Zin en onzin van huisaccu’s en accu’s voor buffering van stroom op het net

Accupech2

Allereerst komt de vraag wat je met je accu’s wilt bereiken.

1. Met thuisaccu’s wil men kennelijk zonne-energie zodanig opslaan dat je de dag- nacht-cycli kunt overbruggen (seizoensopslag van zonne-energie is wat thuisaccu betreft onmogelijk. Daarvoor is de capaciteit veel te gering.)

2. In de nabije toekomst ontstaat er een nieuwe situatie waarbij door het vergroten van het aandeel weersafhankelijke stroom van zon en wind voorkomen moet worden dat het net steeds onstabieler wordt en de kans op netuitval groter zal worden. De vraag is dan ook of je met accu’s het wisselende aanbod van weersafhankelijke stroom kunt balanceren.

1. Inzet als thuisaccu. Allereerst wijs ik de lezer op het artikel in de ingenieur, ‘Thuisaccu bij zonnepaneel kost energie’, waarin ook 2 aansluitmogelijkheden worden aangegeven.

Als eerste de toepassing als opslag van niet direct benutte stroom uit de zonnepanelen en een combinatie waarbij stroom uit de zonnepanelen wordt opgeslagen en bij onvoldoende levering van de zonnepanelen bijvoorbeeld in de winter, en momenten in de herfst en de lente, kan de accu als buffer opgeladen worden uit het netwerk.

Als je het onderzoek volgt zie je dat dat verricht is in Texas ongeveer op de 30ste breedtegraad en zelfs daar kost de inzet van thuisaccu’s energie. Hier is het nog veel beroerder. Wij wonen op de 52ste breedtegraad. Dat betekent dat in de zomermaanden zonnepanelen kunnen pieken en er in de winter momenten zijn dat er hooguit een paar procent geleverd wordt.

Toelichting: Zonnepanelen op het dak leveren gemiddeld door het jaar heen 10% van het geplaatste vermogen maal het aantal uren per jaar. Het gebruik gemiddeld is uitgaande van een jaargebruik van 3200 kWu 8,8 kWu per dag. Zonder achtergrondkennis zou je kunnen denken dat je met zo’n tesla accu en zonnepanelen je energie zou kunnen regelen. Dat is in de praktijk bij ons in Nederland niet zo. Als je de wereldbol bekijkt waar wij op de 52ste breedtegraad wonen, dan kun je zien dat we dichter bij de noordpool wonen dan bij de evenaar. We hebben nog een redelijk klimaat omdat de warme golfstroom langs komt en de overheersende wind zuid west is met het brongebied in de buurt van het Azoren. Wij moeten dan ook ongeveer 10x zoveel zonnepanelen plaatsen als bij plaatsing tussen de keerkringen om dezelfde hoeveelheid stroom door het jaar heen te leveren. In de praktijk echter leveren zonnepanelen in de zomer heel veel stroom en in de winter bijna niets.

Wat betekent dat voor de thuisaccu-capaciteit? Seizoensopslag is totaal onmogelijk en 24 uurs opslag is op bepaalde momenten in de zomer haalbaar, maar dan kun je meestal lang niet alle stroom opslaan die op zonnige zomerse dag door zonnepanelen wordt geleverd. Wat laden betreft zul je midden in de zomer een aantal dagen vinden dat de panelen veel meer leveren, zodat je de geleverde stroom niet volledig kunt benutten. De accucapaciteit is dan onvoldoende om al die stroom op te slaan. In de herfst en winter zul je zien dat na aftrek van je thuisgebruik je je accu nooit vol krijgt met zonnestroom. In de praktijk is een thuisaccu in Nederland zinloos. En dan laat ik de laad- en ontlaadverliezen nog buiten beschouwing.

2. In de nabije toekomst een ontstaat er een nieuwe situatie, waarbij door het vergroten van het aandeel weersafhankelijke stroom van zon en wind voorkomen moet worden dat het net steeds onstabieler wordt en de kans op netuitval groter zal worden.

