In Nederland, België en de rest van de EU wordt stevig ingezet op een emissieloze economie in 2050: van fossiel naar duurzaam. Dat vraagt om serieuze en economisch haalbare alternatieven voor de fossiele brandstoffen waarop de economie nu vrijwel volledig draait. Het streven heeft verschillende voordelen, zoals een lagere uitstoot van CO₂, NOx en fijnstof, minder afhankelijkheid van olie, en op termijn ook lagere kosten. Maar er zijn ook nadelen doordat het huidige energiesysteem grotendeels op de schop moet.
Een schets van het huidige en een toekomstig energiesysteem (beeld: Bartz/Stockmar / CC BY-SA)
Een conventioneel elektriciteitsnet is vraaggestuurd en hiërarchisch opgebouwd. Het bestaat uit een mix van flexibele en minder flexibele energiebronnen, waarbij de laatste groep min of meer continu hetzelfde vermogen levert. Denk bijvoorbeeld aan kolen- en kerncentrales; deze laten zich lastig af- en opschalen, hoewel het niet onmogelijk is. Een gascentrale is veel flexibeler en vangt momenteel de pieken in de vraag op. Het vermogen wordt voornamelijk aangestuurd op basis van historische trends, aangevuld met een voorspelling van kortetermijninvloeden zoals het weer, inclusief de verwachte hoeveelheid zon en wind. Kernenergie en het verbranden van fossiele bronnen zijn van tevoren in te plannen en daarmee voorspelbaar wat het beschikbare vermogen betreft. De combinatie met duurzame bronnen, zoals wind- en zonne-energie, maakt het ingewikkeld, want de opbrengst daarvan fluctueert enorm en de stroom wordt onafhankelijk van de vraag geproduceerd.
In de huidige conventionele energiemix is niet of nauwelijks voorzien in opslag, die essentieel is voor de energietransitie. Immers, naarmate het aantal windmolens en zonnepanelen groeit, zal er in de komende decennia steeds vaker sprake zijn van overcapaciteit, maar ook van ondercapaciteit. Beide moeten worden opgevangen met tijdelijke buffers. Ook daar zijn talloze technische oplossingen voor, zoals thuisaccu's, gecentraliseerde accu-opslag, vehicle-to-grid, waterstof, warmteopslag en een omgekeerd stuwmeer.
Technologische innovatie is cruciaal om een dergelijke transitie te realiseren. Er is niet één oplossing nodig, maar verschillende, want iedere energievorm kent voor- en nadelen. In dit artikel kijken we naar de uitdagingen, maar vooral naar de vele technologische mogelijkheden die er zijn en wat die kunnen bijdragen.