Koplopers: De vliegwielen die het elektriciteitsnet in balans houden | Klimaat
Hoe meer zonne- en windenergie we opwekken, hoe meer we van die energie zullen moeten opslaan. In de serie Koplopers bezoekt NU.nl deze winter projecten die ons een kijkje in de toekomst van duurzame energieopslag geven. In dit deel: de vliegwielen die energie vasthouden om het elektriciteitsnet in balans te houden.
Het vliegwiel is een technologie van vele duizenden jaren oud. Denk aan de schijf van een pottenbakker, die met de voet wordt aangedreven en vervolgens lang kan blijven draaien. In feite is de schijf opgeladen met energie die hij al draaiend weer kwijtraakt.
Je zou misschien niet verwachten dat een nieuwe versie van die technologie nog een rol zou spelen in ons moderne elektriciteitsnet. Maar toch is dat precies wat er gebeurt tussen twee autosloperijen op een troosteloos industrieterrein in Heerhugowaard. Daar zorgt het Rotterdamse bedrijf S4 Energy met behulp van zes grote vliegwielen voor balans in het stroomnet.
Deze vliegwielen worden niet met de voet, maar met grote elektromotoren aangedreven. Als ze energie moeten terugleveren aan het elektriciteitsnet, werkt de motor juist als generator. De beweging van het vliegwiel wordt dan weer omgezet in elektriciteit.
Volg ons klimaatnieuws
Ontvang een melding bij nieuwe berichten
Frequentie moet gelijk blijven
Ons elektriciteitsnet heeft een constante frequentie: 50 hertz. Elke seconde vervoeren de stroomkabels elektronen vijftig keer de ene kant op en vijftig keer de andere kant op. Die frequentie mag nauwelijks afwijken, want dan kunnen er stroomstoringen ontstaan en kan apparatuur schade oplopen.
Om de frequentie stabiel te houden, wordt zo nauwkeurig mogelijk voorspeld hoeveel vraag er op elk moment zal zijn en hoeveel stroom dus moet worden geproduceerd. Maar dat wordt lastiger, want we krijgen steeds meer zonnepanelen en windmolens die plotseling stroom kunnen gaan leveren. Daardoor kan er ineens te veel of te weinig stroom op het net komen, waardoor de frequentie gaat afwijken.
TenneT, de beheerder van het hoogspanningsnet, betaalt bedrijven die snel wat extra elektriciteit kunnen leveren of afnemen. Zo blijft het net in balans. Nu zijn dat vaak nog gascentrales, maar die moeten de komende jaren juist verdwijnen om de CO2-uitstoot terug te dringen.
5.000 kilo in de rondte
Daar komen de vliegwielen om de hoek kijken. Die zijn namelijk uitermate geschikt om heel snel een heleboel elektriciteit op te nemen of af te geven, vertelt Karin Husmann van S4 Energy. De zes vliegwielen in Heerhugowaard hebben een gezamenlijk vermogen van 3 megawatt, genoeg om vijftienhonderd waterkokers te laten borrelen. Dat vermogen kunnen ze binnen twintig milliseconden leveren of afnemen.
Dat er behoefte is aan die balansdienst is in Heerhugowaard goed te horen. De vliegwielen en hun motoren maken een oorverdovend lawaai, alsof een zaal vol wasmachines staat te centrifugeren. Onder stalen kappen draaien gewichten van 5.000 kilogram tot wel achttienhonderd rondjes per minuut. In een vacuüm, zodat ze niet worden afgeremd door luchtweerstand.
Capaciteit gaat niet achteruit
De vliegwielen kunnen relatief weinig energie vasthouden: na drie minuten ontladen zijn ze al leeg. “Maar dat is voor die stabilisering van de frequentie eigenlijk heel gunstig, want het zijn altijd maar hele korte verstoringen”, legt Husmann uit. In de praktijk wisselen de vliegwielen vaak na luttele seconden alweer van opladen naar ontladen.
Daarom zijn ze ook beter geschikt voor deze taak dan normale batterijen, zegt Husmann. “De capaciteit van die vliegwielen gaat niet achteruit. Dat hebben batterijen wel, die worden na een tijdje slechter.” De capaciteit van lithiumaccu’s gaat na honderden of duizenden oplaadcycli flink achteruit, terwijl de vliegwielen met wat simpel onderhoud twintig jaar mee moeten kunnen.
Wel staat in Heerhugowaard ook nog een container met normale batterijen. Dankzij de vliegwielen worden die vooral ingezet als er voor langere tijd stroom moet worden geleverd of afgenomen van het net. Dat is weer beter voor de levensduur van de accu’s.
Ook hijskraan krijgt vliegwiel
S4 Energy denkt dat zijn vliegwielen ook op andere plekken nuttig kunnen zijn. Begin volgend jaar wordt een vliegwielsysteem aangesloten op een hijskraan in de Rotterdamse haven. Die heeft bij het optillen van een container plotseling heel veel elektriciteit nodig, terwijl hij de rest van de tijd weinig verbruikt.
Als al die elektriciteit direct uit het stroomnet moet komen, dan is een hele zware aansluiting nodig. Die zijn heel duur en bovenal schaars, want door de gigantische drukte op het elektriciteitsnet kunnen grootverbruikers op steeds meer plekken geen aansluiting krijgen.
Het vliegwiel biedt een oplossing: “Wij laten hem vollopen uit een gewone netaansluiting”, zegt Husmann. “Vervolgens kan hij die pieken leveren.” Zo kan deze millennia oude technologie ons nog helpen om de problemen van een 21e-eeuws energiesysteem op te lossen.
Ik ben van de technische afdeling van hitmarketing.nl