2.1. De thuisaccu. Je zou er dan voor kunnen kiezen om zo’n thuisaccu als noodvoorziening te gebruiken zodat je enige tijd kunt overbruggen. Maar dan moet je hem continu geladen houden, ook als er te weinig zon is en in de winter. Gezien de kosten kun je in de huidige situatie daarvoor echter veel beter een kleine generator aanschaffen met een branstofvoorraad voor een paar dagen. Een ander aspect is dat in diezelfde toekomst de zogenaamde smart grids de mogelijke overtollige eigen opgewekte stroom de schaarste bij andere bewoners in de wijk gaat aanvullen.

Een andere toepassing is bufferen om de goedkoopste stroom te benutten als smart grids en intelligente meters beprijzing op gebruikersniveau mogelijk maken. De plannen liggen er al om met behulp van een smart grid in de wijk en een intelligente meter men de prijs bij pieklevering laag houden en dreigt de vraag hoger te worden als de levering. Dan zou je geld kunnen verdienen door zoveel mogelijk alleen goedkope stroom uit het net te gebruiken. Maar dan moeten de accu’s veel goedkoper worden. Omdat men juist op gebruikersniveau in de wijk meer en meer zonnestroom wil gaan inzetten, kleven aan accu’s op wijkniveau dezelfde bezwaren als bij de inzet van thuisaccu’s en zonnepanelen. De pieken in de zomer kunnen te groot worden en in de winter is er bijna geen levering van de zonnepanelen.

2.2. Nu de accu’s om het stroomnet te balanceren. Daar wordt door de minister hoog van opgegeven. Maar de praktijk is ronduit triest te noemen

Allereerst de nu theoretische situatie dat er geen weersafhankelijke bronnen op het net zijn aangesloten. De netbeheerder volgt de vraag vanuit een basislast (laagste vraag per 24 uur). Die kun je leveren met centrales die 24/24 kunnen draaien. 50% Van de piekvraag kun je leveren met slecht regelbare centrales die een zeer hoog rendement leveren (55%). De rest wordt tot de piek geleidelijk opgebouwd met meer flexibele centrales, die starten met 35% en na de piekvraag vervolgens weer worden afgeschakeld.

Er is nog een ander groot voordeel wat de balancering van het net met centrales betreft. Denk even aan al die stoomturbines met daaraan gekoppelde generatoren die keurig hun werk doen en een zodanig toerental draaien dat de stroom wordt geleverd met 50 hertz. Al die turbines en generatoren kun je zien als een groot virtueel vliegwiel, waarin veel kinetische energie in is opgeslagen. Neemt de vraag toe dan zal de frequentie iets teruglopen en heb je tijd om centrales bij te schakelen.

Nu de situatie met windstroom op het net. Windmolens leveren bij wisselende wind tussen windkracht 4 en 6 van bijna geen vermogen tot het maximum van de molen (het opgestelde vermogen). Het gevolg daarvan is de helft van de tijd wisselende levering. In de praktijk wordt dan ook door windmolens in de helft van de tijd minder dan 20% van het opgestelde vermogen geleverd. Uit een Engels onderzoek naar de levering van windenergie over een periode van meer dan 2 jaar blijkt het volgende:

In fact, the report finds that:

On 124 separate occasions from November 2008 to December 2010, the total generation from the windfarms metered by National Grid was less than 20MW (a fraction of the 450MW expected from a capacity in excess of 1600MW+). These periods of low wind lasted an average of 4.5 hours.

Actually, low wind occurred every six days throughout the 26-month study period. The report finds that the average frequency and duration of a low wind event of 20MW or less between November 2008 and December 2010 was once every 6.38 days for a period of 4.93 hours.

At each of the four highest peak demand points of 2010, wind output was extremely low at 4.72%, 5.51%, 2.59% and 2.51% of capacity at peak demand.

