Waterstofpanelen, als vervanger voor zonnepanelen

[Aloysxda]

De ontwikkelingen staan niet stil. Nu er giga zonneparken zijn aangelegd, zit de waterstofpaneel er aan te komen. Zou dit de toekomst worden?


Zonnepanelen die direct waterstof maken? Het kan en je hebt er circa 20 nodig om een gezinswoning van het gas- en elektriciteitsnet af te halen.

Een klassiek zonnepaneel zet 18 tot 20 procent van de zonne-energie om in stroom. Als je met die stroom water splitst in waterstof en zuurstof, dan gaat er heel wat energie verloren. Onderzoekers van de Katholieke Universiteit uit Leuven hebben dat opgelost door een zonnepaneel te ontwerpen dat waterdamp uit de lucht efficiënter direct omzet in groene waterstof. De zonnestroom gaat daarbij direct naar een in het paneel geïntegreerde elektrolyser.

Prototypes van waterstofpanelen
De eerste prototypes van een waterstofpaneel zijn al in 2019 in Leuven getest. Vele testexemplaren verder is nu de tijd rijp voor een volgende stap. Dat is productie op grote schaal. Het in Leuven gevestigde bedrijf Comate ziet kansen. Dit bedrijf heeft meegeholpen met de prototypes en verwacht dat de waterstofpanelen rond 2030 te koop kunnen zijn, zo is te lezen in een bericht op de site van de Belgische omroep VRT.

250 liter waterstof per dag
In 2019 vertelde Johan Martens van de KU Leuven dat een waterstofpaneel gemiddeld 250 liter waterstof uit de buitenlucht kan halen. Die kun je met een compressor onder hoge druk tanks opslaan. Met 20 waterstofpanelen op het dak kan een gezin een jaar zonder gas en elektriciteit leven.

[Aloysxda]

[Silent7]

Kwam het op LinkedIn tegen, erg interessant.
gebeuren een hoop mooie dingen

[Glenfiddich]

Aloysxda schreef op woensdag 26 oktober 2022 @ 16:43:


250 liter waterstof per dag
In 2019 vertelde Johan Martens van de KU Leuven dat een waterstofpaneel gemiddeld 250 liter waterstof uit de buitenlucht kan halen. Die kun je met een compressor onder hoge druk tanks opslaan. Met 20 waterstofpanelen op het dak kan een gezin een jaar zonder gas en elektriciteit leven.

Maar net als met zonnepanelen zal de opbrengst in de zomer wel veel hoger zijn dan in de winter; dus dan zou die vlieger alleen opgaan als je in de zomer al je overschotten kan opslaan om in de winter te gebruiken. Zal zal me nogal een forse tank zijn die maar weinig mensen zullen kunnen herbergen, lijkt me...

[natural colour]

'Met compressor in tanks opslaan'
Dat is een héle dure compressor... plús de speciale ruimte en de veiligheid eisen waar aan de installatie moet voldoen, alleen zinvol als je dit grootschalig aanpakt, (voorlopig nog) niet voor een gezinswoning...
Onmogelijk is het zeker niet; je moet met name de vul installatie sterk vereenvoudigen.

[NiGeLaToR]

Linkedin was inderdaad een leuk halleluja verhaal - waarbij wel wat opmerkingen volgden over seizoen, opslag en gebruik. Belangrijkste element wat voor mij nog ontbrak is de investering en complexiteit van de installatie.

Ik vrees dat het voor decennia bouwen van systemen die enorm complex zijn een risico op zich wordt, zeker voor volledige decentralisatie. Ik zou bijvoorbeeld never een eigen waterstof tank van 100 bar willen of een > 10kWh accupack in huis.

Maar naast het transformatorhuisje zeg maar ergens in de wijk, hek erom, goede monitoring, onderhoud - kan dat prima. Qua waterstofpaneel lijkt dit vooral een geintegreerde oplossing om water te electrolyseren - wellicht is een overschot aan zonnestroom in de zomer en een electrolysesysteem + opslag voor de winter voor de hele buurt dan een effecientere oplossing?

[natural colour]

En dan krijg je uiteraard waterstof-tegenstanders die met onderzoekrapporten aantonen dat het rendement veel te laag is en dat je zo veel energie weg gooit...
Maar wat is het alternatief als er op een winderige en zonnige dag heel veel energie wordt geproduceerd?
De 'wonderaccu' komt er zeker, in de tussentijd is opslag van waterstof nu al mogelijk met de huidige verkrijgbare componenten, en met dóórontwikkeling ook standalone in woonhuizen.

Overigens, zonnepanelen hebben ook een laag rendement, maar wie klaagt daar over?

[LongBowNL]

Website met meer info: https://opwegmetwaterstof...len-klaar-voor-productie/

Rendement: 15%
Klassiek zonnepaneel: 18-20% (volgens hetzelfde artikel)

[RocketKoen]

LongBowNL schreef op woensdag 26 oktober 2022 @ 20:39:
Website met meer info: https://opwegmetwaterstof...len-klaar-voor-productie/

Rendement: 15%
Klassiek zonnepaneel: 18-20% (volgens hetzelfde artikel)

Een rendement van 15% bij het produceren van waterstofgas bij 1 bar.
Na compressie en terug omzetten in elektriciteit heb je daar ongeveer 1/3 van over.

Plus dat ze het promoten als seizoensopslag. Wek in de zomer waterstof op en je hebt in de winter geen gas nodig. Helaas kun je waterstof niet zomaar lang opslaan.

[Aloysxda]

Wellicht zijn we nog te vroeg, maar waterstof opslaan zou toch moeten kunnen. Als de zon dan een paar dagen niet schijnt, kunnen we daar gebruik van maken. Dan zou het niet uitmaken, als er wat minder panelen liggen. Kijk maar eens hoeveel er nu terug geleverd wordt aan het net.
Zelf heb ik 16 zonnepanelen. Minder dan de helft van de opbrengst, is voor eigen gebruik.

