Bijna iedereen is vanuit duurzaamheidsoverwegingen een voorstander van elektriciteitsproductie via zonnepanelen en windturbines. Deze vormen van duurzame energie zijn de afgelopen jaren aanmerkelijk goedkoper geworden en veel Nederlanders met een dak op het zuiden hebben, net zoals ikzelf, inmiddels zonnepanelen geïnstalleerd. Ik ben daarnaast bijvoorbeeld al 20 jaar lid van de Windcoöperatie de Windvogel.
De elektriciteit die wordt opgewekt via vooral zonnepanelen en in mindere mate ook de windturbines, loopt echter niet gelijk aan elektriciteitsvraag over het verloop van de dag. Hierdoor ontstaan er in Duitsland op zomerse dagen zo rond het middaguur nu al grote elektriciteitsoverschotten van regelmatig zo’n 7000 MWe . Deze Duitse elektriciteit wordt grotendeels geëxporteerd naar buurlanden zoals Nederland en wordt tevens omgezet in waterkracht via stuwmeren.
Electriciteitsoverschotten
Momenteel hebben we in Europa zo’n 123.000 MWe aan zonnepanelen staan en zo’n 179.000 MWe aan windturbines terwijl er verwachtingen zijn dat de geïnstalleerde capaciteit aan zonnepanelen kan groeien naar zo’n 200.000 tot 300.000 MWe. In die situatie ontstaan er nog grotere lokale elektriciteitsoverschotten en in zuidelijke EU-landen zoals Zwitserland wordt er verwacht dat er niet alleen gedurende de dag (korte termijn) elektriciteitsoverschotten zullen ontstaan maar dat er ook gedurende de gehele zomer sprake zal zijn van een overschotssituatie (lange termijn). Er moet zodoende in de toekomst onder andere geïnvesteerd worden in sterkere lange afstandselektriciteitskabels tussen de landen onderling, in extra stuwmeren en, last but not least, in elektriciteitsopslagtechnieken zoals batterijen en ook waterstof gemaakt vanuit elektriciteit via hydrolyse. Op basis van modelsimulaties wordt zelfs gesproken van een toekomstig benodigde elektriciteitsopslagcapaciteit (waterstofproductie, batterijen en stuwmeren) ter grootte van meerdere tientallen GWe in het jaar 2050 .
Waterstof
Waterstof kan direct worden ingezet in bijvoorbeeld vrachtauto’s als transportbrandstof. Hoewel het nog niet zo makkelijk is om via hydrolyse om op efficiënte en betrouwbare manier waterstof te produceren, kan waterstof afkomstig uit elektriciteitsoverschotten via nieuw ontwikkelde bioprocessen tezamen met biobased CO2 worden gefermenteerd tot methaan (CH4) en vervolgens worden geïnjecteerd in het regionale aardgasnet.
Power to gas
In Denemarken, Duitsland en Zwitserland staan inmiddels een handvol demonstratie-installaties alwaar op biologische wijze waterstof en ruw biogas of pure CO2 met bacteriën in een geroerd vat worden gefermenteerd tot methaan. Deze projecten worden ook wel geschaard onder de noemer “power to gas” waarbij de gasfermentatietechnologie wordt ontwikkeld en gecommercialiseerd door Duitse bedrijven zoals Elektroarchaea, Viessman Groep/ Microbenergy en Micropyros. Bij de Deense BioCat demonstratie-installatie wordt er gebruik gemaakt van ruw biogas en een 1 MWe hydrolyse-apparaat waarbij het resulterende gas van aardgaskwaliteit is. Hierdoor wordt dus de in Nederland momenteel gangbare en kostbare biogasopwerkinstallatie uitgespaard.
Het leuke is dat het biologisch omzetten (ofwel fermenteren) van (gedeeltelijk biobased) gassen ook binnen andere industrietakken wordt gecommercialiseerd zoals in de staalindustrie. Staalfabriek Arcelor Gent investeert bijvoorbeeld momenteel 150 miljoen euro om hun staalovengas biologisch om te zetten in jaarlijks 80 miljoen liter ethanol .
Resumerend kun je dus stellen dat dankzij het flinke succes van met name de zonnepanelen we in de komende jaren fors zullen gaan investeren in nieuwe bioprocestechnologieën waarbij er een gedeeltelijk biobased brandstof ontstaat en je de huidig gangbare en kostbare biogasopwerkingsinstallaties uitspaart. Interessante ontwikkelingen en werk aan de winkel!
Gebruikte bronnen:
Fraunhofer Energy charts. https://www.energy-charts.de/power.htm?source=all-sources&year=2019&week=18
Cebulla, F. Stromspeicherbedarf in Europaeischen Langfristszenarien, 2015. Aanvulling: de Nederlandse piekelectriciteitsvraag bedraagt ca. 18
GWe Biobased CO2 afkomstig van bierproductie of ethanolfabrieken
http://biocat-project.com/power-to-gas/
http://www.steelanol.eu/en/news