In de discussie over het volledig loskomen van fossiele energiebronnen klinkt vaak de vraag of een land als Nederland volledig kan draaien op duurzame bronnen als zon en wind. De techniek vordert snel, de ambities zijn groot, en de elektriciteitsproductie uit hernieuwbare bronnen groeit elk jaar. Maar wat gebeurt er in de winter, wanneer het donker is, weinig waait en de vraag naar energie piekt? Kunnen we het systeem dan draaiende houden zonder kolen- en gascentrales als achtervang?
De Europese energiemarkt kent het verschijnsel Dunkelflaute – een term die letterlijk ‘donkerte en windstilte’ betekent. Donkerluwte zou een correcte Nederlandse vertaling zijn. Dit fenomeen verwijst naar periodes in de winter waarin er nauwelijks zonlicht is en tegelijkertijd weinig wind, terwijl de vraag naar energie juist hoog is. Zulke situaties komen in Nederland en omringende landen elk jaar voor. Het gaat dan om dagen waarin zonne-energie vrijwel niets oplevert en windturbines slechts een fractie van hun potentieel draaien. Tegelijkertijd stijgt het elektriciteitsverbruik door verwarming, verlichting, huishoudens en industrie. Volgens cijfers van netbeheerder TenneT kan de totale elektriciteitsvraag in Nederland tijdens koude winterdagen oplopen tot ruim 20 gigawatt. Als zo’n situatie vijf dagen aanhoudt, is er meer dan 2.000 gigawattuur aan elektrische energie nodig.
Batterijopslag
De vraag is of dit met batterijopslag opgevangen kan worden. De afgelopen jaren zijn er in Nederland verschillende grote batterijsystemen gerealiseerd, vooral bedoeld voor netbalancering. De grootste systemen, zoals die van GIGA Storage of SemperPower, beschikken over een capaciteit van enkele tientallen megawattuur. Zelfs in de meest ambitieuze plannen worden systemen van 100 tot 200 megawattuur aangekondigd. Om meer dan 2.000 gigawattuur op te slaan – het equivalent van vijf dagen nationale elektriciteitsverbruik – zouden tienduizenden van zulke batterijsystemen nodig zijn. De hoeveelheid benodigde grondstoffen, ruimte en geld maakt dit op korte termijn onrealistisch. Batterijen zijn ontworpen voor het balanceren van vraag en aanbod op uurbasis, niet voor seizoensopslag.
Toch betekent dit niet dat een fossielvrije energievoorziening onhaalbaar is. De sleutel ligt in het combineren van verschillende oplossingen. Lange-termijnopslag via waterstof of synthetisch gas wordt gezien als een veelbelovend alternatief. In perioden met veel duurzame productie kan waterstof worden opgewekt via elektrolyse en opgeslagen in ondergrondse cavernes of opslagtanks. Die waterstof kan later worden gebruikt in gasturbines of brandstofcellen om elektriciteit op te wekken. Ook kernenergie, al dan niet in de vorm van kleine modulaire reactoren (SMR’s), wordt genoemd als mogelijke bron van CO₂-vrije baseload. Daarnaast zijn er warmtenetten, aardwarmte en andere technieken die de warmtevraag in de winter kunnen afdekken zonder elektriciteit.
Meer dan technologie
Het elektriciteitssysteem van de toekomst zal flexibel moeten zijn. Niet alleen via technologie, maar ook via gedrag. Vraagsturing, waarbij gebruikers hun verbruik aanpassen aan het aanbod, zal een steeds belangrijkere rol spelen. Slimme laadsystemen, warmtepompen met buffervaten en flexibele industriële processen kunnen het verschil maken. Ook internationale koppelingen, waarmee Nederland stroom importeert uit regio’s waar op dat moment wel zon of wind is, blijven belangrijk. Tot slot zijn er ook tijdelijke bronnen, zoals bio-energie, die in beperkte mate kunnen bijdragen aan de leveringszekerheid.
Het is dus te kort door de bocht om te zeggen dat batterijen ons volledig door een windstille, donkere winter heen kunnen helpen. De techniek is daarvoor (nog) niet toereikend, zeker niet op nationale schaal. Maar in combinatie met andere vormen van opslag, infrastructuur en gedragsverandering is een volledig fossielvrij systeem op termijn wel degelijk denkbaar. Tot het zover is, blijven gascentrales een noodzakelijke back-up – al is het streven om hun inzet steeds verder terug te dringen.
