Accu's voor elektrische auto's kunnen de overgang naar schone elektriciteit bevorderen
Al in 2030 kunnen batterijen in elektrische voertuigen wereldwijd volledig voorzien in de behoefte aan kortetermijnopslag van elektriciteit. Door ze aan te sluiten op het elektriciteitsnet kunnen ze hun opgeslagen energie leveren, waardoor de energiezekerheid verbetert en hernieuwbare technologieën het net kunnen vergroenen.
Onderzoekers van het Instituut voor Milieuwetenschappen Leiden (CML) publiceerden in samenwerking met het Amerikaanse National Renewable Energy Laboratory, hun paper over deze mogelijkheden op 17 januari in Nature Communications.
Het vervangen van benzine- door elektrische voertuigen kan goed nieuws zijn voor de energietransitie, maar er zijn grote uitdagingen bij het voorkomen van een overbelast net en het voldoen aan de vraag. Met de juiste aanpak kunnen elektrische voertuigen de energietransitie mogelijk maken door de dagelijks wisselende energieopbrengsten uit hernieuwbare energiebronnen, zoals zon en wind, af te vlakken.
Opladen en terugleveren van energie
Elektrische voertuigen kunnen worden gezien in termen van vervoer, maar het zijn ook energieopslagapparaten. Met de juiste technologieën en coördinatie kunnen ze worden opgeladen wanneer er veel wind en zon is en worden ontladen wanneer de vraag groot is en het weer donker en windstil is.
Stel je voor dat je thuiskomt met een 80 procent opgeladen accu van je auto, hem aansluit en hem het elektriciteitsnet laat voeden tijdens de piekvraag naar elektriciteit, wanneer mensen thuiskomen om te koken en te ontspannen. Een slim apparaat zou de auto 's avonds op intelligente wijze ontladen en ‘s nachts opladen wanneer de vraag laag en de wind sterk is, zodat de auto de volgende ochtend genoeg opgeladen is voor de rit naar werk. Op het werk kan er weer geladen worden terwijl de zon schijnt.
Opslagcapaciteit van auto's
Hoofdauteur Chengjian Xu en collega's onderzochten in hoeverre voertuigaccu's praktisch kunnen voorzien in de behoefte aan kortetermijnopslag van elektriciteit. Hoewel ze erkennen dat ze niet zeker weten hoe ons rijgedrag zich zal ontwikkelen, of welke innovaties er op het gebied van batterijontwikkeling in het verschiet liggen, gebruikten ze een geïntegreerd model en keken ze vooruit tot 2050. Ze hielden rekening met verschillende trends en beperkingen, zoals de groei van de markt voor elektrische voertuigen, de dagelijkse rijgewoonten en de klimaateffecten op de degradatie van batterijen. 'Zo konden we de opslagcapaciteit berekenen', aldus Xu, die na zijn recente promotie in Leiden onderzoek gaat doen naar circulaire zonnepanelen aan de TU Delft.
Een tweede leven voor batterijen
De onderzoekers namen ook het gebruik van batterijen mee, nadat ze niet meer goed genoeg zijn om mee te rijden. Bernhard Steubing, auteur van het werk, merkt op: 'Wanneer de capaciteit van voertuigaccu's is afgenomen tot ongeveer 70 tot 80 procent, zijn ze meestal niet goed genoeg voor voertuigen, maar nog wel goed genoeg om te worden gebruikt voor de opslag en levering van stroom binnen het net. We kunnen ze uit voertuigen halen en ze een extra leven geven in stationaire opslag op het net.'
Ze ontdekten dat batterijen al in 2030 volledig kunnen voorzien in de behoefte aan stroomopslag op korte termijn. Bovendien hoeft niet iedereen mee te doen. Er zijn slechts lage deelnamepercentages van 12-43 procent nodig om te voorzien in de vraag naar kortetermijnopslag op het net, afhankelijk van het land.
Paul Behrens, auteur van het werk, voegt daaraan toe: ‘Het aantal elektrische voertuigen op de weg zal de komende decennia snel toenemen, wat een enorm potentieel oplevert voor energieopslag die de schone nettechnologieën kan helpen superchargen. Als we deze batterijen niet gebruiken, zouden we extra 'stationaire' batterijen moeten bouwen om energie op te slaan, wat resulteert in nog meer materialen en meer afhankelijkheid van fragiele toeleveringsketens.’
Coördinatie is dringend
De kans benutten zal echter een uitdaging zijn. Eigenaars van elektrische voertuigen moeten over de juiste apparatuur beschikken, hun auto's aansluiten en een energieplan afsluiten waarmee ze als leverancier aan de energiemarkt kunnen deelnemen. De eigenaar kan dan geld verdienen door op strategische momenten stroom van het net te halen en deze aan het net terug te geven wanneer dat nodig is. Zoals hoofdauteur Chengjian Xu echter opmerkt: ‘We weten dat deze technologieën voor energiezekerheid kunnen zorgen, maar er is onvoldoende coördinatie tussen overheid, technologieleveranciers, autofabrikanten en het elektriciteitsnet om deze kans nu te benutten.’
Er zijn veel problemen met gemeenschappelijke oplaadnormen en -technologieën en veel auto's worden nog niet geleverd met de hardware die nodig is om deze voeding van het net mogelijk te maken. Auteur Arnold Tukker voegt daaraan toe: ‘De komende jaren zullen er steeds meer elektrische voertuigen verkocht worden. Er bestaat een reëel gevaar dat miljoenen van die voertuigen niet over de vereiste apparatuur beschikken om dit opslagpotentieel te benutten, wat zal leiden tot dure aanpassingen achteraf of een lagere deelname.’
Hoofdfoto: Pixabay.com / Joenomias