Oplossingen die leiden tot flexibiliteit

Er is momenteel krapte op het elektriciteitsnet door de toenemende elektrificatie. De verzwaring van het net is volop bezig terwijl de elektriciteit steeds groener wordt door opwek via zon en wind. Ondertussen moet de industrie diverse maatregelen nemen om te verduurzamen. Wie zijn energievraag kan flexibiliseren heeft vaak een streepje voor. Er zijn inmiddels diverse oplossingen op de markt die bijdragen aan deze transitie. Hieronder een aantal voorbeelden.

Stoomcompressie warmtepomp

Het Fieldlab Industrial Electrification (FLIE) heeft als doel de ontwikkeling en implementatie van veelbelovende innovaties op het gebied van industriële elektrificatie te versnellen. Een van de deelnemers van FLIE is Standard Fasel, gespecialiseerd bedrijf in ketel- en brandertechniek. Het bedrijf onderzocht in 2021 in samenwerking met FLIE de technische en economische haalbaarheid van een stoomcompressie warmtepomp. Deze kan temperaturen bereiken tot 200 graden. De stoomcompressie warmtepomp (“Steampump”) bestaat uit een vacuüm stoomketel met als warmtebron laagwaardige restwarmte en mechanische damprecompressie (mechanical vapor recompression) middels schroefcompressoren die de stoomproductie van de vacuüm stoomketel comprimeren. Inmiddels is de haalbaarheidsstudie succesvol afgerond, een proof of concept is gebouwd en getest, en de laatste resultaten worden momenteel geanalyseerd. Naar verwachting zullen de eerste commerciële exemplaren dit jaar nog worden verkocht.

Stoomcompressie warmtepomp

WKK

MvO Energy Services is gespecialiseerd in het onderhouden en installeren van warmtekrachtinstallaties (WKK's) en andere flexibele energieoplossingen. WKK’s kunnen worden ingezet als oplossing voor netcongestie. Wie als bedrijf geen grote aansluiting kan krijgen op het net maar wel een grote stroombehoefte heeft, kan de WKK inzetten om in de stroombehoefte te voorzien. Het aanbod van installaties die MvO Energy Services levert en installeert, is erg uitgebreid. Ze variëren van 5 tot 2.000 kWe.  De opgewekte stroom, die de WKK genereert door middel van een generator (soort dynamo), kan een bedrijf gebruiken voor de eigen stroombehoefte of de stroom kan worden teruggeleverd aan het net. De opgewekte warmte – vooral gegenereerd door de uitlaattemperatuur, kan het bedrijf gebruiken voor de eigen warmtebehoefte.

WKK

Het rendement van de WKK’s is erg hoog. De rookgassen die vrijkomen door het draaien van de gasmotor gaan namelijk door een rookgaskoeler. Deze warmt het motorwater op en koelt de rookgassen af. Vervolgens zullen deze rookgassen via de demper door de schoorsteen naar buiten worden getransporteerd. Het cv-water wordt, onder andere door het gebruik van een warmtewisselaar, tijdens het proces, van circa 70°C naar 90°C opgewarmd. Het motorwater in het systeem wordt door middel van een pomp en een driewegklep naar de juiste temperatuur gebracht. Om het laatste stukje rendement uit de WKK te halen kan een bedrijf ook nog een condensor toepassen. Deze wordt ook in het rookgasgedeelte geplaatst en koelt de rookgassen nog verder af. Bij deze inpassing is het totaalrendement circa 92%. De WKK-techniek van MvO Energy services is inmiddels ook gereed om volledig over te gaan op waterstof.

Flowbatterij

Ook batterijen kunnen bijdragen aan flexibiliteit. “Een schoon en duurzaam energiesysteem zal binnenkort de kern van de samenleving vormen. Grootschalige, langdurige en betaalbare opslag van elektriciteit zal daarbij een belangrijke kern vormen van zo'n energiesysteem, in de vorm van bidirectionele energiecentrales die de huidige centrales op steenkool, gas of olie zullen vervangen.” Dat is de visie van Elestor.

Flowbatterij

Het bedrijf heeft als missie om de kosten voor elektriciteitsopslag tot het absolute minimum terug te brengen om zo een nieuw, schoon energiesysteem te creëren dat is gebaseerd op drie pijlers: (1) hernieuwbare energie opgewekt door zon en wind; (2) grootschalige, goedkope en langdurige energieopslag die ervoor zorgt dat er ook elektriciteit beschikbaar is als er geen zon en wind is en (3) een geavanceerd micro-grid, elektriciteitsnet en waterstofpijplijninfrastructuur die schone elektriciteit helpt distribueren naar degenen die het nodig hebben, wanneer ze het nodig hebben.

Elestor levert hieraan zijn bijdrage door de ontwikkeling van een grootschalige flowbatterij die hernieuwbare energie voor lange perioden kan opslaan. De flowbatterij van Elestor is opgebouwd rond een elektrochemische cel, waar chemische energie wordt geleverd door de chemische reactie tussen twee actieve materialen: waterstof en bromide. De actieve materialen bevinden zich in twee tanks, gescheiden door een membraanstapel, waar protonen doorheen bewegen om elektronen te absorberen of af te geven tijdens het opladen of ontladen. Beide actieve materialen zijn overal ter wereld verkrijgbaar en omdat ze overvloedig aanwezig zijn, zijn ze ook betaalbaar. Ze zorgen voor een systeem dat robuust, duurzaam en flexibel is. Het vermogen [MW] van een flowbatterijsysteem wordt bepaald door het oppervlak van het ion-selectieve membraan, terwijl de capaciteit [MWh] van het systeem wordt bepaald door het volume van de katholyt- en anolytreservoirs. De flowbatterij van Elestor is flexibel en gemakkelijk op te schalen. Het vermogen kan eenvoudig worden verhoogd door extra membraanstapels te installeren. De capaciteit kan worden verhoogd door de elektrolyt- en waterstoftanks uit te breiden. De batterij kan zelfs worden geïntegreerd in bestaande of toekomstige waterstofleidingnetwerken, waardoor een waterstoftank helemaal overbodig wordt. Kortom, de batterij is op veel plekken in te zetten en kan daarmee bijdragen aan de duurzame energietransitie én flexibiliteit.