Energietransitie in beeld: hoe elektrolysers en opslag de kosten kunnen verlagen!

Energietransitie in beeld: hoe elektrolysers en opslag de kosten kunnen verlagen!

Onderzoeksteams van de Leibniz Universiteit Hannover (LUH) en het Instituut voor Zonne-energieonderzoek Hameln (ISFH) hebben een uitgebreid onderzoek uitgevoerd naar het gebruik van elektrolysers en batterijopslag. Het doel is om de invloed van deze technologieën op de kosten van de energietransitie te analyseren. Eén van de grootste uitdagingen is het aanpassen van het energiesysteem aan de fluctuerende beschikbaarheid van wind- en zonne-energie. Bij een hoge beschikbaarheid van wind- en zonne-energie is er sprake van een overschot aan elektriciteit, terwijl er in tijden van lage productie (donkere periodes) sprake is van een tekort aan energie.

Overtollige elektriciteit kan worden opgeslagen in batterijopslag of via elektrolyse worden omgezet in waterstof. Deze waterstof wordt vooral in de industrie gebruikt. Een speciaal voor dit doel ontwikkeld model optimaliseert nu het Duitse energiesysteem en bepaalt de bijdrage van elektrolysers en batterijopslag aan een effectieve energietransitie. Het geoptimaliseerde scenario laat zien dat elektrolysers voor de productie van waterstof zich voornamelijk in het winderige noorden van Duitsland zouden moeten bevinden, terwijl de batterijopslag gelijkmatig over Duitsland verdeeld is, met een focus in het zuiden, waar meer fotovoltaïsche elektriciteit beschikbaar is.

Kostenbesparing en verhoogde efficiëntie

De prognoses geven aan dat in 2050 ongeveer 35 procent van de elektriciteit uit hernieuwbare energiebronnen zal moeten worden opgeslagen of omgezet in waterstof. Als er geen actie wordt ondernomen op dit gebied, kunnen de totale kosten van de energietransitie met wel 60 miljard euro toenemen. De studie, die financieel wordt ondersteund door EWE AG, biedt belangrijke basis voor besluitvormers in de politiek en het bedrijfsleven om deze doelen te bereiken. Vertragingen bij de uitbreiding van waterstoffabrieken en -opslag kunnen het ook aanzienlijk moeilijker maken om de klimaatdoelstellingen te halen.

Om de efficiëntie van de elektrolysers te garanderen is een bepaald aandeel groene stroom cruciaal. Volgens energieadviesbureau Novaro bedraagt ​​het aandeel groene stroom op jaarbasis momenteel 60 procent, terwijl dit aandeel in de verslagperiode ruim 80 procent in 1.854 uur bedraagt. Een ‘waterstofversnellingswet’ die momenteel wordt opgesteld, stelt een drempel van 80 procent vast, wat als te hoog wordt beschouwd. Het economische optimale voor het gebruik van waterstof is een drempel van 70 procent, waardoor de elektrolyseurs tot 2.900 uur per jaar kunnen werken.

Technologische uitdagingen van elektrolyse

Elektrolyse zelf, een proces dat watermoleculen afbreekt in waterstof- en zuurstofatomen, staat voor grote uitdagingen. Om dit proces op gang te brengen en te versnellen zijn katalysatoren nodig. Eerdere ontwikkelingen op dit gebied zijn echter grotendeels zonder succes geweest, dus de materialen moeten minstens tien jaar onder reële industriële omstandigheden functioneren. Dr. Philipp Gerschel van de Ruhr Universiteit Bochum beschrijft de moeilijkheden bij het selecteren van materialen en het ontwikkelen van geschikte katalysatoren. Prof. Dr. Doris Segets van de Universiteit Duisburg-Essen benadrukte vooral de behoefte aan een workflow voor materiaalvergelijking. We werken samen met verschillende instellingen aan de ontwikkeling van nieuwe elektrolyseprocessen die ook zonder edelmetalen kunnen.

Deze ontwikkelingen zouden het onderzoek naar katalysatoren verder kunnen bevorderen en zo binnen de komende tien jaar een wijdverbreide productie van elektrolyseapparaten mogelijk maken. Bij het samenwerkingsproject zijn 18 onderzoekers betrokken uit verschillende disciplines en instellingen, waaronder het Max Planck Instituut voor Chemische Energieconversie.

Over het geheel genomen laat het huidige onderzoek een duidelijke richting zien: het gerichte gebruik van elektrolyzers en batterijopslag is cruciaal voor een kosteneffectieve en duurzame energietransitie. Het volledige onderzoek is online beschikbaar en biedt waardevolle inzichten voor het toekomstige energiebeleid.

Voor meer informatie over actuele ontwikkelingen en onderzoek kunt u terecht op de volgende links: Leibniz Universiteit Hannover, PV-tijdschrift, En Fraunhofer UMSICHT.