In fact, the average output from wind was 27.18% of metered capacity in 2009, 21.14% in 2010, and 24.08% between November 2008 and December 2010 inclusive.

The entire pumped storage hydro capacity in the UK can provide up to 2788MW for only 5 hours then it drops to 1060MW, and finally runs out of water after 22 hours.

The report also found that during the study period, wind generation was:

  • below 20% of capacity more than half the time
  • below 10% of capacity over one third of the time
  • below 2.5% capacity for the equivalent of one day in twelve
  • below 1.25% capacity for the equivalent of just under one day a month”

Onlangs las ik een artikel over de grootste accu bij een windmolenpark die een capaciteit leverde van 5MWu.

Als we naar de pumped storage kijken uit het onderzoek, dan zie je dat die  5 x 2788MW + 17 x 1060 MW = 31.960 MWu kan leveren. Dat kun je nooit redden met accu’s van 5 MWu. Zelfs een 100MWu accu stelt naar verhouding nog niet veel voor.

Wij hebben geen pompend storage zodat we alles moeten opvangen met back-up centrales. Meestal pieken de buurlanden bijna gelijk met ons. Kijk hier eens naar, dan zie je het effect van te weinig wind op ons netwerk. Je kunt dan ook de conclusie trekken dat voor buffering op het netwerk accu’s niet voldoende leveren. Voor vermogensopslag hebben we dan ook vrijwel niets aan deze accu’s. Als je in het filmpje kijkt, zie je hoeveel er per stap wordt opgeschakeld aan centrale capaciteit.

Rest de verbetering van inpassing van clusters windmolens: Windenergie is sterk wisselend, van bijna niets tot maximaal en perioden met wisselende wind tussen windkracht 4 en 6.  Windmolens wisselen dan qua capaciteit en toerental. Door wiekverstelling kun je iets regelen.

De geleverde stroom moet qua frequentie perfect gelijk lopen met het net. Dat wil wel eens moeizaam gaan omdat de frequentie van windenergie electronisch wordt afgestemd op die van het netwerk. Dat is lastig bij wisselende toerentallen en vermogenslevering van windmolens. Hier zou je met een of meer back-up accu’s de output van een windpark korte tijd beter kunnen stabiliseren. Dat is eigenlijk het enige nut van accu’s op ons door windenergie geplaagde netwerk.

 

Door |2017-10-06T22:17:10+00:0029 april 2017|27 Reacties

27 Comments

  1. Scheffer 29 april 2017 om 08:44 - Antwoorden

    Dank! Duidelijk artikel over de grote beperkingen / nadelen (nog niet eens de wereldwijde milieu vervuiling bezien) van accu’s in de strijd om “de aarde te redden”. Naturlijk weten de klimaatzeloten al lang dat accu’s niet de oplossing zijn, echter de transitie naar “duurzaam” moet door kost wat kost en liefst van arm naar rijk. Een onlangs gelezen dergelijke type “oplossing” (a la J.P. Van Soest) was de accu van de dan wijdverbreide electrische gezinsauto te gebruiken als zonnepaneel-huis-stroomopslag. “Duurzaam” resultaat/ onzin effect: de auto staat ’s nacht geparkeerd voor de deur of op straat op te laden als de zonnepanelen geen stroom leveren.

  2. Hans Erren 29 april 2017 om 10:08 - Antwoorden

    Lees je stuk nog eens na, het stikt van de typfouten.

  3. Hugo Matthijssen 29 april 2017 om 10:18 - Antwoorden

    Dat klopt Hans geen tekstverwerker beschikbaar en mogelijk te snel geschreven.
    Dat doet weinig af aan de inhoud.

    • Hans Erren 29 april 2017 om 12:55 - Antwoorden

      Er is toch geen haast bij? Dit staat onverzorgd, en het leest ook niet prettig.

