Energieopslag: de spaarpot van het elektriciteitsnet

Zonnepanelen op het dak, een warmtepomp in de kelder en een laadpaal op de oprit: de energietransitie raast door onze gebouwen. Die groeiende elektrificatie legt echter ook almaar meer druk op het net. Energieopslagsystemen bieden in die context een antwoord. Mits correct ingepast en aangestuurd leveren ze naast netstabiliteit bovendien ook financiële voordelen op voor de eigenaar. Waar liggen de knelpunten en opportuniteiten voor wat om meerdere redenen de spaarpot van het elektriciteitsnet mag worden genoemd?

Het elektriciteitsverbruik in gebouwen is in tien jaar tijd fors veranderd. Niet alleen stijgt het totale verbruik door de elektrificatie van verwarming, koeling en mobiliteit, ook de verbruiksprofielen worden grilliger. Zo ontstaan zogeheten dubbele pieken: één ‘s ochtends, wanneer bewoners opstaan, en een tweede ’s avonds, wanneer ze thuiskomen en tegelijk koken, laden en verwarmen. Voor de netbeheerder vormt dat een uitdaging, want vroeg en laat op de dag dreigt het net zo overbelast te geraken – zogeheten netcongestie.

Dat steeds meer woningeigenaars beschikken over bronnen voor hernieuwbare energie, die vanzelfsprekend gratis is voor de eigenaars, zadelt de netbeheerder ook op met een ander probleem: verzadiging van het net. Dat zit zo: dergelijke bronnen, met zonnepanelen als bekendste voorbeeld, hebben een volatiele productie. Ze zijn immers veelal afhankelijk van weerfenomenen. En die komen niet op commando. Het gevolg is dat die installaties op sommige momenten meer stroom produceren dan het gebouw nodig heeft. Die overtollige stroom wordt dan geïnjecteerd in het net, als daar toestemming voor is – in België is die er, maar het gebeurt in de praktijk zelden. Maar als veel eigenaars van technologie om hernieuwbare energie te oogsten dat injecteren tegelijk doen, dan geraakt het net verzadigd en krijgt die stroom geen bestemming meer. 

Thuisbatterijen, grotere stationaire systemen en thermische opslag

Energieopslagsystemen, vooral thuisbatterijen en grotere stationaire systemen en, in bredere zin, installaties voor zogeheten thermische opslag – waarbij de stroom wordt omgezet in warm water dat later – enkele uren of dagen – gebruikt kan worden, kunnen beide problemen verkleinen. Ze zorgen er enerzijds immers voor dat de onafhankelijkheid van het elektriciteitsnet vergroot, wat de kans op overbelasting van het net reduceert. Anderzijds voorkomen ze ook verzadiging van het net, door overtollige stroom tijdelijk op te slaan voor later gebruik door de eigenaar van het energieopslagsysteem – of om te injecteren in het elektriciteitsnet wanneer dat net het aankan, maar dat kan niet elk energieopslagsysteem en er moet dus ook goedkeuring voor zijn. 

Simpeler gezegd: energieopslagsystemen vangen het verschil tussen productie en verbruik van hernieuwbare stroom uit eigen bronnen op door op te laden bij een overschot aan hernieuwbare stroom en die te leveren bij een tekort.

Gebouwen waar stroomuitval geen optie is, zoals ziekenhuizen, datacenters of bepaalde overheidsgebouwen, werken al langer met energieopslagsystemen om zich te verzekeren van structurele stroom.

Niet één technologie

De meeste energieopslagsystemen maken vandaag gebruik van lithium-ion-batterijen, maar ook zogeheten LFP-batterijen winnen aan belang. De verwachting voor de nabije toekomst is dat ook natrium-ionbatterijen terrein zullen winnen. Elke technologie heeft haar eigen afweging qua prijs, energiedichtheid, levensduur, recyclagevriendelijkheid en veiligheid.

