Mogelijke energie-opwekking en -opslag in Eindhoven-Acht

De “thuisbatterij van Tesla” als aanleiding …..
Op 1 mei 2015 kopte de NRC “Tesla wil na de auto ook de energiemarkt vernieuwen”.
Er is vaker gesproken tussen elektrotechnische bedrijven en de autowereld. ABB heeft met General Motors gepraat en BMW met Vattenfall. Na verloop van tijd gaan de accu’s in elektrische auto’s achteruit. Als er nog maar zo’n 80% van de capaciteit over is, krijgt de auto een nieuwe accu. De vrijgekomen accu’s kunnen echter in principe nog een hele tijd dienst te doen in statische opstellingen, bijvoorbeeld als buffer voor zonne- en windenergie.
De stap die Tesla-topman Elon Musk zet is in zoverre nieuw, dat hij rechtstreeks batterijen voor statische opstellingen aanbiedt. En omdat Musk een redelijk krachtdadig type is, kan dat wat worden. Hij is in elk geval bezig om in Nevada zijn ‘Gigafactory’ te bouwen, die de wereldproductie aan lithium-ion batterijen moet geen verdubbelen. Je kunt bij Musk voor 3500 dollar (nu ca €3200) een 10kWh-accu kopen. 10kWh is ongeveer het gemiddelde dagelijkse stroomverbruik van één Nederlands huishouden.

… en hoe dat in praktijk uit zou zien in Eindhoven-Acht
Eindhoven wil in 2045 energieneutraal zijn. Dat is een heftige ambitie en de tijd moet het leren, maar het is in elk geval een goed streven. Daartoe is veel onderzoek nodig.
De TU/e neemt daarvan een deel voor zijn rekening. Het is handig als je een overzichtelijke woonwijk hebt om je modellen op los te laten. Daarvoor gebruikt de TU/e o.a. de woonwijk Acht (zonder de bedrijventerreinen).

Let wel: het betreft hier pure Gedachtenspielerei, geen feitelijk voorstel!

Twee studenten aan de TU/e deden er afstudeeronderzoek aan. Hun professor Bauke de Vries noemde hun werk tijdens de Energy Day op de TU/e van 2 okt 2014.

De productie van duurzame energie
Acht telt 1359 percelen, goed voor 8.605.254kWh/y (dat is jaargemiddeld 982kW). De zon levert er jaargemiddeld 117W/m2 en het waait er jaargemiddeld 4,83 m/sec. De wijk heeft een oppervlakte van 104 hectare (ha).

Student Saleh Mohammadi rekent met 100kW–turbines (ashoogte 35m) en met panelen met een rendement van 15%. Hij rekent over een technische levensduur van 25 jaar. Zie http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1878029614001790

Als je de bestaande elektriciteitsvraag in Acht jaargemiddeld wilt opvangen met alleen zonne-energie, moet je 5,6ha zonnepaneel kwijt in de goede orientatie t.o.v. de zon. Bij 1300 percelen is dat 43m2 of 26 panelen per perceel. Mohammadi’s financiele aannames leiden tot een (ongesubsidieerde) kWh-prijs van 16,6 €cent.

De energievraag valt jaargemiddeld ook op te vangen met vijf windturbines. Waarschijnlijk echter zijn dergelijke molens niet in de buurt van Acht toegestaan vanwege het vliegveld – weer een voorbeeld van economische schade die het vliegveld aanbrengt).

Een combi met 60% zon – 40% wind vereist 3,35ha goed gesitueerd paneel en virtueel twee windturbines van 100kW. Als je bovendien €100/m2 paneel subsidie veronderstelt (dus bij elkaar €3,35 miljoen), wordt de kWh-prijs van zonne-energie 13€cent/kWh en van wind 10€cent/kWh.
De kale kostprijs van grijze stroom op dit moment is  ca 5 cent/kWh.

Er valt wel wat af te dingen op de uitkomsten (maar dat was niet de taak van Mohammadi).
Inwoners van Acht gebruiken per huishouden ruim 6300kWh/y (zijnde 8605254/1359), dat is bijna het dubbele van het landelijk gemiddelde van 3500kWh/y. Een fors energiebesparingsprogramma lijkt in Acht mogelijk en zeer gewenst.
Verder: er worden voor zonnepanelen fors hogere rendementen voorspeld dan de huidige 15%-standaard, maar ze zullen dan per m2 ook wel duurder zijn. Tot welke financiële gevolgen dat gaat leiden, valt nog niet te zeggen.