  4. Neimheid 29 april 2017 om 10:31 - Antwoorden

    Goeie uitleg dank je,
    Ik heb toch nog een vraag, mijn inmiddels ruim drie jaar oude iphone heeft batterij problemen….sinds een paar maanden laad ik hem echter met een powerbank op ( batterij accu) en ik kom er achter dat mijn iphone weer ruim 1 1/2 dag meegaat wat betreft de accuduur.
    Hoe werkt dit? Dus is het zo dat de accu in de iphone zijn laad geheugen terugkrijgt? Door hem te laden via een powerbank?

  5. Hugo Matthijssen 29 april 2017 om 11:44 - Antwoorden

    Dit kun je niet op afstand beoordelen dat is gissen.
    Het zou zo kunnen zijn dat de powerbank een grotere laadstroom kan leveren waardoor de spanning net iets hoger blijft tijdens het laden.

    • Neimheid 29 april 2017 om 14:34 - Antwoorden

      Dank voor je reactie,
      Zou inderdaad kunnen dat de powerbank iets hoger is…..van de andere kant, die laad apparaten aan de muur pieken nogal eens en dat lijkt me niet goed voor een batterij.
      Het viel me op in positieve zin dat mijn iphone weer 1 1/2 dag meegaat.

  6. Leen 29 april 2017 om 14:33 - Antwoorden

    Elektriciteit in de centrales wordt opgewekt met synchrone machines, die met een zeer hoog rendement mechanische energie omzetten in elektrische energie. Het net kan met al die machines als oneindig sterk worden gezien, d.w.z. een synchrone machine zal altijd meedraaien met de frequentie van het net. Kortom de netfrequentie is zeer stabiel en varieert niet als het vermogen varieert. De spanning van het net varieert echter wel en daarmee ontstaat er een evenwicht in het net tussen opgewekt en opgenomen vermogen.
    Het opgenomen vermogen van een apparaat is doorgaans kwadratisch evenredig met de netspanning, dus een gloeilamp die 100W bij 230V verbruikt, verbruikt 121W bij 10% hogere netspanning, 254V als voorbeeld.
    Hier ontstaan dan ook flinke problemen met zonnepaneelinstallaties.
    In Groningen bijvoorbeeld loopt in woonwijken met veel zonnepanelen op zonnige dagen de netspanning op tot de maximale toegestane waarde van 230+10% = 253Volt, waarna de converter van de installatie uitschakelt. Eigenaren zien hun installatie heel vaak in en uitschakelen waarmee de opbrengt uiteraard afneemt.
    In die woningen (en bij de buren) is de netspanning op die dagen erg hoog met als gevolg dat apparaten (10% in kwadraat) 21% meer vermogen opnemen en als gevolg daarvan ook sneller defect kunnen raken. Maar ook apparaten die goed functioneren bij 230V, zoals een koelkast, zullen niet beter gaan koelen bij 254V. In de koelkastmotor bijvoorbeeld zal een toename van de magentischeringsverliezen wel zorgen voor meer warmteontwikkeling van de motor, maar niet voor meer koelcapaciteit. Op die manier gaat ook zonnepaneelvermogen verloren.
    Dus de energiebesparing van zonnepanelen kan ook verloren gaan aan meer defecte apparaten (of kortere levensduur) en zorgt voor meer verbruik van apparaten zonder dat er een betere prestatie tegenover staat.
    In de bijsluiter van een zonnenpaneelinstallatie staat voor zover ik weet daar niets over in.
    Accu’s zouden dat probleem iets kunnen verlichten, maar de huidige generatie accu’s is nog onderheving aan slijtage. Het geld dat nu wordt besteed aan zonnepanelen en windmolens kan dan ook beter worden besteed aan R&D.

    • Boels 29 april 2017 om 16:58 - Antwoorden

      Verhelderend, dank je wel!

