Dé visionair van Nederland - Auke Hoekstra - over de onmisbare rol van batterijen in de energietransitie

• De productie van zonnepanelen overtreft keer op keer de voorspellingen van het Internationaal Energieagentschap. Batterijen worden net zo hard onderschat en groeien nog sneller.
• Als slechts 0,3% van het aardoppervlak bedekt is met zonnepanelen, worden we wereldwijd al voorzien in onze energiebehoefte. 
• De batterijproductie groeit al 10 jaar met 60% per jaar, en met elke verdubbeling van de productie daalt de prijs met 28%. Goedkope batterijen gaan ervoor zorgen dat we zon en wind over de dag verspreiden terwijl we tegelijk pieken op het net afvlakken. Auke: “Wist je dat we het net helemaal afgestemd hebben op incidentele pieken, en dat we het net gemiddeld genomen maar voor 20% gebruiken? Met batterijen wordt dat misschien wel 60%!”
• Om te zorgen dat die batterijen het net optimaal aansturen moeten we het overal realtime gaan monitoren. “Het lijkt soms of de hele Internet revolutie aan het elektriciteitsnet voorbij gegaan is.”
• Dat aansturen van die batterijen (en andere flexibliteit) gebeurt idealiter bottom-up met behulp van zogenaamde holons. Je huis of bedrijf is straks een holon die zelfverbruik maximaliseert en de overige energie zo goedkoop mogelijk inkoopt. Samen wordt dat een wijkholon die hetzelfde doet. Dan een gemeente holon enzovoorts. Op die manier gebruiken we op elk netniveau zoveel mogelijk lokale energie, minimaliseren we de netbelasting, en voorkomen we blackouts. “Zo kunnen we samen meer dan honderd miljard aan netverzwaring uitsparen en krijgen we sneller extra capaciteit.”
• Onderin zie je een visualisatie van het elektriciteitssysteem. Het huidige systeem is een wankel evenwicht, terwijl het nieuwe, decentrale systeem met batterijopslag en slimme aansturing zorgt voor betrouwbaarheid en ontspanning. 

Auke opent zijn verhaal met de kern van ons bestaan. “Wist je dat er bij de Big Bang geen materie bestond en alleen maar energie? Die fundamentele kracht heeft geleid tot de ontwikkeling van ons bestaan. De aarde was ooit een broeikas, onleefbaar voor menselijk leven, totdat bacteriën CO₂ opnamen en zuurstof produceerden.”

Fast forward naar vandaag: “Wij verbranden fossiele brandstoffen die miljoenen jaren geleden ontstonden. Dit bracht ons vooruitgang waar wij nog steeds van leven, maar ook de noodzaak om slimmer met energie om te gaan. Ik zie het als onze opdracht om dit ene bolletje in het hele universum mooier achter te laten aan volgende generaties.”

“Het aantal geproduceerde zonnepanelen is sneller gegroeid dan zelfs de meest ambitieuze voorspellingen, zoals de grafiek hieronder laat zien. De realiteit (de zwarte lijn) overtreft keer op keer de voorspellingen van het Internationaal Energieagentschap (de gele lijnen).”

“Dit patroon herhaalt zich niet alleen bij zonne- en windenergie, maar ook bij batterijen. Ik denk dat een hoop mensen zich niet kunnen voorstellen hoe razendsnel de technologie zich ontwikkelt en hoe drastisch ons energiesysteem gaat veranderen.”

De potentie van zonne-energie is duizelingwekkend. “De zon biedt ons 10.000 keer meer energie dan we nodig hebben,” zegt Auke. Wereldwijd zou slechts 0,3 procent van het aardoppervlak bedekt hoeven worden met zonnepanelen om volledig in onze energiebehoefte te voorzien. En in Nederland? “Hier zouden de daken van gebouwen in combinatie met slechts 10% van de Noordzee voor windenergie voldoende zijn.” 

Auke presenteert tijdens de inspiratiesessie in de JC ArenA

De ontwikkeling van batterijen gaat sneller dan ooit. Prijzen zijn de afgelopen jaren gigantisch gedaald, en Auke verwacht dat deze trend zich voortzet. “In China kun je nu al complete batterijpacks krijgen voor slechts $75 per kilowattuur.”

Auke legt uit hoe leercurves hierbij een rol spelen: “Bij innovatieve technologieën zie je vaak dat de prijs met een voorspelbaar percentage daalt voor elke verdubbeling van de wereldwijde productie. Voor zonnepanelen is dat circa 21% per verdubbeling maar bij batterijen is het maar liefst 28%. Dat zet echt alles op zijn kop!”