De opslag van duurzame energie
Student Hieu Doan studeerde in aug 2014 af op Energy Storage Technologies in Residential Areas, opnieuw zijnde Eindhoven-Acht. Hij bekeek wat een zinvolle toedeling van accu’s zou zijn in allerlei mogelijke scenario’s. Zie http://alexandria.tue.nl/extra2/afstversl/bwk/Doan_2014.pdf

Het ‘combined scenario’ leidt tot (zie onder).

De mogelijke plaatsing van accu's in Acht
De mogelijke plaatsing van accu’s in Acht

Elk stipje stelt een accu voor. Nadere gegevens –> gegevenstabel_opslag_Acht.
Er zijn samen 104 accu’s, voor 1079 huishoudens, totaal beschikbaar 6288kWh, maximaal collectief op/ontlaadtempo 1641kW. De laatste twee cijfers moeten met een korrel zout genomen worden.

Het is van belang enkele uitgangspunten aan te stippen, omdat deze een politiek karakter hebben:
–              dit systeem veronderstelt een variabele elektriciteitsprijs,
bijvoorbeeld variërend per uur. Deze wordt kort van tevoren bekend gemaakt.
–              Bij slim gedrag kan dit ook buiten de accu om tot individuele consumentenvoordelen leiden
–              Opslag is vooralsnog slechts te betalen bij een collectieve aanpak. Als 1079 huishoudens elk hun eigen accu willen, schiet de kosten-batenanalyse 12 miljoen in de min, misschien ook nog wel met Tesla-
prijzen
–              de truc is dat de accu oplaadt als het goedkoop is en ontlaadt als het duur is. Het accu-systeem kan dan rendabel draaien

Baten (na aftrek van kosten) en kosten. De laatste kolom is het gekozen scenario.
Baten (na aftrek van kosten) en kosten. De laatste kolom is het gekozen scenario.

–           Acht is jaargemiddeld 982kW. Maar wind en zon kunnen op een goede dag ongeveer 10* zoveel opleveren. Het maximale opslurptempo van de accu’s (dat in praktijk bij lange na niet gehaald wordt) wordt dan ver overschreden. Het accu-systeem is nooit groot genoeg om op zichzelf alleen de lokale productiepieken op te vangen. Daarnaast is ook gedragsaanpassing en koppeling met het grotere elektriciteitsnet nodig.

4 thoughts on “Mogelijke energie-opwekking en -opslag in Eindhoven-Acht”

  1. Inderdaad een leuk gedachte experiment, echter:

    100 euro per m2 subsidiegeld moet verdiend worden.

    De minister is voornemens om de mogelijkheid om te salderen per 2020 te laten vervallen. Als je dan stroom van / of naar een gedeelde accu’s wilt halen / sturen, dan zal hierover energiebelasting (en BTW) betaald moeten worden. Door die maatregel zal collectieve energieopslag niet meer rendabel zijn.

    1. Stefan,

      voor alle duidelijkheid: het betreft hier slechts een gedachten-
      experiment van de TU/e. Het €100-subsidieverhaal is niet meer dan een input in een theoretische berekening, waaruit een aantal €cent per kWh kwam. Zonder subsidie was er een paar cent meer uit gekomen. In een ander scenario, dat ik niet in mijn verhaal verwerkt heb, wordt zonder subsidie gerekend. Zie de link naar de reken-
      exercitie zelf.
      Ik denk dat je nu meer uit het TU/e verhaal wilt halen dan de TU/e er zelf in heeft willen stoppen, en dat de €100-subsidie in het verhaal zit als ware het een eenmalige externe bijdrage. Die zou ook van mede-overheden kunnen komen (zoals bijvoorbeeld de provincie), als die incidentele projectsubsidies geven. In het zonnepanelenveld in het Gelderse Azewijn (op een oude stort) bijvoorbeeld zit €1,8 miljoen van de provincie Gelderland, zijnde 30% van het investeringsbedrag.

      De kWh-kostprijs is überhaupt slechts één element in mijn artikel en niet eens het hoofdelement. Het hoofdelement (althans, dat vind ik zelf), is het technische verhaal hoe je je het energieneutraal maken van een hele woonwijk moet voorstellen.

