Air Products. ‘Want’, zo benadrukt Slee, ‘als de Flexolyser stroom heeft gebruikt om waterstof te maken, is het niet de bedoeling om die weer om te zetten in stroom. Als je slim bent, koop je dus stroom in als je daarmee waterstof kunt produceren die goedkoper is dan geïmporteerde waterstof.’
Dat maakt ook duidelijk voor wie het systeem minder geschikt is. Een bedrijf dat simpelweg meer stroomcapaciteit nodig heeft vanwege netcongestie, lost dat probleem niet direct op met een elektrolyser. ‘We leveren geen grotere netaansluiting’, beaamt Slee. ‘Wel een oplossing om je additionele zonne- en windenergie goed te integreren in bestaande systemen.’
Te weinig parkeerplek
Jan-Jaap Koning, innovatieconsultant bij TMC, kijkt door een andere bril naar de energietransitie en netcongestie. ‘Het is eigenlijk een verkeerde term. Netcongestie suggereert dat er een file is, maar in werkelijkheid gaat het om het limiteren van de stroom, omdat vraag en aanbod op het net altijd in balans moeten zijn’, zegt hij. ‘Zie het eerder als een weg die uitkomt bij een parkeerplaats met te weinig plekken. Je kunt die weg wel breder maken, maar als er honderd parkeerplaatsen zijn en er komen driehonderd auto’s aan, blijft het probleem bestaan.’
‘Het gaat niet om het gemiddelde verbruik, maar om de uitschieters’, gaat Koning verder. In de ochtend en vooral in de avond vragen huishoudens de grootste hoeveelheid stroom. En in de winter worden die pieken nog hoger. ‘Dan heb je koude avonden waarop mensen hun huis verwarmen, elektrisch koken en misschien de auto opladen. Daar zit de echte piekbelasting van het net. En daarop wordt het net gedimensioneerd.’
Niet hele net belasten
Al vier jaar werkt Koning binnen het TMC Entrepreneurial Lab aan een oplossing voor dat probleem. Daar houden collega-ingenieurs zich naast hun reguliere werk aan eigen projecten, vaak bezig met een maatschappelijk vraagstuk als vertrekpunt, en met hulp van studenten uit Delft en Eindhoven. ‘Binnen het Novio Energy Storage-project werken we aan grootschalige batterijopslag op het net. Daarvoor hebben we een scala aan scenario’s uitgewerkt en veel simulaties gedaan’, vertelt hij. En wat blijkt? De bufferbatterijen ontbreken op essentiële plekken. ‘Ze staan aan de kust, nabij de opwek, waar ze de stroom van windmolens op zee opslaan, of bij windparken en zonnevelden op land.’
Koning snapt dat wel, want er zit handel in, maar het helpt volgens hem niet om de netcongestie op te lossen. ‘Want de stroom moet op de piekmomenten nog steeds het hele net over’, legt hij uit. ‘Beter is het om de opslag dicht bij de gebruikers te doen, in de stedelijke omgeving. Je kunt die batterijen dan vullen tijdens de daluren of als er veel opwek is van zonnepanelen in de buurt, en later lokaal leveren als de vraag piekt. Dan hoef je daarvoor niet het hele net te belasten.’
Buffers aan het eind
Die opslagsystemen moeten volgens Koning fors zijn om effect te hebben. ‘Je hebt installaties nodig van 20 tot 50 megawatt’, zegt hij. ‘Als je richting de 50 gaat, kun je in de avondpiek een halve stad ondersteunen.’ De onderzoekers denken bijvoorbeeld aan een verdieping van een geplande parkeergarage in een nieuwbouwwijk. ‘Daar kun je zo twintig tot veertig containers kwijt, afhankelijk van wat je nodig hebt.’
‘Als je dit echt wilt oplossen, moet je de kostenstructuur aanpassen’
Koning en zijn collega-engineers hebben ook doorgerekend waar dat soort opslagcentra het meeste effect hebben. ‘De opwek zit in Nederland vaak aan de kust, terwijl de vraag zich landinwaarts concentreert’, zegt hij. ‘Als je congestie ziet rond Utrecht, helpt het ook om batterijsystemen verderop neer te zetten, in steden als Nijmegen, Arnhem of Apeldoorn. Want als je de buffers aan het eind van het net zet, hoef je minder vermogen door die kabels te duwen op het moment dat iedereen tegelijk stroom vraagt.’
Businesscase loopt nog spaak
In de praktijk lukt het Koning en de zijnen nog niet om het idee uitgerold te krijgen. ‘In Nederland worden de investeringen in het net vertaald naar de kosten van zo’n aansluiting’, verzucht hij. ‘Dan praat je over miljoenen per jaar.’ Daarmee verdwijnt de businesscase voor grootschalige opslag vrijwel direct. Dat wringt, omdat diezelfde opslag juist kan voorkomen dat het net op andere plekken moet worden verzwaard. ‘In andere landen kijken ze naar wat je bespaart door het net minder uit te breiden. In België is het nettarief voor grote batterijsystemen minder dan 20 procent van het tarief in Nederland. Investeringen horen op de balans, terwijl kosten drukken op de winst-en-verliesrekening. Daar houdt de Nederlandse overheid geen rekening mee.’
‘Het gaat niet om het gemiddelde verbruik, maar om de uitschieters’
Koning ziet wel wat beweging maar niet de goede kant op. ‘Het is een Nederlandse kwaal: we gaan het doen met subsidies, regeling op regeling, totdat de pot leeg is. Als je dit echt wilt oplossen, moet je de kostenstructuur aanpassen en het net optimaliseren met opslag per locatie. Daarmee zijn niet alle netcongestieproblemen de wereld uit, maar je hoeft het net bij wijze van spreken slechts te verdubbelen in plaats van te verdrievoudigen. Dat bespaart miljarden.’