  7. Neimheid 29 april 2017 om 14:51 - Antwoorden

    Dank nogmaals voor de gedegen uitleg,
    Waarschijnlijk zal ik wel in de hoek worden gezet met mijn opmerking….het is niet mijn bedoeling mensen te frustreren.
    Mijn persoonlijke ervaring zonder de belasting van jullie kennis….ik heb nu al ruim een jaar een magrav getest, vraag me niet hoe het werkt maar de gerealiseerde besparing op het verbruik van electriciteit is bijna 40% …….het lijkt een hoger rendement dan een zonnepaneel. Aanschaf / installatie is voor een paar tientjes, kost wel veel tijd voor de finetuning.

    • Boels 29 april 2017 om 15:16 - Antwoorden
      • Neimheid 29 april 2017 om 16:05 - Antwoorden

        Die kun je kopen….ik heb die van mij zelf gemaakt ..er hangen nu twee inductiemotoren aan van 50 hz. Voor het creeren van een veld vraag me niet hoe het werkt.
        Kostte wel veel tijd voor het fine tunen, ik zie het dan ook als een hobby en niet als een vervanger voor de noodzakelijke energie voorziening.

  8. Pieter 29 april 2017 om 17:41 - Antwoorden

    Als ik dit als econoom lees, neemt mijn verbazing over wat we met zg duurzame energie zouden willen bereiken alleen nog maar verder toe. Keer op keer wordt bewezen dat economisch gezien , de rationelle volledig ontbreekt bij zg duurzame energie. Het enige effect van duurzaam is een onbetrouwbare energiebron introduceren tegen een hele hoge prijs. Wie begrijpt nog waarmee we bezig zijn? We worden m.i. gewoon gehersenspoeld zoals o.a. in Noord Korea en dan zie ik nog af van de voordelen van meer CO2.

  9. Hugo Matthijssen 29 april 2017 om 18:18 - Antwoorden

    Pieter

    In de praktijk leverden wind en zon in 2016 5% van onze stroomproductie en dat is niet minder als 1% van ons energiegebruik. Om daar 14% van te maken worden na de plaatsing van de windmolens ook nog eens heel veel voedsel en bossen verstookt en wordt er een crisis en herstelwet ingezet.
    Tot 500 meter van huizen worden molens geplaatst en een SDE+ regeling is in het leven geroepen. De regeling betekent dat het verschil tussen de marktprijs en de kostprijs van de zogenaamde hernieuwstroom gesubsidieerd wordt. Dat kost de overheid niet meer als de uitvoeringskosten van de SDE regeling. Het geld wordt via de stroomrekening opgehaald bij de burgers.
    In de praktijk wordt de levering al deze projecten nog eens sterk overdreven zodat er nog geld bij moet.
    De teller staat dan op 70 miljard voor 15 tot 20 jaar.
    http://www.rekenkamer.nl/Publicaties/Onderzoeksrapporten/Introducties/2015/04/Stimulering_van_duurzame_energieproductie_SDE
    Maar dan zijn we er nog niet. Wind op zee moet goedkoper. Om dat te bereiken heeft de minciter besloten dat de miljarden voor aansluitkosten van windmolen op zee via de netwerkkosten bij de burger opgehaald gaan worden.
    Vervolgens ontstaat er nog een probleem met name zonnestroom komt alleen in de winter in grote pieken en windmolens leveren de helft van de tijd nog geen 20% van het opgestelde vermogen en de rest van de tijd zie je weerafhankelijke pieken.
    Dat betekent dat je niet zonder back up centrales kan en ook moet het netwerk nog eens
    extra verzwaard worden. totaal ongeveer 90 tot 100 miljard voor een beetje zogenaamd groene stroom. En zoals het PBL schrijft in zijn nota voor de komend jaren.
    Het kost de overheid niets alleen de uitvoeringskosten voor de SDE+ regeling.
    De rest komt van de burgers.

    En hier zie je hoe dat is gekomen.
    https://www.npo.nl/haagse-lobby/16-09-2016/POW_03258660

    Voor mij is het een parasitaire actie. De grootste overheveling van geld van de burgers van nederland richting de rijken, banken en de betrokken bedrijven.
    Pieter geef daar als econoom een je visie op.