      Vijf jaar is in de politiek een eeuwigheid. Met andere woorden: wat men tegen die tijd van het eventuele afschaffen van de saldering zal vinden, valt nu niet te voorspellen. Als ik mij goed herinner, zijn er nu al moties ingediend en aangenomen die het leven van de saldering verder willen oprekken.
      Ik kan niet beoordelen of je verhaal over de saldering in 2020 waar is of niet, maar voor mijn verhaal over Acht is het niet relevant.

      Financiele zaken zijn echter niet mijn eerste expertise. Als daar reden voor is, wil ik daar wel eens verder in duiken.

  2. De vraag die ik heb met het uitgeven van subsidies is hoeveel het de samenleving werkelijk kost. Met andere woorden, wat kost die 100 euro subsidie (uitgegeven aan een PV paneel) vanaf het moment dat het via belastingen wordt opgehaald, wordt rondgepompt, waar afdelingen bij overheden ook kosten over maken, etc. 150? 200 euro?

    Subsidies hebben vaak ook een verstorende werking op de markt. We hebben al eerder gezien dat je pieken krijgt in een markt als er subsidies beschikbaar zijn, en de markt weer stilvalt als de subsidiepot is opgedroogd. Met alle gevolgen voor de werkgelegenheid van die sector. Het is hier misschien vloeken in de kerk om voor te stellen dat de markt misschien beter haar werk kan doen.

    Het is me ook nog niet duidelijk hoe de minister het “belastingvoordeel” van het salderen precies wil aanpakken. Als de minister besluit om energiebelasting beide richtingen op te heffen, dan wordt het goedkoper om geen zonnestroom meer terug te leveren aan het net en dus je panelen weer van je dak af te halen.

    Dat er weerstand tegen die plannen zou komen verwondert me niet.

    Het kan best zijn dat 5 jaar in de politiek een eeuwigheid is. Maar misschien kan je je ook voorstellen dat de burger graag zekerheid wil over een investering die een langere terugverdientijd heeft dan die 5 jaar. De onzekerheid door de plannen van deze minister zal zeker zichtbaar worden in de verkoop van PV systemen.

    1. Stefan
      Nogmaals: ik heb over Acht vooral een artikel willen schrijven met een technische inhoud. Het ging niet over de economie van zonne-panelen. Het enige economische in mijn artikel is dat men op basis van de techniek de kWh-prijs berekend heeft, met en zonder eenmalige projectsubsidie.

      Toch wil ik wel op je bijdrage ingaan.
      Kamp heeft in juni 2014 gezegd dat de bestaande salderingsrechten in elk geval blijven bestaan tot 2020; dat hij in 2017 gaat evalueren; dat dat kan leiden tot een nieuwe regeling na 2020, bijvoorbeeld een nette overgangsregeling van twee jaar.
      Tussen nu en 2020 is in de politiek een eeuwigheid. De politieke verhoudingen kunnen geheel anders zijn. Ik zit in de politiek o.a. om op dit soort zaken enige invloed te hebben.

      Ik ben er overigens voor om alle subsidieregelingen op gezette tijden te evalueren, zo ook de salderingsregeling. Die heeft bijvoorbeeld aspecten van een inkomensoverdracht van arm naar rijk. Bovendien zal de stroomprijs veranderen, en zullen zonnepanelen goedkoper worden. Er bestaat een treffende schaalcurve om dit inzichtelijk te maken.

      In mijn weblog-kerk mag gevloekt worden, als dat zakelijk en onderbouwd gebeurt. Desalniettemin ben ik het niet eens met je argumentatie over het ‘aan de markt overlaten’. ‘De markt’ terroriseert met stroomprijzen, die veel te laag zijn omdat allerlei externe effecten er niet in doorberekend worden, elke poging om tot duurzame energie te komen. Zonder subsidie waren zonnepanelen nog zeldzaam geweest. In de industriepolitiek zijn subsidies niet ongewoon.

      Ik vind niet bij voorbaat dat elke subsidie het eeuwige leven moet hebben, en ook niet bij voorbaat het omgekeerde. Het hangt er van af wat je wil bereiken. Maar dat wordt me een te lang verhaal voor deze beperkte ruimte.

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.