[naftebakje]

natural colour schreef op woensdag 26 oktober 2022 @ 20:35:
En dan krijg je uiteraard waterstof-tegenstanders die met onderzoekrapporten aantonen dat het rendement veel te laag is en dat je zo veel energie weg gooit...
Maar wat is het alternatief als er op een winderige en zonnige dag heel veel energie wordt geproduceerd?
De 'wonderaccu' komt er zeker, in de tussentijd is opslag van waterstof nu al mogelijk met de huidige verkrijgbare componenten, en met dóórontwikkeling ook standalone in woonhuizen.

Overigens, zonnepanelen hebben ook een laag rendement, maar wie klaagt daar over?

Waterstof in deze toepassing moet je vergelijken met batterijen, dat zijn het nu eenmaal gigantisch slechte batterijen. En hier hebben ze nog even de compressor vergeten mee te rekenen, vast per ongeluk
Tenzij je er meteen kunstmest van maakt of je hoogoven mee opstookt, zie ik dit weinig toevoegen.

En ja, zonnepanelen hebben een beter rendement dat deze panelen; en gecombineerd met een thuisbatterij kan er langer, efficiënter en veiliger energie opgeslagen worden.
Op winderige zonnige dagen, alle stuurbare verbruik dan inplannen; rest verdelen en opslaan.

[boxlessness]

LongBowNL schreef op woensdag 26 oktober 2022 @ 20:39:
Website met meer info: https://opwegmetwaterstof...len-klaar-voor-productie/

Rendement: 15%
Klassiek zonnepaneel: 18-20% (volgens hetzelfde artikel)

Hmmm... 15% rendement zit ongeveer in de buurt van het rendement van een zonnepaneel+electrolyse (20% x 70% = 14%). Weet niet of dat op weegt tegen de extra complexiteit van alles in 1 "paneel" proppen. Of ze hebben de compressie van het gas ook nog in die 15% weten te proppen... maar dat kan ik zo 1.2.3. niet uit de links halen.

[Luit]

Mooi stuk van Thijs ten Brink hierover:
https://www.wattisduurzaa...chtig-maar-meer-ook-niet/

Als je een hoogwaardig maar standaard zonnepaneel neemt met een rendement van 20% en een standaard elektrolyser van 75% dan haal je net als de KU Leuven al een totaalrendement van 15%. Met het belangrijk verschil dat je vandaag de spullen kunt kopen en op serieuze schaal kunt bouwen.

[Fr33z]

nou het kan dus niet en het is dus net zo (in)efficient als gewoon een normaal zonnepaneel + elektrolyser (zie post hierboven). Geinig ideetje en goed dat het ontwikkelt wordt. Is het een goede optie voor huishoudens in bijv NL de komende 5 jaar --> sowieso niet.

Reken voor de gein maar eens mee over die 20 panelen die genoeg zouden zijn:
20 pv panelen leveren circa 7000 kWh elektriciteit op per jaar. We hebben uit de getallen gezien dat hier nog circa 30% vanaf gaat door compressie-energie die nodig is + wellicht beetje verlies uit de opslag --> je hebt dus nog ~5000 kWh elektriciteit equivalent in je waterstof zitten. Een gemiddelde woning heeft natuurlijk al snel 2500 kWh + 1000 m3 aardgas (ofwel ~8000 kWh thermisch) nodig. Stop je dit in een brandstofcel waarbij je zowel elektriciteit als water kunt maken dan kun je dus je elektriciteit afdekken (die 2500 kWh) + ongeveer 30% van de warmtevraag (de 8000 kWh thermisch).

Je hebt dus minimaal 40 van die dingen nodig voordat je een heel gemiddeld huishouden van energie kunt voorzien, info uit de TS is dus echt onzinnig.

[Broodro0ster]

Fr33z schreef op donderdag 27 oktober 2022 @ 13:25:
nou het kan dus niet en het is dus net zo (in)efficient als gewoon een normaal zonnepaneel + elektrolyser (zie post hierboven). Geinig ideetje en goed dat het ontwikkelt wordt. Is het een goede optie voor huishoudens in bijv NL de komende 5 jaar --> sowieso niet.

Reken voor de gein maar eens mee over die 20 panelen die genoeg zouden zijn:
20 pv panelen leveren circa 7000 kWh elektriciteit op per jaar. We hebben uit de getallen gezien dat hier nog circa 30% vanaf gaat door compressie-energie die nodig is + wellicht beetje verlies uit de opslag --> je hebt dus nog ~5000 kWh elektriciteit equivalent in je waterstof zitten. Een gemiddelde woning heeft natuurlijk al snel 2500 kWh + 1000 m3 aardgas (ofwel ~8000 kWh thermisch) nodig. Stop je dit in een brandstofcel waarbij je zowel elektriciteit als water kunt maken dan kun je dus je elektriciteit afdekken (die 2500 kWh) + ongeveer 30% van de warmtevraag (de 8000 kWh thermisch).

Je hebt dus minimaal 40 van die dingen nodig voordat je een heel gemiddeld huishouden van energie kunt voorzien, info uit de TS is dus echt onzinnig.

Met de resterende 2500kWh aan elektriciteit is het geen probleem om 8000kWh thermisch vermogen op te wekken aan de hand van een warmtepomp.

[Yaksa]

Waarom denken mensen nog steeds dat ze om natuurkundige principes heen kunnen werken?
In plaats van allerlei waterstofgadgets te ontwikkelen zou men het investeringsgeld beter kunnen besteden aan de ontwikkeling van betere accu's / batterijen om opgewekte zonne-energie op te kunnen slaan.
Ik denk wel eens dat wanneer er, in de tijd dat een deel van de eerste auto's op elektriciteit liepen, geen olie was gevonden, er nu allang accu's / batterijen waren geweest die én x keer meer energie op konden slaan én qua grondstoffen milieuvriendelijk geproduceerd konden worden.