Maar ook thermische opslag is dus een optie. Voor gebouwen met warmtepomptechnologie is het immers vaak efficiënter om overtollige energie niet elektrisch op te slaan, maar als warm water. Dat wordt opgeslagen in buffervaten, zogeheten phase change materials (PCM’s) of zelfs in de structuur van het gebouw via het systeem van betonkernactivering. De stroom kan ook gebruikt worden om een vat water te koelen. Dat koude water wordt later dan gebruikt om het gebouw te koelen zonder opnieuw stroom te verbruiken.

Wat zeker ook niet mag worden onderschat is de rol van software in energieopslagsystemen. Zonder slimme sturing benut zo’n systeem nooit zijn volle potentieel. Het zijn de algoritmes, apps en sturingssystemen die bepalen wanneer je best laadt of ontlaadt – en of dat gebeurt op basis van zonaanbod, elektriciteitsprijs of netbelasting.

Veel keuzes voor installateur

Voor de installateur vormen energieopslagsystemen een kansrijk, maar ook een complex segment. Kennis van zaken is natuurlijk altijd cruciaal, maar zeker in het geval van energieopslagsystemen is dat zo. De keuzes die de installateur daarbij moet maken, zijn immers zelden standaard.     

Zo moet hij onder meer berekenen hoeveel energieopslag het gebouw echt nodig heeft, op basis van verbruik en de ambities van de bouwheer, en welke omvormer en sturingslogica zal worden gebruikt. Er bestaan al handige tools voor de virtuele simulatie van opbrengst en verbruik, maar ervaring en inzicht blijven onmisbaar. Zeker als opslag wordt gecombineerd met andere technieken zoals laadpalen, zonnepanelen, warmtepompen en sturing op CO₂ of bezetting.

Daarbij moet de installateur ook nog eens rekening houden met de regelgeving: mag het systeem overal geplaatst worden? Moet rekening gehouden worden met brandcompartimentering? Moet er een meldingsplicht in acht worden genomen bij grotere installaties? Hoe zit het met recyclageverplichtingen? …

Veel groeimarge in zakelijke toepassingen

Hoewel de residentiële markt de meeste mediabelangstelling krijgt, zullen energieopslagsystemen vooral in tertiaire en industriële toepassingen aan belang winnen. Denk aan kantoren, winkels, scholen en (semi-)industriële sites. Die hebben immers vaak een groot verbruik, kunnen veel zonne-energie genereren en hebben een interessant profiel voor energiemanagement en zogeheten piekshaving – het afvlakken van kortstondige stroompieken door tijdelijk extra energie uit een batterij of ander buffermiddel te halen, zodat het net minder zwaar belast wordt. 

Sommige bedrijven stappen mee in energiegemeenschappen of energiecoöperaties, waarin opslag collectief wordt ingezet. Ook tijdelijke toepassingen winnen terrein, zoals mobiele batterijen op bouwwerven of evenementen.

Aandachtspunten voor de toekomst

Een interessante trend die zal voortkomen uit de stijgende populariteit van energieopslagsystemen en vandaag al aan de horizon gloort, is het beheer van energieopslagsystemen van een zekere schaal door Belgische netbeheerders – mogelijk gemaakt door het Vlaamse Actieplan Flexibiliteit – om het net te ontlasten. In dat scenario worden die systemen geen losstaande oplossing meer, maar een actieve schakel in een groter energiesysteem. 

Ook tarieven voor (het injecteren van) elektriciteit (in het net) zullen nog meer worden geënt op energieopslagsystemen. Tot slot zal ook de regelgeving en het premiestelsel rond energieopslagsystemen niet stilstaan.

Geen doel maar een middel

Het mag, samengevat, duidelijk zijn dat energieopslag geen doel op zich is, maar een middel om zelfopgewekte hernieuwbare energie nog optimaler in te zetten, wat een daling van de energierekening betekent. Ook netbeheerders omarmen de technologie, omdat ze overbelasting en verzadiging van het elektriciteitsnet tegengaat.

Energieopslagsystemen zullen samen met bronnen voor hernieuwbare energie, elektrische HVAC-installaties, laadinfra en slimme sturing dan ook meer en meer de ruggengraat gaan vormen van energieneutrale gebouwen. De installateur die die integratie beheerst – technisch én adviserend – heeft zonder twijfel een streepje voor.