Om de uitdagingen van de energietransitie aan te gaan, moeten we slimmer omgaan met het elektriciteitssysteem. Auke: “We weten nog niet welk deel van de geplande 300 miljard euro voor netverzwaring we overbodig kunnen maken door netverslimming. Mijn gevoel zegt dat het misschien wel 80% is, maar dat weet ik nog niet zeker. Daarom ben ik dat nu aan het onderzoeken. Ik durf wel te stellen dat als we 20% van dat geld besteden aan netverslimming, we daar per euro vijf toe tien keer meer netcapaciteit mee krijgen dan met domweg verzwaren, en bovendien veel sneller.”

Dit vraagt om een verandering in hoe we naar het systeem kijken. Het huidige elektriciteitssysteem is gebaseerd op een centraal model, maar de toekomst zal draaien om flexibiliteit en lokale opslag. Auke noemt hierbij het concept op van ‘holons’: “Een huis dat je slim aanstuurt is een holon. Dat maakt deel uit van een buurt die je slim aanstuurt, en al die buurten werken samen binnen een stad. Zo bouwen we een geïntegreerd en efficiënt systeem.”

Auke vergelijkt de opslag die ons elektriciteitsnet gaat krijgen met de opslag die het menselijk lichaam heeft. Hij stelt: “Onze spieren slaan lokaal genoeg glycogeen op voor een paar uur en daarnaast slaan we energie op in een vetlaag voor als we een lange winter moeten overbruggen. Lokale batterijen zijn als die lokale glycogeen voorraad in de spieren en ze gaan ervoor zorgen dat de energie mooi gelijkmatig wordt uitgespreid over de dag. Voor seizoensopslag die maar ééns per jaar nodig is – het equivalent van onze vetlaag – zijn batterijen niet geschikt. Dat blijft net als in het huidige systeem het domein van brandstoffen.” Die brandstoffen zullen volgens hem steeds vaker met zon en wind worden gemaakt. Bijvoorbeeld door water te splitsen in zuurstof en waterstof en eventueel door die waterstof verder om te zetten naar methanol. Auke: “Die wereld van zogenaamde eFuels is nog volop in beweging. Het maken van eFuels is relatief inefficiënt en duur, maar op die manier kunnen we ook de laatste 5 tot 10 procent energie verduurzamen.”

Een ander belangrijk punt is het benutten van data. Het elektriciteitsnet bevat al veel meters, maar Auke merkt op: “Misschien wordt maar een tiende procent van assets zoals transformatoren gemonitord. Vergelijk dit eens met ons lichaam, daarvan wordt elke vierkante millimeter zorgvuldig gemeten. Waarom zouden we dat niet doen in het energiesysteem? Dan weet je namelijk precies waar op het energienet het knelt en de batterijen hun werk moeten doen.” 

Auke Hoekstra schetst een inspirerende toekomst voor ons energiesysteem: “Energie wordt meer lokaal opgewekt en gebruikt, en daardoor voor ons gevoel meer van onszelf. Huizen, buurten, en steden kunnen door energie lokaal te houden en pieken te vermijden bovendien netcongestie voorkomen.” De sleutel ligt volgens hem in slimme aansturing, met duidelijke afspraken en een marktmechanisme dat het voorkomen van netcongestie beloont. Maar dat vraagt volgens hem wel om een nieuwe rol van de netbeheerder: “De netbeheerder moet leren dealen met al die lokale power. Maar linksom of rechtsom gaat dit gebeuren. Deze revolutie houdt niemand meer tegen.”

Het huidige systeem: een wankel evenwicht

Auke ziet het huidige elektriciteitssysteem, zoals in bovenstaande illustratie, als een wankel evenwicht. “Al die elektriciteitsleidingen moeten continu in balans zijn. Het systeem is inherent instabiel, en zodra de netbeheerder ook maar even ophoudt met balanceren is er een blackout,” legt hij uit.

Het nieuwe systeem: een slimme, ontspannen toekomst

Het nieuwe elektriciteitssysteem kent een totaal andere aanpak. Auke: “Bovenstaande illustratie geeft een decentrale en efficiënte structuur weer met een grote opslagbox bestaande uit batterijen die we integreren en aansturen. Daarmee krijgen we niet alleen een duurzaam en goedkoop systeem. We krijgen ook een veel stabieler systeem dat niet snel uit evenwicht gebracht kan worden. In je huis gaat het licht nooit meer uit, zelfs niet als er even een stroomstoring is. En Nederland heeft geen gas of andere fossiele brandstof uit het buitenland meer nodig. Als we het slim aanpakken wordt dit nieuwe systeem echt ultiem relaxed.”