Studie over duurzame industriële energieopslag gepubliceerd

Omdat de elektromobiliteit steeds verder vordert, is de voortdurende ontwikkeling van duurzame energiesystemen onmisbaar. Ook in veel productiebedrijven zijn energieopslagsystemen geïntegreerd, bijvoorbeeld om de ononderbroken stroomvoorziening (USV) voor gevoelige processen te garanderen. Extra inzetmogelijkheden ontstaan door de integratie van hernieuwbare energiebronnen en hun volatiele opwekking. Dit omvat onder andere het verminderen van het energieverbruik uit het net of het optimaliseren van het eigen verbruik.

In dit kader hebben het Fraunhofer IPA en het Institut für Energieeffizienz in der Produktion EEP van de Universiteit Stuttgart, gefinancierd door het Ministerie voor Milieu, Klimaat en Energie van Baden-Württemberg, de ESIP-studie «Energiespeicher in Produktionssystemen» uitgevoerd en nu gepubliceerd. Zij identificeert mogelijke inzetopties voor energieopslagsystemen in productiesystemen en beschrijft de huidige stand van zaken van energieopslagtechnologieën, evenals de actuele uitdagingen en kansen.

Om het potentieel van energieopslag te bepalen, zijn expertsinterviews en een online-enquête uitgevoerd. Tussen 1 augustus en 18 oktober 2018 namen 269 personen deel aan de studie, waarvan uiteindelijk 136 datasets in de analyse zijn meegenomen. Onder andere werd gevraagd naar technische integratiemogelijkheden, inzetbare energieopslagtechnologieën, concurrentie, uitdagingen, motivatie en economische haalbaarheid. Daarnaast zijn acht expertsinterviews gehouden. In de bedrijven van de meeste geselecteerde experts worden al energieopslagsystemen gebruikt.

Opties voor inzet

Voor energieopslag bestaan er talrijke inzetmogelijkheden in de industriële omgeving. In principe kan onderscheid worden gemaakt tussen inzetopties ter waarborging van de productie, het optimaliseren van het energieverbruik en de systeemdiensten. De inzetopties ter waarborging van de productie zijn al gevestigd, terwijl de inzetopties voor het optimaliseren van het energieverbruik voor producenten steeds interessanter worden. De inzetopties via systeemdiensten worden slechts als neveneffect gezien om de economische haalbaarheid te verhogen.

Beschikbare technologieën

Inertiegolfsystemen, condensatoren en loodzuurbatterijen behoren tot de volwassen, op de markt beschikbare technologieën. Lithiumbatterijen maken goede kans om hieraan toe te voegen. Ook redox-flowbatterijen kunnen vanwege de gescheiden dimensionering van vermogen en capaciteit een belangrijke rol spelen.

Kostenreductie

Alle energieopslagtechnologieën hebben vanwege de geringe productieaantallen hoge fabricagekosten. Een verlaging van de investeringskosten kan bij bijna alle beschouwde technologieën worden bereikt door massaproductie. Een andere mogelijkheid om de hoge investeringskosten van energieopslag te verminderen, is het gebruik van tweedehands batterijen uit elektrische auto’s, omdat hergebruik van gebruikte batterijen uit elektrische voertuigen voor stationaire toepassingen positieve economische en ecologische effecten kan opleveren.

Verlagen van barrières

Naast de economische haalbaarheid vormen ook regelgeving een uitdaging voor de integratie van energieopslag. Bovendien ontbreekt het in de sector aan ervaring, knowhow en praktijkgerichte demonstratoren. De grootste drijfveer voor de integratie van energieopslag is de noodzaak tot efficiëntieverhoging, zowel vanuit bedrijfseconomisch als energetisch oogpunt.

Conclusie

Voor stationaire toepassingen worden momenteel het meest elektrische of elektrochemische energieopslagsystemen ingezet. Ook in de toekomst zullen deze technologieën – althans voor korte- en middellange termijn inzetopties – de markt domineren. Thermische energieopslag zal aan belang winnen. Lithiumbatterijen hebben ook bij stationaire toepassingen een groot potentieel, en nog niet op de markt beschikbare technologieën zoals redox-flowbatterijen kunnen volgens de deelnemers aan de enquête in de toekomst interessant worden voor stationaire toepassingen. Een grote kans voor bedrijven ligt in de ontwikkeling en opbouw van hybride energiesystemen.

Deze bestaan uit elektrische en elektrochemische of elektrische en thermische energieopslagsystemen. De integratie van energieopslag voor het optimaliseren van het energieverbruik wordt voor bedrijven steeds aantrekkelijker, maar de economische haalbaarheid blijft de grootste uitdaging. Bedrijven neigen eerder naar een grote centrale energieopslag, om zich energetisch van het net te ontkoppelen. Door centrale grote energieopslagsystemen is multifunctioneel gebruik mogelijk. Zo wordt de opslag beter benut en wordt de economische haalbaarheid verhoogd. De kostenreductie, gedreven door technologische ontwikkelingen en de toenemende massaproductie, blijft de belangrijkste factor voor de economische levensvatbaarheid.

In een oogopslag

De studie «Energiespeicher in Produktionssystemen» identificeert verschillende inzetopties voor stationaire energieopslag in de industriële omgeving. Daarnaast worden de huidige technologieën voor energieopslag gepresenteerd en de actuele kansen en uitdagingen beschreven.

Gefinancierd door: Ministerie voor Milieu, Klimaat en Energie, Baden-Württemberg

Auteurs: Fabian Zimmerman, Alexander Emde
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Raoul Laribi, Diana Wang, Alexander Sauer
Institut für Energieeffizienz in der Produktion EEP
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart
Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, Stuttgart

Jaar: 2019