    • Pieter 29 april 2017 om 18:38 - Antwoorden

      Wat had je gedacht van de wet van vraag en aanbod haar werk laten doen? Subsidies ed frustreren deze wet. Kijk bv naar de gezondheidszorg (zorgtoeslag) en woningmarkt (huursubsidie). Sommige politieke partijen blijven geloven in een maakbare samenleving. Waarom denk je dat totalitaire regimes met hun plannerssouvereiniteit, het in the end altijd afleggen tegen het kapitalisme, dat in zijn basis gebaseerd is op consumentensouvereiniteit?

      • Hugo Matthijssen 29 april 2017 om 21:59 - Antwoorden

        Met inzet van de crisis en herstelwet en het in de politiek doorgesijpelde dogma van het groene geloof en het planbureau voor de leefomgeving zitten we praktisch gezien heel dicht tegen een totalitaire staatsvorm

  10. Hugo Matthijssen 29 april 2017 om 18:20 - Antwoorden

    Foutje
    Bij deze zin is wat weggevallen.
    Vervolgens ontstaat er nog een probleem met name zonnestroom komt alleen in de winter in grote pieken

    Vervolgens ontstaat er nog een probleem met name zonnestroom komt in de winter vrijwel niet en in de zomer in grote pieken

  11. Hugo Matthijssen 29 april 2017 om 18:23 - Antwoorden

    Voor wie het filmpje nog niet gezien hebben.
    Wat als het niet waait.
    in 5 minuten wordt de waanzin van dit beleid duidelijk.
    https://www.youtube.com/watch?v=9P1atl55YbM&t=10s

  12. henkie 30 april 2017 om 01:38 - Antwoorden

    Een onderbelicht aspect van accu opslag is dat accus slijten door lading/ontlading. De meest gebruikte Li-ion accu, Panasonic 18650, heeft na 300 laad/ontlaad cycli nog maar 80 % van zijn capaciteit. Inmiddels zijn er betere versies, maar het fenomeen is inherent aan Li-ion.
    https://www.ineltro.ch/media/downloads/SAAItem/45/45958/36e3e7f3-2049-4adb-a2a7-79c654d92915.pdf.
    Dat betekent dat de mooie sommetjes niet opgaan: je bent per laadcyclus van je huisaccu meer geld kwijt aan het capaciteitsverlies dan je aan waarde van de opgeslagen energie uitspaart. Je bent geld aan het verbranden.
    Dom

    • Boels 30 april 2017 om 07:21 - Antwoorden

      Wedden om een luchtfiets dat er een “hernieuwbare” subsidie op accu’s in de maak is? 😉

  13. Hugo Matthijssen 30 april 2017 om 10:32 - Antwoorden

    Boels
    Die is er al alleen zit er nu een auto om de accu heen.

  14. Neimheid 1 mei 2017 om 14:14 - Antwoorden

    Je hoort nu al in de “reclame”. De opmerking. “Onze Wind” Straks betalen we daar ook belasting over 😉

  15. Eric 7 mei 2017 om 20:23 - Antwoorden

    Beste Hans,

    Je schrijft:
    2.2. Nu de accu’s om het stroomnet te balanceren. Daar wordt door de minister hoog van opgegeven. Maar de praktijk is ronduit triest te noemen.
    Het wordt vervolgens niet duidelijk uit je stuk waarom de praktijk triest is.

    Als het gaat om balancering vanuit het net dan gaat het niet om de situatie om de vraag te volgen maar het leveren van primaire reserve aan netbeheerders. Tennet start daar nu een pilot voor
    https://www.tennet.eu/nl/nieuws/nieuws/tennet-bereidt-elektriciteitssysteem-voor-op-toename-duurzame-energie-1/

    In de UK is levering door batterijen voor primaire reserve al zeer gangbaar:
    https://www.energy-storage.news/news/battery-storage-dominates-national-grid-efr-tender-results

Geef een reactie

Conform ons Privacybeleid maken wij gebruik van Cookies om onze website beter te laten werken. OK