[old_spice]

Yaksa schreef op donderdag 27 oktober 2022 @ 13:36:
Waarom denken mensen nog steeds dat ze om natuurkundige principes heen kunnen werken?
In plaats van allerlei waterstofgadgets te ontwikkelen zou men het investeringsgeld beter kunnen besteden aan de ontwikkeling van betere accu's / batterijen om opgewekte zonne-energie op te kunnen slaan.
Ik denk wel eens dat wanneer er, in de tijd dat een deel van de eerste auto's op elektriciteit liepen, geen olie was gevonden, er nu allang accu's / batterijen waren geweest die én x keer meer energie op konden slaan én qua grondstoffen milieuvriendelijk geproduceerd konden worden.

Dit is natuurlijk net zo goed om natuurkundige principes heen werken. Het is (nog) helemaal niet bewezen dat het mogelijk gaat zijn om veel betere accu's te ontwikkelen die op grote schaal geproduceerd en gebruikt kunnen worden. Net zo goed dat er nog niet bewezen is dat kernfusie in de toekomst ons volledig kan gaan voorzien van energie. Daarom is wedden op meer dan 1 paard de beste koers op dit moment.

[boxlessness]

Yaksa schreef op donderdag 27 oktober 2022 @ 13:36:
Waarom denken mensen nog steeds dat ze om natuurkundige principes heen kunnen werken?
In plaats van allerlei waterstofgadgets te ontwikkelen zou men het investeringsgeld beter kunnen besteden aan de ontwikkeling van betere accu's / batterijen om opgewekte zonne-energie op te kunnen slaan.
Ik denk wel eens dat wanneer er, in de tijd dat een deel van de eerste auto's op elektriciteit liepen, geen olie was gevonden, er nu allang accu's / batterijen waren geweest die én x keer meer energie op konden slaan én qua grondstoffen milieuvriendelijk geproduceerd konden worden.

Helaas is chemische energie kwa eenvoud van opslag en dichtheid nog steeds superieur aan accu's.
Waterstof is een PITA om op te slaan, maar er kan nog een Sabatier reactie slag overheen om methaan te maken, met een efficientie van ~80% (afhankelijk waar je de CO2 vandaan haalt) om langdurige opslag mogelijk te maken. Dan los je ook deels het compressieprobleem op.
Paper hier, plaatje op p51, engels vanaf p13


Helaas verlies je van de conversie van CH4->electriciteit ook weer ~50% van je energie omdat dit op schaal via verbranding gaat in een traditionele electriciteitscentrale.
Dan houd je een end-2-end efficiency over van ~30%.
Is dit slecht? Als dit de enige keuze is om (betaalbare) langetermijn energieopslag te doen op de schaal van een heel land (waar pumped hydro geen optie is)... soit... ik vind het zo slecht nog niet.

Er zijn studies gaande om methaan direct om te zetten naar electriciteit met bacteria, maar tot nu toe weinig nieuws op dat front, en ik kan zo 1.2.3. geen getallen vinden wbt efficientie.

[V-8]

Klinkt leuk. Maar denk dat reguliere PV-panelen i.c.m. een warmtepomp (veel) efficiënter zijn.

[boxlessness]

V-8 schreef op donderdag 27 oktober 2022 @ 14:35:
Klinkt leuk. Maar denk dat reguliere PV-panelen i.c.m. een warmtepomp (veel) efficiënter zijn.

Het is ook niet de bedoeling om het methaan in de CV te mikken... dat is zonde. Maar van 1kWh methaan -> 0.5 kWh electriciteit -> warmtepomp (COP=4) -> 2kWh warmte.

[Casejunkie]

V-8 schreef op donderdag 27 oktober 2022 @ 14:35:
Klinkt leuk. Maar denk dat reguliere PV-panelen i.c.m. een warmtepomp (veel) efficiënter zijn.

Nadeel is dat in de winter PV panelen te weinig produceren om een warmtepomp op te laten draaien. Ik heb een 10Kw warmtepomp en 31 PV panelen maar in januari produceer ik 100kWh stroom maar heb ik ook een verbruik van 1080kWh. Terwijl ik in juli zo'n 500kWh verbruik en 1250kWh produceer.

[boxlessness]

Even als overzicht: het probleem dat je op wilt lossen is "hoe sla ik energie op over een periode van meerdere maanden". En dan heb je een aantal opties, ieder met voordelen en nadelen.
1) pumped hydro
pro: enorm efficient
con: hoogteverschil nodig en een groot basin, hebben we niet in NL

2) accu's
pro: ook enorm efficient, bestaande netwerk infra te gebruiken
con: op dit moment kwa grondstoffen duur en niet realistisch op landelijke schaal

3) waterstof
pro: efficientie OK (70%), redelijk low-tech kwa electrolyse
con: opslag op schaal is een issue ivm met lage volumetrische energiedichtheid van waterstof bij lage druk. Je kunt compressie doen, maar dan verlies je weer schaal. Nogal wat zeldzame/dure meterialen nodig in een H2 fuel cell.

4) methaan
pro: opslag infra hebben we al (ondergronds), opwek infra hebben we ook al (gascentrales)
con: verliezen enorm, ~30% e2e efficiency.

Hoe je het ook draait, iedere methode heeft zijn voor en nadelen. Van een engineering perspective is methaan een beter schaalbare oplossing met onze huidige technologie.

Kunnen we uberhaupt zonder opslag en het probleem aan de opwek kant oplossen? Met PV in ieder geval niet vanwege de omgekeerde vraag/aanbod tussen winter/zomer. Met windenergie dan? Weet ik niet.

[Yaksa]

boxlessness schreef op donderdag 27 oktober 2022 @ 14:59:
Kunnen we uberhaupt zonder opslag en het probleem aan de opwek kant oplossen? Met PV in ieder geval niet vanwege de omgekeerde vraag/aanbod tussen winter/zomer. Met windenergie dan? Weet ik niet.

Ja, dat kan. Isoleren, niet alleen je woning maar in koude periodes ook jezelf (thermostaat naar beneden, trui aan).
En, heel simpel, minder (elektrische) energie gebruiken.
Zoals: Overal ledlampen, lampen uitdoen in ruimtes waar niemand is, computer sneller in slaapstand, alle apparatuur achter schakelblokken zodat je wanneer je gaat slapen of het huis verlaat de boel echt uit kunt zetten. Minder en korter douchen, met de hand afwassen i.p.v. afwasmachine, wasmachine alleen draaien wanneer die vol is, buiten de was drogen ipv in de droogtrommel, de thermostaatkraan in de keuken terugdraaien naar koud nadat je warm water hebt gebruikt.
Belangrijkste is gewoon bewustwording en daarna gedragsaanpassing. En voor sommigen is dat best wel lastig.

