Archive Press

back

STORE&GO

Energievoorziening – het heden en de toekomst


Momenteel wordt energie in Europa voornamelijk via vier afzonderlijke toeleveringsketens geleverd: De meeste Europese energiebronnen stoten dus koolstofdioxide en andere verontreinigende stoffen uit. Dit omvat niet eens de binnenlandse sector of particuliere mobiliteit. Het is algemeen bekend dat die koolstofdioxide-uitstoot het broeikaseffect veroorzaakt en daarom moet worden teruggedrongen via mondiale klimaatovereenkomsten. Na een aantal klimaatconferenties zonder enige participatie of overeenkomst, was de klimaatconferentie van Parijs in december 2015 een enorme stap voorwaarts, toen 195 landen de allereerste universele, juridisch bindende mondiale klimaatovereenkomst aannamen. Hoewel de overeenkomst in 2020 in werking moet treden, heeft de EU zich er al toe verbonden de emissies met minstens 40 procent te verminderen tegen 2030, vergeleken met 1990. Tegen 2050 wil de EU haar uitstoot nog verder verminderen – met 80 – 95 procent ten opzichte van 1990. Deze doelen kunnen alleen worden bereikt door de overgrote meerderheid van energiebronnen van fossiel / nucleair in hernieuwbare bronnen te veranderen.

Waarom opslag op lange termijn?

De integratie van dergelijke grote hoeveelheden hernieuwbare energiebronnen levert technologische problemen op, omdat die bronnen – zoals wind en zon – vluchtig zijn en met tussenpozen elektriciteit opwekken. Zo zal er soms een overschot aan energie zijn wanneer er geen vraag naar is, en omgekeerd zal er soms een hoge vraag zijn wanneer er niet genoeg hernieuwbare energie beschikbaar is. Er zijn twee manieren die hand in hand gaan om het vluchtige karakter van de hernieuwbare energiebronnen te compenseren. Uitbreiding van het bestaande elektriciteitsnet zal bijdragen tot het verminderen van regionale onevenwichtigheden in de energievraag en productie, b.v. transport van offshore windenergie naar consumenten in het binnenland Het opslaan van grote hoeveelheden elektrische energie uit hernieuwbare bronnen zal landen in staat stellen om te gaan met lange periodes zonder voldoende wind en zon beschikbaar, zoals b.v. tijdens een wintermaand. De laatste methode komt aan bod in het project STORE & GO

Hoe gaan we de lange termijn opslag implementeren?


Tegenwoordig biedt gepompte waterkracht de grootste energieopslagcapaciteit onder de geïmplementeerde opslagtechnologieën. Door de totale energievraag van de EU door gepompte waterkracht te dekken, zou deze opslageenheden echter binnen enkele uren uitputten. Gepompte waterkracht is daarom geen optie voor seizoensopslag op lange termijn, maar blijft een kosten- en energie-efficiënte ruggengraat van het energienetwerk voor opslag op korte en middellange termijn. Accu-arrays worden steeds relevanter om het elektriciteitsnet te helpen stabiliseren – iets dat met het groeiende aantal hernieuwbare energiebronnen steeds moeilijker wordt. Lange termijn energieopslag vereist echter een hogere energiedichtheid, lagere kosten en minder zelfontlading. Een proces genaamd Power-to-Gas (PtG) maakt het mogelijk om het overschot aan hernieuwbare energie op zonnige of winderige dagen op te slaan door het creëren van synthetisch aardgas (SNG), zoals hieronder kort toegelicht. In PtG-systemen splitsten electrolysers water in waterstof H2 en zuurstof O2, waarvan de laatste eenvoudig in de atmosfeer kan worden afgegeven. Door CO2 vanuit een bron zoals b.v. biomassa of afvalwater te voegen bij de geproduceerde waterstof word methaan CH4 geproduceerd , dat in feite SNG is. Het geproduceerde gas kan worden opgeslagen in het bestaande gasnetwerk of in ondergrondse grotten. Als chemische energiedrager in gasvorm biedt SNG de hoogste energiedichtheid van beschikbare opslagtechnologieën. Het bestaande gasnetwerk maakt het transport van het gas naar verschillende toepassingen mogelijk, waar en wanneer het nodig is, b.v. voor het opwekken van elektriciteit, het genereren van warmte of mobiliteit. Power-to-Gas faciliteert daarmee de koppeling van verschillende energiesectoren. In Europa kunnen ongeveer 70 miljoen gasverbruikers worden bediend met behulp van het 2,2 miljoen kilometer lange gasnet. Het opwekken van gas uit hernieuwbare elektriciteit met behulp van Power-to-Gas-processen is verreweg de meest veelbelovende manier om grote hoeveelheden energie op te slaan en de doelen van de Overeenkomst van Parijs voor 2030 en daarna te bereiken. Power-to-Gas vermindert de behoefte aan uitbreiding van het stroomnet en verlaagt ook de bijbehorende CAPEX- en OPEX-kosten.

