Energieopslagsystemen (EOS) worden “opgeladen” wanneer ze energie opnemen, rechtstreeks vanuit een bron (bijv. een zonnepaneel, windmolen, zonnecollector) of indirect van het elektriciteitsnet.
De energieopslagsystemen “ontladen” wanneer ze de opgeslagen energie terugleveren aan het elektriciteitsnet of aan een direct aangesloten eindverbruiker. Opladen en ontladen vereisen meestal conversie technieken om de gewenste energiesoort te krijgen. Zo kan men de volgende vormen energie gebruiken en verkrijgen: chemische, elektrochemische, elektrische, mechanische en thermische energie.
Energieopslag kan overtollige energie opslaan van weersafhankelijke hernieuwbare bronnen, zoals zon-PV en wind, tot het nodig is – waardoor dus de integratie van aanvullende hernieuwbare energie in het systeem mogelijk wordt. ESNL onderscheid 5 energieopslagcategorieën: chemisch, elektrochemisch, elektrisch, mechanisch en thermisch.
Chemische energieopslag
Elektriciteit kan worden omgezet in een (gasvormige of vloeibare) brandstof. De meest bekende methode zet water via elektrolyse om in waterstof. Dat vervolgens weer wordt opgeslagen als gas of verder kan worden verwerkt tot andere brandstoffen zoals ammoniak of methaan. Deze brandstoffen kunnen bijvoorbeeld worden ingezet als feedstock voor de chemische en staalindustrie.
Toepassingen: met name geschikt voor langduriger opslag (dagen t/m seizoenen) en voor conversie naar brandstof voor onder meer mobiliteit, industrie of zelfs warmte. Zo kan waterstof (en afgeleide brandstoffen) worden ingezet voor seizoensopslag bij CO2-vrije back-up centrales, maar kan het ook toegepast worden als brandstof in de gebouwde omgeving of zwaarder wegvervoer.
Factsheets
Elektrische energieopslag
Elektriciteit kan worden opgeslagen tussen elektrostatische velden (in condensatoren of supercondensatoren) of in een magnetisch veld (superconducting magnetic energy storage, of SMES).
Toepassingen: elektrische energieopslag wordt vooral ingezet voor het opslaan van zeer kortstondige vermogenspieken (milliseconden–seconden).
Factsheets
Elektrochemische energieopslag
Dit is de meest bekende vorm van energieopslag, de conventionele batterij. Door de opkomst van mobiele apparatuur en elektrische mobiliteit heeft deze vorm van opslag de afgelopen jaren een snelle ontwikkeling doorgemaakt. De technische prestaties zijn daarmee scherp toegenomen, terwijl de prijs snel is gedaald. Ook lopen er tal van demonstratieprojecten met innovatieve batterijsystemen die in tegenstelling tot conventionele batterijen geen last hebben van zelfontlading – en, na het realiseren van een kostendaling, ook geschikt zijn voor langdurige opslag.
Toepassingen: deze systemen worden hoofdzakelijk gebruikt voor opslag gedurende minuten of uren tot een dag. De meest voorkomende (want op dit moment de meest lucratieve) toepassing is frequentiehandhaving van het elektriciteitsnetwerk. Elektrochemische opslag kan echter ook worden ingezet voor onder meer balanshandhaving bij duurzame energieopwekking, zelfconsumptie van lokaal opgewekte duurzame energie en het voorkomen van congestie op het distributienetwerk.
Factsheets
Mechanische energieopslag
Hierbij wordt elektrische energie in kinetische of potentiële energie omgezet. Bijvoorbeeld in vliegwielen, door lucht samen te persen in ondergrondse tanks of cavernes of door water op te pompen naar een hoger gelegen reservoir. De energie wordt weer vrijgegeven door respectievelijk een vliegwiel af te remmen, de samengeperste lucht te laten uitzetten of het opgepompte water langs turbines te laten stromen.
Toepassingen: afhankelijk van de specifieke eigenschappen van de gekozen technologie zijn verschillende toepassingen mogelijk, van kortdurend (bijvoorbeeld voor het afvlakken van pieken in de vraag) tot balanshandhaving op langere tijdsschalen. Bij de voorbeelden hiernaast is telkens weergegeven voor welke tijdsschalen ze geschikt zijn.
Factsheets
Thermische energieopslag
Hierbij wordt een opslagmedium met energie geladen door het te verwarmen (bijvoorbeeld met restwarmte, zonnestraling of elektrisch). Door het medium te laten afkoelen, komt de opgeslagen energie weer vrij. In eerste instantie in de vorm van warmte, die echter ook weer in elektriciteit kan worden omgezet. Voorbeelden van opslagmedia zijn vloeistoffen (zoals bodemwater), vaste stoffen (zoals beton, magnetiet of bakstenen) en materialen die onder invloed van warmte een faseverandering ondergaan (ijs, zout) of waar warmte een chemische reactie in gang zet (tussen bijvoorbeeld waterstof en hydride).
Toepassingen: thermische energieopslag wordt toegepast op een tijdsschaal van uren tot dagen en zelfs seizoenen. De gebruikte systemen worden direct gevoed met bijvoorbeeld zonnewarmte of industriële restwarmte, maar warmte kan ook elektrisch worden opgewekt via een warmtepomp. In die laatste vorm is deze opslagtechniek geschikt voor het opvangen van kortdurende elektriciteitsoverschotten.