[boxlessness]

Yaksa schreef op donderdag 27 oktober 2022 @ 15:32:
[...]

Ja, dat kan. Isoleren, niet alleen je woning maar in koude periodes ook jezelf (thermostaat naar beneden, trui aan).
En, heel simpel, minder (elektrische) energie gebruiken.
Zoals: Overal ledlampen, lampen uitdoen in ruimtes waar niemand is, computer sneller in slaapstand, alle apparatuur achter schakelblokken zodat je wanneer je gaat slapen of het huis verlaat de boel echt uit kunt zetten. Minder en korter douchen, met de hand afwassen i.p.v. afwasmachine, wasmachine alleen draaien wanneer die vol is, buiten de was drogen ipv in de droogtrommel, de thermostaatkraan in de keuken terugdraaien naar koud nadat je warm water hebt gebruikt.
Belangrijkste is gewoon bewustwording en daarna gedragsaanpassing. En voor sommigen is dat best wel lastig.

Ik ben het slechts deels met je eens. Ja, seizoensgebonden gedrag is zeker een optie om het verbruik drastisch te verminderen, maar ik betwijfel of de reductie voldoende is. Zeker niet om met PV-only de winter door te komen. Ons (n=1) energieverbruik exclusief verwarming en SWW is ~7kWh/dag. Met een gemiddeld huis waar ~4kWp op het dak ligt red je dat niet in de donkerste maanden met PV. En wanneer het ook nog eens windstil en grijs is een week lang, dan heb je denk ik toch een vorm van energieopslag nodig.

En dvoor warmte, de thermostaat naar beneden? De warmtevraag (verlies) is lineair met het verschil van temperatuur buiten en binnen. De gemiddelde temperatuur was zo'n 6 graden afgelopen winter. Wil je de energie voor verwarmen halveren, dan moet de thermostaat van 20 naar 13 graden. Het kan zeker met zeer goede isolatie. Maar het is niet realistisch om tig-miljoen woningen in rap tempo naar het niveau te tillen van een passiefhuis.

Daarbij zijn er op landelijk niveau ook nog andere niet-woon-dingen die energie verbruiken. Transport en woonwerk-verkeer (>0.2kWh/km), fabrieken laten draaien, onze voeten droog houden in de polder, dingen bouwen, energie voor het internet, de banken, de glasteelt.
De ene minder kritiek dan de ander.

Op micro-niveau voor wonen alleen, misschien dat je dat redt met gedragsverandering, veel isoleren, accu's en flinke overcapaciteit. Maar op macro niveau ook de hele industrie/economie mee laten schalen met de beschikbaarheid van energie per seizoen... misschien mogelijk, maar niet realistisch met behoud van welvaart omdat we niet alle industriele activiteiten in de warme/zonnige maanden kunnen proppen omdat we daar de productiecapaciteit/infra/menskracht niet voor hebben. E.g. wanneer we de steenfabriek 4 maanden per jaar stil leggen, dan hebben we in de overige 8 maanden 150% van de productiecapaciteit nodig en in die maanden dus ook 150% van de menskracht om dat voor elkaar te krijgen.
Of pakketjes in december besteld, in maart bezorgd

Ik weet het niet... ik denk dat we aan de opwek kant dan echt nog flinke stappen moeten maken om de donkere maanden door te komen zonder significante opslag.
Misschien dat vliegers een optie zijn. Die hebben niet zo veel last van windstille dagen omdat ze hoger in de atmosfeer zitten.

[boxlessness]

boxlessness schreef op donderdag 27 oktober 2022 @ 14:59:

Kunnen we uberhaupt zonder opslag en het probleem aan de opwek kant oplossen? Met PV in ieder geval niet vanwege de omgekeerde vraag/aanbod tussen winter/zomer. Met windenergie dan? Weet ik niet.

Ik was nieuwsgierig, dus ik heb even het bierviltje uit de kast getrokken... kunnen we de hele energievraag in de winter voldoen met wind, met uitsluitend overcapaciteit, zonder grootschalige opslag?
En volgens mij niet.

De hele energiemix van NL bedraagt 861TWh per jaar.
Een windmolen van 3MW (een grote jongen) levert zo'n 7.500.000kWh = 0.0075TWh per jaar op.
Dat wil zeggen dat je zo'n 115.000 windmolens nodig hebt om de hele energievraag van NL per jaar te voldoen. En dan heb je nog geen rekening gehouden met windstille periodes.
Met een landoppervlak van ~41500km2 is dat bijna 3 windmolens per vierkante km.

Er van uit gaande dat PV richting verwaarloosbaar gaat in de donkerste periode van het jaar, maar wind een factor 3 meer oplevert vanwege het slechtere weer, dan is dat nog steeds 1 windmolen per km2. En dan nog heb je windstille periodes.

In 2020 stonden er 2606 windmolens in Nederland. Dus we hebben nog wat te gaan.

Met 861TWh/jaar verbruiken we zo'n 2.5TWh per dag. Tesla's superbatterij in Australie is zo'n 194MWh = 0.2GWh = 0.0002TWh. Stel je hebt een grijze windstille winterdag, dan trek je 12.000 a 13.000 Tesla superbatterijen per dag leeg. Een week lang prutweer... richting de 100.000 superbatterijen.

Even een cross-check of de ordegrootte klopt: de totale gasopslag in NL is 12miljard m3 = ~96TWh. Dat zit wel in de richting van die 861TWh/jaar..
Die 96TWh geeft een buffer van iets meer dan een maand van ons huidige energieverbruik. Oh nee, keer 50% efficiency om er electriciteit van de maken, dus twee weken.

