Russische gascrisis legt Europese zwakte in groene energieopslag bloot

Een lithiummijn in de Salinas Grandes zoutwoestijn, Argentinië. Volgens een studie van het Massachusetts Institute of Technology uit 2021 zijn de kosten van lithiumbatterijen de afgelopen drie decennia sterk gedaald, waardoor het stilaan een levensvatbare oplossing wordt. Maar critici werpen tegen dat ze een korte levensduur hebben en dat de winning van de benodigde grondstoffen zoals lithium en kobalt vaak milieuschade veroorzaakt.

Earthworks / Flickr (CC BY-NC 2.0)

Landen zetten steeds meer in op groene stroom, zoals van windturbines en zonnepanelen. Maar die hernieuwbare stroom is minder voorspelbaar. De uitbreiding van de opslag is daarom van cruciaal belang voor de bevoorradingszekerheid.

De meest gebruikte methodes van vandaag - zoals de opslag van energie in waterkrachtreservoirs of in lithiumbatterijen - hebben nadelen. Ze hebben een impact op het milieu en een beperkte levensduur, wat leidt tot een groeiende zoektocht naar alternatieven.

Die zouden steeds belangrijker kunnen worden naarmate de Russische invasie van Oekraïne in heel Europa zorgen wekt over de gasvoorziening en stijgende prijzen. Dat stimuleert een snellere overgang naar groene energie.

Opslagcapaciteit verdrievoudigen

De Europese Commissie heeft in mei een plan van 210 miljard euro aangekondigd om de afhankelijkheid van Russische fossiele brandstoffen af te bouwen. Ze stelde ook een wettelijk bindend streefcijfer voor om tegen 2030 45 procent van de energie uit hernieuwbare bronnen te halen, een stijging ten opzichte van het huidige EU-doel van 40 procent.

‘De EU moet haar opslagcapaciteit tegen 2030 meer dan verdrievoudigen om haar groene transitie adequaat te ondersteunen.’

Maar terwijl overheden wereldwijd aan een rotvaart centrales voor hernieuwbare energie bouwen om de klimaatdoelstellingen te halen, is de opslagcapaciteit voor groene energie achtergebleven, zeggen experten uit de sector.

De Europese Unie moet haar opslagcapaciteit tegen 2030 meer dan verdrievoudigen om haar groene transitie adequaat te ondersteunen, zegt Patrick Clerens, hoofd van de industriegroep European Association for the Storage of Energy (EASE).

Dat betekent dat de komende acht jaar jaarlijks ongeveer 14 gigawatt (GW) aan opslag moet worden geïnstalleerd, zegt hij. Ter vergelijking: in 2021 werd er ongeveer 1 GW aan extra capaciteit gerealiseerd.

‘De benodigde inspanning is enorm’, zegt Clerens. ‘We zullen alle beschikbare opslagtechnologie nodig hebben.’

Snelheid is van belang

Snel opslagcapaciteit toevoegen is van cruciaal belang om de doelstellingen van het klimaatakkoord van Parijs te halen, om de koolstofemissies rond 2050 terug te brengen tot nul. Het Internationaal Energieagentschap (IEA) schatte vorig jaar dat de totale energieopslagcapaciteit dit decennium 35 keer zou moeten groeien.

De meeste overheden hebben zich tot meer fossiele brandstoffen gewend om de Russische gasleveringen te vervangen.

De oorlog van Rusland in Oekraïne heeft voor nog meer urgentie gezorgd, voegt Clerens eraan toe. Europese landen verbranden nu vooral gas om het elektriciteitsnet te ondersteunen op momenten dat hernieuwbare energiebronnen weinig stroom leveren.

Maar dat wordt duurder nu het conflict de gasprijzen opdrijft. Als vergelding voor de Europese sancties legt Rusland - doorgaans goed voor ongeveer 40 procent van de Europese gasbehoefte - namelijk de leveringen aan banden.

Investeren in hernieuwbare energiebronnen met opslag kan dergelijke risico’s helpen verminderen. Maar de meeste overheden hebben zich in plaats daarvan tot meer fossiele brandstoffen gewend om de Russische gasleveringen te vervangen. Dat blijkt onder meer uit een analyse die deze week door Climate Action Tracker (CAT) werd gepubliceerd.

Water en batterijen

Meer dan 90 procent van de wereldwijde opslagcapaciteit voor elektriciteit wordt geleverd door waterkracht met pompcentrales. Dat is een systeem waarbij overtollige elektriciteit wordt gebruikt om water bergopwaarts te pompen, zodat het later door de turbines van een generator kan stromen wanneer er extra vermogen nodig is.

Hoewel goed ingeburgerd, zijn dergelijke systemen lang niet overal een oplossing, legt Billy Wu uit. Hij bestudeert energieopslag als hoofddocent aan het Imperial College in London.

‘Je kunt niet overal waterkrachtcentrales met pompopslag plaatsen. Het is geografisch beperkt en er is enorm veel kapitaal nodig’, zegt Wu.

Andere inspanningen om de opslagcapaciteit van hernieuwbare energie te vergroten, zijn grotendeels gericht op lithium-ionbatterijen.

Volgens een studie van het Massachusetts Institute of Technology uit 2021 zijn de kosten van deze batterijen de afgelopen drie decennia sterk gedaald, waardoor het stilaan een levensvatbare oplossing wordt.

Maar critici werpen tegen dat ze een korte levensduur hebben (ongeveer 10 jaar) en dat de winning van de benodigde grondstoffen zoals lithium en kobalt vaak milieuschade veroorzaakt.