 

HORIZON 2020 This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 691797

 

De STORE & GO-aanpak



STORE & GO gaat verder dan de state of the art van Power-to-Gas, dat in verschillende onderzoeksprojecten is bestudeerd. Het project richt zich op de integratie van PtG in de dagelijkse werking van Europese energienetten om het professionele niveau van de technologie te onderzoeken. Drie verschillende demonstratie sites bieden zeer uiteenlopende testgebieden voor PtG: Bovendien zullen er drie verschillende innovatieve methanisatie processen worden ontwikkeld en verbeterd vanaf Technology Readiness Level 5 (TRL) tot dicht bij professioneel (TRL 6-7): Deze technologieën zullen op een aanzienlijke schaal tussen 200 kW en 1 MW worden gedemonstreerd in drie verschillende demonstratieomgevingen voor een looptijd van ongeveer twee jaar. Het resulterende product – synthetisch aardgas (SNG) – zal in het bestaande net worden geïnjecteerd en aan klanten worden geleverd. De afbeelding toont de innovatieve STORE & GO-benadering met betrekking tot de technologie en de integratie met het elektriciteitsnet, dat ook deel uitmaakt van het project.



STORE & GO :  Entrance – Hanze Univeristy

Ook het center of expertise Entrance levert een bijdrage aan dit pretentieuze project .  Entrance werkt hierbij samen met Politecnico di Torino aan het onderzoek om de invloed van nieuwe duurzame energie-  bronnen  en verbruikers op het Europese elektriciteit netwerk te onderzoeken.  Op het onderzoeksterrein van Entrance werkt onderzoeker Harm Lok aan dit project. In unit C6 is een opstelling gemaakt waarmee een volledig 3 fase elektriciteitsnet kan worden opgewekt met behulp van een programmeerbare Triphase power module.  Op dit virtuele elektriciteitsnet is naast een industriële electrolyzer ook een PV Installatie met inverter aangesloten.  De Triphase powermodule kan middels wiskundige modellen het elektriciteitsnet  beïnvloeden en tevens monitoren.  Door het simuleren van inductieve of capacitieve belasting of een belasting met meerdere harmonische verstoringen is het mogelijk om aangesloten renewable resources te monitoren, te karakteriseren en te beïnvloeden. Voor het ontwerp van modellen word gebruik gemaakt van de bij MATLAB behorende modelgebaseerde simulatieomgeving genaamd Simulink. Model gebaseerd ontwerp is een wiskundige en visuele methode om problemen / oplossingen te bestuderen middels complexe controllers,  signaal processing en communicatie systemen. Het wordt veel gebruikt in aandrijftechnieken, industriële apparatuur, luchtvaart en automotive toepassingen.  In de Entrance opstelling worden bijvoorbeeld Kalmann Filters gebruikt om tijdelijke instellingen te berekenen  en deze te gebruiken alvorens deze real-time worden gemeten. Na het ontwerp van een model zal Simulink dit omzetten naar meerdere differentiaal vergelijkingen om deze in real-time te simuleren. Met behulp van een  glasvezel netwerk is het mogelijk de renewable resources vanuit Entrance via de Triphase te koppelen aan een grotere schaal simulatie in Turijn. In Turijn worden vervolgens onze resources en bronnen direct meegenomen in de simulatie waarbij ook de real-time gegevens van het elektriciteit net van Turijn is opgenomen. Ook kan deze verbinding worden gebruikt om op afstand bijvoorbeeld windparken te monitoren en op te nemen als hardware in de loop simulaties.  Gedurende het project word tussentijds verslag gedaan en komen de projectgroep leden samen om de gerealiseerde resultaten te bespreken en over en weer gegevens uit te wisselen.

      Electrolyzer (1MW) Alkaline Elektrolyse   Windgas Falkenhagen                

Twitter

More tweets