Volledige electrificatie zal onze totale energievraag verkleinen: verwarmen met een warmtepomp, factor 4. Electrisch rijden, factor 2 (25% efficiency van een ICE, naar 50% efficiency wanneer de electriciteit uit een gasturbine komt)... maar een factor 10 op ons totale energieverbruik zul je er nooit uit halen.

Dus nee... het past niet. We moeten significant veel energie op gaan slaan om de donkeren maanden door te komen. Tig windmolens per km2 is niet realistisch, noch is 100.000 enorme Tesla batterijen realistisch.

Dus ja, we zullen ons gedrag moeten veranderen wanneer we ALLES 100% op hernieuwbare wind/PV willen draaien. In de donkere/koude maanden minder luxe/comfort/economische activiteit...

[ Voor 3% gewijzigd door boxlessness op 28-10-2022 10:48 ]

[Yucon]

Dit hele verhaal incl die linkedin post geeft me toch wel een beetje het gevoel van die inductie cv ketel. Bij het doorlezen zag ik zelfs dat iemand daarheen gelinkt had

[Ryan1981]

Ben het eens met Yaksa --> Lange termijn opslag van electriciteit, zelfs tegen hele lage rendementen is de oplossing:

[Paut]

Mooi overzicht, @boxlessness, maar ik mis hier de getijdenenergie. We hebben in de Zeeuwse delta vast wel mogelijkheden om bij vloed en eb energie op te wekken uit het in- en uitstromende zeewater in zeearmen.

Voordelen: zeer voorspelbaar, het hele jaar door beschikbaar;
Nadeel: duur in de aanleg (vermoed ik), al zou zoiets kunnen worden geïntegreerd in de Oosterscheldekering.

boxlessness schreef op donderdag 27 oktober 2022 @ 14:59:
Even als overzicht: het probleem dat je op wilt lossen is "hoe sla ik energie op over een periode van meerdere maanden". En dan heb je een aantal opties, ieder met voordelen en nadelen.

[boxlessness]

Paut schreef op vrijdag 28 oktober 2022 @ 11:45:
Mooi overzicht, @boxlessness, maar ik mis hier de getijdenenergie. We hebben in de Zeeuwse delta vast wel mogelijkheden om bij vloed en eb energie op te wekken uit het in- en uitstromende zeewater in zeearmen.

Voordelen: zeer voorspelbaar, het hele jaar door beschikbaar;
Nadeel: duur in de aanleg (vermoed ik), al zou zoiets kunnen worden geïntegreerd in de Oosterscheldekering.


[...]

Ook hier is de vraag hoe veel energie zit daar uberhaupt in, en hoe efficient kunnen we deze er uit halen.

Hoe ziet zo'n bierviltjesberekening er uit?
...

Iets met aantal m3 aan water dat verplaatst wordt tussen eb/vloed in de Zeeuwse delta, het hoogteverschil tussen eb/vloed... dat geeft iets van potentiele energie...
Misschien dat ik later een keer dat bierviltje ga invullen.

Vind het wel een goede, want het geeft je een baseline aan energie die niet afhankelijk is van het weer.

[Proton_]

boxlessness schreef op vrijdag 28 oktober 2022 @ 10:46:
[...]

Ik was nieuwsgierig, dus ik heb even het bierviltje uit de kast getrokken... kunnen we de hele energievraag in de winter voldoen met wind, met uitsluitend overcapaciteit, zonder grootschalige opslag?
En volgens mij niet.

De hele energiemix van NL bedraagt 861TWh per jaar.
Een windmolen van 3MW (een grote jongen) levert zo'n 7.500.000kWh = 0.0075TWh per jaar op.
Dat wil zeggen dat je zo'n 115.000 windmolens nodig hebt om de hele energievraag van NL per jaar te voldoen. En dan heb je nog geen rekening gehouden met windstille periodes.
Met een landoppervlak van ~41500km2 is dat bijna 3 windmolens per vierkante km.

Er van uit gaande dat PV richting verwaarloosbaar gaat in de donkerste periode van het jaar, maar wind een factor 3 meer oplevert vanwege het slechtere weer, dan is dat nog steeds 1 windmolen per km2. En dan nog heb je windstille periodes.

In 2020 stonden er 2606 windmolens in Nederland. Dus we hebben nog wat te gaan.

Met 861TWh/jaar verbruiken we zo'n 2.5TWh per dag. Tesla's superbatterij in Australie is zo'n 194MWh = 0.2GWh = 0.0002TWh. Stel je hebt een grijze windstille winterdag, dan trek je 12.000 a 13.000 Tesla superbatterijen per dag leeg. Een week lang prutweer... richting de 100.000 superbatterijen.

Even een cross-check of de ordegrootte klopt: de totale gasopslag in NL is 12miljard m3 = ~96TWh. Dat zit wel in de richting van die 861TWh/jaar..
Die 96TWh geeft een buffer van iets meer dan een maand van ons huidige energieverbruik. Oh nee, keer 50% efficiency om er electriciteit van de maken, dus twee weken.

Volledige electrificatie zal onze totale energievraag verkleinen: verwarmen met een warmtepomp, factor 4. Electrisch rijden, factor 2 (25% efficiency van een ICE, naar 50% efficiency wanneer de electriciteit uit een gasturbine komt)... maar een factor 10 op ons totale energieverbruik zul je er nooit uit halen.

Dus nee... het past niet. We moeten significant veel energie op gaan slaan om de donkeren maanden door te komen. Tig windmolens per km2 is niet realistisch, noch is 100.000 enorme Tesla batterijen realistisch.

Dus ja, we zullen ons gedrag moeten veranderen wanneer we ALLES 100% op hernieuwbare wind/PV willen draaien. In de donkere/koude maanden minder luxe/comfort/economische activiteit...

Iets verouderde cijfers; 3 MW is nu klein (zeker offshore) en een CF van 30% is laag.
Borssele III bijvoorbeeld is met 9 MW turbines gebouwd en heeft een CF > 50%. Bovendien is rekenen met het landoppervlak niet heel nuttig

Los daarvan; de grootste vraag is wat je gaat doen met H2 op atmosferische druk.
Verbranden is een dom idee, weer stroom van maken is alleen zinvol met opslag, en op dagniveau doen batterijen dat beter.
Het enige zinvolle is dus als lokale chemische grondstof. Dit op een boerderij zetten om ter plekke kunstmest te maken is het enige dat in me opkomt.

