Waarom Wanneer Hoeveel Hoe

Energie-opslag:
Waarom
Wanneer
Hoeveel
Hoe
Prof. dr Fokko Mulder
Faculty of Applied Sciences
TU Delft
[email protected]
1
Global Energy Assessment 2012
280 EJ
525 EJ
http://www.iiasa.ac.at/
2
zon
wind
3
Licht knopje
op hele continenten!
DESERTEC plan
0o
4
De hoeveelheid zonlicht varieert sterk door het jaar heen en
over de breedte graden:
NL: 54o
Spanje ~ 40o
Sahara ~ 24o
5
Windkracht varieert systematisch, als men kijkt naar
het gemiddelde van grote landoppervlakken
Gemiddelde windenergie α v3
dag
200
0
nac
ht
100
Meetpunten over
oppervlak van de VS
6
Zon gemiddelde van
DESERTEC:
Grote variaties
gedurende dag/nacht
Grote variaties
gedurende seizoenen
Wind ~ v3:
Ook grote variaties
gedurende de dag:
wind wordt gedreven
door temperatuur
(zichtbaar bij groot grid,
b.v. 3000x3000km2)
7
Heb ik iets gemist?
Energie opslag!
8
Hoe wordt nu omgegaan met deze variatie?
Aan en uitschakelen van energiecentrales
die draaien op fossiele brandstof
Men kan overdag (nog) transporteren naar
buren die minder produceren
Een beetje opslag
9
Wind
Sun, Wind
& Storage
Wind, Sun
& Storage
Sun
Fossil
fuels C
Fossil
fuels
Fossil
fuels
B
A
Huidige situatie:
bijna volledige
fossiele capaciteit
blijft nodig
Met opslag capaciteit:
fossiele capaciteit
kan verminderd
worden
Groei naar duurzame
generatie en opslag
capaciteit
10
sun2030
wind2030
tot2030
Total
Wind
0.6 Sun
Wereld seizoens
energie-opslag
0.0
0.0
J 30.4F60.8M91.2A121.6M152.0J182.4J212.8A243.2S273.6O304.0N334.4D364.8
Month 2050
0.0
Dec. solstice
Sept. equinox
0.2
June solstice
March equinox
0.4
J 30.4F60.8M91.2A121.6M152.0J182.4J212.8A243.2S273.6O304.0N334.4D364.8
Month
sun2050
wind2050
tot2050
19 EJ =
5300TWh
0.6
0.0
GEA
7.6 EJ =
2100TWh
IPCC
0.8
EJ/day
Dec. solstice
0.2
Sept. equinox
0.4
2030
June solstice
March equinox
EJ/day
0.8
Mulder,
submitted
11
Energie-opslag:
Waarom
Wanneer:
Hoeveel:
Hoe
Dagelijks en seizoenen,
korte en lange termijn
0.15-0.3EJ voor dag/nacht opslag
en 8 / 20EJ/seizoen in 2030/2050
Huidig energiegebruik:
Wereld ~ 525 EJ/jaar = 1.44 EJ/dag
NL ~ 3.3 EJ/jaar = 0.62% van wereld
12
Hoeveel is dat voor NL in 2030?
dag/nacht opslag =
250 GWh =
25 GW centrales die 10 uur aanstaan overdag
Seizoensopslag in 2030
=
13000 GWh =
13 GW centrales die 100 ‘zomer’ dagen 10 uur aanstaan
13
Energie-opslag:
Waarom
Wanneer
Hoeveel
Hoe?
14
Energie inhoud van opslagtechnologieen
A. Zuttel et al. Phil. Trans. R. Soc. A (2010) 368, 3329
15
Batterijen voor korte termijn opslag?
250GWh korte termijn opslag in 2030
→ Dat is ~ 36 kWh per huishouden
~ accu van elektrische auto per huishouden
R&D nodig aan essentiele factoren:
- Energiedichtheid (kWh/€, kWh/L, kWh/kg)
- Dagelijks laden en ontladen gedurende vele jaren (10000 x)
- Kosten
- Veiligheid
16
Brandstoffen voor seizoensopslag
‘oil’, MH
NH3
17
Brandstoffen
13000GWh opslag in NL in 2030, kan dat?
Met brandstoffen wel:
Fossiel:
1.3 Mton olie
Duurzaam:
0.3 Mton waterstof
Helft van Maasvlakte
Olie terminals
2.4 Mton (m)ethanol
4.9 Mton ammonia
Er zijn opslagtanks
in NL met
50000 ton
18
R&D nodig aan essentiele factoren:
-
Brandstoffen maken uit elektriciteit, licht, water, CO2 en stikstof
Opslag van brandstoffen zoals waterstof
Speciale eisen voor transport-brandstoffen
Gebruik van de brandstoffen in oa brandstofcellen
Energie-efficientie
Kosten
Veiligheid
19
Warmte opslag
• Lage temperatuur: air conditioning met warm/koud in water diep in de
grond (capaciteit gelimiteerd in dichtbevolkt gebied)
• Hoge temperatuur: concentrated solar power: sla warmte gedeeltelijk
op voor ‘s nachts (niet lang houdbaar)
20
Waterkracht
als opslag?
Llyn Stwlan
North Wales
1.3GWh
21
Pumped hydropower op Noordzee?
Capaciteit: 20GWh → 2030~ 12 eenheden nodig voor 1 dag NL
energieopslag
Lage capaciteit, hoge kosten, geen seizoensopslag
250GWh = 2 keer IJselmeer leegpompen
(per dag)
22
Energy storage for enabling
large scale renewable energy
23
24
Seizoens brandstoffen
opslag
warmte
Dag/nacht batterijen
opslag
hitte
25
Wereldwijd smart grid?
seizoenen
Dag-nacht
compensatie
- €ostly; 20000 – 30000 km, >1000GW
- Lange afstand voor elektriciteit transport: verlies tot 60%
26