Stel je zonnepanelen voor die niet alleen overdag elektriciteit opwekken, maar ook overtollige energie kunnen opslaan voor gebruik 's nachts of op bewolkte dagen. Deze transformerende capaciteit wordt werkelijkheid door geavanceerde energieopslagtechnologieën, die dienen als enorme reservoirs die intermitterende hernieuwbare energie omzetten in stabiele, betrouwbare stroom.

Energieopslagsystemen vangen energie op en houden deze vast in verschillende vormen voor later gebruik. De huidige technologieën vallen in vier primaire categorieën:

• Elektrochemische opslag: Accusystemen, waaronder lithium-ion, flowbatterijen, loodzuur en opkomende natrium-ion-technologieën.
• Thermische opslag: Systemen die gebruikmaken van warmtecapaciteit of faseveranderingsmaterialen, zoals gesmolten zout, ijsopslag en warmwaterreservoirs.
• Mechanische opslag: Oplossingen waaronder pompcentrales, perslucht en vliegwielsystemen.
• Opkomende technologieën: Experimentele systemen zoals supergeleidende magnetische opslag en waterstofgebaseerde opslag.

Accuopslag domineert de huidige toepassingen, met name in residentiële, commerciële en grootschalige implementaties. Verschillende accuchemieën dienen verschillende doelen:

Lithium-ion-accu's: Deze systemen met hoge energiedichtheid voeden nu alles van smartphones tot elektrische voertuigen en grootschalige opslagprojecten. Een residentiële unit ter grootte van een koelkast kan een huis dagenlang van stroom voorzien, terwijl grootschalige installaties minimaal landgebruik vereisen — een systeem van 100 MWh beslaat minder dan een halve hectare.

Flowbatterijen: Met vloeibare elektrolyten die in aparte tanks worden opgeslagen, bieden deze systemen een uitzonderlijke levensduur en veiligheid. Hun unieke ontwerp maakt onafhankelijke schaling van vermogen en energiecapaciteit mogelijk, waardoor ze ideaal zijn voor langdurige netwerktoepassingen.

Loodzuuraccu's: Hoewel kosteneffectief en volwassen, hebben deze systemen een lagere energiedichtheid en kortere levensduur in vergelijking met nieuwere technologieën, waardoor hun gebruik beperkt is tot toepassingen zoals startaccu's voor auto's en back-upstroom.

Natrium-ion-accu's: Deze accu's komen op als een potentieel goedkoper alternatief voor lithium-ion-systemen en maken gebruik van overvloedige natriumbronnen, maar lopen momenteel achter op het gebied van energiedichtheid en levensduur.

Thermische systemen slaan energie op door temperatuurveranderingen of faseovergangen in verschillende materialen:

Opslag van gesmolten zout: Zonne-energiecentrales gebruiken deze hogetemperatuursystemen om de elektriciteitsopwekking uit te breiden tot buiten de daglichturen, waardoor de betrouwbaarheid aanzienlijk wordt verbeterd.

Ijsopslag: Commerciële gebouwen maken gebruik van elektriciteit buiten de piekuren om ijs te creëren voor koeling overdag, waardoor de piekvraagkosten worden verlaagd en de netwerkefficiëntie wordt verbeterd.

Warmwateropslag: Stadsverwarmingssystemen en industriële faciliteiten gebruiken grootschalige waterreservoirs om de thermische vraag en aanbod in evenwicht te brengen.

Deze systemen zetten elektrische energie om in kinetische of potentiële energie:

Pompcentrales: De meest gevestigde grootschalige opslagmethode gebruikt overtollige elektriciteit om water bergopwaarts te pompen en het later via turbines vrij te laten wanneer dat nodig is. Hoewel zeer efficiënt, vereisen deze systemen specifieke geografische kenmerken en aanzienlijke landoppervlakten.

Perslucht: Ondergrondse grotten slaan perslucht op die turbines aandrijft tijdens het ontladen. Deze systemen bieden aanzienlijke capaciteit, maar worden momenteel geconfronteerd met efficiëntie-uitdagingen.

Vliegwielen: Draaiende massa's zorgen voor extreem snelle reactietijden, gemeten in seconden, waardoor ze ideaal zijn voor frequentie-regulatie en kritieke back-uptoepassingen. Sommige systemen recupereren remenergie van treinen of handhaven de stroom tijdens korte netwerkonderbrekingen.

Experimentele systemen tonen potentieel, maar blijven in ontwikkeling:

Supergeleidende magnetische opslag: Deze ultra-efficiënte systemen slaan elektriciteit op in magnetische velden, maar vereisen cryogene koeling, waardoor ze voor de meeste toepassingen onbetaalbaar zijn.

Waterstofopslag: Elektrolyse zet overtollige elektriciteit om in waterstofgas, dat onbepaald kan worden opgeslagen en later weer kan worden omgezet in elektriciteit via brandstofcellen, hoewel met aanzienlijke energieverliezen.

Energieopslag levert meerdere voordelen op voor moderne energiesystemen:

• Het mogelijk maken van een hogere penetratie van hernieuwbare energie door intermitterende opwekking te verzachten
• Het leveren van netwerkdiensten, waaronder piekbelasting en frequentie-regulatie
• Het verminderen van systeemkosten door het optimaliseren van de benutting van opwekkingsmiddelen
• Het verbeteren van de betrouwbaarheid door middel van back-upstroommogelijkheden

De staat New York heeft ambitieuze opslagdoelen vastgesteld — 1.500 MW in 2025 en 6.000 MW in 2030 — ondersteund door stimuleringsprogramma's die bedoeld zijn om achtergestelde gemeenschappen ten goede te komen. Veel systeemintegrators hanteren nu technologie-agnostische benaderingen en gebruiken geavanceerde software om combinaties van opslagtechnologieën te optimaliseren voor specifieke toepassingen.

Naarmate de kosten blijven dalen en de prestaties verbeteren, staat energieopslag klaar om een steeds vitalere rol te spelen in de wereldwijde transitie naar schone, veerkrachtige en efficiënte energiesystemen.