Mijn opa en oma hadden een moestuin. Ze verbouwden aardappelen en groente voor eigen gebruik. ’s Zomers was er volop verse groente en alles wat niet werd opgegeten werd geweckt en opgeslagen in de kelder. Hiermee kwamen ze de hele winter door. Voor de kachel gold hetzelfde: er was een grote kolenloods met daarin de ‘warmtevoorraad’ voor de koude winterperiode. Alleen stroom werd op vraag geleverd via het stroomnet.
Inmiddels ziet de wereld er anders uit. De supermarkt is 7 dagen per week geopend van ’s ochtends vroeg tot ’s avonds laat. Er is daarmee geen enkele noodzaak voor een voedselvoorraad thuis. In de winter is er aardgas naar behoefte, zelfs op de koudste dagen. De voedsel- en warmtevoorziening werken nu net als het bij stroom al was: ‘U vraagt, wij draaien’.
Bij de stroomvoorziening leidt dat inmiddels tot problemen. Opwek door zon en wind geeft grote pieken en als straks alle elektrische auto’s tegelijkertijd worden opgeladen of alle warmtepompen volop draaien op een koude dag kan het stroomnet het zeker niet aan. De netbeheerders voorzien een grote uitbreiding van het net. En de rekening wordt neergelegd bij de belastingbetaler.
Kan dit ook anders? Om te beginnen kunt u een steentje bijdragen aan dit probleem. En dat is niet eens zo heel moeilijk. Gewoon een beetje terug naar de tijd van opa en oma. Ik neem u mee in een gedachtenexperiment. De elementen zijn simpel: een huis aangesloten op het elektriciteitsnet, stroomopwek met zonnepanelen en een thuisaccu van 10 kWh (die kost tegenwoordig zo’n 6000 euro). De rest van de stroom komt uit een centrale wijkvoorraad, daarover later meer.
We schrijven de week van 11 januari 2021: een gemiddelde winterweek, enkele dagen redelijk zonnig en een paar sombere dagen. Mijn stroomverbruik in die week was ongeveer 70 kWh en de zonnepanelen hebben in totaal 25 kWh opgewekt, grotendeels op 12, 13 en 14 januari.
De zon was duidelijk niet voldoende voor het verbruik. Op 11, 15, 16 en 17 januari was er nauwelijks zon en werd alle opgewekte stroom meteen gebruikt. Op 12, 13 en 14 januari was er meer zon en werd er ook teruggeleverd aan het net. Op 14 januari werd er 9.4 kWh opgewekt, waarvan 2.1 kWh direct is gebruikt en 7.3 kWh werd teruggeleverd.
Op elk moment werd gebruik gemaakt van het stroomnet. Dit is goed te zien in onderstaande grafiek. De hoogste afnamepiek was ongeveer 4000 Watt op 17 januari ’s avonds, de hoogste terugleverpiek op 14 januari was ongeveer 2100 Watt.
Laten we nu onze accu gebruiken om de overtollige zonnestroom te bewaren voor later gebruik. De accu laadt op moment van overproductie en ontlaadt als er meer vraag is dan aanbod. Dit is hieronder goed te zien. Tijdens de pieken op 12, 13 en 14 januari wordt de accu opgeladen en loopt in de avond weer leeg. De rest van de stroom komt van de wijkvoorraad, in totaal 45 kWh.
De accu heeft ook invloed op het gebruik van het net. De terugleverpieken op 12, 13 en 14 januari zijn helemaal verdwenen en ook enkele avondpieken konden uit de accu worden gehaald. In totaal werd er maar liefst 41% bespaard op het netgebruik. Door de beperkte hoeveelheid zon lukte het echter niet om alle pieken op de vangen, de avondpiek van 17 januari is niet verminderd. Op zich is daar wel een mouw aan te passen: door de accu extra op te laden buiten de pieken, kunnen ook deze afnamepieken worden gereduceerd. Een snel sommetje laat de potentie zien: het verbruik van 70 kWh in een week komt overeen met een gemiddeld vermogen van 420 Watt. Dat is slechts 2.5% van de capaciteit van een huisaansluiting.