Grotten en gewichten

Dat heeft geleid tot een verwoede zoektocht naar alternatieven. Sommige bedrijven pompen bijvoorbeeld perslucht in ondergrondse grotten of andere containers, waarbij ze overtollige hernieuwbare energie gebruiken. Als er stroom nodig is, wordt deze vervolgens vrijgegeven om turbines te laten draaien.

Andere systemen, zoals pompopslagsystemen, profiteren van de zwaartekracht.

Een door het Britse Gravitricity ontwikkeld proces slaat energie op door reserve-elektriciteit te gebruiken om in verlaten mijnschachten gewichten met een hijsmachine naar boven te trekken. Wanneer de gewichten later langzaam weer worden neergelaten, drijven ze turbines aan om energie te produceren.

Het Zwitserse Energy Vault gebruikt een soortgelijk systeem met bovengrondse gewichten, terwijl Gravity Power in de Verenigde Staten en het Duitse Gravity Storage GmbH ernaar streven overtollige energie te gebruiken om waterpompen te laten draaien om gewichten in ondergrondse silo’s op te tillen.

Een andere opslagbenadering - ‘power-to-gas’ - omvat de omzetting van hernieuwbare elektriciteit in brandbare gassen, meestal waterstof, die later kunnen worden verbrand om elektriciteit te produceren.

Eén bedrijf, Electrochaea, produceert “synthetisch” methaan met behulp van micro-organismen en waterstof gemaakt op basis van hernieuwbare energie.

‘Je kunt energie uit een windmolen halen en die omzetten in chemische bindingen van synthetisch methaan die je kan aanwenden wanneer je het nodig hebt’, zegt Mich Hein, de CEO van het Duitse bedrijf.

Gebrek aan financiering

Voorstanders zeggen dat sommige van die oplossingen een voorsprong hebben op pomp- en batterijopslag, omdat ze op een groot aantal verschillende plaatsen kunnen worden geïnstalleerd en vele tientallen jaren meegaan met alleen eenvoudig onderhoud. Het probleem is de financiering.

Hoewel de meeste van dergelijke energieopslagbedrijven prototypes hebben gemaakt of aan het ontwikkelen zijn, moeten ze bijna allemaal hun eerste grote fabriek nog bouwen. Investeerders aantrekken wordt vaak genoemd als de belangrijkste hindernis.

Bedrijven die aan nieuwe opslagideeën werken zien weinig voordeel in het ontwikkelen van systemen die de energie zo lang vasthouden.

‘Het probleem is niet de economie van onze technologie, het is het bouwen van het eerste project’, zegt Charlie Blair, algemeen directeur van Gravitricity.

‘We staan ​​voor dezelfde uitdaging die vrijwel elke hernieuwbare technologie ter wereld ervaart, wanneer die in het begin relatief duur is’, zegt hij. Als gevolg hiervan zijn beleggers ‘begrijpelijkerwijs nerveus’.

Gefragmenteerde en verouderde regelgeving is een bijkomend probleem. Innovatieve opslagbedrijven betreuren dat veel landen de bouw van opslagcapaciteit nog steeds zien als een taak voor de overheid en grote energiebedrijven, terwijl er een heel ecosysteem van start-ups klaar staat om dit te doen.

‘Regelgeving in de meeste energiemarkten is niet gericht op opslag’, zegt algemeen directeur Sven Bode van Gravity Storage GmbH.

Opslagbedrijven kunnen normaal gesproken winst maken door elektriciteit te kopen wanneer het goedkoop is en te verkopen wanneer het duur is. Die strategie is echter moeilijk te volgen op sommige plaatsen.

Energiemarkten niet gericht op opslag

In Duitsland worden opslagfaciliteiten bijvoorbeeld behandeld als eindgebruikers van energie. Dat betekent dat ze vergoedingen en belastingen betalen over de energie die ze kopen, zelfs als ze die later doorverkopen, aldus Bode.

Er zijn ook geen prikkels voor langdurige, seizoensgebonden opslag van elektriciteit. Dat gaat onder meer over het opslaan van overvloedige zonne-energie die in de zomer wordt geoogst voor gebruik in de winter, wanneer de vraag naar energie groter is.

Dat betekent dat bedrijven die aan nieuwe opslagideeën werken momenteel weinig voordeel zien in het ontwikkelen van systemen die de energie zo lang vasthouden.

Politieke wil

Sommige overheden nemen de nodige stappen. Zo heeft de staat Californië opdracht gegeven aan nutsbedrijven om opslagcapaciteit te installeren, wat de ontwikkeling in de sector heeft gestimuleerd.

In Europa hebben landen, waaronder Spanje en Griekenland, doelen gesteld voor de opslagcapaciteit van energie. EASE lobbyt bij de EU om haar eigen doel te stellen, wat volgens Clerens de zorgen van investeerders zou kunnen wegnemen. Volgens hem is het nodig om politieke schouders onder opslagprojecten te zetten.

De financiering van meer onderzoek naar oplossingen en de ontwikkeling van prijsmechanismen die de opslag van energie belonen, zou de industrie ook vooruit helpen, zegt hij.

‘Het heeft geen zin om meer hernieuwbare energiebronnen uit te rollen als we de energie die ze produceren weggooien als we te veel hebben, en vervangen door geïmporteerd gas wanneer we het nodig hebben’, zegt Clerens. ‘Een goede strategie voor energieopslag is broodnodig.’

Dit artikel verscheen oorspronkelijk bij IPS-partner Thomson Reuters Foundation