Elektriciteit

Elektrische energie wordt nu meestal opgewekt door stoomgeneratoren op basis van verbranding van fossiele brandstoffen, de warmte van kernenergie, door omzetting van zonne-energie, of kinetische energie in stromend water of wind. Op dit moment wordt het grootste deel van de elektriciteitsproductie nog opgewekt in fossiele centrales op basis van steenkool en aardgas. Alhoewel een groot deel van de elektriciteit nog altijd fossiel wordt opgewekt, is het mogelijk elektriciteit op te wekken met louter emissieloze bronnen als zon, wind, waterkracht en kernenergie. Zon en wind nemen nog slechts een klein deel van de elektriciteitsopwekking voor hun rekening, maar dit aandeel groeit wel steeds sneller.  

De vraag naar elektriciteit wereldwijd neemt toe, met name in niet-OECD landen. De opwekking van elektriciteit is de afgelopen decennia vrijwel ieder jaar toegenomen, met uitzondering van het crisisjaar 2008. Het elektriciteitsgebruik vindt met name plaats in de industrie, de gebouwde omgeving en de dienstensector. Alhoewel de inzet van elektriciteit in de transportsector nog klein is, is die over de laatste jaren wel sterk gegroeid met de toenemende ingebruikname van elektrisch vervoer.

In het elektriciteitssysteem moet op elk moment het aanbod precies gelijk zijn aan de vraag naar elektriciteit. Omdat elektrische energie niet gemakkelijk op grote schaal opgeslagen kan worden, betekent dit dat in het huidige energiesysteem het aanbod van elektriciteit zich op elk moment flexibel moet aanpassen aan de veranderende vraag naar elektriciteit op basis van zorgvuldige voorspellingen en coördinatie. 

Het aanbod van elektriciteit uit hernieuwbare bronnen als zon en wind is variabel en slechts in beperkte mate flexibel inzetbaar. Dat maakt dat er met de energietransitie een probleem ontstaat om de traditioneel door fossiele generatoren geleverde flexibiliteit in het systeem te kunnen ontsluiten.  

De gezochte aanbodprofielen kunnen gevonden worden in een goede mix van soorten elektriciteitsopwekking. Zo schijnt bijvoorbeeld in Nederland de zon vaak niet als het hard waait. Ook kan er internationaal gehandeld worden in elektriciteit zodat elektriciteit geïmporteerd dan wel geëxporteerd kan worden indien bij ons er een tekort of overschot aan elektriciteit is. Bovendien is er een rol weggelegd voor vraagsturing, en voor energieopslag in batterijen, of via zogeheten power-to-X–technieken zoals ‘power-to–hydrogen’ en ‘power-to-ammonia’, waarbij elektriciteit wordt ingezet voor de productie van waterstof of ammoniak. Dit alles vraagt een zorgvuldige analyse van de bestaande netwerken, de vraag naar elektriciteit per regio en de aanwezige soorten opwekking. Voor Nederland zijn vraag en aanbod van flexibiliteit in het elektriciteitssysteem gedurende de periode 2015-2050 geanalyseerd in het door ECN geleide project FLEXNET.

In die onderdelen van de economie waar er een blijvende behoefte is aan vloeibare en gasvormige energiedragers kan ook vergaande inzet van duurzame bronnen als zon en wind plaatsvinden door de inzet van bovengenoemde power-to-X technieken. Zo kan bijvoorbeeld met elektrolyse van water – waarbij met behulp van duurzame elektriciteit waterstof wordt geproduceerd – het gebruik van fossiele brandstoffen worden vervangen door deze ‘groene’ waterstof.