[No Hands]

Yaksa schreef op donderdag 27 oktober 2022 @ 15:32:
[...]

Ja, dat kan. Isoleren, niet alleen je woning maar in koude periodes ook jezelf (thermostaat naar beneden, trui aan).
En, heel simpel, minder (elektrische) energie gebruiken.
Zoals: Overal ledlampen, lampen uitdoen in ruimtes waar niemand is, computer sneller in slaapstand, alle apparatuur achter schakelblokken zodat je wanneer je gaat slapen of het huis verlaat de boel echt uit kunt zetten. Minder en korter douchen, met de hand afwassen i.p.v. afwasmachine, wasmachine alleen draaien wanneer die vol is, buiten de was drogen ipv in de droogtrommel, de thermostaatkraan in de keuken terugdraaien naar koud nadat je warm water hebt gebruikt.
Belangrijkste is gewoon bewustwording en daarna gedragsaanpassing. En voor sommigen is dat best wel lastig.

Typisch dat hier allemaal privé zaken worden genoemd en ik nog steeds nachtenlang kantoorpanden verlicht zie, lichtreclames die nooit uit gaan, fabriekshallen die verwarmd worden met gas terwijl de buren warmte produceren en dat weggooien.
Laten we dat eens onder toezicht gaan oplossen. Dat maakt het voor de gemiddelde burger thuis al makkelijker

[boxlessness]

Proton_ schreef op vrijdag 28 oktober 2022 @ 12:46:
[...]

Iets verouderde cijfers; 3 MW is nu klein (zeker offshore) en een CF van 30% is laag.
Borssele III bijvoorbeeld is met 9 MW turbines gebouwd en heeft een CF > 50%. Bovendien is rekenen met het landoppervlak niet heel nuttig

Landoppervlak was ikzelf in geinteresseerd vanwege het NIMBY-effect (Not In My BackYard). Een windmolen per vierkante kilometer is dan toch iets dat op weerstand gaat stuiten.
Ik vraag me af in hoeveel een 3MW vs 9MW windmolen uit gaat maken voor het theoretsich maximum wat je op kunt wekken. Het theoretisch maximum is ook afhankelijk van de windschaduw van een windmolen.
De recovery distance van de wind is ook best lang: orde grootte honderden kilometers

Afhankelijk van de windsnelheid is er een afstand van enkele honderden tot meer dan duizend kilometer nodig alvorens de windsnelheid terug op hetzelfde niveau zit (=99 procent van de oorspronkelijke windsnelheid, de "velocity recovery distance"). Bij een windsnelheid van 6 meter per seconde is die afstand 178 kilometer, bij een windsnelheid van 8 meter per seconde 554 tot 1047 kilometer en bij een windsnelheid van 10 meter per seconde 90 tot 832 kilometer.

Dus twee 9MW molens moeten verder uit elkaar staan dan twee 3MW molens.

Maar dan zit ik er misschien een factor 4 a 5 naast. Dan zijn het "maar" 20.000 tot 30.000 windmolens.

Proton_ schreef op vrijdag 28 oktober 2022 @ 12:46:
Los daarvan; de grootste vraag is wat je gaat doen met H2 op atmosferische druk.
Verbranden is een dom idee, weer stroom van maken is alleen zinvol met opslag, en op dagniveau doen batterijen dat beter.
Het enige zinvolle is dus als lokale chemische grondstof. Dit op een boerderij zetten om ter plekke kunstmest te maken is het enige dat in me opkomt.

Ligt er aan waar je aan denkt bij "opslag op dagniveau". Batterijen kunnen idd prima korte dips opvangen, en misschien ook nog wel het nachtverbruik overbruggen. Maar 2.5TWh (NL dagverbruik van ALLE energie) uit batterijen halen op een grijze windstille dag... not convinced..

H2 in onze gasopslag pompen is misschien een mogelijkheid. Volumetrische energiedichtheid van H2 is iets minder dan een derde van methaan. Dus wanneer we onze huidige gasopslag, van 96TWh, voor H2 zouden gebruiken, dan kunnen we daar nog 30TWh aan H2 in kwijt. Verliezen van een H2 fuel cell zijn beperkt, dus dat is 10-12 dagen aan opslag bij een dagelijks landelijk verbruik van 2.5TWh. Stop je er methaan in dan heb je een buffer van 15-18 dagen.
Geen idee of H2 lief doet wanneer je het onder de grond op gaat slaan...

Opslag is dus ook een PITA

Lijkt er toch op dat het hele energie-probleem toch wel lastiger en complexer is dan "g'woon een kwestie van meer windmolens en zonnepanelen"

[JBtL]

boxlessness schreef op vrijdag 28 oktober 2022 @ 10:46:
[...]

Ik was nieuwsgierig, dus ik heb even het bierviltje uit de kast getrokken... kunnen we de hele energievraag in de winter voldoen met wind, met uitsluitend overcapaciteit, zonder grootschalige opslag?
En volgens mij niet.

De hele energiemix van NL bedraagt 861TWh per jaar.
Een windmolen van 3MW (een grote jongen) levert zo'n 7.500.000kWh = 0.0075TWh per jaar op.
Dat wil zeggen dat je zo'n 115.000 windmolens nodig hebt om de hele energievraag van NL per jaar te voldoen. En dan heb je nog geen rekening gehouden met windstille periodes.
Met een landoppervlak van ~41500km2 is dat bijna 3 windmolens per vierkante km.

Er van uit gaande dat PV richting verwaarloosbaar gaat in de donkerste periode van het jaar, maar wind een factor 3 meer oplevert vanwege het slechtere weer, dan is dat nog steeds 1 windmolen per km2. En dan nog heb je windstille periodes.

In 2020 stonden er 2606 windmolens in Nederland. Dus we hebben nog wat te gaan.

