Batterijopslagsysteem
Een batterijopslagsysteem is, simpel gezegd, een heel grote oplaadbare batterij die is aangesloten op het elektriciteitsnet. Denk aan een reusachtige versie van de powerbank die je gebruikt om je telefoon op te laden: als er stroom over is, wordt die opgeslagen in de batterij, en zodra er meer stroom nodig is dan er op dat moment wordt opgewekt, levert de batterij die stroom weer terug. Het verschil met een powerbank is de schaal: een batterijopslagsysteem bestaat vaak uit tientallen tot honderden containers vol batterijcellen, samen goed voor het vermogen van een klein tot middelgroot elektriciteitscentrale.
Deze systemen worden steeds belangrijker doordat we steeds meer stroom opwekken met zon en wind. Die bronnen leveren niet constant: zonnepanelen produceren vooral overdag, windturbines afhankelijk van het weer. Een batterijopslagsysteem werkt als buffer: het vangt pieken op en vult dalen aan, zodat het net stabiel blijft ook als de zon niet schijnt of de wind niet waait op het moment dat we de stroom nodig hebben.
Wat is het precies?
De kern van een batterijopslagsysteem bestaat uit duizenden batterijcellen, vergelijkbaar met de cellen in een elektrische auto, maar dan gebundeld in metalen behuizingen ter grootte van een zeecontainer. Meerdere van die containers staan naast elkaar op een omheind terrein, vaak bij een bestaand hoogspanningsstation of naast een zonne- of windpark.
De meeste moderne systemen gebruiken lithium-ijzerfosfaat-batterijen, afgekort LFP. Dit is een variant van de bekende lithium-ionbatterij, maar dan met ijzerfosfaat in plaats van bijvoorbeeld nikkel en kobalt. LFP-cellen bevatten iets minder energie per kilo dan de duurdere varianten die in sommige elektrische auto's zitten, maar ze zijn goedkoper, gaan langer mee en zijn minder gevoelig voor oververhitting. Voor stilstaande, plaatsgebonden opslag is gewicht minder belangrijk dan veiligheid en prijs, dus wint LFP hier terrein.
Belangrijk is het onderscheid tussen vermogen en energie. Vermogen, uitgedrukt in megawatt (MW), zegt hoeveel stroom het systeem op één moment kan leveren of opnemen. Energie, uitgedrukt in megawattuur (MWh), zegt hoeveel stroom er in totaal is opgeslagen. Een systeem van 100 MW en 200 MWh kan dus twee uur lang op volle kracht stroom leveren voordat het leeg is. Deze verhouding heet de opslagduur en bepaalt waar een batterij goed voor is: korte, felle pieken opvangen of juist een aantal uren overbruggen.
Elk batterijpakket wordt bewaakt door een batterijmanagementsysteem (BMS), een computer die temperatuur, spanning en laadtoestand van elke cel in de gaten houdt om oververhitting en schade te voorkomen. Omvormers zetten de gelijkstroom (DC) uit de batterijen om in wisselstroom (AC), het type stroom dat door het elektriciteitsnet en onze stopcontacten loopt. Zonder deze omvormers zou de batterij niet met het net kunnen communiceren.
Wat wil men ermee bereiken?
Het belangrijkste doel is het net in balans houden. Op elk moment moet er evenveel stroom worden opgewekt als er wordt verbruikt; is dat niet zo, dan ontstaan er spanningsproblemen die uiteindelijk tot stroomstoringen kunnen leiden. Batterijen kunnen razendsnel, binnen enkele seconden, stroom leveren of opnemen en zijn daardoor uitstekend geschikt om dat evenwicht te bewaren, iets waarvoor vroeger vooral gascentrales werden gebruikt.
Daarnaast helpen batterijsystemen om meer zonne- en windenergie te kunnen gebruiken. Zonder opslag moet overtollige stroom op zonnige of winderige dagen soms letterlijk worden weggegooid, omdat het net de piek niet aankan. Met batterijen kan die stroom worden bewaard voor een moment waarop ze wél nodig is.
Een derde doel is het verlichten van netcongestie: een situatie waarin de kabels en transformatorstations vol zitten en nieuwe aansluitingen voor bedrijven, zonneparken of laadpalen tijdelijk niet mogelijk zijn. Dit is in Nederland een actueel en veelbesproken probleem. Batterijen kunnen lokaal stroom opslaan en gedoseerd afgeven, waardoor het bestaande net efficiënter wordt benut zonder dat meteen dure, jarenlange kabelverzwaringen nodig zijn.
Tot slot spelen commerciële motieven mee: batterij-exploitanten kunnen goedkope stroom inkopen op momenten van overschot, bijvoorbeeld midden op de dag bij veel zon, en die later duurder doorverkopen. Dit heet arbitrage en levert de exploitant inkomsten op, terwijl het tegelijk de pieken en dalen op de stroommarkt afvlakt.