Iedereen met zonnepanelen weet dat de productie in het voorjaar en de zomer aanzienlijk groter is dan in de herfst en winter. Laten we ook eens een week in het voorjaar bekijken: we nemen de week van 26 april. Ook hier behoorlijke afwisseling. De week begon met veel zon, maar op 29 april was er nauwelijks zon te zien. De totale productie in deze week was 107 kWh en het verbruik 59 kWh.
In de grafieken hierboven is een duidelijk verschil te zien met de winterweek. Overdag wordt de accu volledig opgeladen en vrijwel alle verbruik ’s avonds komt uit de accu. Alleen in het begin (we starten met een lege accu) en na de sombere 29e april lukt dit niet en moet het net bijspringen. De terugleverpiek verdwijnt ook, tenminste zolang de accu niet vol is. Ook hier is wat aan te doen: door wat later te starten en wat langzamer te laden, worden de toppen afgeknipt. Mocht teruglevering een probleem zijn voor het lokale net, dan kan de PV installatie ook nog worden gedimd tijdens de piek. In totaal is er in ons voorbeeld maar liefst 58% bespaard op netgebruik. Door het productieoverschot kon er zo’n 40 kWh aan de wijkvoorraad worden toegevoegd, net niet genoeg om de januariweek te compenseren.
Ik hoop dat u mij tot nu toe hebt kunnen volgen. Wat levert ons deze vingeroefening? Met een kleine accu van 10 kWh zijn vrijwel alle dagelijkse pieken te vermijden. ’s Avonds wordt er dan volledig groene, zelfgeproduceerde energie gebruikt. In herfst en winter is er tekort: in de januariweek was dit 45 kWh en voor de hele afgelopen winter 790 kWh. Het is daarmee onbetaalbaar om de volledige wintervoorraad stroom in een accu te bewaren. Niet dat dit nodig is, we hebben immers een netaansluiting om te zorgen dat de noodzakelijke stroom wordt geleverd. Maar ook onze centrale stroomvoorziening draait straks op zon en wind met een seizoensafhankelijke productie. Die voorraad moet er dus wel komen: bij u thuis, of in de wijk of centraal in het land.
Accu’s zijn zoals gezegd geen optie. Maar stel dat we de overtollige stroom ’s zomers om kunnen zetten in waterstof, dit opslaan, en er ’s winters weer stroom van maken? Dat is nog een kostbare zaak en heeft een beperkt rendement, maar het kan al wel en is volledig CO2-vrij. Alternatief is de overtollige stroom alvast omzetten in warmte zodat de warmtevoorziening ’s winters niet langer op aardgas hoeft te draaien. Warmte laat zich makkelijk bufferen en via een lokaal warmtenet komt het de huizen binnen. Maar als we die kant opgaan… waarom dan geen zonnecollectoren, waarmee de warmte nog veel efficiënter kan worden opgewekt en de pieken op het stroomnet sowieso al lager zijn. Dit is systeemintegratie in de dop: op kleine schaal in eigen huis en de wijk. Door al zoveel mogelijk balans aan te brengen op lokaal niveau voorkomen we (deels) dure investeringen op regionaal en landelijk niveau. We zullen dit vraagstuk steeds vanuit het hele energiesysteem moeten bekijken om te komen tot de optimale oplossing. Ik noem dit het opzetten van de ‘systeembril’. Ik hoop dat u met mij mee heeft meegekeken door deze bril. Geeft dit een beeld?
En wat betreft de thuisaccu: alle zonnestroom die we nu in het voorjaar en de zomer op het net ‘parkeren’ halen we gratis terug in herfst en winter. Dit heet salderen. Het net is daarmee onze gratis wijkvoorraad. Dat is natuurlijk niet helemaal eerlijk, want er worden wel degelijk kosten voor gemaakt die nu die weer voor rekening zijn van de belastingbetaler. Dat is ook de reden dat de salderingsregeling binnenkort wordt afgebouwd. En dan levert een investering in een thuisaccu naast een groen gevoel ook meteen voordeel in uw portemonnee. Houd het in de gaten.
Auteur: Marten van der Laan, lector systeemintegratie in de energietransitie, Hanzehogeschool Groningen
Mei 2021