Met 861TWh/jaar verbruiken we zo'n 2.5TWh per dag. Tesla's superbatterij in Australie is zo'n 194MWh = 0.2GWh = 0.0002TWh. Stel je hebt een grijze windstille winterdag, dan trek je 12.000 a 13.000 Tesla superbatterijen per dag leeg. Een week lang prutweer... richting de 100.000 superbatterijen.

Even een cross-check of de ordegrootte klopt: de totale gasopslag in NL is 12miljard m3 = ~96TWh. Dat zit wel in de richting van die 861TWh/jaar..
Die 96TWh geeft een buffer van iets meer dan een maand van ons huidige energieverbruik. Oh nee, keer 50% efficiency om er electriciteit van de maken, dus twee weken.

Volledige electrificatie zal onze totale energievraag verkleinen: verwarmen met een warmtepomp, factor 4. Electrisch rijden, factor 2 (25% efficiency van een ICE, naar 50% efficiency wanneer de electriciteit uit een gasturbine komt)... maar een factor 10 op ons totale energieverbruik zul je er nooit uit halen.

Dus nee... het past niet. We moeten significant veel energie op gaan slaan om de donkeren maanden door te komen. Tig windmolens per km2 is niet realistisch, noch is 100.000 enorme Tesla batterijen realistisch.

Dus ja, we zullen ons gedrag moeten veranderen wanneer we ALLES 100% op hernieuwbare wind/PV willen draaien. In de donkere/koude maanden minder luxe/comfort/economische activiteit...

En gebruik ditzelfde bierviltje nu eens met 4 dagen aan opslag in batterijen, bijvoorbeeld in elektrische autos, maar ook stationair (mn Na ion]. Ja, het gebeurt wel eens dat het een paar dagen niet waait, maar de hoeveelheid gasvormige opslag nodig is echt vrij beperkt. 98% van de tijd kom je door met wind en zon + een paar dagen opslag. Waterstof gaat meer nodig zijn voor industriele processen, en kan wanneer nodig nog gebruikt worden in e centrales, of wellicht lokaal op wijkniveau afhankelijk van hoe je het in wil richten.

Even mijn bierviltje, toename tot 2040 naar 200 TWh elektriciteit (ivm verwarming + mobiliteit].

Hiervan 125 TWh windenergie + 75 TWh PV (grotendeels al in de planning] = 2200 Gwh opslag nodig voor 4 dagen. Dat is ca. 10 miljoen m3 Na Ion batterijen = 5 km2 bij 2 meter hoogte (0,01% van het landoppervlakte]. Even ter vergelijking, er is nu aan distributiecentra ca 40 miljoen m2 aanwezig. Bovendien kan de e mobiliteit meedoen door V2G (20 kWh per auto is wel realistisch = 160 GWh totaal , wellicht in elk huis nog een batterijtje van 10kWh (80 GWh totaal] etc., waardoor de stationaire opslag nog naar beneden kan. Ja, je hebt veel opslag nodig, maar dit is met de huidige technologie al vrij goed te doen.

[ Voor 15% gewijzigd door JBtL op 28-10-2022 16:34 ]

[Proton_]

@boxlessness Qua landgebruik-berekening doelde ik op het feit dat de meeste turbines hoogstwaarschijnlijk offshore geplaatst gaan worden, inderdaad onder andere vanwege NIMBY maar ook omdat het daar harder waait en er met groter materieel gewerkt kan worden.

Een andere valkuil is dat je rekent met de primaire energiebehoefte van Nederland, die nu flink vertekend is door de fundamenteel inefficiënte fossiele processen.
Per joule komt een elektrische auto 2 tot 3 keer verder dan een dieselvariant, een warmtepomp die door een gascentrale wordt aangedreven is alsnog 2x zo efficiënt als een HR-ketel, een elektrische MVR indamper is 9x zo efficiënt als een TVR op gas en zo zijn er nog meer voorbeelden.
En fossiele elektriciteit vervangen door renewables hakt ook direct in de primaire energiebehoefte zonder dat er aan het energiegebruik iets verandert. Ook daar kan je op bierviltjesniveau dus de opwek en opslagbehoefte delen door twee (of meer).
In je model zitten ook geen interconnects voor geografische spreiding, maar dat past ook niet meer op een bierviltje denk ik

Verliezen van een H2 fuel cell zijn beperkt

Niet echt, tenzij je CHP doet.

[Yaksa]

No Hands schreef op vrijdag 28 oktober 2022 @ 13:26:
[...]
Typisch dat hier allemaal privé zaken worden genoemd en ik nog steeds nachtenlang kantoorpanden verlicht zie, lichtreclames die nooit uit gaan, fabriekshallen die verwarmd worden met gas terwijl de buren warmte produceren en dat weggooien.
Laten we dat eens onder toezicht gaan oplossen. Dat maakt het voor de gemiddelde burger thuis al makkelijker

Kweenie, maar als ik zeg "lampen uitdoen waar niemand is" dan vallen daar volgens mijn gedachtengang ook kantoorpanden onder.
Je kunt wel blijven wijzen naar een ander, maar wanneer je naar een ander wijst dan wijzen er meer vingers naar jezelf. En ja, gedragsverandering is vreemd, lastig, moeilijk, vervelend, maar het is noodzakelijk. We moeten minder energie gaan gebruiken, maar de CO2 uitstoot blijft stijgen. In feite zijn we ons huis (de aarde) aan het slopen terwijl we (nog) geen andere woonruimte gevonden of gebouwd hebben. Da's behoorlijk dom, maar mijn overgrootvader zei al: "De menschheid gaat aan zichzelf ten onder".

[boxlessness]

Proton_ schreef op vrijdag 28 oktober 2022 @ 14:56:
@boxlessness Qua landgebruik-berekening doelde ik op het feit dat de meeste turbines hoogstwaarschijnlijk offshore geplaatst gaan worden, inderdaad onder andere vanwege NIMBY maar ook omdat het daar harder waait en er met groter materieel gewerkt kan worden.