Voorbeelden uit de praktijk
Hornsdale Power Reserve, Australië (2017). Deze door Tesla gebouwde en door het Franse energiebedrijf Neoen geëxploiteerde batterij naast een windpark in Zuid-Australië geldt als een van de eerste grootschalige batterijsystemen die publiekelijk lieten zien wat de technologie kan: binnen enkele jaren bewees de installatie waarde bij het stabiliseren van het net en werd het project later uitgebreid.
Moss Landing, Californië (vanaf 2020). Op het terrein van een voormalige gascentrale bouwde energiebedrijf Vistra een van de grootste batterijopslagsystemen ter wereld, in meerdere fases. Het project laat ook zien dat de technologie nog niet zonder risico's is: er waren incidenten met oververhitting in de installatie, wat de discussie over brandveiligheid en de noodzaak van goede koeling en brandbeveiliging bij grootschalige batterijparken heeft aangewakkerd.
Vanadium-redox-flowbatterij in Dalian, China (2022 in gebruik genomen). Dit is een ander type batterij dan lithium-ion: de energie wordt opgeslagen in vloeibare elektrolyten in grote tanks. Flowbatterijen zijn minder compact, maar kunnen relatief eenvoudig worden opgeschaald door grotere tanks te plaatsen, en gelden als kansrijk voor opslag die langer dan een paar uur moet duren.
Giga Storage, Nederland. Dit Nederlandse bedrijf ontwikkelt en exploiteert batterijparken op meerdere locaties in Nederland, onder meer in Groningen en Zeeland, specifiek gericht op het opvangen van pieken uit zonne- en windenergie en het ontlasten van het Nederlandse elektriciteitsnet.
Alfen, Nederland (Almere). Dit Nederlandse bedrijf, van oorsprong bekend van laadpalen voor elektrische auto's, produceert onder de naam TheBattery ook batterijsystemen voor bedrijven en netbeheerders, en is daarmee een voorbeeld van Nederlandse industrie die meebouwt aan deze markt.
Hoe ver is de techniek?
Batterijopslag is geen experimentele technologie meer: de basisprincipes zijn bewezen en er staan wereldwijd al duizenden systemen operationeel, van kleine buurtbatterijen tot centrales met een vermogen van honderden megawatts. De kosten van batterijcellen zijn de afgelopen tien tot vijftien jaar sterk gedaald, wat grootschalige toepassing economisch aantrekkelijker heeft gemaakt.
Toch zijn er nog reële beperkingen. De meeste huidige systemen kunnen doorgaans twee tot vier uur op vol vermogen leveren; voor opslag die een hele dag of langer moet overbruggen — bijvoorbeeld om een periode zonder wind te overbruggen — is lithium-ion minder geschikt en wordt gezocht naar alternatieven zoals flowbatterijen, waterstof of andere vormen van langeduuropslag. Deze technologieën zijn nog volop in ontwikkeling en nog niet op grote schaal commercieel bewezen.
Veiligheid blijft een aandachtspunt: net als andere lithium-ionbatterijen kunnen ook grootschalige systemen bij storingen oververhit raken, wat in zeldzame gevallen tot brand heeft geleid, zoals bij enkele incidenten in Australië en de Verenigde Staten. De sector reageert daarop met strengere bouwvoorschriften, betere koeling en brandwerende compartimentering tussen batterijmodules. Ook recycling van uitgediende batterijcellen is nog een groeiend maar nog niet volledig uitgekristalliseerd onderdeel van de keten.
In Nederland groeit het aantal batterijprojecten snel, mede aangejaagd door de netcongestieproblematiek, maar de vergunningverlening en het aansluiten op het overbelaste net vormen zelf soms weer een knelpunt — een enigszins paradoxale situatie waarbij batterijen die het net moeten ontlasten, moeten wachten op datzelfde overbelaste net.
Wie werken eraan?
Op het gebied van batterijcellen domineren enkele grote Aziatische fabrikanten de wereldmarkt, met name het Chinese CATL en BYD en het Zuid-Koreaanse LG Energy Solution. Tesla is niet alleen bekend van auto's, maar levert met zijn Megapack-systeem ook grootschalige batterijopslag voor het elektriciteitsnet.
Voor de bouw en exploitatie van complete batterijparken zijn gespecialiseerde bedrijven actief zoals het Amerikaanse Fluence en het Finse Wärtsilä. In Nederland spelen Giga Storage en Alfen een rol, naast energiebedrijven als Eneco die eigen batterijprojecten ontwikkelen.
Netbeheerder TenneT, verantwoordelijk voor het hoogspanningsnet in zowel Nederland als delen van Duitsland, volgt de ontwikkeling van batterijopslag nauwlettend vanwege de link met netcongestie en net-balancering. Op onderzoeksgebied werkt het Nederlandse TNO aan batterijtechnologie en netintegratie, in samenwerking met technische universiteiten zoals TU Delft en TU Eindhoven.
Internationaal zijn vooral China, de Verenigde Staten en Australië koplopers in geïnstalleerd vermogen, met de Europese Unie — waaronder Nederland en Duitsland — als snel groeiende markt, mede gedreven door het Europese streven naar meer hernieuwbare energie en een stabieler net.