In 2021, tijdens de ontwerpfase van de Regionale Energie Strategie (RES), stond het de bestuurders niet op hun netvlies. Tegenwoordig, bij de uitvoering van de RES, begint de aandacht voor integratie van warmte en stroom allengs toe te nemen. 'Wanneer we duurzame opwek met warmteopslag kunnen combineren, wordt het net flexibeler en dalen ook de kosten', stellen onderzoekers van KWR en CE Delft en een adviseur van Over Morgen.
Medio maart 2023 presenteerden KWR Water Research, penvoerder van het CoHeasy project, en CE Delft hun onderzoeken naar de mogelijkheden van P2H (Power to Heat) en warmteopslag, zowel per dag als per seizoen. KWR heeft ingezoomd op twee casussen (stad Groningen en Den Haag) en CE Delft laat de laatste ontwikkelingen zien in het recente rapport P2H en warmteopslag in warmtenetten.
Beiden constateren dat er momenteel een steeds grotere mismatch heerst tussen vraag en aanbod op het energienet: nu eens is er een overschot aan duurzame stroom (met afschakelen tot gevolg), dan weer een tekort door ongunstige weersomstandigheden, al dan niet in combinatie met een hoge stroomvraag. Warmteopslag kan die onbalans sterk verminderen en meer flexibiliteit in het energienet brengen.
Flexibiliteit
Met dat uitgangspunt in gedachten heeft KWR in het CoHeasy project twee scenario's bestudeerd, de ene met WarmteStad Groningen, de ander met Dunea Warmte en Koude in De Binckhorst in Den Haag. In Groningen heeft WarmteStad recent een nieuwe warmtecentrale op Zernike Campus in gebruik genomen, grotendeels gevoed door zes megawatt aan restwarmte van twee datacenters en later gevolgd door zonthermie. Ondergrondse warmteopslag wordt onderdeel van het systeem. Uiteindelijk zorgt dat voor warmte in 10.000 bestaande woningen. De Binckhorst wint warmte uit een waterberging. Die warmte slaat men vervolgens ondergronds op van waaruit nieuwbouwwoningen 's winters van warmte kunnen worden voorzien.
Koppelen
Volgens Daniël Bakker en Els van der Roest liggen er grote kansen om duurzame stroom aan warmteopslag te koppelen. Bakker is projectleider bij KWR, Van der Roest onderzoeker bij dezelfde organisatie. Bakker begint: “Bij onbalans in het stroomnet kan omzetting naar warmte en warmteopslag het overschot opnemen. Warmte- en energiebedrijven zijn vaak gescheiden werelden, terwijl de technieken aanwezig zijn.”
Van der Roest vult aan: “Elektrische boilers worden toegepast bij lage of negatieve prijzen, maar kunnen slechts een periode van een dag overbruggen. Met collectieve warmtenetten met warmteopslag krijgen we meer flexibiliteit. Flexibiliteit kwantificeren we op drie manieren: je kan de potentie in tijd gebruiken om de vraag te verschuiven, voordelen op de day ahead-markt behalen of op de balancerende markten. Op korte termijn ligt er de potentie om stroomkosten met tien tot twintig procent te verlagen. Belemmerend is wel dat je een warmtepomp niet snel kan op- of afregelen.”
Seizoensopslag
Naast KWR en partners houdt ook CE Delft zich met systeemintegratie van warmte en elektriciteit bezig. In maart dit jaar verscheen hun studie P2H en warmteopslag in warmtenetten in opdracht van TKI Urban Energy. Joram Dehens, adviseur warmteconversie en een van de auteurs van dit rapport, licht de voordelen en obstakels van grootschalige seizoensopslag toe.
“Domme, vraaggestuurde P2H gebruikt elektriciteit wanneer men warmte nodig heeft, ongeacht de status van het net”, zegt hij. “Op piekmomenten moeten er daarom extra gas- en kolencentrales worden aangezet. Een P2H-opslag kan op dalmomenten goedkope elektriciteit in warmte opslaan en tijdens pieken warmte leveren en zo het energiesysteem ontlasten. De combinatie van elektrische boilers en warmtepompen met langetermijnopslag is nog niet van de grond gekomen. Seizoensopslag gaat met hoge investeringskosten gepaard. Ook kent hoge-temperatuuropslag in een aquifer de nodige technische problemen. Denk aan de toepassing van de juiste materialen, vervuiling van brak water, putverstoppingen en ontbrekende kennis over de ecologische effecten. Daarvoor is verder onderzoek nodig.”
Denemarken
Een andere vorm van seizoensopslag is opslag in een geïsoleerd vat of in een put in de bodem, gevoed vanuit uiteenlopende bronnen, zoals zonne-energie, wind of industriële restwarmte. In feite zijn de opslagsystemen van HoCoSto en Ecovat kleinere varianten van deze pit- en tankstorage voor enkele tientallen tot honderden huizen. Grootschalige seizoensopslag in deze vorm wordt in ons land nog niet gedaan, in Denemarken echter al enkele decennia. Vijf daarvan zijn al groter dan 60.000 kuub. De grootste in Vojens kan maar liefst ruim 210.000 kuub water bij pakweg 80 graden Celsius in een oude zandopgraving opslaan. Daarmee worden duizenden huizen van warmte voorzien. Waarom is Nederland daar niet mee bezig?
Lees nu het complete verhaal in het gratis digitale magazine Energietransitie.
Tekst: Tseard Zoethout
Beeld: Shutterstock