Een andere valkuil is dat je rekent met de primaire energiebehoefte van Nederland, die nu flink vertekend is door de fundamenteel inefficiënte fossiele processen.
Per joule komt een elektrische auto 2 tot 3 keer verder dan een dieselvariant, een warmtepomp die door een gascentrale wordt aangedreven is alsnog 2x zo efficiënt als een HR-ketel, een elektrische MVR indamper is 9x zo efficiënt als een TVR op gas en zo zijn er nog meer voorbeelden.
En fossiele elektriciteit vervangen door renewables hakt ook direct in de primaire energiebehoefte zonder dat er aan het energiegebruik iets verandert. Ook daar kan je op bierviltjesniveau dus de opwek en opslagbehoefte delen door twee (of meer).
In je model zitten ook geen interconnects voor geografische spreiding, maar dat past ook niet meer op een bierviltje denk ik


[...]

Niet echt, tenzij je CHP doet.

Goed punt. Het valt me nog mee dat het bierviltje nog binnen een factor van 10 zit.
Heb je er een gut-feeling bij in hoeverre de primaire energiebehoefte overall zou kunnen dalen wanneer we over gaan op renewables? Geen fosiel->electriciteit conversie, factor 2 overall. Verwarming een factor 2 tot 4, transport een factor 2 a 3. Industriele processen?
Een factor 5 a 6 totaal? Houden we ~0.5TWh/dag over.
Het blijft volgens mij gewoon enorm veel energie om even uit windmolens met wat batterijen te halen op de donkerste dagen van het jaar.

@JBtL 9mln personenauto's * 100kWh = 0.9TWh. Iets minder dan een derde van onze huidige dagelijkse primaire energiebehoefte (zoals @Proton_ me corrigeerde zou dat flink naar beneden kunnen). Daar is maar een deel van beschikbaar voor V2G.

Die "paar dagen opslag" is al een forse uitdaging. 10.000 Tesla superbaterijen (a 200MWh) per dag.

Het gaat me er om dat het in de orde van grootte een beetje klopt om een gevoel te krijgen van de schaal. De discussie hier blijft vaak beperkt tot "isoleren en verwarming naar beneden", maar dat is slechts een fractie van het hele probleem/uitdaging waar we voor staan. Het energieverbruik van huishoudens is slechts ~13% van het totale energieverbruik in NL.

[JBtL]

boxlessness schreef op vrijdag 28 oktober 2022 @ 16:51:
[...]

Goed punt. Het valt me nog mee dat het bierviltje nog binnen een factor van 10 zit.
Heb je er een gut-feeling bij in hoeverre de primaire energiebehoefte overall zou kunnen dalen wanneer we over gaan op renewables? Geen fosiel->electriciteit conversie, factor 2 overall. Verwarming een factor 2 tot 4, transport een factor 2 a 3. Industriele processen?
Een factor 5 a 6 totaal? Houden we ~0.5TWh/dag over.
Het blijft volgens mij gewoon enorm veel energie om even uit windmolens met wat batterijen te halen op de donkerste dagen van het jaar.

@JBtL 9mln personenauto's * 100kWh = 0.9TWh. Iets minder dan een derde van onze huidige dagelijkse primaire energiebehoefte (zoals @Proton_ me corrigeerde zou dat flink naar beneden kunnen). Daar is maar een deel van beschikbaar voor V2G.

Die "paar dagen opslag" is al een forse uitdaging. 10.000 Tesla superbaterijen (a 200MWh) per dag.

Het gaat me er om dat het in de orde van grootte een beetje klopt om een gevoel te krijgen van de schaal. De discussie hier blijft vaak beperkt tot "isoleren en verwarming naar beneden", maar dat is slechts een fractie van het hele probleem/uitdaging waar we voor staan. Het energieverbruik van huishoudens is slechts ~13% van het totale energieverbruik in NL.

Wel goed als reality check inderdaad, in de praktijk zal het waarschijnlijk een combi van verschillende technieken worden, maar dat er opslag gaat komen op een schaal die we nu niet voor mogelijk houden acht ik vrij waarschijnlijk, ook 10000 superbatterijen in NL zijn mogelijk. Vergeet ook niet dat er nogal wat ruimte vrijkomt die nu gebruikt wordt voor de productie en opslag van fossiele energie, die is over 30 jaar niet meer nodig.

Opslagtechnieken waarbij de grondstoffen bijna onuitputtelijk zijn vooral belangrijk. Met Lithium Ion (cobalt of FePO4]] gaat ofwel lithium ofwel cobalt, nikkel of fosfaat een beperkende factor zijn in de wereldwijde toepassing voor elektriciteitsopslag van hernieuwbare intermitterende bronnen. Maar batterijen met natrium, mangaan en prussian white + koolstof anode en cathode zijn al in productie. Iets minder opslagcapaciteit dan lithium batterijen nog, maar in principe wereldwijd uit te rollen voor stationaire opslag. En dat is zeker niet de enige opslagtechniek die nu wordt ontwikkeld op basis van elementen die breder beschikbaar zijn.

Voor de waterstofproductie zal dat hopelijk en waarschijnlijk ook gaan gebeuren, daar is iridium in de catalysator nog de beperkende factor.

[ Voor 3% gewijzigd door JBtL op 28-10-2022 17:30 ]

[No Hands]

Yaksa schreef op vrijdag 28 oktober 2022 @ 16:34:
[...]

Kweenie, maar als ik zeg "lampen uitdoen waar niemand is" dan vallen daar volgens mijn gedachtengang ook kantoorpanden onder.
Je kunt wel blijven wijzen naar een ander, maar wanneer je naar een ander wijst dan wijzen er meer vingers naar jezelf. En ja, gedragsverandering is vreemd, lastig, moeilijk, vervelend, maar het is noodzakelijk. We moeten minder energie gaan gebruiken, maar de CO2 uitstoot blijft stijgen. In feite zijn we ons huis (de aarde) aan het slopen terwijl we (nog) geen andere woonruimte gevonden of gebouwd hebben. Da's behoorlijk dom, maar mijn overgrootvader zei al: "De menschheid gaat aan zichzelf ten onder".

Ik was niet naar anderen aan het wijzen hoor.
De aarde wint het wel van ons en dat is wellicht ook het beste.